VSAT衛星通信系統詳解

VSAT是VERY SMALL APERTURE TERMINAL的縮字，直譯為甚小口徑衛星終端站。所以也稱為衛星小數據站(小站)或個人地球站(PES)，這里的“小字”指的是VSAT衛星通信系統中小站設備的天線口徑小，通常為1.2-2.4M。利用此系統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用戶數據終端可直接和計算機聯網，完成數據傳遞、文件交換、圖像傳輸等通信任務，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是一種很好的選擇。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201610/306169.htm

【VSAT衛星通信系統的組成】

VSAT衛星通信系統由空間和地面兩部分組成。

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

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，其中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，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衛星通信系統的技術指標】

1、系統參數

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

內向載頻：信息速率128KBPS，12FEC，BPSK調制方式，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數據通信

速率：異步：75-19.2kbps

同步：(采用接口規程)1.2-56kbps;

同步：(位透明)1.2-65kbps;

規程：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，工線環路信號，RJ11連接器用戶

交換機(PABX)-四線E8M

③傳真

帶內模擬(G3)，基帶(G3或G4)。

④小站配置

標準配置：一個數據端口(RS-232C)。

擴展配置：三個數據口或一個數據端口，一個語音口。

⑤小站工作環境

溫度：戶內單元10-40℃

戶外單元-30-50℃

電源：220±10%，50HZ;

功耗約：400W。

【VSAT衛星通信系統的特點】

VSAT衛星通信系統有十分明顯的特點，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)　發射功率小，一般在1~3瓦之間。

(3)　質量很輕，常用的為幾十千克，有的小到幾千克，便于攜帶。

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

(5)　建設周期短。它比傳統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衛星通信系統中，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。在一般的通信系統中，距離越長費用越高，而VSAT衛星通信與距離沒有關系，而且越遠越適合采用VSAT通信。

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

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

【VSAT衛星技術的應用】

VSAT站能很方便地組成不同規模、不同速率、不同用途的靈活而經濟的網絡系統。一個VSAT網一般能容納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。它既可以應用于發達國家，也適用于技術不發達和經濟落后的國家，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。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)　普及衛星電視廣播和衛星電視教育，傳送廣播電視、商業電視信號，尤其對于我國的邊遠地區，利用這種方式可以在物質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、證券系統，對市場的情況進行動態跟蹤管理，大大地縮短資金周轉周期。深圳的證券交易系統就是利用VSAT系統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，監測水文變化，防止和減少自然災害的損失。VSAT系統可以及時傳輸氣象衛星、海洋衛星、資源衛星和地面檢測站獲取的信息。

(4)　用于交通運輸的管理。國外發達的國家已經將VSAT用在鐵路的運營調度，大大緩解了在交通運輸的緊張狀態。用VSAT可以方便地開展任何兩地的通話、電傳和電報業務，節省了經費和時間。

(5)　軍事上應用。在1991年的海灣戰爭中，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通信的應用。對于自然災害或突發性事件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，直譯為甚小口經衛星終端站。所以也稱為衛星小數據站(小站)或個人地球站(PES)，這里的“小字”指的是VSAT衛星通信系統中小站設備的天線口徑小，通常為1.2-2.4M。利用此系統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用戶數據終端可直接和計算機聯網，完成數據傳遞、文件交換、圖像傳輸等通信任務，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是一種很好的選擇。

一、VSAT通信系統簡要技術指標及特點

1、系統參數

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

內向載頻：信息速率128 kbps，1?2FEC，BPSK調制方式，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數據通信

速率：異步：75-19.2kbps

同步：(采用接口規程)1.2-56kbps;

同步：(位透明)1.2-65kbps;

規程：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，工線環路信號，RJ11連接器用戶

交換機(PABX)-四線E8?M

③傳真

帶內模擬(G3)，基帶(G3或G4)。

④小站配置

標準配置：一個數據端口(RS-232C)。

擴展配置：三個數據口或一個數據端口，一個語音口。

⑤小站工作環境

溫度：戶內單元10-40℃

戶外單元-30-50℃

電源：220V±10%，50HZ;

