淺析VSAT 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)

劉軍軍 火箭軍士官學(xué)校

衛(wèi)星通信的主要優(yōu)點(diǎn)是覆蓋范圍大、通信距離遠(yuǎn)、不受地理和自然條件限制、可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信等，所以它作為一種重要通信手段，在人民生活、經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及軍事斗爭中發(fā)揮著重要的作用。通信衛(wèi)星和地面衛(wèi)星通信地球站構(gòu)成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主體。甚小口徑終端VSAT（VerySmall Aperture Terminal）也稱為衛(wèi)星小站?！靶　钡暮x是指小站的天線口徑小，通常小于3 米。目前，VSAT 衛(wèi)星小站已經(jīng)成為當(dāng)今衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主流，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、固體化、智能化、通信組網(wǎng)靈活、業(yè)務(wù)范圍廣，對(duì)使用環(huán)境要求不高等一系列優(yōu)點(diǎn)。VSAT 衛(wèi)星通信網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)VSAT 小站與一個(gè)或多個(gè)主站進(jìn)行互聯(lián)互通，從而為各個(gè)工作站提供數(shù)據(jù)、圖像、話音等通信業(yè)務(wù)。

一、VSAT 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成

一個(gè)地面中心站、衛(wèi)星和若干VSAT 外圍站（也稱遠(yuǎn)端站）可以構(gòu)成一個(gè)典型的VSAT 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器可以實(shí)現(xiàn)中心站和外圍站之間，外圍戰(zhàn)和外圍站之間的雙向通信。VSAT 網(wǎng)絡(luò)的管理控制中心被稱為中心站，它安裝配置了衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)管理控制系統(tǒng)，可以對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測、管理、控制和維護(hù)。在網(wǎng)絡(luò)管理控制系統(tǒng)的管理調(diào)度下各外圍站可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)通信，能夠支持圖像、語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

天線系統(tǒng)、信道單元和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是地面中心站的主要組成部分。而天線系統(tǒng)、信道單元和應(yīng)用系統(tǒng)是外圍站的主要組成部分。其中，信道單元包括了TDM 信道、ALOHA 信道和業(yè)務(wù)信道三個(gè)。作為連續(xù)信道的TDM 信道，主要用于中心站向外圍站發(fā)送網(wǎng)管數(shù)據(jù)；ALOHA 信道作為突發(fā)信道，主要用于外圍站向中心站發(fā)送入網(wǎng)申請(qǐng)等網(wǎng)絡(luò)信息；業(yè)務(wù)信道主要用于中心站和外圍站之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。

VSAT 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的核心是地面中心站，各個(gè)外圍站由中心站統(tǒng)一監(jiān)控，集中管理，由中心站分配信道資源通過衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)外圍站之間的業(yè)務(wù)通信，外圍站之間業(yè)務(wù)通信為網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)都可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。中心站負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可用衛(wèi)星頻帶資源的管理和調(diào)度，控制全網(wǎng)的上行功率水平，負(fù)責(zé)外圍站注冊、入網(wǎng)、退網(wǎng)、監(jiān)控等網(wǎng)絡(luò)管理。

二、VSAT 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)管理功能

VSAT 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)，處理外圍站的入網(wǎng)、退網(wǎng)及業(yè)務(wù)請(qǐng)求；同時(shí)，對(duì)整個(gè)衛(wèi)星信道資源進(jìn)行分配和調(diào)度.為外圍站和外圍站之間，外圍站與中心站之間進(jìn)行業(yè)務(wù)通信建立實(shí)際的衛(wèi)星通信鏈路。VSAT 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)管理功能主要有以下幾個(gè)方面：

（一）配置管理

配置管理包括TDM 信道配置、ALOHA信道配置、業(yè)務(wù)信道配置、頻率資源配置及系統(tǒng)參數(shù)配置等。

（二）用戶管理

用戶管理包括用戶信息添加、修改、刪除、用戶管理權(quán)限設(shè)置等，系統(tǒng)設(shè)置兩級(jí)用戶——管理員和操作員。管理員擁有所有操作權(quán)限，操作員不能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置，不能進(jìn)行外圍站注冊，其余權(quán)限和管理員相同。

