您的位置: 长春信息港 > 网络

VSAT卫星通信网络在交通安全应急通讯系

发布时间:2019-04-25 17:11:34

中国交通通讯中心文/杨凤英金燕

海洋是人类生存和可持续发展的战略资源基地,开发和利用海洋,对促进我国经济发展,提高我国综合国力具有重大战略意义。我国具有18000km的大陆海岸线和众多的岛屿,在我国所有的运输方式中,水路运输量逐年递增。其次,根据我国幅员辽阔、地理环境多样、人口分布不均的特点,导致我国是灾害频发、灾害面广、灾害损失严重的国家,随着国民经济的快速发展,生产范围的延续扩大和社会财富的不断增长,灾害造成的损失也在逐年上升,对社会安全构成了严重威胁。因此,社会公共安全己成为国家重要的安全战略,社会公共安全正引发应急通讯的变革。党的十六届四中全会明确提出:“要建立健全社会预警体系,构成统一指挥、功能齐全、反应灵敏、运转高效的应急机制,提高保障公共安全和处置突发事件的能力”的要求和2006年1月24日《国家通讯保障应急预案》的公布。应急通信保障是指当通信设施遭受迫害、性能下降、异常高话务量或特殊通信保障任务情况下,使用应急通信方式恢复本地通信能力。

国务院公布了一系列事故灾害类突发公共事件专项应急预案,其中就包括国家海上搜救应急预案和国家通讯保障应急预案。建立交通安全应急通讯系统是对海上搜救应急预案实施的基础保障,是对国家通信保障应急预案的补充完善,通过交通安全应急通讯系统的建设,可为交通部门负责的公路和海上交通安全、抢险救灾、处置应急事件等提供快捷有效的通讯链路。在海上和陆上基础通讯设施被破坏的情况下,推荐使用VSAT卫星通信与地面通讯相结合的组方式,建立交通安全应急通信系统。交通安全应急通讯系统的建设主要以VSAT卫星通信系统为主,在辅以其它通讯方式(如水上VHF安全通讯、InmarsatA、B/M、C和F标准岸站和陆上搜救调和通讯等全球海上遇险安全通讯系统(GMDSS))。因各安全通讯系统建立的侧重不同,通过VSAT卫星通信的建立,将各个分散的安全通讯系统有机的结合在一起,构成覆盖面广、互为补充、功能齐全、安全可靠的交通安全应急通讯系统(系统如图1所示)。下面主要介绍一下VSAT卫星通信络在交通安全应急通讯系统中的应用。

1VSAT卫星通信络的优点

VSAT(小口径卫星终端站)卫星通信系统通常指天线口径为2.5m左右的小型卫星终端站,VSAT系统可工作在C波段或Ku波段。VSAT卫星通信的主要优点以下。

(1)地面站设备简单,体积小,重量轻,造价低,安装与操作简单。VSAT小站可直接安装在用户所在的楼顶、轮船或汽车上等,可直接与用户终端接口;

(2)组灵活方便。由于络部件模块化,便于调整络结构,易于适应用户业务量的变化;

(3)通信质量好,可靠性高。链路环节少,故障率低,通讯畅通率高,适于多种业务和数据率,且易于向ISDN过渡;

(4)直接面向用户,特别适用于用户分散、稀路由和业务量小的专用通讯。

VSAT络主要包括数据、图象、计算机联和数字话音的综合数字业务,其中包括实时交互性数字业务。利用VSAT用户数据终端可直接和计算机联,完成数据传递、文件交换、图象传输等通讯任务,可实现远距离通讯。

2工作频段选择

目前,VSAT卫星通信使用的频段主要有C波段和Ku波段。根据交通安全应急通讯系统应用的需要,VSAT卫星通信工作频段的选择应主要从以下几方面斟酌:(1)与地面其它通讯系统间的干扰;(2)卫星转发器资源和现有通讯技术和装备;(3)通信业务需求;(4)天线接收系统噪声;(5)电波传输消耗;(6)天线口径和高工放的使用等。

C波段电波传输条件好,降雨影响小,路径可靠性较高,但它与地面微波通讯频率相同,存在干扰,使其功率通量密度不能太小,造成天线尺寸较大。

Ku波段不存在微波干扰,天线尺寸小,数据传输速率高,但降雨对它传播消耗影响大。

VSAT卫星通信工作频段是通讯质量较好且天线尺寸小Ku波段。但斟酌交通安全应急通信是在各种极端天气和平常通讯中断时的运用,而Ku波段在暴雨情况下,上行或下行链路瞬间雨衰量可超过20dB,C波段雨衰量一般不超过1dB。因此,交通安全应急通讯的工作频段选择C波段和Ku波段两种通信方式,即在我国海上采取C波段,在内陆采取Ku波段。

3交通安全应急通讯中VSAT卫星通信的组成

根据VSAT系统传输业务种类,其络结构可分为星状、状和混合型。状不需要主站,各小站之间可以任意建立通讯链路,并且是以信道为基础、以话音通讯为主的系统。但该硬件设备和系统软件技术复杂,系统本钱较高。交通安全应急通讯是在原有通讯系统遭破坏或发生紧急情况下,保证通讯畅通,主要以移动的车载站和船载站为主,小站硬件装备不可能过于复杂。因此,选择点到多点双向通信的星形作为交通安全应急通讯系统中VSAT卫星通信系统的络结构。

