甚小孔径终端(VSAT)卫星通信网的技术发展效果
VSAT直译为“甚小孔径终端”,意译应是“甚小天线地球站”。其是由传统的卫星通信系统发展而来,故称为卫星小数据站或个人地球站〈IPES〉,这里的“小”是指VSAT系统中小站设备的天线口径小,通常为0.3m-2.4m。由许多VSAT终端组成的卫星通信网,叫做“VSAT网”。
VSAT系统中的用户对自然环境要求一般,通信不受地理条件、气候、地震、洪涝等自然条件影响,通信的可靠性以及信道传输的质量相对比较好,整个网络能够快速建立起来,单个小站能够快速、便捷的加入通信链路,载波之间不需要相互连接,在整个网络中增加、减少或迁址对整个系统十分容易。并且能够动态分配网 络资源(例如带宽、数据速率等),改变配置仅需要通过中央网络管理系统就可以完成,方便安装以及扩容的需要,这样便保证了网络增加小站的经济性。信道误码率低,可以构成点对点的专用独立通信网络。VSAT卫星系统采用TDM/TDMA具有带宽分配灵活、上传下载的业务量大、延时低,信息有效速率高等特点,同时系统可以使用不同的网络结构连接,满足网络高速发展的需求。
通过对VSAT卫星通信网的网络组成、技术特点、组网方式、接续方式等建网要求的研究,现自试建一个偏远山区水库、大河流域水文、水情日报及应急VSAT卫星通信网。
由于我国版图幅员辽阔,地形复杂,河川众多、流域广,中小型水库分布不集中等种种自然条件的制约以及传输数据的特点和行业特殊性的需要,采取有线传输的建设成本高、周期长,运行成本高以及在恶劣自然环境下运行不稳定的致命缺点,故应大力发展卫星通信传输业务的方式。
基于条件的特殊性,要求所建的VSAT卫星通信网应具备日常水文、水情数据采集传输,汛期应急语音、视频会商传输的功能和在恶劣极端运行环境下信号的雨衰小,稳定性高,链路余量大等一系列的特殊要求。主站负责控制整个通信系统的运行。结构应采用Ku波段+ C波段的系统结构,C波段采用自动跟踪卫星天线,Ku波段采用带自动跟踪和融雪卫星天线。用了C波段与 Ku 波段混合组网方式,增加了链路余量。为保证VSAT网的同步,采用主从同步方式,主站设备提供外部时钟,并具有内、外时钟自动切换功能。VSAT网管系统采用DVB-S2系统,该系统具备:(1)系统故障告警和维护、维修功能。(2)系统具有完善的管理功能.(3)资源分配管理功能。(4)系统安全管理功能。(5)具备远端小站外部环境事件告警和控制功能。(6)可以根据网络运行情况对整个网络进行扩容。(7)网络管理系统异地备份功能。卫星转发器采取Ku波段 + C波段的方案,这样覆盖面积大,同时又互为备份提高了系统的稳定性。
远端小站一般设备配备比较简单,主要由:ODU、IDU、天线、UPS、防雷系统、音频、视频编解码器等外部设备组成。VSAT网的信道分配方式采用按需分配方式,这样可以根据实时情况对系统各基站进行资源分配,使系统资源的利用率最大化。VSAT网的接口信令应支持主站的交换模块,具备符合国家标准的完整的信令功能。
为了确保设备在意外条件下可以正常运行电源至关重要,所以我采取3次供电,互为备份,日常为市电供电,供日常设备用电和UPS电池组充电、市电故障自动切换为UPS电池组供电,保证设备不间断运行。并使用太阳能供电,同时也为UPS电池组充电,以及人工汽\柴油发电机组应急供电,VSAT网的接地应采用工作接地、防雷接地、保护接地的三合一接地系统,并在各设备前端加装防雷系统模块,防止雨天雷击对设备的损坏。通过上述网络系统构架,基本可以实现建网要求,满足实际的工作需要。
目前VSAT及卫星通信根据使用情况以及技术的发展来看,VSAT今后主要向以下几个方面发展。
(1)设备:VSAT在设备方面为了降低成本将采用技术标准化和积木化以便扩容和大规模生产制造。并且还将进一步设备小型化,便于运输以及安装,降低组网成本以增强VSAT系统在通信领域的竞争力。此外VSAT系统的设备接口和可承载的业务种类将更加多样,使之具有综合业务传输能力强和传输带宽高的特点,为此VSAT将向更高的频段方向发展。
(2)VSAT使用的卫星:卫星将逐步具有星上处理能力和星上信令处理的功能,以便更好的改善传输性能减少误比特率,缩短时延,增强通信质量。
(3)VSAT的网络控制功能:VSAT网络中的主要参数(包括传输速率、传输协议、多址方式、信道分配方式、接口协议和速率、网络拓扑结构、调制和编码方式等)应该能够根据不同用户的不同业务需求进行灵活的设置。为使VSAT系统能够更好的面向无线通信市场,网络控制应具有分级管理功能,即网络规模大的用 户配置大网控,规模小用户配置小网控,以降低小网中主站成本在总投资中的比例。
进入新世纪信息技术高速发展的今天,虽然无线网络通信已经有了质的发展,但在一些偏远山区、水库等自然条件相对恶劣,人口稀少的地区,考虑到组网成本、后期维护、经济效益等各方因素的考量,仍有许多地区无法实现无线通信,我相信VSAT系统将以其突出的特点开创出前所未有的新篇章,开辟更广阔的市场更好的为社会服务。
参考文献
[1]卫星通讯网, .
[2]胡谷雨, VSAT综合卫星通信网管理系统的综合设计与分析.
收稿日期:2015-02-15
作者简介:王景屹(1978—),男,天津人,本科,助理工程师,研究方向:通信工程。