VSAT 卫星通信系统简介VSAT 是 Very Small Aperture Terminal 的缩字,直译为甚小口径卫星终端站所以也称为卫星小数 据站(小站)或个人地球站(PES),这里的“小字”指的是VSAT卫星通信系统中小站设备的天线口径小, 通常为 1.2-2.4M1. 什么是VSAT卫星通信系统VSAT - Very Small Aperture Terminal 甚小口径卫星终端站利用 VSAT 此系统进行通信具有灵活 性强、可靠性高、使用方便及小站可直接装在用户端等特点,利用VSAT用户数据终端可直接和计算机联网, 完成数据传递、文件交换、图像传输等通信任务,从而摆脱了远距离通信地面中断站的问题使用VSAT作 为专用远距离通信系统是一种很好的选择2. VSAT 卫星通信系统的组成VSAT 卫星通信系统由空间和地面两部分组成2.1、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3. VSAT 卫星通信系统的技术指标3.1、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 X10 —73.2、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3.3、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:机DTME,工线环路信号,RJ11连接器用户交换机(PABX)—四线E8M3.4、带内模拟(G3),基带(G3或G4)3.5、 小站配置标准配置:一个数据端口( RS-232C)扩展配置:三个数据口或一个数据端口,一个语音口。
3.6、 小站工作环境温度:户内单元10-40°C户外单元-30-50C电源:220±10%, 50HZ;功耗约: 400W4. VSAT 的接入方式(多址方式)接入方式是决定VSAT性能的关键要素之一,同时也决定着系统的工作量和总延时,早期VSAT无例外 地采用了频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和空分多址(SDMA)等多址方式随着 技术的进步,分组数据传输的大规模地兴起, VSAT 系统又增添了不少新型多址连接方式,例如随机多址连 接(RA)和按需分配的多址方式(DAMA)等当然,在VSAT系统中,不同的网络拓扑结构,不同的传输链 路,其接入方式也是不同的下面就介绍5种常用的接入方式:4.1、TDM/FDMA (时分复用/频分多址)方式这种方式通常用于星型网络中心站的出站链路,采用连续的TDM载波,典型的信息速率为:57.6、153.6、 256和512kbps在一个VSAT网络中,如果不能满足业务量要求,则可增加多个TDM出站载波,即TDM/FDMA 载波,每个TDM载波对应一群VSAT站4.2、SCPC/FDMA 方式这种方式通常用于各远程VSAT站向中心站发送数据的入站链路,每个VSAT站占用一个载波,这种方 式典型的信息速率为:1.2、2.4、4.8、9.6kbps,其优点是线路延时小、线路专用;缺点是线路利用率低, 灵活性差。
它适用于业务量固定且平稳的VSAT网4.3、 TDMA 时分多址方式传统的TDMA方式是根据网络内站数的多少,给每个站划分一个固定时隙,而在VSAT网络中,它们与 传统的TDMA方式有很大差异,比较典型的有:4.3.1、 S-ALOHA (时隙一ALOHA)方式ALOHA和S-ALOHA均指随机争用卫星信道方式ALOHA是纯随机方式,既没有预约也没有分配时隙,主 要用于突发数据通信,发送短文等o S-ALOHA是时隙ALOHA方式,为普通使用的方式,与ALOHA相比,减少 了碰撞概率,提高了传输率,这种方式常用于低业务突发通信且VSAT站数目的网络4.3.2、 R-ALOHA (预约一ALOHA)方式这是方式是在 ALOHA 信道上开一个预约时隙,对较长的分组采用预约方式来传输数据,对较短的数据 则采用随机方式在这种接入方式中,当VSAT站有数据要发送到中心站时,需发送一个申请给中心站的按 需分配处理器,并表明需要发送的通信量,中心站把定量的TDMA时隙分配给相应的VSAT站当有多个VSAT 站同时向中心站发出申请时,则需排队等侯这种方式可用于数据量变化较大的用户4.3.3、 Stream (数据流)方式这种方式主要用于传输较长的连续数据,如大数据文件、话音及视频等。
