衛(wèi)星通信技術(shù)在電力應(yīng)急通信中的應(yīng)用

（北京延慶某部隊(duì)，北京 10210）

傳統(tǒng)衛(wèi)星通信由于受傳輸速率小、延時(shí)長(zhǎng)和地面站建設(shè)周期長(zhǎng)等因素制約，使它逐步退出電力通信領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，其性能發(fā)生了天翻地覆的改變，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸和網(wǎng)絡(luò)組建方式靈活，加之它不受到通信地點(diǎn)以及環(huán)境等因素限制，使其越來(lái)越被應(yīng)急通信的所看重和應(yīng)用。而借助于衛(wèi)星應(yīng)急通信手段實(shí)現(xiàn)對(duì)重要信息和數(shù)據(jù)的傳輸，實(shí)時(shí)得到精準(zhǔn)情報(bào)，這對(duì)即使順利的開(kāi)展工作也有著極其顯著的意義，因此建立以衛(wèi)星通信為主的應(yīng)急通信系統(tǒng)也顯得愈加重要。

一、建設(shè)衛(wèi)星應(yīng)急通信的迫切性與必要性

在當(dāng)前情況下，電力通信企業(yè)需要迫切解決諸多棘手的問(wèn)題，具體如下：

1）如何保障在突發(fā)事件或突發(fā)性災(zāi)害時(shí)指揮中心與現(xiàn)場(chǎng)間的通信暢通；

2）能否及時(shí)面向公眾發(fā)布或解除預(yù)警信息；

3）是否在受災(zāi)期間實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)通信與通電；

4）能否及時(shí)組織協(xié)調(diào)各方力量恢復(fù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)保障通信、通電[1]。

僅依靠有限通信技術(shù)是無(wú)法滿(mǎn)足要求的，鑒于衛(wèi)星通信不受到通信地點(diǎn)以及環(huán)境等因素限制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸和網(wǎng)絡(luò)組建方式靈活等優(yōu)點(diǎn)，成為應(yīng)急通信的重要手段。為保障救災(zāi)工作及時(shí)開(kāi)展和順利執(zhí)行，建設(shè)以衛(wèi)星通信為主的應(yīng)急通信系統(tǒng)已然顯得刻不容緩。

二、VSAT衛(wèi)星通信傳輸技術(shù)

目前，國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)采用的傳輸機(jī)制有以下三類(lèi)，其分別是：時(shí)分復(fù)用/時(shí)分多址接入（TDM/TDMA）、多頻時(shí)分多址（MF-TDMA）和單頻單載波/按需分配多址（SCPS/DAMA）。各傳輸技術(shù)特點(diǎn)如下：

1.TDM/Aloha TDMA

所謂TDM/Aloha TDMA體制，它是一個(gè)純星狀的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，該通信系統(tǒng)中的中心站通過(guò)利用TDM載波廣播，并在遠(yuǎn)端站接收信息和選擇要發(fā)送的信息，從而形成出境信道；而在主站入境方向上，所有的遠(yuǎn)端站通過(guò)應(yīng)用Aloha機(jī)制，并以競(jìng)爭(zhēng)方式為途徑實(shí)現(xiàn)TDMA載波的發(fā)送，從而形成入境信道，為保證通信的可靠性，該信道通過(guò)碰撞觸發(fā)信息的重發(fā)來(lái)建立。在該體制下的通信由于各端站都要占據(jù)一個(gè)帶寬，即在信道內(nèi)無(wú)論有無(wú)數(shù)據(jù)處理都要占用，致使信道復(fù)用效率大打折扣。而且，一般要求系統(tǒng)通信時(shí)延長(zhǎng)、實(shí)時(shí)信好，顯然由于多遠(yuǎn)端站點(diǎn)通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)、碰撞觸發(fā)重發(fā)機(jī)制的方式不適宜用于該場(chǎng)合[2]。加之，該類(lèi)衛(wèi)星系統(tǒng)為單一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，故存在著帶寬大、建設(shè)成本高等問(wèn)題因。

