淺談衛星通信技術在電力應急通信中的應用

馮瑞馨

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淺談衛星通信技術在電力應急通信中的應用

馮瑞馨

北京航天控制儀器研究所，北京 100094

就衛星通信技術于電力應急通信中的應用進行全面探討，著重分析了地區調度與遠端變電站的話音服務應用、雙向數據傳輸應用、實時視頻監控應用，進而對TDM/Aloha TAMA技術、MF-TDMA技術、SCPC/DAMA技術作了詳細的論述。

衛星通信技術；電力應急通信；應用

由于傳統衛星通信在傳輸時延以及傳輸速率方面都表現不佳；再加上地面建站時間長等因素限制；傳統的衛星在隨著光纖以及載波通信的出現漸漸退出電力通信領域。并隨著其新技術的研發；在性能方面實現了很大的轉型。

1 在電力應急通信中衛星通信技術的應用

1.1 地區調度與遠端變電站的話音服務應用

傳統衛星通信具有某種程度的延時的缺點，因此，在電力系統中，通常將衛星專網通信作為語音通話的一種輔助手段。電力系統的獨特性質導致遠端變電站跟地區調度之間要通過語音進行聯系，而VSAT衛星通信則能夠給用戶提供專線語音，從而實現語音聯系。[1]

1.2 雙向數據傳輸應用

在電力系統中，應用VSAT衛星通信主要是為了是實現雙向數據傳輸，通常為調度以及配電自動化以及MIS、電能管理服務。

在電力系統中利用VSAT進行數據傳輸具有速率低、能實現持續傳輸，加之其拓撲結構為星型，雙向指令傳輸時延小等優點。[2]

1.3 實時視頻監控應用

VSAT通信系統衛星能夠運用系統的IP地址控制方式引導MPEG-II或是H1320多源方式進行單元化的模塊控制（MCU），建立起衛星圖像傳輸和實時通信能力，在一個公司內部，如果招開網絡電視電話會議以及進行對變電站的遙控控制的現場實時跟蹤。

2 衛星通信傳輸技術分析

2.1 TDM/Aloha TAMA技術

TDM/Aloha TAMAZ類似于美國的GPS定位衛星系統，通過多顆衛星對地球實施信號全覆蓋，其核心的控制技術是系統地面基站利用TMD載波對衛星進行廣播，衛星在能夠接受載波的范圍內接收，在接收到的很多種信息中進行過濾，選擇正確的信息轉發，使得系統能夠產生出境的信道；在地面基站接收然后進入境內的方向，在通過Aloha機制使得載波以令牌環網的方式進行TDMA載波轉送，再有新的入境信道出現，通過這種方式創建的信道的可靠性通過碰撞的方式重新發射信息來實現，其主要特點概括如下：

（1）在這種通信模式里，各個端點均會有帶寬需求，用來承載由于入境通信產生的時間間隙，不管是不是存在數據傳輸請求，都應該保證某種程度的發送功率，使得信道復用效率降低。此外衛星端初始最開始接入網絡或者斷網后重新進行都需要很長的時間建立數據鏈接，如果在大規模的進行傳輸數據時，數據信號進行碰撞的次數明顯增加，降低通信效率，致使通信信號明顯變弱，通信質量惡化，所以在遇到這類問題時，數據的傳輸會以碰撞分組傳輸，短信息傳輸和接入令牌信道等低速模式，并入其他的小規模網絡。

（2）這種類型的通信系統的架構是星型架構，由龐大的中心站作為星型網絡的中心，然后各個小站接受該中心站發出的載波信號，各個端點站則利用中心站來進行信息傳輸。然而這種衛星通信系統的卻具有成本高昂以及帶寬占用大等缺點。

2.2 MF-TDMA技術

MD-TDMA是基于時分多址演變而來的，它的工作原理是通過把原有系統中高速載波進行細分之后，形成小載波，網絡中的各個端點則能夠根據實際通信情況，來選擇有針對性地選擇小載波進行通信，通過這種技術進行信息傳輸主要有以下的特點。

