基本介紹
- 中文名：甚小天線地球站 簡稱：VSAT
- 外文名：Very Small Aperture Terminal
- 分類：通信
- 套用：數據傳輸
- 又稱：衛星小數據站、個人地球站
名稱簡介,系統組成,空間部分,地面部分,分類介紹,業務類型,網路結構,通信特點,經濟效益,衛星通信,6.1、VSAT 寬頻化的簡介,6.2、VSAT通信的寬頻廣播和寬頻多址接入,6.3、VSAT 通信網的通信規程協定,6.4、VSAT通信網的網路管理,6.5、寬頻VSAT通信網的虛擬子網,衛星技術,結論,廠家論壇,
名稱簡介
VSAT(Very Small Aperture Terminal )於20世紀80年代最先在美國興起，發展速度很快，是30多年來衛星通信技術的轉折性發展。VSAT系統有兩種類型，一種是雙向VSAT系統，它由中心站控制許多VSAT終端來提供數據傳輸、語音和傳真等業務；另一種是單向VSAT系統，在這種系統中，圖像和數據等信號從中心站傳輸到許多單收VSAT終端。
VSAT網根據業務性質可分為數據通信網、語音通信網和電視衛星通信網三大類。國內VSAT通信業務向社會開放經營；
系統組成
VSAT衛星通信系統由空間和地面兩部分組成。
空間部分
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。衛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。
地面部分
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。
分類介紹
業務類型
按照VSAT支持的主要業務類型不同，可分為：
1、話音業務為主的VSAT系統，這種網主要是供公用網和專用網話音信號的傳輸和交換，同時也能提供互動型的數據業務；
2、數據業務為主的VSAT系統，這種網除數據通信外，還能提供傳真及少量的話音業務；
3、綜合業務為主的VSAT系統，如接收的圖像和伴音信號可作為有線電視的信號源通過電纜分配網傳送到用戶家中。
網路結構
從VSAT采網用的網路結構來看，可分為三類：星型結構的網型結構的VSAT系統、星型和網狀混合結構的VSAT系統。
通信特點
VSAT 廣泛套用於新聞、氣象、民航、人防、銀行、石油、地震和軍事等部門以及邊遠地區通信。 VSAT之所以獲得如此迅猛的發展，除了它具有一般衛星通信的優點外，還有以下兩個主要特點：
一、是地球站通信設備結構緊湊牢固，全固態化，尺寸小、功耗低，安裝方便。VSAT通常只有戶外單元和戶內單元兩個機箱，占地面積小，對安裝環境要求低，可以直接安裝在用戶處（如安裝在樓頂，甚至居家陽台上）。由於設備輕巧、機動性好，尤其便於建立移動衛星通信。
按照國際慣例，衛星通信系統分為空間段（無線電波傳輸通信及通信衛星）和地面段兩部分。地面段又包括地面收發系統及地面延伸電路。由於VSAT能夠安裝在用戶終端地，不必匯接中轉，可直接與通信終端相連，並由用戶自選控制，不再需要地面延伸電路。這樣，大大方便了用戶，並且價格便宜，因而具有明顯的經濟效益。
二、是組網方式靈活、多樣。在VSAT系統中，網路結構形式通常分為星形式、網網狀式和混合式三類，它們各具特點：星形式網路由一個主站（處於中心城市的樞紐站）和若干個VSAT小站（遠端站）組成。主站具有較大口徑（一般為11－18米）的天線和較大的發射功率，網路微機控制系統一般也集中於主站，這樣可以使小站設備儘量簡化，並降低造價。主站除負責一般的網路管理外，還要承擔各VSAT小站之間信息的接收和傳送，即具有控制功能。
經濟效益
一個VSAT網路系統可以容納數百至1千個以上的小站。網路內所有小站都與主站建立直達鏈路，可直接通過衛星（小站－衛星－小站）溝通聯絡。小站與小站之間不能直接進行通信，必須經過主站轉接。通信鏈路按“小站－衛星－主站－衛星－小站”方式構成，即要兩次通過衛星，經過“ 雙跳”聯通，在而具有較大（約0.54秒）的傳輸遲延。雙跳傳輸適用於數據業務或錄音電話，而用戶間進行直接通話需要有一個適應過程。星形式網路特別適合於各小站與中心站傳高速數據使用。
