衛(wèi)星控制主站系統(tǒng)在云南電網(wǎng)的應(yīng)用

李 輝

（云南電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，昆明 650000）

1 引言

近年來，隨著電力通信構(gòu)建由衛(wèi)星通信、公眾通信、區(qū)域無線通信和機(jī)動(dòng)通信裝備組成的天地一體的應(yīng)急通信保障網(wǎng)絡(luò)，為險(xiǎn)情報(bào)告、搶險(xiǎn)指揮、資源緊急調(diào)配等提供有效的支撐手段。目前云南電網(wǎng)已建成實(shí)現(xiàn) 天地 互備的應(yīng)急通信體系，天空以VSAT衛(wèi)星通信為主，地面以電力地面通信網(wǎng)絡(luò)為主，兼有公網(wǎng)PSTN、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信等，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)各級(jí)指揮中心之間多種形式的通信。由于云南地域遼闊且自然災(zāi)害頻發(fā)，衛(wèi)星通信作為電力通信網(wǎng)的一部分可有效解決自然災(zāi)害發(fā)生造成有線電力通信網(wǎng)中斷或通信設(shè)備損壞時(shí)的應(yīng)急組網(wǎng)需求，通過建立快速組網(wǎng)的衛(wèi)星主站控制系統(tǒng)，可在最短時(shí)間對(duì)現(xiàn)場信息的實(shí)時(shí)采集、發(fā)送、反饋給指揮中心，對(duì)搶修和保障電網(wǎng)安全將起到?jīng)Q定性的作用。

2 主站系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

云南電網(wǎng)應(yīng)急通信衛(wèi)星地面站ASat控制主站建設(shè)，形成以省公司中心站為核心、覆蓋各地市州外圍站的應(yīng)急衛(wèi)星通信專網(wǎng)。系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)化的體系架構(gòu)建設(shè)為基礎(chǔ)，采用SCPC/DAMA通信體制，F(xiàn)DMA多址方式，提供強(qiáng)大的業(yè)務(wù)處理能力和豐富網(wǎng)絡(luò)管理功能。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)基于IP的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，支持星狀網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；控制站安裝配置網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的集中管理和監(jiān)控。

2.1 控制主站組成

云南電網(wǎng)應(yīng)急通信衛(wèi)星地面站ASat控制主站系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 控制主站系統(tǒng)組成

云南省調(diào)中心站設(shè)備分為室內(nèi)單元（IDU）和室外單元（ODU）兩類。室外單元主要包括3.7米通信天線、40W上行功率放大器（BUC）及低噪聲放大器（LNB）等設(shè)備。室內(nèi)單元包括TDM信道機(jī)、Aloha信道機(jī)、網(wǎng)管/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、頻譜儀等硬件設(shè)備。根據(jù)電力應(yīng)急業(yè)務(wù)需要，在中心站配置業(yè)務(wù)信道機(jī)、網(wǎng)管信道機(jī)，實(shí)現(xiàn)中心站和外圍站的業(yè)務(wù)通信以及數(shù)據(jù)廣播功能。其中TDM信道機(jī)是衛(wèi)星雙向數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的前向信道。Aloha信道機(jī)是衛(wèi)星雙向數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的反向信道。網(wǎng)管處理和數(shù)據(jù)庫共用1臺(tái)服務(wù)器，網(wǎng)管服務(wù)系統(tǒng)主要提供網(wǎng)管協(xié)議解析及業(yè)務(wù)處理服務(wù)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫軟件，提供數(shù)據(jù)的讀寫、查詢、統(tǒng)計(jì)等服務(wù)，為網(wǎng)管處理服務(wù)提供數(shù)據(jù)層面的支撐。

中心站可通過路由器和防火墻連接到南方電網(wǎng)專網(wǎng)，支持與專網(wǎng)的數(shù)據(jù)交互及中心站的遠(yuǎn)程訪問控制。

2.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

云南電網(wǎng)應(yīng)急衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基于IP協(xié)議，采用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，綜合了星狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的中心站廣播和網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單跳直連的優(yōu)勢，支持星狀網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)及混合網(wǎng)三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

在星狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有外圍站只能和中心站建立SCPC網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)和中心站的雙向數(shù)據(jù)交互。星狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要適用于公共點(diǎn)式的業(yè)務(wù)應(yīng)用，如公共電話網(wǎng)、企業(yè)數(shù)據(jù)中心、互聯(lián)網(wǎng)訪問等。

