VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)詳解

VSAT是VERY SMALL APERTURE TERMINAL的縮字，直譯為甚小口徑衛(wèi)星終端站。所以也稱為衛(wèi)星小數(shù)據(jù)站(小站)或個人地球站(PES)，這里的“小字”指的是VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)中小站設備的天線口徑小，通常為1.2-2.4M。利用此系統(tǒng)進行通信具有靈活性強、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(shù)據(jù)終端可直接和計算機聯(lián)網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)傳遞、文件交換、圖像傳輸?shù)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/通信">通信任務，從而擺脫了遠距離通信地面中斷站的問題。使用VSAT作為專用遠距離通信系統(tǒng)是一種很好的選擇。

【VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成】

VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)由空間和地面兩部分組成。

VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的空間部分就是衛(wèi)星，一般使用地球靜止軌道通信衛(wèi)星，衛(wèi)星可以工作在不同的頻段，如C、ku和Ka頻段。星上轉發(fā)器的發(fā)射功率應盡量大，以使VSAT地面終端的天線尺寸盡量小。

VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的地面部分由中樞站、遠端站和網(wǎng)絡控制單元組成，其中中樞站的作用是匯集衛(wèi)星來的數(shù)據(jù)然后向各個遠端站分發(fā)數(shù)據(jù)，遠端站是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的主體，VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)就是由許多的遠端站組成的，這些站越多每個站分攤的費用就越低。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(wèi)星通信系統(tǒng)的技術指標】

1、系統(tǒng)參數(shù)

外向載頻：信息速率512KBPS，12FEC，BPSK調(diào)制方式，時分復用(TDM)。

內(nèi)向載頻：信息速率128KBPS，12FEC，BPSK調(diào)制方式，頻分多址、時分多址混合方式(FDMA TDMA)。

誤碼率：EB No>6.5dB時，小于1×10-7。

①數(shù)據(jù)通信

速率：異步：75-19.2kbps

同步：(采用接口規(guī)程)1.2-56kbps;

同步：(位透明)1.2-65kbps;

規(guī)程：SDLC、X.25，BITT(位透明方式);

電氣接口：主站：RS-232C、RS-449、V35(DTE、DCE均可)

小站：RS-232C(DCE);

電路連接模式：點對點連接、點對多點連接。

②語音通信

采用RELP(殘余激勵線性預測)編碼。

接口：主站：用戶交換機(PABX)-四線E8M

小站：電話機DTME，工線環(huán)路信號，RJ11連接器用戶

交換機(PABX)-四線E8M

③傳真

帶內(nèi)模擬(G3)，基帶(G3或G4)。

④小站配置

標準配置：一個數(shù)據(jù)端口(RS-232C)。

擴展配置：三個數(shù)據(jù)口或一個數(shù)據(jù)端口，一個語音口。

⑤小站工作環(huán)境

溫度：戶內(nèi)單元10-40℃

戶外單元-30-50℃

電源：220±10%，50HZ;

功耗約：400W。

【VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特點】

VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)有十分明顯的特點，它主要包括以下幾個方面。

(1)　地面(遠端)站天線的直徑小，一般在2米以下，目前采用較多的是1.2～1.8米。登山運動員有時用直徑0.3米的便攜式個人地球站。

(2)　發(fā)射功率小，一般在1~3瓦之間。

(3)　質(zhì)量很輕，常用的為幾十千克，有的小到幾千克，便于攜帶。

(4)　價格低廉，經(jīng)濟實用。該系統(tǒng)不但設備的售價低，而且它取得的經(jīng)濟效益遠遠大于設備的售價。

(5)　建設周期短。它比傳統(tǒng)的地面通信手段簡單得多，不需要架設電纜、光纜。它也不像微波通信必需每隔50千米架設一個中繼站。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，只要在通信的兩端安裝必要的設備就可以，而且這種設備的安裝也比較簡單。

(6)　通信的費用與通信的距離沒有關系。在一般的通信系統(tǒng)中，距離越長費用越高，而VSAT衛(wèi)星通信與距離沒有關系，而且越遠越適合采用VSAT通信。

