VSAT卫星通信在海洋系统中的应用与推广设想

张春琳，曹兵，莫旭冬，吴程阳，韩方池

（国家海洋局南通海洋环境监测中心站 南通市 226005）

VSAT卫星通信在海洋系统中的应用与推广设想

张春琳，曹兵，莫旭冬，吴程阳，韩方池

（国家海洋局南通海洋环境监测中心站 南通市 226005）

VSAT 卫星通信系统是20世纪末兴起的一种新型卫星网络，现已广泛应用于各个行业的通信网络系统中。文章通过深入分析VSAT卫星通信在海洋系统中的应用现状，进而提出视频会议系统的设计构想，以进一步深化推广其在海洋领域的应用。

VSAT 卫星通信；应用；视频会议

VSAT卫星通信技术源自传统的卫星通信系统，是基于卫星通信技术，于20世纪80年代美国率先研发的一种新型卫星通信技术。VSAT卫星通信系统的结构主要由主站、通信卫星转发器及小站3个部分组成。VSAT卫星通信网一般是由大量VSAT小站与一个主站协同工作，共同构成的一个广域稀路由的卫星通信网。VSAT承担的任务有两类：一类以数据为主；一类以话音为主，兼容数据[1-8]。

近些年来，随着VSAT卫星通信技术研究的深入，VSAT卫星通信广泛应用于消防救灾、军事、新闻、运输、银行等部门，同样的在海洋系统中也得到了很好的应用。我国的海洋观测站点主要分布在地理位置偏僻、自然环境恶劣的海边和海岛上，为了保证观测数据能够实时、稳定地传输，国家海洋局组建了VSAT卫星通信网，至今为止已建设50几套VSAT小站，从实际应用情况来看，这套系统发挥了很好作用。

据了解，视频会议最早是于1964年由美国贝尔实验室研制出来的世界上第一台可视电话机，可在一个模拟话路上传送黑白静止图像。历经50多年通信传输、计算机网络、终端编解码等技术的发展，现在的视频会议可以实现多点之间视频、音频、数据等多媒体信息的传输与交互[9]。文章在深入分析VSAT卫星通信在海洋系统的应用现状的基础上，提出了视频会议系统的设计构想，以进一步深化推广其在海洋领域的应用。

1 VSAT 卫星通信在海洋系统中的应用现状

海洋观测数据是开展海洋预报的基础，是做好预报服务的先决条件。因此，利用各种通信技术来保障海洋观测数据及时、准确、连续、完整地接收与传输就显得非常重要和非常必要。VSAT卫星通信作为地面专线的备用和补充，实现数据“双保险”，在海洋数据传输中取得了很好的通信效果。特别是发生台风等自然灾害后，在地面专线中断的情况下，能够承担起海洋站观测数据的及时传输。特别是发生台风等自然灾害后，在地面专线中断的情况下，能够承担起海洋站观测数据的及时传输，为海洋预报和决策服务提供了可靠的实时海洋信息资料。

1.1 数据传输流程

图1 VSAT卫星数据传输流程

图2 海洋站VSAT卫星通信硬件设备连接图

根据海洋观测工作的需求，建立的VSAT卫星通信是一套能够相互协作与配合的、具有替代和补充作用的水文气象信息收集、传输与交换的系统。当地面专线出现故障的情况下，观测数据能自动通过VSAT卫星通信传输，实现无缝切换。其数据传输流程如下：海洋站读取服务器中的观测数据，通过VSAT卫星通信系统传给国家预报中心，国家预报中心将观测数据入库、分析、存储，最终将GTS数据、传真数据、卫星数据、预报产品等数据广播给海区中心和中心站，图1是数据传输流程，图2是海洋站VSAT卫星通信硬件设备连接图。

1.2 通信业务软件

目前正在使用的VSAT卫星数据传输系统，不仅有成熟的水文气象自动监控软件，还有多种业务处理软件来提高资料数据的收集和处理能力。这些业务软件既实现了雷达图像、卫星云图等资料的集成，又同时实现了地面实时报、正点报、月报以及地面雷达报、温压湿风报等多种业务数据的整合。

1.2.1 数据上传程序

VSAT通信机从观测数据服务器的指定目录下获取数据，通过客户端文件上传程序，实现海洋站分钟级、正点及月报数据的上传，如图3所示。

图3 小站文件上传软件

1.2.2 数据接收程序

通过数据接收程序，接收国家预报中心下发的海洋观测数据和预报产品等资料，包括地面、高空、警报资料、传真图资料、国家预报中心产品、海洋站报文资料、海洋站分钟级数据等，并将其整理后规范化存储于指定目录，如图4-5所示。《VSAT数据接收系统》5.0版是由国家预报中心自主研发的，是实时数据接收、分发、处理功能较完善的专用程序，24小时自动运行，正常情况下，无须人工干预，自动完成各项工作。