在網狀式網路中，中心站藉助於網路管理系統，負責向各VSAT小站分配信道和監控它們的工作狀態，但各VSAT小站之間的通信自行完成，不需要經過中心站（主站）接轉。通信鏈路按“小站－衛星－小站”的單跳通信方式實現。
混合式網路融星形式網路和網狀式網路於一體，網中各VSAT小站之間可以不通過主站轉接，而直接進行雙向通信。
VSAT系統綜合了諸如分組信息傳輸與交換、多址協定以及頻譜擴展等多種先進技術，可以進行數據、語音、視頻圖像、圖文傳真和諸機信息等多種信息的傳輸。通常情況下，星形網以數據通信為主兼容話音業務，網狀網和混合網以話音通信為主兼容數據傳輸業務。
如同一般衛星通信一樣，VSAT的一個基本優點是可利用共同的衛星實現多個地球站之間的同時通信，這稱做“多址聯接”。實現多址聯接的關鍵，是各地球站所發信號經過衛星轉發器混合與轉發後，能為相應的對方所識別，同時各站信號之間的干擾要儘量地小。實現多址聯接的技術基礎是信號分割。只要各信號之間在某一參量上有差別（如信號頻率不同、信號出現的時間不同，或所處的空間不同等），就可以將它們分割開來。為達到此目的，需要採用一定的多址聯接方式。
衛星通信
VSAT衛星通信系統從單一窄帶業務的衛星電信網，向一個融合電信、廣播、計算機的寬頻衛星網路發展。它將是未來電信系統的重要組成部分，依賴地面超大容量光纖網，以及空間寬頻衛星網，使用戶設備方便地直接接入全國或全球寬頻網路。
VSAT用戶利用架設在辦公室或住宅的VSAT設備，方便地接入衛星通信網。用戶按照業務的需要來自適應地使用衛星網路的資源，並構造它與衛星網路的拓撲結構（一跳或兩跳）。用戶設備是一個小口徑的天線（0.6米以下），一個筆記本式附在天線上的室外單元，一個筆記本式的室內單元。用戶的辦公和生活設施可以像接在地面設備一樣地接在VSAT設備上。
VSAT衛星通信系統提供的業務包括電信業務，計算機網際網路業務，以及數據、音頻、視頻等廣播業務。VSAT 衛量通信在提供傳統的話音、數據等互動業務的同時，隨著網路的寬頻化，寬頻化的VSAT設備發展了遠程教育，遠程醫療，電視會議等功能。隨著廣播業務的發展，利用衛星通信的廣域覆蓋特性和寬頻衛星廣播技術，實現新聞和數據分發和廣播，數據音頻視頻廣播到戶，衛星尋呼，Web廣播，視頻點播（VOD），IP數據音頻和視頻廣播。寬頻衛星數據傳輸作為計算機互連網的一部分，提供了方便的檔案軟體下載和Internet接入，企業的Internet互連，ISP骨幹業務，電子郵件，電子商務，金融證券。
6.1、VSAT 寬頻化的簡介
衛星網路的寬頻化趨勢體現在超大容量的衛星，星座系統的發展。超大容量的衛星和星座系統不斷擴展新的寬頻工作頻段，在使用傳統的衛星通信L、C和Ku波段的基礎上，積極推廣能有更寬頻寬的Ka頻段。大容量衛星和星座系統還發展了一系列新技術：軌道調正的山粒子發動機技術，高效太陽能電池和蓄電池技術，星上轉發器數量的增加，超大口徑的衛星天線，多波束天線，衛星轉發器的大發射功率，衛星轉發器頻帶資源的按需頻寬分配技術，星上再生和交換處理技術，衛星之間的通信鏈路，適應衛星寬頻業務發展的需要。衛星的功能愈來愈增強、容量愈來愈大。超大容量衛星支持多種寬頻衛星直播業務，攜帶型手持式衛星終端。大容量衛星和星座系統進一步支持寬頻網際網路和移動衛星通信，如Teledesic：使用288低軌衛星，2Mbps上行鏈路和64Mbps下載鏈路（美國微軟）；Spaceway：使用16高軌衛星20中軌衛星，6Mbps上行鏈路和16Mbps下載鏈路（美國休斯）；Celestri：使用9高軌衛星和63低軌衛星（Motorola公司）；Skybridge：，使用80低軌衛星（勞拉公司）。
