衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展應(yīng)用

董恩奇　劉珍寶　胡俊煒

摘 要：本文介紹了衛(wèi)星通信的基本概念及相關(guān)技術(shù)，重點介紹衛(wèi)星通信技術(shù)在中海油應(yīng)用領(lǐng)域上的發(fā)展以及小站衛(wèi)星通信方式的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信；海上石油衛(wèi)星；VSAT；自動跟蹤

0 引言

20世紀90年代初，從中海油開始建立第一個衛(wèi)星端站至今，已經(jīng)有超過20年的衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用。目前，已經(jīng)形成了以湛江、天津、深圳、上海這4個中心站點為核心的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，且已經(jīng)具備了鏈路相互備份功能。

1 衛(wèi)星通信在中海油的發(fā)展

1.1 TES衛(wèi)星系統(tǒng)

TES（TelephonyEarthStation）是基于衛(wèi)星的全數(shù)字話音和數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)狀網(wǎng)，它在多個地球站之間提供網(wǎng)狀連接，支持系統(tǒng)內(nèi)任意地點遠端站之間的電話、同步、異步數(shù)據(jù)通信，TES系統(tǒng)在中海油的應(yīng)用主要用于話音與數(shù)據(jù)傳輸。運用的是C波段衛(wèi)星的頻分多址方式FDMA實現(xiàn)與地面站間的通信，使用四相相移鍵控QPSK或二相相移鍵控BPSK調(diào)制方式，信道編碼采用編碼效率為1/2或3/4的前向糾錯FEC。TES是中海油海上平臺初期使用的一種主要的衛(wèi)星通信方式，主要承載的業(yè)務(wù)為話音業(yè)務(wù)，所使用的衛(wèi)星資源前期以亞洲3號衛(wèi)星為主，后來轉(zhuǎn)至鑫諾1號衛(wèi)星。

1.2 VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)

VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的地面部分由中樞站、遠端站和網(wǎng)絡(luò)控制單元組成，中樞站的作用是匯集衛(wèi)星來的數(shù)據(jù)然后向各個遠端站分發(fā)數(shù)據(jù)，遠端站是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的主體，VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)就是由許多的遠端站組成的，一般遠端站直接安裝于用戶處，與用戶的終端設(shè)備連接。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)是中海油海上平臺主要的衛(wèi)星通信應(yīng)用方式。此系統(tǒng)的特點是天線口徑小、靈活性強、可靠性高、使用方便及小站可直接裝在用戶端等特點，利用VSAT用戶數(shù)據(jù)終端搭配復(fù)用器使用，可同時承載話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)主要配合Netperformer系列復(fù)用器使用，Netperformer系列復(fù)用器使用了信元中繼cellrelay技術(shù)，將語音流和數(shù)據(jù)流分割為特定的信元cells，然后將不同業(yè)務(wù)類型的信元cells復(fù)用到單一的物理或邏輯鏈接上，根據(jù)對時延的敏感程度不同對業(yè)務(wù)進行分類，并賦予不同的傳輸優(yōu)先級，能有效保證話音業(yè)務(wù)質(zhì)量，為中海油的海上平臺及移動船舶提供穩(wěn)定的話音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。目前中海油主要使用的是中星10號的衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器來承載衛(wèi)星話音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

1.3 STARWIRE衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)

STARWIRE系統(tǒng)在網(wǎng)管NCS的支持下可提供PAMA，DAMA等業(yè)務(wù)，使用了先進的PCMA載波疊加專利技術(shù)，能有效地節(jié)省衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬。主要由NCS網(wǎng)管系統(tǒng)、ST用戶終端、衛(wèi)星三部分組成。STARWIRE衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)是第三代按需分配的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，終端設(shè)備內(nèi)置路由功能，直接支持先進的IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)業(yè)務(wù)。NCS網(wǎng)管通過控制信道監(jiān)控ST的工作，ST之間通過控制信道FOW/ROW建立業(yè)務(wù)信道。中海油下屬的4個中心站點通過STARWIRE網(wǎng)管系統(tǒng)能夠有效管理所屬轄區(qū)內(nèi)的衛(wèi)星小站。相對于早期衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用，NCS系統(tǒng)能夠更加有效地對小站進行管理，節(jié)省衛(wèi)星資源帶寬。

