農(nóng)村通信傳輸方式——VSAT

作為國(guó)內(nèi)最大的移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商，中國(guó)移動(dòng)應(yīng)站在全局的高度，把握機(jī)遇，著力完善和建設(shè)農(nóng)村通信基礎(chǔ)設(shè)施，加快農(nóng)村移動(dòng)通信發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，努力縮小城鄉(xiāng)“數(shù)字鴻溝”，為推進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)提供優(yōu)質(zhì)的通信信息服務(wù)保障。

在農(nóng)村建設(shè)過程中，對(duì)于一些地理位置極端偏遠(yuǎn)、GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)難度非常大、預(yù)計(jì)收益非常小的行政村、自然村通信的問題，可以考慮采用VSAT技術(shù)。

1、VSAT系統(tǒng)建設(shè)情況

VSAT是Very Small Aperture Terminal的縮寫，意為甚小天線口徑終端，也就是使用小口徑天線的用戶地面站。VSAT系統(tǒng)以通信衛(wèi)星為中繼，通過VSAT與主站或VSAT與其他VSAT對(duì)通，提供各種電信業(yè)務(wù)。

2004年，中國(guó)移動(dòng)啟動(dòng)了村通一期試點(diǎn)工程，其中在四川的甘孜、阿壩、涼山三州建設(shè)了130個(gè)VSAT站點(diǎn)。為減少工程風(fēng)險(xiǎn)，試點(diǎn)工程采用租用主站的方式建設(shè)，三州分別采用了中國(guó)衛(wèi)通的IP Star系統(tǒng)、中國(guó)網(wǎng)通及衛(wèi)訊公司的Linkstar系統(tǒng)、中信及Gilat公司的DialAway系統(tǒng)。

中國(guó)移動(dòng)在2005年村通衛(wèi)星通信網(wǎng)工程中，采用了北京航天科工世紀(jì)衛(wèi)星科技有限公司提供的Solante VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)，主站建在北京，四川、青海分別建設(shè)了191個(gè)和40個(gè)遠(yuǎn)端站，2006年青海增加60個(gè)遠(yuǎn)端站。

2、Solante VSAT系統(tǒng)解決語音通信

2.1　Solante VSAT系統(tǒng)組成

Solante VSAT系統(tǒng)由主站、關(guān)口站、遠(yuǎn)端站組成。網(wǎng)絡(luò)控制信道采用9.6 kbit/s低速的TDM/TDMA載波，信道工作在BPSK調(diào)制方式，前向糾錯(cuò)率（FEC）為1/2。語音業(yè)務(wù)通信采用40 kbit/s的COMF-TDMA載波，每個(gè)載波分成4個(gè)時(shí)隙，信道工作在QPSK調(diào)制方式，前向糾錯(cuò)率為1/2。每對(duì)40 kbit/s載波支持4路8 kbit/s語音，容量增加時(shí)系統(tǒng)將增加40 kbit/s TDMA載波的數(shù)量。Solante VSAT系統(tǒng)使用DAMA按需帶寬分配技術(shù)為遠(yuǎn)端站分配業(yè)務(wù)帶寬。

主站配備有GPS定時(shí)設(shè)備，所有遠(yuǎn)端VSAT站包括網(wǎng)關(guān)連續(xù)地接收出向控制信道且借用主站的同步信號(hào)作為網(wǎng)絡(luò)同步參照，VSAT的突發(fā)解調(diào)器能利用前一幀的突發(fā)定時(shí)的信息形成當(dāng)前幀的定時(shí)估算。其系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1　VSAT系統(tǒng)組成

Solante VSAT系統(tǒng)語音終端標(biāo)準(zhǔn)配置4路語音接口，建設(shè)初期為中國(guó)移動(dòng)的項(xiàng)目配置了2路語音接口。當(dāng)需求增加時(shí)，只需增加2個(gè)語音接口模塊，即可低成本地?cái)U(kuò)展到4路語音終端。

2.2　Solante VSAT系統(tǒng)組網(wǎng)方案

中國(guó)移動(dòng)Solante VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組網(wǎng)方案如圖2所示。