VSAT地球站是經過一個主站接入寬頻網路，實現相應的電信、廣播、計算機網際網路業務的。衛星地球主站通過衛星網關、編碼器，條件接收傳送設備，DVB/IP復接器，調製器，變頻器傳送設備，接收設備，變頻器，解調器等設備與衛星鏈路相接。衛星地球主站通過地面網關與地面寬頻網路相連。衛星地球主站的網路管理、業務伺服器等設備連成一個區域網路。隨著大容量衛星和衛星星座系統的發展，VSAT衛星通信網主站的功能將由大容量衛星或星座系統的星上系統的處理功能來實現。
VSAT設備智慧型化，但又簡單可靠。它成本低，地面接口靈活，有GPS全球定位功能，可變數據速率和傳輸頻寬，可以不同的拓撲方式和多址方式接入衛星通信網。它可以呈星狀網結構進行數據音頻視頻廣播接收、檔案軟體下載、互連網瀏覽、遠程登錄和檔案傳輸，網路管理等業務；也可以呈網狀網進行話音數據傳輸，舉行各種會議。VSAT技術的進步表現在：新的工作頻段，積體電路技術的進展，通信規程的標準化和全球化，設備的互操作性的改善。
6.2、VSAT通信的寬頻廣播和寬頻多址接入
VSAT站的衛星鏈路有主站到VSAT站的出主站鏈路，有VSAT站到主站的入主站鏈路。隨著業務從窄帶向寬頻發展，出主站鏈路數據速率不斷提高，從幾Mbps到幾十Mbps；入主站鏈路的數據速率也不斷提高，從幾kbps發展到幾百kbps，幾Mbps。
出主站鏈路多採用單載波TDM的方式，有基於廣播信號的DVB數據格式，有基於互連網的IP數據格式。VSAT衛星通信的寬頻廣播，可以廣播數據音頻視頻、可以實現檔案數據的下載。入主站鏈路有多種衛星多址接入方式：FDMA，CDMA，TDMA，MF/CDMA。也有利用地面Internet鏈路代替入主站鏈路的，稱為外互動方式，而把採用入主站鏈路稱為內互動方式。傳統的衛星通信多址接入方式是，時分多址（TDMA）、頻分多址（FDMA）、碼分多址（CDMA）。它們是把衛星轉發器的資源，按時間分成時隙、按頻率分成頻道或者按正交的編碼波形分成碼道，由各個地球站按照固定分配方式、隨機競爭方式或者動態分配的方式來使用。所謂動態競爭方式，轉發器資源由主站來管理，用戶站接入時，先使用固定分配方式或隨機競爭方式來申請，主站進行分配給用戶地球站使用，使用完了歸還給主站。
隨著大容量VSAT衛星通網路以及寬頻接入業務的發展，主站接入設備的容量日益增大，用戶地球站也需要使用高速的寬頻接入，需要主站接入信道的可變速率範圍擴大。時分多址方式要求用戶站的接入時隙寬度變化範圍增大，頻分多址方式要求用戶站傳送信號頻寬可變或使用並行的多載波傳輸，碼分多址方式要求用戶站傳送信號的擴展頻譜增益可變或者使用多碼道並行傳輸。組合的多址接入方式，可以方便地實現寬頻多址接入；例如多載波（多頻率）時分多址，多載波碼分多址等。技術成熟的是多頻率時分多址。
多頻率時分多址設定由多個頻段（多個載波），每個頻率又劃分成時間幀和時隙。各個用戶地球站可以使用特定的頻率和特定的時隙進行接入申請，根據申請的業務，得到相應的頻率和時隙。對於寬頻業務申請，用戶可以再在一個頻率上，用一個時隙或多個時隙進行接入業務傳輸；也可以在幾個頻率上，用多個時隙進行接入業務傳輸。根據系統接入的特點，系統在接入信道上設定了不同的時隙，用戶接入申請的時隙，用戶業務傳輸的業務時隙，校正用戶地球站傳送時間和頻率的粗同步時隙，以及校正傳送時間和頻率的精同步時隙。
寬頻VSAT衛星通信系統的前向鏈路和反向鏈路往往是不對稱的，前向鏈路和反向鏈路的轉發器資源的配置要和業務的特性相匹配。寬頻VSAT衛星通信系統需要設計和配置接入信道的資源、多載波數目以及相應的幀結構，以適應給定接入突發特性、接入業務量條件下的接入時延和接入成功率的要求。寬頻VSAT衛星通信系統往往有多種業務同時工作，系統的配置和設計只能適應總體的要求，為適應各種業務的具體要求，還應該對不同業務設定各自的優先權，調整整個系統對不同業務的適應性。
6.3、VSAT 通信網的通信規程協定