功耗約：400W。

2、VSAT衛星通信系統有以下幾個特點

目前衛星通信在世界上用的比較多的是VSAT和INMARSAT衛星通信系統，我們以VSAT系統為例來簡述衛星站及網絡。

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

②衛星的體積和重量不斷加大，星上轉發器日益增多，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，因而它的規模也日益減少。

③發展微型的地球站通信網，它比較能夠滿足那些希望自建衛星專用通信網行業部門的需要。這些專用網一般都是分布在較遠的地區，相當分散，業務量不大，路由較稀。

3、VSAT衛星通信系統的優點

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通信質量高，網內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利用先進的數據處理技術和延時補償及本地輪詢(P011)功能，縮短系統響應時間。

⑤采用按需分配(DAMA)技術，充分利用衛星信道。

⑥有通話能力，采用先進話音處理技術，保證話音質量。

二、VSAT通信系統公眾網絡

美國HUGHES公司VSAT系統的主站、小站、轉發器及設備采用亞洲一號通信衛星構成了用戶公眾網絡。該網絡為星狀結構，網絡控制以軟件為主，網絡業務以數據通信為主，可以兼顧少量的話音通信業務。

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射功率和衛星發射功率，此外，主站還裝有VSAT主站終端設備和網絡控制中心。主站對全網進行管理、監測和控制。主站的數據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、通信衛星

通信衛星是信號在空間的中轉站。公眾VSAT系統采用亞洲一號同步衛星，它定于東徑105.50，星上有24個轉發器，我國采用第八個轉發器的部分頻段。轉發器工作于C頻段，采用衛星北半球波束，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場，它分戶內戶處兩部分。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。戶內設備可直接與用戶通信設備相連，戶內與戶外設備通過一條同軸電纜相連。

三、VSAT衛星通信系統的網絡構成

VSAT系統采用軟件為主的控制方式，根據用戶的不同要求，系統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，使用系統提供的不同用戶接口規程，用戶可選擇多種通信模式。VSAT網絡結構示意圖如下：

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據傳輸情況有以下幾種：

①異步字符透明傳輸

A、雙向數據傳輸。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、單向數據傳輸(廣播方式)，它是上述傳輸的特例，適合于數字廣播業務。

②同步位透明傳輸

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

B、單向數據傳輸(廣播方式)。連接口小站終端只收不發，最高速率為64kbps，適合點對點數據廣播業務。

③LAPB點對點方式

BAPB是平衡型鏈路接入規程，它是CCITT，X.25網路接口標準的一部分，是適合實際X.25規程以外，而鏈路采用LAPB特殊用戶規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據端口，或不同小站數據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路而實現通信目的。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程，以避免多個小站上的終端同時向主站發送信息造成沖突，最高速率9600bps。

②異步字符廣播式。多個小站的終端只收不發，適合有數據廣播業務的場合。

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，可進行雙向同時數據交換(TWS)或雙向交替(TWA)的數據交換。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，經過衛星轉發器及主控站作適當的技術處理，進入電話交換網，這樣，小站的用戶即可以和電話網上的任何一個用戶溝通電話聯系。同理，在電話網上的任何一個用戶，也可以通過主控站向小站的用戶溝通電話建立聯系。

五、今后衛星通信的發展

目前我國已有20余個部門興建VSAT專用網，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。

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

在衛星通信設計中應正確地選用最佳的調制方式和多址技術，對于高效直達電路采用中速率數據(IDR)加上數字倍增設備(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的數字信息。對于發達地區可用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器的效率，同時對邊遠地區使用半速率IDR(1.024Mbps)即可。總之，為了充分利用資源，應采取各種技術措施，確保衛星通信的順利發展。

關鍵詞： VSAT 衛星 通信 軍事