(7)　VSAT衛(wèi)星通信不受地形和氣候環(huán)境的影響，因為它不需要架設地面設施，受地面的干擾小。

(8)　VSAT衛(wèi)星通信技術的最大優(yōu)點就是組網(wǎng)靈活，容易擴充用，而且維修方便，因為它沒有復雜的地面設備。

【VSAT衛(wèi)星技術的應用】

VSAT站能很方便地組成不同規(guī)模、不同速率、不同用途的靈活而經(jīng)濟的網(wǎng)絡系統(tǒng)。一個VSAT網(wǎng)一般能容納200~500個站，有廣播式、點對點式、雙向交互式、收集式等應用形式。它既可以應用于發(fā)達國家，也適用于技術不發(fā)達和經(jīng)濟落后的國家，尤其適用于那些地形復雜、不便架線和人煙稀少的邊遠地區(qū)。因為它可以直接裝備到個人，所以軍事上也有重要的意義。概括起來，VSAT技術可以應用于以下幾個方面。

(1)　普及衛(wèi)星電視廣播和衛(wèi)星電視教育，傳送廣播電視、商業(yè)電視信號，尤其對于我國的邊遠地區(qū)，利用這種方式可以在物質(zhì)文明建設和精神文明建設方面起到很大的作用。

(2)　用于財政和金融系統(tǒng)、證券系統(tǒng)，對市場的情況進行動態(tài)跟蹤管理，大大地縮短資金周轉周期。深圳的證券交易系統(tǒng)就是利用VSAT系統(tǒng)與四面八方的客戶進行雙向通信的。

(3)　用于水利建設的管理，監(jiān)測水文變化，防止和減少自然災害的損失。VSAT系統(tǒng)可以及時傳輸氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、資源衛(wèi)星和地面檢測站獲取的信息。

(4)　用于交通運輸?shù)墓芾?。國外發(fā)達的國家已經(jīng)將VSAT用在鐵路的運營調(diào)度，大大緩解了在交通運輸?shù)木o張狀態(tài)。用VSAT可以方便地開展任何兩地的通話、電傳和電報業(yè)務，節(jié)省了經(jīng)費和時間。

(5)　軍事上應用。在1991年的海灣戰(zhàn)爭中，多國部隊利用VSAT進行了大量的移動通信，甚至將其裝備到每個士兵。

(6)　應急通信和邊遠地區(qū)通信的應用。對于自然災害或突發(fā)性事件VSAT都是最便利的應急通信備份體系，例如：5.12的汶川地震。

VSAT是VERY SMALL APERTURE TERMINAL的縮字，直譯為甚小口經(jīng)衛(wèi)星終端站。所以也稱為衛(wèi)星小數(shù)據(jù)站(小站)或個人地球站(PES)，這里的“小字”指的是VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)中小站設備的天線口徑小，通常為1.2-2.4M。利用此系統(tǒng)進行通信具有靈活性強、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(shù)據(jù)終端可直接和計算機聯(lián)網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)傳遞、文件交換、圖像傳輸?shù)韧ㄐ湃蝿?，從而擺脫了遠距離通信地面中斷站的問題。使用VSAT作為專用遠距離通信系統(tǒng)是一種很好的選擇。

一、VSAT通信系統(tǒng)簡要技術指標及特點

1、系統(tǒng)參數(shù)

外向載頻：信息速率512kbps，1?2FEC，BPSK調(diào)制方式，時分復用(TDM)。

內(nèi)向載頻：信息速率128 kbps，1?2FEC，BPSK調(diào)制方式，頻分多址?時分多址混合方式(FDMA?TDMA)。

誤碼率：Eb?No>6.5dB時，小于1×10-7。

①數(shù)據(jù)通信

速率：異步：75-19.2kbps

同步：(采用接口規(guī)程)1.2-56kbps;

同步：(位透明)1.2-65kbps;

規(guī)程：SDLC、X.25，BITT(位透明方式);

電氣接口：主站：RS-232C、RS-449、V35(DTE、DCE均可)

小站：RS-232C(DCE);

電路連接模式：點對點連接、點對多點連接。

②語音通信

采用RELP(殘余激勵線性預測)編碼。

接口：主站：用戶交換機(PABX)-四線E8?M

小站：電話機DTME，工線環(huán)路信號，RJ11連接器用戶

交換機(PABX)-四線E8?M

③傳真

帶內(nèi)模擬(G3)，基帶(G3或G4)。

④小站配置

標準配置：一個數(shù)據(jù)端口(RS-232C)。

擴展配置：三個數(shù)據(jù)口或一個數(shù)據(jù)端口，一個語音口。

⑤小站工作環(huán)境

溫度：戶內(nèi)單元10-40℃

戶外單元-30-50℃

電源：220V±10%，50HZ;