（三）運(yùn)營管理

運(yùn)營管理包括外圍站注冊、外圍站控制、外圍站注銷、外圍站輪詢管理。

外圍站注冊在中心站進(jìn)行，以IP 地址為注冊ID，注冊內(nèi)容主要包括IP 地址、描述信息、位置信息、用戶信息。

外圍站控制在中心站和外圍站之間進(jìn)行，包括強(qiáng)制拆連、強(qiáng)制退網(wǎng)、禁止入網(wǎng)、限制通信。

外圍站注銷時(shí)，在中心站刪除注冊信息，外圍站注銷后，中心站不處理外圍站任何請(qǐng)求。

輪詢管理主要目的是對(duì)一個(gè)已經(jīng)入網(wǎng)的遠(yuǎn)端站的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測，判斷遠(yuǎn)端站是否有效，是否處于活動(dòng)狀態(tài)。

（四）狀態(tài)監(jiān)控

狀態(tài)監(jiān)控包括兩個(gè)層面：一個(gè)是對(duì)中心站的狀態(tài)監(jiān)控；另一個(gè)是對(duì)外圍站的狀態(tài)監(jiān)控。對(duì)中心站的狀態(tài)監(jiān)控通過本地局域網(wǎng)鏈路，為本地監(jiān)控。對(duì)外圍站的狀態(tài)監(jiān)控需要占用衛(wèi)星信道資源，通過衛(wèi)星鏈路，為遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（五）業(yè)務(wù)處理

業(yè)務(wù)處理主要包含入網(wǎng)處理、退網(wǎng)處理和呼叫處理三個(gè)方面的內(nèi)容。

中心站在收到遠(yuǎn)端站的入網(wǎng)申請(qǐng)后，審核遠(yuǎn)端站IP 地址是否注冊，是否符合入網(wǎng)條件，審核通過后，允許遠(yuǎn)端站入網(wǎng)并發(fā)送入網(wǎng)確認(rèn)幀。

退網(wǎng)申請(qǐng)由遠(yuǎn)端站發(fā)出，中心站收到退網(wǎng)申請(qǐng)后，檢查遠(yuǎn)端站的工作狀態(tài)，釋放遠(yuǎn)端站系統(tǒng)資源后，標(biāo)記遠(yuǎn)端站為退網(wǎng)狀態(tài)。

呼叫處理包括兩種類型：一是兩個(gè)外圍站之間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)通信處理；二是中心站和外圍站之間數(shù)據(jù)廣播或組播業(yè)務(wù)處理。

（六）資源調(diào)度

資源調(diào)度主要包含信道劃分、信道分配和信道收回三個(gè)方面的內(nèi)容。

1.信道劃分

中心站將衛(wèi)星頻帶劃分為不同的信道，資源管理和調(diào)度以信道為單位進(jìn)行。

2.信道分配

（1）TDM 信道：在信道劃分時(shí)，根據(jù)TDM 信道配置參數(shù)，將最前面一部分信道自動(dòng)設(shè)置為TDM 信道.TDM 信道的設(shè)置參數(shù)滿足TDM 信道的通信帶寬和保護(hù)帶寬需求。

（2）ALOHA 信道：在信道劃分時(shí)，根據(jù)ALOHA 信道配置參數(shù)，將TDM 信道后面一部分信道自動(dòng)設(shè)置為ALOHA 信道，ALOHA 信道的設(shè)置參數(shù)滿足ALOHA 信道的通信帶寬和保護(hù)帶寬需求。

（3）業(yè)務(wù)信道：業(yè)務(wù)通信帶寬由主叫外圍站設(shè)置，并隨著呼叫請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀發(fā)送到中心站。中心站根據(jù)呼叫請(qǐng)求中的帶寬需求，進(jìn)行通信帶寬動(dòng)態(tài)分配，不同帶寬分配不同數(shù)量的信道數(shù)。

3.信道回收

信道回收通過將信道空閑標(biāo)識(shí)置位。在下次信道分配時(shí)，可重新進(jìn)行分配。

三、結(jié)束語

本文介紹了VSAT 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成，闡述了通信網(wǎng)內(nèi)各通信終端在網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)的功能，解釋了VSAT 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)管理功能。