2.MF-TDMA

MF-TDMA是在傳統(tǒng)的時(shí)分多址方式的架構(gòu)上經(jīng)多次改良逐漸發(fā)展起來(lái)的，其原理較為簡(jiǎn)單，是將原來(lái)系統(tǒng)中一個(gè)高速TDMA載波進(jìn)行分解，分解后形成不同速率的小TDMA載波，從而使網(wǎng)絡(luò)的所有站點(diǎn)能夠根據(jù)實(shí)際通信的需要，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些小載波自動(dòng)匹配選擇通信。在這種方式下，系統(tǒng)可以進(jìn)行跳頻和調(diào)速處理，這是在多址方式中，支持對(duì)網(wǎng)絡(luò)中不同速率/頻率的載波信息接收和發(fā)射，從而使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方便靈活地處理信息。其次，單一平臺(tái)上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：?jiǎn)翁?、全網(wǎng)狀、星型和混合型結(jié)構(gòu)，這體現(xiàn)著MF-TDMA多載波TDMA體制的明顯優(yōu)勢(shì)，其可以適用于全網(wǎng)狀業(yè)務(wù)的應(yīng)用，同時(shí)也可以配置成星狀業(yè)務(wù)的應(yīng)用等，但不能恰當(dāng)好處地滿(mǎn)足樹(shù)狀業(yè)務(wù)的應(yīng)用。另外，系統(tǒng)需要建立嚴(yán)格的幀同步，以滿(mǎn)足系統(tǒng)借助TDMA的成幀格式傳輸信息，為了使TDMA幀的效率得以提高，要求TDMA載波的速率不能過(guò)低，這樣的固定幀及突發(fā)包設(shè)計(jì)，會(huì)降低帶寬利用率，而純TDMA體制則比較昂貴，因此在選擇衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)當(dāng)注重價(jià)格的選擇。

3.SCPC/DAMA

SCPC/DAMA是在原有的FDMA技術(shù)基礎(chǔ)上得以改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)信道按需分配進(jìn)行載波的方式，實(shí)現(xiàn)在任意兩節(jié)點(diǎn)間的通信。在該系統(tǒng)中，專(zhuān)門(mén)設(shè)置有信令廣播信道實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中信道的建立與釋放。遠(yuǎn)端站點(diǎn)支持對(duì)DAMA按需分配實(shí)現(xiàn)信息的回傳，也可以借助SCPC方式通信處理任意兩節(jié)點(diǎn)。在這種方式下，SCPC/DAMA體制顯得TDMA有著更高得通信效率，緣于其所采用的頻分多址的處理方式，SCPC/MADA體制的系統(tǒng)通過(guò)DAMA按需反向回傳分配，大大地節(jié)約了衛(wèi)星帶寬，同時(shí)也大大提高了空間信道資源的使用率[3]。其次，連續(xù)載波的業(yè)務(wù)信道方式，可以恢復(fù)中斷后的載波，更加便捷的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加密，且SCPC體制的中心站建網(wǎng)費(fèi)用較低。

在上述三種傳輸技術(shù)中，以衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性、業(yè)務(wù)提升能力、建設(shè)的拓?fù)湫阅艿榷喾矫婢C合分析，SCPC/DAMA系統(tǒng)有著較強(qiáng)的可擴(kuò)展性和良好的靈活性。因此，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，首選SCPC/DAMA系統(tǒng)。

三、衛(wèi)星應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在某大型電網(wǎng)公司衛(wèi)星應(yīng)急通信建設(shè)中，其采用的是SCPC/DAMA系統(tǒng)，這保證了任意站點(diǎn)均可實(shí)現(xiàn)與上級(jí)節(jié)點(diǎn)站間的通信，并且可以依據(jù)業(yè)務(wù)不同需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星信道鏈接的自動(dòng)建立和斷開(kāi)，依據(jù)業(yè)務(wù)傳輸流量的大小及時(shí)對(duì)衛(wèi)星帶寬作出調(diào)整。若要建立雙方向的衛(wèi)星信道，需要各站點(diǎn)之間都要發(fā)射一個(gè)SCPC載波。

在電網(wǎng)應(yīng)急通信建設(shè)方案中，對(duì)電網(wǎng)的調(diào)度中心建立其一個(gè)“1發(fā)60收”的中心站點(diǎn)，對(duì)各個(gè)廠站點(diǎn)建立其“1發(fā)2收”的遠(yuǎn)程端站點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)各廠站點(diǎn)間的直接通信。加入后期需要在一個(gè)遠(yuǎn)端站和另一個(gè)遠(yuǎn)端站之間建立直接通信關(guān)系，只需要在原有的遠(yuǎn)端站上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)處理即可，采用系統(tǒng)臨時(shí)分配的子載波進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

四、結(jié)語(yǔ)

雖然當(dāng)前電力通信系統(tǒng)多以光纖通信為主，為提高電力通信網(wǎng)具備面對(duì)災(zāi)害和應(yīng)急的能力，在電力通信中建立衛(wèi)星通信系統(tǒng)，這對(duì)電力應(yīng)急搶修來(lái)說(shuō)有著十分重要的意義。隨著近年來(lái)衛(wèi)星通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，其性能發(fā)生了飛躍的改變，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸、網(wǎng)絡(luò)組建方式靈活、不受地面限制等，使應(yīng)急指揮中心能夠迅速部署，實(shí)時(shí)指揮，實(shí)則是對(duì)電力通信系統(tǒng)的重要補(bǔ)充。