1.4 SKYEDGEⅡ衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)

SKYEDGEⅡ衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)是一個雙向衛(wèi)星通信系統(tǒng)，由兩個方向的傳輸構(gòu)成：入境基于DVB-RCS標準，采用MF-TDMA技術(shù)對資源進行預(yù)約分配減少數(shù)據(jù)碰撞；出境基于DVB-S2標準，支持CCM及ACM工作模式，可用于單播和組播數(shù)據(jù)、VoIP、ABIS等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主要由衛(wèi)星主站、衛(wèi)星/轉(zhuǎn)發(fā)器、遠端站三部分組成。SKYEDGEⅡ支持三種基本網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)星型、網(wǎng)狀、多星狀。SKYEDGEⅡ衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)是目前中海油主要使用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，利用此網(wǎng)管系統(tǒng)，將中海油的4個海上衛(wèi)星中心站進行整合，形成了統(tǒng)一的大網(wǎng)管系統(tǒng)，對各中心站點進行鏈路互備，形成一個完整的多功能衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)。

2 衛(wèi)星通信技術(shù)在中海油的應(yīng)用形式

2.1 海事衛(wèi)星A/C/F站的應(yīng)用

海事衛(wèi)星共有4顆衛(wèi)星覆蓋全球海洋，它們分別是大西洋西區(qū)、大西洋東區(qū)、印度洋區(qū)、太平洋區(qū)。海事衛(wèi)星A站于2007年底正式停止運營，中海油海上船舶與移動式鉆井平臺目前以C站、F站為主要的應(yīng)用。

2.2 固定天線式的衛(wèi)星通信應(yīng)用

固定天線式衛(wèi)星通信主要應(yīng)用在中海油海上固定式采油平臺、自升式鉆井平臺以及陸地端站上，是一種常規(guī)的衛(wèi)星通信應(yīng)用。固定式采油平臺及自升式鉆井平臺主要以3.7米C波段的衛(wèi)星天線為主，Ku波段衛(wèi)星天線為輔。衛(wèi)星中心站使用的是大口徑衛(wèi)星天線來承載衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。固定天線式在中海油是最早的衛(wèi)星通信應(yīng)用，也是中海油目前最成熟的衛(wèi)星通信應(yīng)用，中海油內(nèi)曾使用直徑為12米的衛(wèi)星天線作為衛(wèi)星的主站使用。

2.3 半自動跟蹤天線式的衛(wèi)星通信應(yīng)用

半自動跟蹤天線主要應(yīng)用于中海油自升式鉆井平臺，天線以C波段的半自動跟蹤天線為主。由于工作環(huán)境需求，自升式鉆井平臺需要經(jīng)常更換鉆井位置，期間鉆井平臺需要拖航至新的目的地，使用固定式衛(wèi)星天線則需要經(jīng)常性地對天線的方位及俯仰進行調(diào)整，且拖航期間無法使用。采用半自動跟蹤天線可以在拖航期間自動尋星，主要缺點是無法360度旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)不了全自動跟蹤，有時需要人工進行干預(yù)。

2.4 自動跟蹤天線式的衛(wèi)星通信應(yīng)用

自動跟蹤天線C波段主要以美國的SEATEL的97型全自動跟蹤天線以及西安盤古通信技術(shù)有限公司的全自動跟蹤天線為主；Ku波段主要以SEATEL的4006自動跟蹤天線以及國內(nèi)的一些動中通天線為主。中海油海上半潛式鉆井平臺一般以C波段的自動跟蹤為主要的衛(wèi)星通信，南海9號鉆井平臺所使用的自動跟蹤天線衛(wèi)星系統(tǒng)經(jīng)過測試能夠提供4Mb/s以上的鏈路帶寬。Ku波段的自動跟蹤天線主要應(yīng)用與海上的移動船舶，包括拖輪及勘探船，這些移動船舶受限于天線的安裝場地要求，而且對鏈路帶寬要求不大，Ku波段的自動跟蹤天線的應(yīng)用非常適合在這類環(huán)境使用。

3 結(jié)語

衛(wèi)星通信技術(shù)在中海油海上平臺及移動船舶上有著超過20年的應(yīng)用，從早期的TES小站的話音應(yīng)用，到現(xiàn)在的多功能SKYEDGEⅡ網(wǎng)管系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用，中海油在衛(wèi)星通信應(yīng)用方面已經(jīng)覆蓋了C、L、Ku等波段。隨著中海油向深海發(fā)展，衛(wèi)星通信技術(shù)將在中海油海上勘探、開發(fā)、生產(chǎn)方面發(fā)揮著重要的作用。

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作者簡介：董恩奇（1994—），男，黑龍江雙城人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。

劉珍寶（1993—），男，遼寧朝陽人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。

胡俊煒（1996—），男，江蘇無錫人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。