功耗約：400W。

2、VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)有以下幾個特點

目前衛(wèi)星通信在世界上用的比較多的是VSAT和INMARSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)，我們以VSAT系統(tǒng)為例來簡述衛(wèi)星站及網(wǎng)絡。

①通信容量不斷增大，成本明顯下降，而現(xiàn)在我們使用的第五代通信衛(wèi)星的容量增大為12000條話路，每條話路租金已下降為第一代的1?20。

②衛(wèi)星的體積和重量不斷加大，星上轉發(fā)器日益增多，地球站的天線直徑逐漸縮小。從早期的30M縮小到4.5M以致于1M左右，因而它的規(guī)模也日益減少。

③發(fā)展微型的地球站通信網(wǎng)，它比較能夠滿足那些希望自建衛(wèi)星專用通信網(wǎng)行業(yè)部門的需要。這些專用網(wǎng)一般都是分布在較遠的地區(qū)，相當分散，業(yè)務量不大，路由較稀。

3、VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的優(yōu)點

①利用VSAT通信不受地形、地物的影響，適用于其他通信手段難以通達的地方。

②設備安裝快，在具備條件時，開通一個小站，需1-2天。

③通信質(zhì)量高，網(wǎng)內(nèi)采用各種自動檢錯糾錯功能，信息誤碼率低，正常情下，小于10-7。

④利用先進的數(shù)據(jù)處理技術和延時補償及本地輪詢(P011)功能，縮短系統(tǒng)響應時間。

⑤采用按需分配(DAMA)技術，充分利用衛(wèi)星信道。

⑥有通話能力，采用先進話音處理技術，保證話音質(zhì)量。

二、VSAT通信系統(tǒng)公眾網(wǎng)絡

美國HUGHES公司VSAT系統(tǒng)的主站、小站、轉發(fā)器及設備采用亞洲一號通信衛(wèi)星構成了用戶公眾網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡為星狀結構，網(wǎng)絡控制以軟件為主，網(wǎng)絡業(yè)務以數(shù)據(jù)通信為主，可以兼顧少量的話音通信業(yè)務。

1、主站(HVB)

主站也稱樞紐站：主站裝有圈套口徑的天線以便盡量減少遠端小站的發(fā)射功率和衛(wèi)星發(fā)射功率，此外，主站還裝有VSAT主站終端設備和網(wǎng)絡控制中心。主站對全網(wǎng)進行管理、監(jiān)測和控制。主站的數(shù)據(jù)端口一般情況下給地面中斷線路延伸到用戶并與其中計算機相連，主站端口的信息速率較高。

2、通信衛(wèi)星

通信衛(wèi)星是信號在空間的中轉站。公眾VSAT系統(tǒng)采用亞洲一號同步衛(wèi)星，它定于東徑105.50，星上有24個轉發(fā)器，我國采用第八個轉發(fā)器的部分頻段。轉發(fā)器工作于C頻段，采用衛(wèi)星北半球波束，該波束可覆蓋我國，為線性極化方式。

3、小站(VSAT或PES)

小站可安裝于用戶通信現(xiàn)場，它分戶內(nèi)戶處兩部分。戶外設備可架設在建筑物頂層。天線口徑為1.8M，為偏饋修正的拋物面天線。戶內(nèi)設備可直接與用戶通信設備相連，戶內(nèi)與戶外設備通過一條同軸電纜相連。

三、VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡構成

VSAT系統(tǒng)采用軟件為主的控制方式，根據(jù)用戶的不同要求，系統(tǒng)可支持主站端口與小站多種方式連接。有點對點，點對多點連接，這種連接可以是單向的也可以是雙向的，基于這種連接，使用系統(tǒng)提供的不同用戶接口規(guī)程，用戶可選擇多種通信模式。VSAT網(wǎng)絡結構示意圖如下：

