浅谈民航VSAT卫星通信网络系统拓扑结构的特点

2011-08-14赵宇

电大理工 2011年3期

赵宇

民航东北地区空中交通管理局通信网络中心（沈阳 110000 ）

1 VSAT系统介绍

1.1 VSAT卫星通信网络

所谓VSAT (Very Small Aperture Terminal)卫星通信网络，其含义是“甚小口径终端”卫星通信系统。它是指利用大量小口径天线的小型地球站与一个大站协调工作构成的卫星通信网络。可以通过它进行单向或双向数据、语音、图像及其它业务通信。

1.2 VSAT卫星通信网络的组成

同一般的卫星通信系统一样，典型的VSAT卫星通信网络由中央站，许多VSAT站和通信卫星三部分组成。典型的VSAT卫星通信网络组成结构如图1所示。

1.3 中央站

中央站又称中心站或枢纽站。它是 VSAT网的核心。中央站由主计算机、前端处理机、中心站接口单元、调制解调器、射频电子设备以及天线构成。

主站通常与主计算机配置在一起，也可通过地面线路与主计算机连接。为了对全网进行监测、控制、管理与维护，在主站还设有网络监控与管理中心，对全网运行状态进行监控管理，如监测地球站及主站本身的工作状况、信道质量、信道分配等。主站一般都采用模块结构，设备之间以高速局域网方式进行互连。

1.4 VSAT站设备

VSAT站设备（亦称远端站或地球站等）是安装在VSAT用户处的独立单元。它提供用户终端设备与卫星信道的接口。

VSAT站由小口径天线、室外单元ODU和室内单元IDU三部分组成。室内单元和室外单元通过同轴电缆连接。室内单元包括调制/解调器、编/译码器和数据接口等。室外单元包括GaAsFET固态功率放大器、低噪声FET放大器、上/下变频器及其监测电路等，并把它们组装在一起作为一个部件，配置在天线馈源附近。

VSAT站的组成包括数据终端设备（DTE）、VSAT接口单元(RIU)、调制解调器（modem）、射频（RF）电子设备以及天线等部分。

1.5 通信卫星（卫星转发器）

通信卫星（或卫星转发器）亦称空间段，目前主要使用C波段或Ku波段转发器，它由衰减器、输入多路复用、行波管放大器（TWTA）以及输出多路复用等设备组成。

图1 典型的VSAT卫星通信网络组成图

2 VSAT网络拓扑结构特点

VSAT卫星通信网络系统具有许多特点，这里重点介绍一下其拓扑结构方面的特点。

VSAT网络拓扑结构反映了各通信站之间的连接方式。由多个地球站构成的通信网络拓扑结构形式有多种，可以归纳为两种主要形式：星状网络和网状网络。VSAT网络常用的有四种即广播式点到多点—单向星状、双向交互式—双向星状、点到点式—双向网状和混合型—双向网状网络结构，如图2所示。

图2 VSAT网络拓扑结构示意图

实际的VSAT卫星通信网络常用混合型的网络拓扑结构。

各 VSAT地球站都是直接与主站发生联系，而各VSAT地球站之间是不能经通信卫星直接进行通信的。必要时须经主站转发，才能进行连接和通信。无论VSAT地球站与主站进行通信，还是各VSAT地球站经主站进行通信，都必须经过卫星转发器。因此根据经过卫星转发器的次数，分为单跳和双跳体系结构。

星状网络拓扑结构中广播式点到多点—单向星状网络为单跳体系结构，而双向交互式— 双向星状网络为双跳体系结构。如图3所示。

图3 星状网络拓扑结构单跳和双跳体系结构示意图

在单跳体系结构中，各VSAT地球站可经过单跳线路与主站直接进行话音和数据的通信。而在双跳体系结构中，各地球站之间一般都是通过主站间接地进行通信。这种网络结构，由于一条通信线路要经过两跳的延迟，因而，对于要求实时的话音业务来说，是不适用的，而只适用于记录话音业务和数据业务。

另外，还存在一种单跳与双跳相结合的混合网络结构。在这种网络结构中，网络的信道分配、网络的监测管理与控制等由主站负责，但是通信不经主站连接。所以，它可以为主站与VSAT地球站之间提供数据和话音业务，为各 VSAT地球站之间提供数据和记录话音业务。从网络结构来说，数据和话音信道是网状网，控制信道是星状网，因而这是一种很有发展的网络结构。网状网络拓扑结构中单跳和单跳与双跳相结合体系结构示意图如图4所示。