VSAT衛星通信系統

VSAT衛星通信系統利用 VSAT 此系統進行通信具有靈活性強、可靠性高、使用方便及小站可直接裝在用戶端等特點，VSAT衛星通信系統的空間部分就是衛星，一般使用地球靜止軌道通信衛星，衛星可以工作在不同的頻段，如C、ku和Ka頻段。

VSAT 是 Very Small Aperture Terminal 的縮字，直譯為甚小口徑衛星終端站。所以也稱為衛星小數據站（小站）或個人地球站（PES），這裡的“小字”指的是VSAT衛星通信系統中小站設備的天線口徑小，通常為1.2-2.4M。

一、什麼是VSAT衛星通信系統

VSAT - Very Small Aperture Terminal 甚小口徑衛星終端站。利用 VSAT 此系統進行通信具有靈活性強、可靠性高、使用方便及小站可直接裝在用戶端等特點，利用VSAT用戶數據終端可直接和計算機聯網，完成數據傳遞、檔案交換、圖像傳輸等通信任務，從而擺脫了遠距離通信地面中斷站的問題。使用VSAT作為專用遠距離通信系統是一種很好的選擇。

二、VSAT衛星通信系統的組成

VSAT衛星通信系統由空間和地面兩部分組成。
2.1、空間
VSAT衛星通信系統的空間部分就是衛星，一般使用地球靜止軌道通信衛星，衛星可以工作在不同的頻段，如C、ku和Ka頻段。星上轉發器的發射功率應儘量大，以使VSAT地面終端的天線尺寸儘量小。
2.2、地面
VSAT衛星通信系統的地面部分由中樞站、遠端站和網路控制單元組成，其中中樞站的作用是匯集衛星來的數據然後向各個遠端站分發數據，遠端站是衛星通信網路的主體，VSAT衛星通信網就是由許多的遠端站組成的，這些站越多每個站分攤的費用就越低。一般遠端站直接安裝於用戶處，與用戶的終端設備連線。

三、VSAT衛星通信系統的技術指標

3.1、系統參數
外向載頻：信息速率512KBPS，12FEC，BPSK調製方式，時分復用（TDM）。 內向載頻：信息速率128KBPS，12FEC，BPSK調製方式，頻分多址、時分多址混合方式（FDMA TDMA）。 誤碼率：EB No＞6.5dB時，小於1×10－7。
3.2、數據通信
速率：異步：75-19.2kbps 同步：（採用接口規程）1.2-56kbps； 同步：（位透明）1.2-65kbps； 規程：SDLC、X.25，BITT（位透明方式）； 電氣接口：主站：RS-232C、RS-449、V35（DTE、DCE均可） 小站：RS-232C（DCE）； 電路連線模式：點對點連線、點對多點連線。
3.3、語音通信
採用RELP（殘餘激勵線性預測）編碼。 接口：主站：用戶交換機（PABX）－四線E8M 小站：電話機DTME，工線環路信號，RJ11連線器用戶 交換機（PABX）－四線E8M
3.4、傳真
帶內模擬（G3），基帶（G3或G4）。
3.5、小站配置
標準配置：一個數據連線埠（RS-232C）。 擴展配置：三個數據口或一個數據連線埠，一個語音口。
3.6、小站工作環境
溫度：戶內單元10-40℃ 戶外單元-30-50℃ 電源：220±10%，50HZ； 功耗約：400W。