在網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，外圍站之間、外圍站和中心站之間都可以建立SCPC網(wǎng)絡(luò)連接。系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)IP地址，并根據(jù)路由配置將數(shù)據(jù)包通過衛(wèi)星直接發(fā)送到目的地，數(shù)據(jù)傳輸一跳達(dá)到。網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要適用于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，如語音、視頻、即時(shí)通信等。網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以滿足點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的應(yīng)用需求，但無法實(shí)現(xiàn)組播/廣播的應(yīng)用模式。

混合網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合了星狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，可以滿足點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信和組播/廣播通信的應(yīng)用需求。系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別IP數(shù)據(jù)類型，對(duì)于UDP組播/廣播數(shù)據(jù)，自動(dòng)采用星狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，和中心站網(wǎng)管信道建立SCPC網(wǎng)絡(luò)連接，數(shù)據(jù)包先發(fā)送到中心站，再由中心站轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；對(duì)于點(diǎn)到點(diǎn)IP數(shù)據(jù)，自動(dòng)采用網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)間直接建立SCPC網(wǎng)絡(luò)連接，數(shù)據(jù)包直接發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。

2.3 網(wǎng)管系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)配置和資源分配等功能，為衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理、維護(hù)提供保障。

衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)軟件采用C/S架構(gòu)，集中管理所有中心站和外圍站設(shè)備，監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)。軟件采用分層設(shè)計(jì)模式，包括網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件、業(yè)務(wù)處理服務(wù)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件。遠(yuǎn)程監(jiān)控；自動(dòng)化程度高，信道分配、性能統(tǒng)計(jì)、狀態(tài)監(jiān)控等功能采用自動(dòng)化方式實(shí)現(xiàn)；可同時(shí)可支持多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)主站的管理，實(shí)現(xiàn)功能的集中統(tǒng)一。

網(wǎng)絡(luò)管理軟件采用分級(jí)管理的模式。網(wǎng)管系統(tǒng)軟件采用三層架構(gòu)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用SqlServer或Oracle數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；協(xié)議解析負(fù)責(zé)中心站和外圍站之間網(wǎng)管通信協(xié)議的解析和處理，業(yè)務(wù)處理服務(wù)負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)處理、信道分配、通信計(jì)費(fèi)以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集等業(yè)務(wù)功能；網(wǎng)絡(luò)管理層的各功能模塊實(shí)現(xiàn)整個(gè)雙向衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的配置、管理和綜合監(jiān)控。

3 系統(tǒng)建設(shè)成效

隨著云南電網(wǎng)對(duì)衛(wèi)星通信需求的發(fā)展出現(xiàn)了衛(wèi)星終端站點(diǎn)數(shù)量不斷增加，下掛小站數(shù)量也不斷增多，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)衛(wèi)星組網(wǎng)方式操作復(fù)雜，管理監(jiān)控困難等問題。結(jié)合云南應(yīng)急通信現(xiàn)況和云南電網(wǎng)安全生產(chǎn)，本文介紹云南電網(wǎng)通過建設(shè)衛(wèi)星主站來滿足應(yīng)急通信的要求的思路和實(shí)踐。

云南電網(wǎng)衛(wèi)星地面站控制主站系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)自2017年1月投入運(yùn)行開展了多次應(yīng)急演練。作為應(yīng)急衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中心站管理平臺(tái)，融合云南電網(wǎng)現(xiàn)有應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)及設(shè)備，形成以省調(diào)中心站為核心、覆蓋多個(gè)地市外圍站的應(yīng)急衛(wèi)星通信專網(wǎng)。

4 結(jié)束語

通過對(duì)衛(wèi)星地面站控制主站系統(tǒng)的建設(shè)，使的云南電力衛(wèi)星通信組網(wǎng)更加靈活快捷、無縫隙覆蓋能力加強(qiáng)，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星帶寬調(diào)度、通信容量管理和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的管理。改變了過去必須依靠北京衛(wèi)星網(wǎng)管中心配置組網(wǎng)的局面，在多個(gè)方面提高了云南電網(wǎng)對(duì)于應(yīng)急通信的管理水平。使整個(gè)云南電網(wǎng)的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行時(shí)更加穩(wěn)定和可靠，保障電網(wǎng)在應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害時(shí)的通信能力將會(huì)得到質(zhì)的提升。