圖2　Solante VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組網(wǎng)方案

為了提高電路利用率和方便管理，VSAT用戶與中國(guó)移動(dòng)用戶、其他運(yùn)營(yíng)商用戶及國(guó)際用戶之間的呼叫均通過VSAT用戶歸屬省份的移動(dòng)關(guān)口局轉(zhuǎn)接，即VSAT中心站通過E1接口分別連接四川成都GMSC1、GMSC2和青海西寧GMSC。

村通VSAT用戶根據(jù)中國(guó)移動(dòng)現(xiàn)有號(hào)碼分配方案，從所屬本地網(wǎng)的號(hào)碼段中分配號(hào)碼，不需按號(hào)段區(qū)分是否為VSAT用戶。作為被叫用戶時(shí)通過所屬HLR利用呼叫號(hào)碼轉(zhuǎn)移方式進(jìn)行尋址。計(jì)費(fèi)由VSAT用戶所屬省份的計(jì)費(fèi)中心負(fù)責(zé)，由VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)提供呼叫的詳細(xì)記錄。

VSAT網(wǎng)管系統(tǒng)位于VSAT主站，遠(yuǎn)程網(wǎng)管放置于中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)和四川、青海移動(dòng)的省網(wǎng)管中心，經(jīng)過路由器與VSAT主站的網(wǎng)管相連。

2.3　Solante VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)解決鄉(xiāng)鎮(zhèn)上網(wǎng)

Solante VSAT系統(tǒng)雖然是以語音為主要應(yīng)用的網(wǎng)狀網(wǎng)，但也能提供IP數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)，在村通工程可作為補(bǔ)充手段為鄉(xiāng)鎮(zhèn)上網(wǎng)提供解決方案。

方案一：支持低速數(shù)據(jù)通信的遠(yuǎn)端語音終端（RTU-V）

利用Solante VSAT遠(yuǎn)端語音終端可提供低速的數(shù)據(jù)服務(wù)，例如Internet請(qǐng)求、POS等。RTU-V標(biāo)配的以太網(wǎng)口可將8 kbit/s的時(shí)隙組合，從而提供16 kbit/s、24 kbit/s以及32 kbit/s的數(shù)據(jù)信道。內(nèi)嵌的IP數(shù)據(jù)處理軟件支持IP拆分與恢復(fù)、IP地址管理、IP路由以及與語音之間的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分配或再分配等功能。支持IP、ARP、UDP、TCP、ICMP等協(xié)議，可透?jìng)鱒PN、H.323、SIP和IPSec安全協(xié)議。IP數(shù)據(jù)流量可按PAMA、DAMA、Aloha Access 3種方式分配信道資源，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可獨(dú)占信道，也可與語音業(yè)務(wù)共享信道，當(dāng)語音服務(wù)建立時(shí)臨時(shí)降低數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶寬，當(dāng)通話結(jié)束時(shí)帶寬資源又被歸還給數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從而保障了語音的QoS。

方案二：Solante Connect高速數(shù)據(jù)通信終端（RTU-C）

Solante Connect高速數(shù)據(jù)通信終端工作在全網(wǎng)狀DAMA SCPC模式或X.DAMA模式，由Solante主站統(tǒng)一分配信道資源和實(shí)現(xiàn)按需分配的功能，需與RTU-V級(jí)聯(lián)配套使用，主站對(duì)它的監(jiān)控須借助RTU-V的Fow/Row控制信道。

在Solante Connect中，每個(gè)數(shù)據(jù)信道均包含一個(gè)全雙工的Modem，該Modem工作于NMS控制下的SCPC模式，也可以配置成不對(duì)稱模式或單工模式，可工作于64～2500 kbit/s的通信速率。調(diào)制方式采用QPSK方式，誤碼檢測(cè)通過使用卷積編碼和Viterbi解碼完成。RTU-C的數(shù)據(jù)接口是10/100Base-T以太網(wǎng)口，可直接與局域網(wǎng)的Hub或路由器連接，支持IP、IP-ARP、UDP、TCP、ICMP、靜態(tài)及動(dòng)態(tài)RIPv2路由協(xié)議、IGMPv2組播協(xié)議，可透?jìng)鱒PN、H.323、SIP和IPSec安全協(xié)議。

方案三：DVB子系統(tǒng)

