VSAT卫星通信网络系统的作用
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作者: 李 涛
摘 要：VSAT是指直接设在使用地点并可直接联接用户设备的小型卫星通信地球站，是应急通信保障系统
中的佼佼者。文章介绍了VSAT系统的组成，VSAT网的分类，VSAT 通信的特点和系统参数，最后论
述了VSAT卫星通信网络在交通安全应急通信系统中的应用。
关键词：VSAT卫星转发器 交通安全应急通信系统
人们不会忘记2008年5月12日14时28分,我国四川省汶川县发生里氏8级地震,根据国务院颁布的数据统计显示,此次灾害造成了超过8万名的同胞罹难，直接财产损失8000余亿元。当地面通信系统被破坏时，卫星唯一的应急通信手段,在抗震救灾的关键时刻发挥了至关重要的作用。汶川8级特大地震，使得地面通信设施遭受了严重破坏，一时陆地交通及通信指挥联络严重瘫痪，地震发生仅12分钟，中国电信汶川县分公司员工冒着生命危险从一拣摇摇欲坠、随时可能垮塌的6层办公楼中抢出一部海事卫星电话，向外界发出了汶川求援第一声，为党和政府快速组织救援提供了关键信息。 5月13日，震中映秀镇对外音信全无，中国卫通员工背负卫星电话通过水路快艇和徒步爬行方式，经7小时艰苦跋涉，于21时06分赶达映秀镇，第一个将震后灾情用卫星电话汇报给成都指挥中心。
近年来，应急移动卫星通信系统广泛应用于“抗击雪灾”、“抗震救灾”和“奥运安保”等重大事件的公共安全通信保障工作，为各级领导及时掌握现场情况，做出正确决策发挥了突出作用。卫星通信在我国灾害应急体系中占有重要地位，国务院公开发布实施了《国家突发公共事件总体应急预案》，应急卫星通信系统的建设，是国家突发公共事件总体应急预案的具体实施，建立统一指挥、功能齐全、先进可靠、反应灵敏、实用高效的国家公共安全应急体系技术平台。VSAT卫星通信系统就是应急通信保障系统中的佼佼者。
VSAT概述
VSAT是指直接设在使用地点并可直接联接用户设备的小型卫星通信地球站。卫星通信自60年代开始商用以来，获得了迅速的发展，现已成为不可缺少的现代通信手段之一。20世纪80年代最先在美国兴起，发展速度很快，是30多年来卫星通信技术的转折性发展。VSAT系统由室外单元和室内单元组成。室外单元即射频设备，包括小口径天线、上下变频器和各种放大器；室内单元即中频及基带设备，包括调制解调器、编译码器等，其具体组成因业务类型不同而略有不同。 VSAT网根据业务性质可分为数据通信网、语音通信网和电视卫星通信网三大类。目前，国内VSAT通信业务向社会开放经营； VSAT直译为“甚小口径终端”，指天线直径小于2.4m，G/T值低于19.7DB/K，是由大量地面站构成的卫星传输系统。由于VSAT系统可以直接安装到客户端，使用户、家庭和个人可以直接利用卫星通讯；同时，系统能提供高品质的数据、语音、图像，较能满足现代通讯发展的需要，是传统卫星通讯方式的重大突破和发展。VSAT系统已成为现代卫星通讯的一个重要分支，是21世纪初卫星通讯三大重要发展方向(包括VSAT、行动卫星通讯、直播卫星)之一。
VSAT系统的组成
VSAT卫星通信系统由空间和地面两部分组成。空间VSAT卫星通信系统的空间部分就是卫星，一般使用地球静止轨道通信卫星，卫星可以工作在不同的频段，如C、ku和Ka频段。星上转发器的发射功率应尽量大，以使VSAT地面终端的天线尺寸尽量小。2.2、地面VSAT卫星通信系统的地面部分由中枢站、远端站和网络控制单元组成，其中中枢站的作用是汇集卫星来的数据然后向各个远端站分发数据，远端站是卫星通信网络的主体，VSAT卫星通信网就是由许多的远端站组成的，这些站越多每个站分摊的费用就越低。一般远端站直接安装于用户处，与用户的终端设备连接。
分类
VSAT网根据业务性质可分为三类：
以数据通信为主的网，这种网除数据通信外，还能提供传真及少量的话音业务；
以话音通信为主的网，这种网主要是供公用网和专用网话音信号的传输和交换，同时也能提供交互型的数据业务；以电视接收为主的网，接收的图像和伴音信号可作为有线电视的信号源通过电缆
VSAT 通信的特点
VSAT之所以获得如此迅猛的发展，除了它具有一般卫星通信的优点外，还有以下主要特点：
VSAT是真正的全球通信，覆盖面广、容量巨大、通信不受地理环境和气候条件的限制；
地面站设备简单，体积小，重量轻，造价低，安装与操作简单。VSAT小站可直接安装在用户所在的楼顶、轮船或汽车上等，可直接与用户终端接口；
组网灵活方便。由于网络部件模块化，便于调整网络结构，易于适应用户业务量的变化；
通信质量好，可靠性高。链路环节少，故障率低，通信畅通率高，适于多种业务和数据率；
直接面向用户，特别适用于用户分散、稀路由和业务量小的专用通信网。
由于上述种种技术优点，因此VSAT是构建交通应急通信网络的最佳方案。
