衛星通信技術發展應用

董恩奇　劉珍寶　胡俊煒

摘 要：本文介紹了衛星通信的基本概念及相關技術，重點介紹衛星通信技術在中海油應用領域上的發展以及小站衛星通信方式的應用。

關鍵詞：衛星通信；海上石油衛星；VSAT；自動跟蹤

0 引言

20世紀90年代初，從中海油開始建立第一個衛星端站至今，已經有超過20年的衛星通信技術應用。目前，已經形成了以湛江、天津、深圳、上海這4個中心站點為核心的網狀網絡，且已經具備了鏈路相互備份功能。

1 衛星通信在中海油的發展

1.1 TES衛星系統

TES（TelephonyEarthStation）是基于衛星的全數字話音和數據通信的網狀網，它在多個地球站之間提供網狀連接，支持系統內任意地點遠端站之間的電話、同步、異步數據通信，TES系統在中海油的應用主要用于話音與數據傳輸。運用的是C波段衛星的頻分多址方式FDMA實現與地面站間的通信，使用四相相移鍵控QPSK或二相相移鍵控BPSK調制方式，信道編碼采用編碼效率為1/2或3/4的前向糾錯FEC。TES是中海油海上平臺初期使用的一種主要的衛星通信方式，主要承載的業務為話音業務，所使用的衛星資源前期以亞洲3號衛星為主，后來轉至鑫諾1號衛星。

1.2 VSAT衛星系統

VSAT衛星通信系統的地面部分由中樞站、遠端站和網絡控制單元組成，中樞站的作用是匯集衛星來的數據然后向各個遠端站分發數據，遠端站是衛星通信網絡的主體，VSAT衛星通信網就是由許多的遠端站組成的，一般遠端站直接安裝于用戶處，與用戶的終端設備連接。VSAT衛星通信系統是中海油海上平臺主要的衛星通信應用方式。此系統的特點是天線口徑小、靈活性強、可靠性高、使用方便及小站可直接裝在用戶端等特點，利用VSAT用戶數據終端搭配復用器使用，可同時承載話音業務和數據業務。VSAT衛星系統主要配合Netperformer系列復用器使用，Netperformer系列復用器使用了信元中繼cellrelay技術，將語音流和數據流分割為特定的信元cells，然后將不同業務類型的信元cells復用到單一的物理或邏輯鏈接上，根據對時延的敏感程度不同對業務進行分類，并賦予不同的傳輸優先級，能有效保證話音業務質量，為中海油的海上平臺及移動船舶提供穩定的話音及數據業務。目前中海油主要使用的是中星10號的衛星的轉發器來承載衛星話音及數據業務。

1.3 STARWIRE衛星網管系統

STARWIRE系統在網管NCS的支持下可提供PAMA，DAMA等業務，使用了先進的PCMA載波疊加專利技術，能有效地節省衛星轉發器帶寬。主要由NCS網管系統、ST用戶終端、衛星三部分組成。STARWIRE衛星網管系統是第三代按需分配的衛星通信系統，終端設備內置路由功能，直接支持先進的IP網絡互聯業務。NCS網管通過控制信道監控ST的工作，ST之間通過控制信道FOW/ROW建立業務信道。中海油下屬的4個中心站點通過STARWIRE網管系統能夠有效管理所屬轄區內的衛星小站。相對于早期衛星通信技術應用，NCS系統能夠更加有效地對小站進行管理，節省衛星資源帶寬。

1.4 SKYEDGEⅡ衛星網管系統

SKYEDGEⅡ衛星網管系統是一個雙向衛星通信系統，由兩個方向的傳輸構成：入境基于DVB-RCS標準，采用MF-TDMA技術對資源進行預約分配減少數據碰撞；出境基于DVB-S2標準，支持CCM及ACM工作模式，可用于單播和組播數據、VoIP、ABIS等業務數據。系統主要由衛星主站、衛星/轉發器、遠端站三部分組成。SKYEDGEⅡ支持三種基本網絡拓撲結構星型、網狀、多星狀。SKYEDGEⅡ衛星網管系統是目前中海油主要使用的衛星通信系統，利用此網管系統，將中海油的4個海上衛星中心站進行整合，形成了統一的大網管系統，對各中心站點進行鏈路互備，形成一個完整的多功能衛星網管系統。