（1）系統能夠支持跳速及跳頻。這種技術允許在網絡中公用速率以及頻率各不相同的載波進行信息的收發，使得網絡的靈活性更強。還可以按照收發數據量的大小來選用不同的天線設備。通過這種方式克服了速率載波一定的TDMA技術的不足。

（2）其拓撲結構式由全網狀、單跳、星型以及混合型公用平臺。MF-TDMA技術能夠滿足全網狀業務的應用，也能配置成支持星狀應用。但對于樹狀應用，由于純TDMA產品本身體制的特點，它的額外開銷要比FDMA的SCPC/DAMA體制的產品大，所以有效通信效率相對SCPC/DAMA也較低。

（3）由于應用了BOD算法，能夠根據業務流量的需求情況，進行全自動地將網絡帶寬在全網范圍內的各個站點間分配，無論是出境，還是入境都能夠實現按需分配的功能。在傳統的TDMA中，由于交換信息使用線路，在自動化上只能完成鏈路的自動拆建。帶寬分配只跟鏈路相關，鏈路建立完成之后不再能夠改變其帶寬分配，造成了資源浪費。而在新系統中，室內的單元除了是一個TDMA的調制解調器之外，還能夠實現交換功能，能夠實現實時調整通信帶寬，最大限度地提高系統的資源利用率。

（4）由于利用TDMA幀進行數據傳輸在幀同步上的要求相對較高，而TDMA幀的數據包格式又依賴于IP包格式來實現尋址，所以在TDMA幀的封裝上需要進行雙重封裝，給系統帶來了負擔。

（5）有部分系統的設計中結合了固定幀以及突發包，降低了帶寬的使用效率，延長了響應時間。

（6）要保證TDMA幀的效率，需要給予TDMA載波的速率一定的限制。

（7）對全網都發送TDMA載波大小一致，對于一些要求不高的端點站而言，造成了成本浪費。

（8）如果用戶不是全年一直租用衛星帶寬，而是按實際使用時間與衛星公司進行核算，使用該系統就顯得不靈活，因為即使用戶長時間沒有業務，全網系統也要靠信令保持對所有站的在線監視與控制。

2.3 SCPC/DAMA技術

在對原來的FDMA技術進行改造后的SCPC/DAMA，可以使得每個信道上按照占用需求進行載波方式上對2個節點之間的通信。在該系統中，設置有專門對系統中信道的建立與釋放的信令廣播信道。遠端站點支持對DAMA按照需要進行分配來對信息回傳，可以借助于SCPC方式對任意兩點進行通信處理。這種方式也具有一些特點：第一，SCPC/DAMA體制采用的是頻分多址的處理方式，比TDMA通信的效率高很多；第二，SCPC/MADA體制的系統可以借助于DAMA按照需求進行反向回傳分配，使得衛星帶寬可以節約和提高對空間信道資源的使用率；第三，業務信道采用連續的載波方式，使得載波進行中斷后恢復以及對系統進行加密更加便利；第四，SCPC體制的中心站建網初期費用比較低；第五，根據系統的設置對信道的申請分配自動的實現；第六，適用于星型、多級星型等網絡傳輸方式。

3 結語

綜上所述，上述幾種傳輸技術中，SCPC/DAMA系統具有較強的擴展性和靈活性，因此對網絡進行建設時應該主要采用SCPC/DAMA系統。

[1]付重，肖行詮.電力應急通信系統應用研究[J].電力系統通信，2015，32（5）：111-115.

[2]彭迪櫟，董武，陳波.基于衛星的電力應急通信網[J].計算機系統應用，2014（3）：229-232.

Application of Satellite Communication Technology in Electric Power Emergency Communication

Feng Ruixin

Beijing Aerospace Control Instrument Research Institute，Beijing 100094

Article on satellite communication technology in electric power emergency communication application were analyzed to explore and implement the analysis of regional dispatching and remote substation of voice service application，bidirectional data transmission applications，real-time video monitoring applications，then give the detail of the TDM/Aloha Tama，MF-TDMA technology，SCPC/DAMA technology.

Satellite communication technology；electric power emergency communication；application

TN927.2；TN915.853

A

1009-6434(2016)6-0200-02