VSAT衛星通信網最初是作為透明信道使用的，它只提供固定的連線，傳輸單一的業務。這時針對不同的衛星信道，設備必須配置不同的通信軟體。由於衛星通信必須支持網路管理和多址接入的控制，衛星通信業務的綜合化必須傳輸多種業務，例如電信、計算機數據、以及數據音頻視頻廣播，在VSAT衛星通信網必須支持通信規程協定。
衛星通信規程要考慮傳輸的業務以及相應的規程協定：例如音頻視頻廣播的數據結構和規程協定、計算機網際網路通信的TCP/IP協定、以及電信通信的信令。隨著寬頻VSAT通信的發展，通信規程要支持互動通信，特別是寬頻互動通信業務。衛星通信規程要考慮網路管理的規程協定。例如常用的SNMP（Simple Network Management Protocol），而SNMP是建立在UDP/IP提供服務的基礎上。衛星通信規程要考慮用戶站接入時介質訪問控制以及衛星鏈路差錯控制對通信規程的影響。
6.4、VSAT通信網的網路管理
VSAT衛星通信網是包括衛星轉發器、衛星通信主站、眾多用戶站的系統，它們分散在廣闊的地域不間斷、全天候地工作著。為了保證系統正常工作，必須對網內各地球站的工作狀態及業務運行狀態進行監視、控制和管理。需要一個網路管理系統來支持它。網路監控管理系統是決定VSAT網，特別是一個大型VSAT網運行好壞的決定因素。這個網路管理系統有一個設定在主站，集中的網路管理計算機和相應的資料庫；在各個地球站和網路設備上，有一個網路管理計算機的代理設備，即網路管理代理。網路管理設備和網路管理代理之間，需要通過衛星通信網的通信信道進行數據通信。網路管理的通信應該和業務通信並行的使用衛星通信網路，它們的區別只是數據結構不同。網路管理的通信業務和數據通信業務共享衛星通信網，但只能占用通信鏈路業務的一個小部分，管理著整個衛星通信網。
6.5、寬頻VSAT通信網的虛擬子網
寬頻VSAT通信網占用資源大，提供大容量的業務服務。寬頻VSAT通信網往往不是一個單一的網路，而是多個網路的集合。寬頻VSAT通信網，總是包括了多個業務子網。而這些子網又希望有獨立的網路管理。
VSAT衛星通信發展的一個方向，是在網內建立多個虛擬子網，或者說是將多個小型的網路合併成為一個大型的綜合使用衛星轉發器、系統設備以及網路管理系統的VSAT衛星通信網。各個虛擬子網可以屬於不同的業務或行政管理部門，它們共享統一的VSAT衛星通信網。
衛星技術
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。
(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。
VAST救災車
VAST救災車(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。
結論
VSAT衛星通信網向寬頻業務發展已經是一個必然的趨勢，它有著數據音頻視頻廣播、計算機的衛星寬頻互動接入、音頻視頻會議等業務的推動；而分別針對這些業務的VSAT衛星通信網也日益趨於融合形成一個統一的寬頻VSAT通信網。發展寬頻VSAT通信網的關鍵技術是寬頻數據廣播、寬頻多址接入、衛星通信規程、網路綜合管理、寬頻虛擬子網。
廠家論壇
1、gilat-以色列吉來特Gilat_Satellite_Networks
2、hughes-美國休斯網路系統公司Hughes Network Systems
3、idirect-美國iDirect科技(iDirect公司)
4、polarsat-加拿大波拉賽特
5、viasat-美國衛訊公司
6、comsys-COMSYS, Telecoms, Television, Satellites & VSATs
7、comtechefdata公司
8、論壇satsig、satellite-internet-forum、dslreports、broadbandinfo、datastormusers