VSAT通讯由主站(亦称中心站)、卫星转发器和许多远端VSAT小站组成(络结构如图2所示)。星状是以传输数据业务为主,以数据包的分组交换为基础。具有络结构简单,本钱低,硬件装备简单等特点。

3.1主站(中心站)

主站是VSAT的核心,使用大型天线,Ku波段为3.5~8m,C波段为7~13m。由高功率放大器、低噪声放大器、上/下变频器、Modem和数据接口装备等组成。通常与主计算机配置在一起。为了对全进行监测、控制、管理与保护,在主站设有络监控与管理中心,对全运行状态进行监控管理,如VSAT小站及主站本身的工作状况、信道质量、信道分配、统计、计费等。因主站关系到全部VSAT的运行,通常配有备用装备。

3.2VSAT小站

小站由小口径天线、室外单元和室内单元组成。室内和室外单元通过同轴电缆连接。VSAT小站选择尺寸小的偏馈天线;室外单元包括GaAsFET固态功率放大器、低噪声FET放大器、上/下变频器及其检测电路等,并组装成一个部件设置在天线馈源附近;室内单元包括Modem、Codec和数据接口等。室内和室外单元通常采取固化部件,便于安装与保护,可直接与数据终端连接。

3.3卫星转发器

卫星转发器亦称空间段,交通安全应急通讯系统中VSAT的卫星转发器主要使用C波段和Ku波段转发器。

卫星通信传输链路由发射地球站→卫星转发器→接收地球站的传输链路组成(如图3所示)。其中发射地球站→卫星转发器的线路称为上行线路;卫星转发器→接收地球站的线路成为下行线路。

在VSAT内,有主站通过卫星向远端小站发送数据成为外向传输;小站向主站发送数据称为内向传输。

4VSAT卫星通信方案设计

交通安全应急通讯系统业务要求为话音、视频、数据等,这就要求VSAT支持数据传输、计算机联、话音、传真和视频图象等多种业务。主站具有对各种业务进行分组交换的能力,VSAT终端具有与各种用户数字终端设备相匹配的接口协议规程。

4.1多址接续方式及工作原理

随着VSAT技术的发展,高速率VSAT络已成为可能。高速率VSAT是以话音为主,兼顾数据、图像、传真等。这里建议采用多种协议组合的方式,主站到小站传输采取广播式TDM载波,小站到主站采用适当速率的FDMA/TDMA(MFTDMA或多载波TMDA)。MFTDMA示意如图4所示。

该方式是将若干小站的发射信号编为一组以TDMA方式组合,在调制到一个载波上以FDMA方式发射,主站以多个载波的TDMA形式接收远端小站信息。系统灵活性增强,容量显著提高。主站担当全系统管理和对络监测及控制;远端小站周期性地从主站发出信号中诊断本站工作状况。

该方式适用于络容量大、稀路由地球站众多、每一个站含几个话路、业务类型多变、需要动态和灵活连接的情况。在相同条件下与FDMA和TDMA相比,这类方式以较低成本提供更大的系统容量和灵活性,效力高,但技术复杂。

4.2络管理系统

络管理系统是VSAT络的心脏。因交通安全应急通讯中的VSAT小站主要是移动站(如车载站和船载站),装备简单且不设冗余,仅对主站配置备用设备。因此,管系统的基本功能以下。

(1)对主站和所有远端小站的装备工作状态进行实时监视;

(2)发现主站设备异常,即使切换到备用设备;

(3)实行信道分配和统计业务量、自动计费;

(4)安全管理、信道阻塞检测和快速流量控制。

4.3环境适应能力

我国幅员辽阔,地跨寒带、温带、亚热带地区,温度、湿度、降雨量和风力等相差悬殊,而交通安全应急通讯系统是覆盖全国范围的通信系统。这就要求远端小站设备具有较高的可靠性,主站装备和管系统根据络中不同的卫星信道传输性能参数因自然条件的变化,能实时动态的进行适当调整,保证络信息传输性能指标符合规定。

5经济效益分析

VSAT设计目标是考虑技术的先进性、合理性、投资费用少、性能价格比高。为表征VSAT的技术经济效益,这里引入VSAT投资利用率的概念,即为络总投资。

不同的VSAT络设计方案会得到不同的技术效果和不同的经济效益,应综合斟酌技术因素和经济因素,以取得的络投资利用率。不能只强调技术的先进性忽视经济性能;反之,不能为勤俭投资而不考虑技术和装备的先进性,使络建成后不能适应以后各种业务的发展和扩容需要,从长远看也是不经济的。

6结束语

交通在社会经济发展中地位重要,直接影响我国经济发展的速度。加强交通应急管理是促进交通事业本身发展的迫切需要,是关系到交通事业以人为本、好中求快、协调发展的大事,是全面落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重要内容,是做负政府、负行业和打造平安交通的重要体现。

交通安全应急通讯系统是交通突发事件应急体系建设的基础保障,通过交通安全应急通讯系统的建设,可为交通部门负责的公路和水上交通安全、抢险救灾、处置应急事件等提供快捷有效的通讯链路。尤其在提高交通现场的信息获得能力、处理突发事件的快速反应能力、组织协调能力、决策指挥能力等实际工作上具有重要意义。

散寒除湿奇妙方法
骨折恢复后为啥还痛
儿童反复发烧是怎么回事
猜你会喜欢的
猜你会喜欢的