四、VSAT的接入方式（多址方式）

接入方式是決定VSAT性能的關鍵要素之—，同時也決定著系統的工作量和總延時，早期VSAT無例外地採用了頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）等多址方式。隨著技術的進步，分組數據傳輸的大規模地興起，VSAT系統又增添了不少新型多址連線方式，例如隨機多址連線（RA）和按需分配的多址方式（DAMA）等。當然，在VSAT系統中，不同的網路拓撲結構，不同的傳輸鏈路，其接入方式也是不同的。下面就介紹5種常用的接入方式：
4.1、TDM/FDMA（時分復用／頻分多址）方式
這種方式通常用於星型網路中心站的出站鏈路，採用連續的TDM載波，典型的信息速率為：57.6、153.6、256和512kbps。在一個VSAT網路中，如果不能滿足業務量要求，則可增加多個TDM 出站載波，即TDM/FDMA載波，每個TDM載波對應一群VSAT站。
4.2、SCPC/FDMA 方式
這種方式通常用於各遠程VSAT站向中心站傳送數據的入站鏈路，每個VSAT站占用一個載波，這種方式典型的信息速率為：1.2、2.4、4.8、9.6kbps，其優點是線路延時小、線路專用；缺點是線路利用率低，靈活性差。它適用於業務量固定且平穩的VSAT網。
4.3、TDMA 時分多址方式
傳統的TDMA方式是根據網路內站數的多少，給每個站劃分一個固定時隙，而在VSAT網路中，它們與傳統的TDMA方式有很大差異，比較典型的有： 4.3.1、S-Aloha（時隙—ALOHA）方式 ALOHA和S-ALOHA均指隨機爭用衛星信道方式。ALOHA是純隨機方式，既沒有預約也沒有分配時隙，主要用於突發數據通信，傳送短文等。S-ALOHA是時隙ALOHA方式，為普通使用的方式，與ALOHA相比，減少了碰撞機率，提高了傳輸率，這種方式常用於低業務突發通信且VSAT站數目的網路。 4.3.2、R-ALOHA（預約—ALOHA）方式 這是方式是在ALOHA信道上開一個預約時隙，對較長的分組採用預約方式來傳輸數據，對較短的數據則採用隨機方式。在這種接入方式中，當VSAT站有數據要傳送到中心站時，需傳送一個申請給中心站的按需分配處理器，並表明需要傳送的通信量，中心站把定量的TDMA時隙分配給相應的VSAT站。當有多個VSAT站同時向中心站發出申請時，則需排隊等侯。這種方式可用於數據量變化較大的用戶。 4.3.3、Stream（數據流）方式 這種方式主要用於傳輸較長的連續數據，如大數據檔案、話音及視頻電話等。 4.3.4、AA-TDMA （自適應—時隙分配）方式 這是一種自適應調整TDMA方式。每個遠程VSAT站按需使用時隙，並根據通信量的大小調整時隙的寬度。也可根據用戶的業務情況，自動變換接入方式，如ALOHA、Stream和R-ALOHA。
4.4、CDMA（碼分多址）方式
這種方式根據需要採用適當位數的擴頻編碼，不同的VSAT站採用不同的地址碼。當中心站與若干個（如N個）VSAT站通信時，將所要傳輸的N個信號用指定的N種不同的偽隨機碼進行擴頻調製，同時使用同一種出站載波頻率傳給N個VSAT站，只要各個VSAT站的接收機使用各自規定的偽隨機碼來解調，它們便可分別接收到相應的原始信號。這種通信方式具有抗窄帶干擾能力及保密通信的能力。
4.5、DAMA（按需分配多址）方式
在路由較少環境中，採用保SCPC、傳統的FDMA這樣的固定分配方式是對空間段資源的浪費，為提高效率，可以使用DAMA技術。這可以在每呼叫（call by call）基礎上建立衛星鏈路，大量的VSAT站按需享用衛星容量，以較好利用空間段資源。當DAMA技術用於FDMA網路時就被稱為DA／FDMA方式；用於TDMA網路中時就被稱為DA／TDMA方式，或稱為SCPC／DAMA方式。

五、VSAT衛星通信系統的特點

VSAT衛星通信系統有十分明顯的特點，它主要包括以下幾個方面。 (1)　地面（遠端）站天線的直徑小，一般在2米以下，目前採用較多的是1.2～1.8米。登山運動員有時用直徑0.3米的攜帶型個人地球站。 (2)　發射功率小，一般在1~3瓦之間。 (3)　質量很輕，常用的為幾十千克，有的小到幾千克，便於攜帶。 (4)　價格低廉，經濟實用。該系統不但設備的售價低，而且它取得的經濟效益遠遠大於設備的售價。 (5)　建設周期短。它比傳統的地面通信手段簡單得多，不需要架設電纜、光纜。它也不像微波通信必需每隔50千米架設一個中繼站。VSAT衛星通信系統中，只要在通信的兩端安裝必要的設備就可以，而且這種設備的安裝也比較簡單。 (6)　通信的費用與通信的距離沒有關係。在一般的通信系統中，距離越長費用越高，而VSAT衛星通信與距離沒有關係，而且越遠越適合採用VSAT通信。 (7)　VSAT衛星通信不受地形和氣候環境的影響，因為它不需要架設地面設施，受地面的干擾小。 (8)　VSAT衛星通信技術的最大優點就是組網靈活，容易擴充用，而且維修方便，因為它沒有複雜的地面設備。

六、VSAT衛星技術的套用

VSAT站能很方便地組成不同規模、不同速率、不同用途的靈活而經濟的網路系統。一個VSAT網一般能容納200~500個站，有廣播式、點對點式、雙向互動式、收集式等套用形式。它既可以套用於已開發國家，也適用於技術不發達和經濟落後的國家，尤其適用於那些地形複雜、不便架線和人煙稀少的邊遠地區。因為它可以直接裝備到個人，所以軍事上也有重要的意義。概括起來，VSAT技術可以套用於以下幾個方面。 (1)　普及衛星電視廣播和衛星電視教育，傳送廣播電視、商業電視信號，尤其對於我國的邊遠地區，利用這種方式可以在物質文明建設和精神文明建設方面起到很大的作用。 (2)　用於財政和金融系統、證券系統，對市場的情況進行動態跟蹤管理，大大地縮短資金周轉周期。深圳的證券交易系統就是利用VSAT系統與四面八方的客戶進行雙向通信的。 (3)　用於水利建設的管理，監測水文變化，防止和減少自然災害的損失。VSAT系統可以及時傳輸氣象衛星、海洋衛星、資源衛星和地面檢測站獲取的信息。 (4)　用於交通運輸的管理。國外發達的國家已經將VSAT用在鐵路的運營調度，大大緩解了在交通運輸的緊張狀態。用VSAT可以方便地開展任何兩地的通話、電傳和電報業務，節省了經費和時間。 (5)　軍事上套用。在1991年的海灣戰爭中，多國部隊利用VSAT進行了大量的移動通信，甚至將其裝備到每個士兵。 (6)　應急通信和邊遠地區通信的套用。對於自然災害或突發性事件VSAT都是最便利的應急通信備份體系，例如：5.12的汶川地震。