4.3.4、 AA-TDMA (自适应一时隙分配)方式这是一种自适应调整TDMA方式每个远程VSAT站按需使用时隙,并根据通信量的大小调整时隙的宽 度也可根据用户的业务情况,自动变换接入方式,如ALOHA、St ream和R-ALOHA4.4、 CDMA (码分多址)方式这种方式根据需要采用适当位数的扩频编码,不同的VSAT站采用不同的地址码当中心站与若干个(如 N个)VSAT站通信时,将所要传输的N个信号用指定的N种不同的伪随机码进行扩频调制,同时使用同一 种出站载波频率传给N个VSAT站,只要各个VSAT站的接收机使用各自规定的伪随机码来解调,它们便可 分别接收到相应的原始信号这种通信方式具有抗窄带干扰能力及保密通信的能力4.5、 DAMA (按需分配多址)方式在路由较少环境中,采用保SCPC、传统的FDMA这样的固定分配方式是对空间段资源的浪费,为提高效 率,可以使用DAMA技术这可以在每呼叫(call by call)基础上建立卫星链路,大量的VSAT站按需享 用卫星容量,以较好利用空间段资源当DAMA技术用于FDMA网络时就被称为DA / FDMA方式;用于TDMA 网络中时就被称为DA / TDMA方式,或称为SCPC / DAMA方式。
5. VSAT 卫星通信系统的特点VSAT 卫星通信系统有十分明显的特点,它主要包括以下几个方面1) 地面(远端)站天线的直径小,一般在2米以下,目前采用较多的是1.2〜1.8米登山运动员 有时用直径0.3米的便携式个人地球站2) 发射功率小,一般在1~3瓦之间3) 质量很轻,常用的为几十千克,有的小到几千克,便于携带4) 价格低廉,经济实用该系统不但设备的售价低,而且它取得的经济效益远远大于设备的售价5) 建设周期短它比传统的地面通信手段简单得多,不需要架设电缆、光缆它也不像微波通信必 需每隔50 千米架设一个中继站 VSAT 卫星通信系统中,只要在通信的两端安装必要的设备就可以,而且这 种设备的安装也比较简单6) 通信的费用与通信的距离没有关系在一般的通信系统中,距离越长费用越高,而VSAT卫星通 信与距离没有关系,而且越远越适合采用 VSAT 通信7) VSAT 卫星通信不受地形和气候环境的影响,因为它不需要架设地面设施,受地面的干扰小8) VSAT 卫星通信技术的最大优点就是组网灵活,容易扩充用,而且维修方便,因为它没有复杂的地 面设备6. VSAT 卫星技术的应用VSAT站能很方便地组成不同规模、不同速率、不同用途的灵活而经济的网络系统。
一个VSAT网一般能 容纳 200~500 个站,有广播式、点对点式、双向交互式、收集式等应用形式它既可以应用于发达国家, 也适用于技术不发达和经济落后的国家,尤其适用于那些地形复杂、不便架线和人烟稀少的边远地区因 为它可以直接装备到个人,所以军事上也有重要的意义概括起来,VSAT技术可以应用于以下几个方面1) 普及卫星电视广播和卫星电视教育,传送广播电视、商业电视信号,尤其对于我国的边远地区,利 用这种方式可以在物质文明建设和精神文明建设方面起到很大的作用2) 用于财政和金融系统、证券系统,对市场的情况进行动态跟踪管理,大大地缩短资金周转周期深 圳的证券交易系统就是利用VSAT系统与四面八方的客户进行双向通信的3) 用于水利建设的管理,监测水文变化,防止和减少自然灾害的损失VSAT系统可以及时传输气象卫 星、海洋卫星、资源卫星和地面检测站获取的信息4) 用于交通运输的管理国外发达的国家已经将VSAT用在铁路的运营调度,大大缓解了在交通运输 的紧张状态用VSAT可以方便地开展任何两地的通话、电传和电报业务,节省了经费和时间5) 军事上应用在1991年的海湾战争中,多国部队利用VSAT进行了大量的移动通信,甚至将其装备 到每个士兵。
6) 应急通信和边远地区通信的应用对于自然灾害或突发性事件VSAT都是最便利的应急通信备份体 系,例如:5.12的汶川地震。