2 衛星通信技術在中海油的應用形式

2.1 海事衛星A/C/F站的應用

海事衛星共有4顆衛星覆蓋全球海洋，它們分別是大西洋西區、大西洋東區、印度洋區、太平洋區。海事衛星A站于2007年底正式停止運營，中海油海上船舶與移動式鉆井平臺目前以C站、F站為主要的應用。

2.2 固定天線式的衛星通信應用

固定天線式衛星通信主要應用在中海油海上固定式采油平臺、自升式鉆井平臺以及陸地端站上，是一種常規的衛星通信應用。固定式采油平臺及自升式鉆井平臺主要以3.7米C波段的衛星天線為主，Ku波段衛星天線為輔。衛星中心站使用的是大口徑衛星天線來承載衛星通信業務。固定天線式在中海油是最早的衛星通信應用，也是中海油目前最成熟的衛星通信應用，中海油內曾使用直徑為12米的衛星天線作為衛星的主站使用。

2.3 半自動跟蹤天線式的衛星通信應用

半自動跟蹤天線主要應用于中海油自升式鉆井平臺，天線以C波段的半自動跟蹤天線為主。由于工作環境需求，自升式鉆井平臺需要經常更換鉆井位置，期間鉆井平臺需要拖航至新的目的地，使用固定式衛星天線則需要經常性地對天線的方位及俯仰進行調整，且拖航期間無法使用。采用半自動跟蹤天線可以在拖航期間自動尋星，主要缺點是無法360度旋轉，實現不了全自動跟蹤，有時需要人工進行干預。

2.4 自動跟蹤天線式的衛星通信應用

自動跟蹤天線C波段主要以美國的SEATEL的97型全自動跟蹤天線以及西安盤古通信技術有限公司的全自動跟蹤天線為主；Ku波段主要以SEATEL的4006自動跟蹤天線以及國內的一些動中通天線為主。中海油海上半潛式鉆井平臺一般以C波段的自動跟蹤為主要的衛星通信，南海9號鉆井平臺所使用的自動跟蹤天線衛星系統經過測試能夠提供4Mb/s以上的鏈路帶寬。Ku波段的自動跟蹤天線主要應用與海上的移動船舶，包括拖輪及勘探船，這些移動船舶受限于天線的安裝場地要求，而且對鏈路帶寬要求不大，Ku波段的自動跟蹤天線的應用非常適合在這類環境使用。

3 結語

衛星通信技術在中海油海上平臺及移動船舶上有著超過20年的應用，從早期的TES小站的話音應用，到現在的多功能SKYEDGEⅡ網管系統的多業務綜合應用，中海油在衛星通信應用方面已經覆蓋了C、L、Ku等波段。隨著中海油向深海發展，衛星通信技術將在中海油海上勘探、開發、生產方面發揮著重要的作用。

參考文獻：

[1] 徐建平.休斯網絡系統公司VSAT衛星通信小站技術手冊（第二分冊）[M].北京：氣象出版社，1996.

[2] 倪雨生，劉英. GMDSS系列叢書第一分冊衛星通信[M].北京：人民交通出版社，1997.

[3] 吳詩其，胡劍浩，吳曉文，曹世文，等.衛星移動通信新技術[M].北京：國防工業出版社，2001.

作者簡介：董恩奇（1994—），男，黑龍江雙城人，沈陽理工大學學生。

劉珍寶（1993—），男，遼寧朝陽人，沈陽理工大學學生。

胡俊煒（1996—），男，江蘇無錫人，沈陽理工大學學生。