針對(duì)上網(wǎng)有下載數(shù)據(jù)速率要求高、上行請(qǐng)求數(shù)據(jù)量少的不對(duì)稱需求的特點(diǎn)，當(dāng)對(duì)接入互聯(lián)網(wǎng)速度要求較高時(shí)，可在現(xiàn)有Solante系統(tǒng)上疊加一高速的DVB（數(shù)字視頻廣播）的IP子系統(tǒng)。下行高速數(shù)據(jù)利用DVB信道，上行回傳信道利用現(xiàn)有的Solante系統(tǒng)。

遠(yuǎn)端站在終端設(shè)備DVB輸出口上級(jí)聯(lián)一臺(tái)DVB接收機(jī)或在上網(wǎng)PC上配置一塊低價(jià)的DVB PC接收卡。返回信道可以使用Solante RTU-V或RTU-C。

當(dāng)用Solante的RTU-V時(shí)，DVB用作出向信道，回程信道采用MF-TDMA方式；當(dāng)遠(yuǎn)端站用RTU-C時(shí)，回程信道采用SCPC方式，速率可達(dá)2 Mbit/s。

DVB的IP網(wǎng)與Solante語音網(wǎng)相疊在一起，回程信道都受Solante主站的NCT控制。在原有衛(wèi)星資源下，需單獨(dú)增加DVB前向信道和Solante Connect高速率回程SCPC信道的衛(wèi)星帶寬資源。

接入互聯(lián)網(wǎng)的衛(wèi)星分組交換DVB子系統(tǒng)與Solante語音業(yè)務(wù)電路交換網(wǎng)在物理上是隔離的，不存在IP網(wǎng)對(duì)語音網(wǎng)構(gòu)成安全問題。IP網(wǎng)的出口配有單獨(dú)的硬件防火墻，可保障IP網(wǎng)的信息安全。

2.4　Solante系統(tǒng)在村通工程中的定位

使用VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)解決邊遠(yuǎn)農(nóng)村的通信需求，不用建設(shè)任何耗資巨大的地面長(zhǎng)途傳輸線路，在遠(yuǎn)端用戶處只需建設(shè)VSAT衛(wèi)星通信終端即可，特別是在不發(fā)達(dá)的地區(qū)，越簡(jiǎn)單的設(shè)備越容易被用戶接受和認(rèn)可。而且，由于沒有地面?zhèn)鬏斀ㄔO(shè)，通信距離與通信成本無關(guān)，也不會(huì)發(fā)生因復(fù)雜地理環(huán)境和地質(zhì)因素而產(chǎn)生的巨額維護(hù)費(fèi)用。無論是從通信理論還是從歷史經(jīng)驗(yàn)上來看，VSAT方式在解決這種復(fù)雜地理環(huán)境下的稀路由通信模式比任何本地網(wǎng)的投資都更加有效。

不可否認(rèn)，VSAT系統(tǒng)也存在一些缺陷，如其技術(shù)體制與中國(guó)移動(dòng)GSM網(wǎng)絡(luò)不兼容，無法為VSAT覆蓋的村提供手機(jī)通信服務(wù)；用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)上網(wǎng)還未得到實(shí)際驗(yàn)證，在數(shù)據(jù)應(yīng)用中還應(yīng)采用更加有效的節(jié)省轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬的技術(shù)。

盡管VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)與中國(guó)移動(dòng)的現(xiàn)網(wǎng)體制完全不同，融合性差，但由于目前在網(wǎng)絡(luò)連接上已經(jīng)解決了關(guān)鍵性問題，因此對(duì)于自然條件、經(jīng)濟(jì)條件、配套條件差的未通村，VSAT將更能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

3、結(jié)束語

VSAT衛(wèi)星通信作為一種高效、穩(wěn)定、快速、成熟的通信方式能使運(yùn)營(yíng)商擺脫地面線路速度緩慢、覆蓋地區(qū)有限等問題的困擾。

限制目前VSAT發(fā)展的一個(gè)重要因素是其潛在用戶主要面向比較大的單位而不是個(gè)人，因此，其用戶數(shù)有限。如果VSAT能面向個(gè)人，那么，其市場(chǎng)潛力就非常大，再加上個(gè)人化是通信的一個(gè)發(fā)展方向，所以，VSAT要持久高速發(fā)展，提供面向個(gè)人的系統(tǒng)是一個(gè)非常有前途的發(fā)展方向。