1、點對點連接

此方式是通過空間信道將主站某一端口進行邏輯上連接。VSAT中使用的這種連接方式的數(shù)據(jù)傳輸情況有以下幾種：

①異步字符透明傳輸

A、雙向數(shù)據(jù)傳輸。適合字符型終端之間進行異步全雙工通信，最大信息速率為19.2Kbps(指的是空間信道)。

B、單向數(shù)據(jù)傳輸(廣播方式)，它是上述傳輸?shù)奶乩?，適合于數(shù)字廣播業(yè)務。

②同步位透明傳輸

A、雙向數(shù)據(jù)傳輸，適合采用不同種類用戶規(guī)程的終端接入，此方式要求用戶終端采用VSAT系統(tǒng)提供的時鐘，即用戶終端采用外時鐘同步方式工作，速率提高為64kbps。

B、單向數(shù)據(jù)傳輸(廣播方式)。連接口小站終端只收不發(fā)，最高速率為64kbps，適合點對點數(shù)據(jù)廣播業(yè)務。

③LAPB點對點方式

BAPB是平衡型鏈路接入規(guī)程，它是CCITT，X.25網(wǎng)路接口標準的一部分，是適合實際X.25規(guī)程以外，而鏈路采用LAPB特殊用戶規(guī)程的計算機間的通信。

2、點到多點連接

點到多點連接指同一小站不同數(shù)據(jù)端口，或不同小站數(shù)據(jù)端口與主站同一端口間建立邏輯上的連接，組成一點到多點的網(wǎng)路而實現(xiàn)通信目的。點到多點連接有以下幾種方式：

①Moltidrop方式：此方式為異步字符傳輸方式，小站各端口與主站端口間可進行全雙工異步通信，在采用此方式時，通信終端最好采用一種面向字符型的通信規(guī)程，以避免多個小站上的終端同時向主站發(fā)送信息造成沖突，最高速率9600bps。

②異步字符廣播式。多個小站的終端只收不發(fā)，適合有數(shù)據(jù)廣播業(yè)務的場合。

③同步位透明廣播方式。此方式與上述方式在道理上一樣，只不過信息按同步方式傳輸它的最高速率達64 kbps。

④采用SDLC方式。要求用戶主機終端采用SDLC規(guī)程接入主站及小站端口，1個小站端口最多可接入15個遠端設備。主站和小站之間，可進行雙向同時數(shù)據(jù)交換(TWS)或雙向交替(TWA)的數(shù)據(jù)交換。接口速率最高可達56kbps。

四、VSAT小站可提供通話功能

VSAT小站本身具備語音端口，經(jīng)過衛(wèi)星轉發(fā)器及主控站作適當?shù)募夹g處理，進入電話交換網(wǎng)，這樣，小站的用戶即可以和電話網(wǎng)上的任何一個用戶溝通電話聯(lián)系。同理，在電話網(wǎng)上的任何一個用戶，也可以通過主控站向小站的用戶溝通電話建立聯(lián)系。

五、今后衛(wèi)星通信的發(fā)展

目前我國已有20余個部門興建VSAT專用網(wǎng)，其中約有2000個端站分別設在省、市、地的各部門，形成了VSAT通信網(wǎng)。

衛(wèi)星通信是微波通信技術發(fā)展的延伸，采用的頻段與地面微波基本相同，國內(nèi)應用的C頻段與地面微波中繼系統(tǒng)的頻段重復，在國外用Ku頻段，從發(fā)展的觀點看，也不能完全避免與地面微波中繼系統(tǒng)的頻譜重疊，因此衛(wèi)星通信與地面微波中繼通信系統(tǒng)之間不可避免地存在著系統(tǒng)間的干擾協(xié)調(diào)問題。

在衛(wèi)星通信設計中應正確地選用最佳的調(diào)制方式和多址技術，對于高效直達電路采用中速率數(shù)據(jù)(IDR)加上數(shù)字倍增設備(DCME)是最佳的傳輸方式。目前采用點對點2.048Mbps帶DCME的IDR，每個載波可傳120路64kbps的數(shù)字信息。對于發(fā)達地區(qū)可用8.448Mbps和34.368Mbps容量更大的IDR載波，以提高每載波的容量和轉發(fā)器的效率，同時對邊遠地區(qū)使用半速率IDR(1.024Mbps)即可。總之，為了充分利用資源，應采取各種技術措施，確保衛(wèi)星通信的順利發(fā)展。