漫谈VSAT卫星通信 vsat卫星网络接收器

杨俊欣 2009年06月05日 10:29

VSAT是Very Small ApertureTerminal的缩写,直译为“甚小孔径终端”,意译应是“甚小天线地球站”。由于源于传统卫星通信系统,所以也称为卫星小数据站或个人地球站,这里的小指的是VSAT系统中小站设备的天线口径小,通常为0.3m-2.4m。VSAT是80年代中期利用现代技术开发的一种新的卫星通信系统。利用这种系统进行通信具有灵活性强,可靠性高,成本低,使用方便以及小站可直接装在用户端等特点。由众多甚小天线地球站组成的卫星通信网,叫做“VSAT网”。

一、特点

VSAT的特点是:天线小,设备结构紧凑,全固体化,功耗小,成本低,环境要求低,安装方便,覆盖范围大,组网灵活且有独立性。这些特点特别适合于许多大型企业或部门的通信要求。

二、发展背景

漫谈VSAT卫星通信 vsat卫星网络接收器
VSAT于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。利用这种系统进行通信具有灵活性强,可靠性高,成本低,使用方便以及小站可直接装在用户端等特点。借助VSAT用户数据终端可直接利用卫星信道与远端的计算机进行联网,完成数据传递、文件交换或远程处理,从而摆脱了本地区的地面中继线问题,这在地面网络不发达、通信线路质量不好或难于传输高速数据的边远地区,使用VSAT作为数据传输手段是一种很好的选择。目前,广泛应用于银行、饭店、新闻、保险、运输、旅游等部门。

目前,VSAT卫星通信系统从单一窄带业务的卫星电信网,向一个融合电信、广播、计算机的宽带卫星网络发展。它将是未来电信系统的重要组成部分,依赖地面超大容量光纤网,以及空间宽带卫星网,使用户设备方便地直接接入全国或全球宽带网络。

三、主要类型和典型应用

VSAT系统有两种类型,一种是双向VSAT系统,它由中心站控制许多VSAT终端来提供数据传输、语音和传真等业务;另一种是单向VSAT系统,在这种系统中,图像和数据等信号从中心站传输到许多单收VSAT终端。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。典型应用如:

(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,尤其对于边远地区,利用这种方式可以在提高物质文明和精神文明建设方面起到很大作用。

(2) 用于财政和金融、证券系统,对市场的情况进行动态跟踪管理,大大的缩短资金周转周期,深圳的证券交易系统就是利用VSAT与四面八方的客户进行双向通信的。

(3) 用于水利建设管理,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用在铁路的运营节省了经费和时间。

四、VSAT的关键技术

(1) 地球站技术

要使VSAT能得到更广泛的应用必须使VSAT进一步小型化,降低VSAT的成本,为此须解决以下关键技术:

信号处理技术:通过合适的信号设计和信号处理降低VSAT系统对C/N的要求。

集成电路技术:微波电路集成化技术,采用SLIC技术。

天线技术:通过采用新的设计,使天线的尺寸进一步减小。

接口技术:采用软件可编程的接口技术以使VSAT能适应不同用户的接口要求。

抗干扰技术:包括抗外部干扰和邻站干扰技术。

数字化技术:以DSP、DDS为基础来提高VSAT的灵活性和可靠性。

一体化设计技术:通过统一设计Modem、FEC和ARQ来达到对信道资源的最佳利用。

标准化技术:VSAT必须要标准化才能解决相互间的互通问题和实现大规模生产。

加密技术:由于任何网外用户都能收到网内用户发送的信息,任何网内用户都能收到应由其它网内用户接收的信息,因此,VSAT网中必须解决信道加密问题。

(2) 空间技术

要加强卫星的竞争力,必须降低卫星的成本、在不增加卫星重量的基础上增加卫星的容量、增加卫星的利用率、寻找地面无法实现或很难实现而卫星很容易做到的新应用。

就卫星转发器而言,需逐步解决以下关键技术:

星上处理与交换技术:使卫星成为一个交换结点,使VSAT能直接进行通信,改善VSAT网的连接能力和吞吐量—时延性能,并把网络的复杂度从VSAT转移到卫星,降低VSAT成本;采用星际链路后能实现不同卫星覆盖区内VSAT之间单跳通信。

多波束/跳波束天线技术:在星上采用多波束/跳波束技术以提高卫星的EIRP和G/T,从而降低对VSAT EIRP和G/T的要求。

星上信令能力:使卫星具有信令处理能力,把现在VSAT网中网控中心的一部分功能转移到卫星上,从而缩短VSAT通信的呼叫建立时间。

中低轨道卫星技术:由于同步卫星的轨道高度很高,传播时延和传播损耗都很大,因此VSAT不能非常小,同时也不能满足一些实时性业务的要求,为此提出采用中低轨道卫星进行通信。

(3) 网络技术

如何更好地把地球站和卫星结合起来,使VSAT达到最佳的性能/价格比,这就是网络技术需解决的问题。就目前来看,VSAT网络技术需解决以下一些关键技术:

多址访问技术和信道分配技术:开发一些新的多址访问和信道分配技术以更有效地利用卫星信道的资源,满足业务量变化及不同业务对服务质量的要求。

网络控制技术:进一步加强网络控制的功能,提高VSAT网的智能化程度和灵活程度。

网络协议技术:进一步研究VSAT网络的通信协议及与地面设备之间的接口协议以提高网络的适应能力和协议的工作效率。

网络安全技术:采用一些措施(如加密、通行字、自组织能力等)来提高网络的安全等级。

五、VSAT在军事中的应用

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,所以用于军事有重要的意义。

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,甚至调度上,大大缓解了交通运输的紧张状态,用VSAT可以方便地开展任何两地通话、电传和电报业务,将其装备到每个士兵。对于我国来说,军事应用的意义也是很大的。我国幅员辽阔,部队驻防高度分散,有时通信联络很不方便,利用VSAT站可以装备每个哨所,这对加强联系,指挥调度、快速通信大有好处,尤其在那些高山地带的单独哨所更实用。

  

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