系统参数
外向载频：信息速率512KBPS，12FEC，BPSK调制方式，时分复用（TDM）。内向载频：信息速率128KBPS，12FEC，BPSK调制方式，频分多址、时分多址混合方式（FDMA TDMA）。误码率：EB No＞6.5dB时，小于1×10－7。数据通信速率：异步：75-19.2kbps；同步：（采用接口规程）1.2-56kbps；同步：（位透明）1.2-65kbps；规程：SDLC、X.25，BITT（位透明方式）；电气接口：主站：RS-232C、RS-449、V35（DTE、DCE均可）；小站：RS-232C（DCE）。电路连接模式：点对点连接、点对多点连接。语音通信：采用RELP（残余激励线性预测）编码。接口：主站：用户交换机（PABX）－四线E8M。小站：电话机DTME，工线环路信号，RJ11连接器用户交换机（PABX）－四线E8M。传真：带内模拟（G3），基带（G3或G4）。
VSAT卫星通信网络在交通安全应急通信系统中的应用
不仅仅发生在陆上城市人口密集区，同时也会在远洋、内陆江河以及一些偏远地区，发生塌方、洪水、地震或沉船等事故发。交通安全应急通信系统的建设主要以VSAT卫星通信系统为主，在辅以其它通信方式(如水上VHF安全通信、Inmarsat A、B/M、C和F标准岸站和陆上搜救协调通信网等全球海上遇险安全通信系统(GMDSS))。因各安全通信系统建立的侧重不同，通过VSAT卫星通信网的建立，将各个分散的安全通信系统有机的结合在一起，形成覆盖面广、互为补充、功能齐全、安全可靠的交通安全应急通信系统。
1、交通安全应急通信中VSAT卫星通信网的组成
根据VSAT系统传输业务种类，VSAT卫星通信网的网络结构有星形、网状或者星形／网状混合三种，网状网不需要主站，各小站之间可以任意建立通信链路，并且是以信道为基础、以话音通信为主的系统。但该网硬件设备和系统软件技术复杂，系统成本较高。交通安全应急通信是在原有通信系统遭破坏或发生紧急情况下，保证通信畅通，主要以移动的车载站和船载站为主，小站硬件设备不可能过于复杂。因此，选择点到多点双向通信的星形网作为交通安全应急通信系统中VSAT卫星通信系统的网络结构。
（1）主站(中心站)
主站是VSAT网的核心，使用大型天线，Ku波段为3.5～8m，C波段为7～13m。由高功率放大器、低噪声放大器、上/下变频器、Modem以及数据接口设备等组成。通常与主计算机配置在一起。为了对全网进行监测、控制、管理与维护，在主站设有网络监控与管理中心，对全网运行状态进行监控管理，如VSAT小站及主站本身的工作状况、信道质量、信道分配、统计、计费等。因主站关系到整个VSAT网的运行，通常配有备用设备。
（2）小站
小站由小口径天线、室外单元和室内单元组成。室内和室外单元通过同轴电缆连接。VSAT小站选择尺寸小的偏馈天线；室外单元包括GaAsFET固态功率放大器、低噪声FET放大器、上/下变频器及其检测电路等，并组装成一个部件设置在天线馈源附近；室内单元包括Modem、Codec和数据接口等。室内和室外单元通常采用固化部件，便于安装与维护，可直接与数据终端连接。
（3）卫星转发器
卫星转发器亦称空间段，交通安全应急通信系统中VSAT的卫星转发器主要使用C波段和Ku波段转发器。
卫星通信传输链路由发射地球站→卫星转发器→接收地球站的传输链路组成。其中发射地球站→卫星转发器的线路称为上行线路；卫星转发器→接收地球站的线路成为下行线路。在VSAT网内，有主站通过卫星向远端小站发送数据成为外向传输；小站向主站发送数据称为内向传输。
2、交通安全应急通信系统VSAT工作频段选择
VSAT卫星通信网使用的频段主要有C波段和Ku波段。根据交通安全应急通信系统应用的需要，VSAT卫星通信工作频段首选是通信质量较好且天线尺寸小Ku波段。但考虑交通安全应急通信是在各种极端和日常通信中断时的应用，而Ku波段在暴雨情况下，上行或下行链路瞬间雨衰量可超过20dB，C波段最大雨衰量一般不超过1dB。因此，交通安全应急通信的工作频段选择C波段和Ku波段两种通信方式，即在我国海上采用C波段，在内陆采用Ku波段。
交通安全应急通信系统是交通突发事件应急体系建设的基础保障，通过交通安全应急通信系统的建设，可为交通部门负责的公路和水上交通安全、抢险救灾、处置应急事件等提供快捷有效的通信链路。VSAT卫星通信系统技术成熟、可靠性高、空间频段资源丰富，系统和设备正在逐步实现国产化。这些因素为设计、建设交通应急通信系统提供了技术、资源等方面的必要保障，VSAT卫星通信系统将在提高交通现场的信息获取能力、处理突发事件的快速反应能力、组织协调能力、决策指挥能力等实际工作上具有重要意义。
(作者单位：长江海事局信息中心)
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