图4 接收软件

图5 数据整理规范化存储系统

2 推广设想——视频会议系统设计

可以看出，VSAT卫星通信以其独有的优势为海洋数据提供稳定、可靠的通信平台，提高海洋数据服务的稳定性、可靠性。如何进一步推广VSAT卫星通信的应用范围，是摆在我们面前的重要课题。现如今，多媒体传输业务在VSAT系统中是一个发展方向，本文提出了基于VSAT卫星通信的视频会议系统设计构想，可实现数据、图像、视频、音频在内信息的组合接连到一个VSAT系统合并成一个单一的网。该系统采用卫星通信信道作为视频会议的传输信道，利用先进的卫星通信技术实现多点共享的视频会议系统。

2.1 系统功能

基于VSAT卫星通信的视频会议系统是架构在一个完善的、高性能的TCP/IP网络传输协议基础之上的。系统建成之后应能够实现以下功能：

（1）远程视频应急指挥功能。特别在台风等自然灾害情况下，该系统可以通过MCU进行灵活组会，可以快速地了解小站（即海洋站）现场情况并进行紧急会商和方案制定，及时发布决策指挥命令。

（2）支持主站与各小站之间可根据具体应用需求召开各种类型会议，如点对点会议、多点会议、全网级联会议等。

（3）支持远程培训功能，可同时传递培训人图像及培训课件图像（如Microsoft Word、Excel、PowerPoint等格式），使整个培训过程更加形象生动、直观。

2.2 系统设计

该视频会议系统由1个主站、N个小站构成，并可随时按照需求进行扩容。主站包含一套视频会议设备和一套系统网控网管设备。各小站配置1路视频传输信道和l套终端设备，通过VSAT卫星通信信道实现与主站的连接。

主站作为整个视频会议系统的枢纽，中心节点数据流量较大，主要由MCU来完成会议的组织和控制功能，同时也可以屏蔽和剔除某个小站，实现各小站终端之间的信息交换和控制。各路小站负责接收和发送音视频信号，可以有选择的发送本会场的音视频信号，但是接收信号只能通过MCU的分发来控制，其系统基本框架如图6所示，主站组成如图7所示，小站组成如图8所示。

图6 系统框架简化图

图7 主站组成图

图8 小站组成图

2.3 系统特点

总结基于VSAT卫星通信的视频会议系统特点可见，该系统具有如下特点：

（1）组网灵活、方便，受环境限制较少，易于扩展，且覆盖范围大，通信容量比较大；

（2）通信成本与距离无关，其通信成本主要由卫星转发器租费、主子站系统设备折旧和软硬件设备的运行费用等组成；

（3）远端站价格便宜，易于安装，建设周期短；

（4）广播特性，自环监控管理，共享信道带宽按需分配；

（5）采用星型结构，易于主站的控制与管理。

3 结 语

我国海洋观测站点主要分布在地理位置偏僻、自然环境恶劣的海边和海岛上，地面专线在解决大范围覆盖、海量文件的快速传递、稳定传输等问题上，存在若干不足，而VSAT卫星通信以其独有的优势，在通信覆盖、应急通信及防灾减灾等通信领域发挥着越来越重要的作用。

2013年，随着习近平总书记提出经略海洋，推动海洋强国建设的重大战略部署后，海洋科技的进步和创新突破了制约海洋通讯传输的科技瓶颈，越来越多的单位已建立了完备的视频会议系统。因此在本项目的具体实施过程中，基于VSAT卫星通信的视频会议系统的建设，需要国家预报中心统筹并整合视频会议系统资源，建立统一的会议管理平台，实现一体化调配，提升视频会议系统运维和管理水平。

当前，随着VSAT技术、网络通信技术和视频会议技术的发展，基于VSAT卫星通信的视频会议系统越来越成熟，如能在海洋领域中得到广泛普及和深入应用，不仅能为应急指挥调度决策提供支持，还可在常规会议工作中发挥基础性的重大作用，其社会效益和经济效益显著。

[1] 王艳荣.VSAT卫星通信技术的发展与应用[J].有线电视技术,2004,11(17):5-10.

[2] 门珮玉.VSAT卫星通信系统在海洋钻井平台的应用[J].中国新通信,2016,18(10):55-56.

[3] 费全海.卫星通信在青海气象观测数据传输中的应用[J].青海科技,2011,(4):80-82.

[4] 鲁诺明.VSAT卫星通信技术的发展与应用分析[J].科技传播,2015,(2):114-115.

[5] 葛俊豪.VSAT卫星通信网络系统的研究分析[J].中国新通信,2016,18(14):31.

[6] 刘慧.VSAT卫星通信系统及应用研究[J].数字技术与应用,2016(6):36.

[7] 高晓燕.VSAT卫星通信技术的发展与应用[J].电子技术与软件工程,2016(9):56.

[8] 李波,胡道功,郭涛.基于VSAT小站的应急保障系统在东昆仑地区的示范应用[J].地质力学学报,2012,18(3):306-313.

[9] 常奕.基于VSAT卫星通信的视屏会议系统[J].大众科技,2008,(8):18-19.

2017-04-03

国家海洋局东海分局青年基金（201621）：东海区海洋观测数据通信组网方式研究与优化。