SKYANVSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡在水電行業(yè)的應用

呂 龍，曹 偉

（四川華能康定水電有限公司，成都 610041）

華能四川水電有限公司在四川各流域電站多處于高山峽谷地區(qū)，當發(fā)生地震、泥石流、等自然災害時，由于電力中斷，基站倒塌，光纜斷裂等原因，電力專網(wǎng)通信中斷，因而延誤應對救災、救險的寶貴時間，造成人員財產(chǎn)的重大損失。2008年5月8.0級“汶川大地震”以及“4.20”蘆山地震，公眾網(wǎng)絡全面癱瘓，缺乏必要的應急通信手段，而使災區(qū)成為信息孤島。因此，當發(fā)生嚴重災害時，救災指揮通信不能完全依賴于公眾通信網(wǎng)。

為了全面提高應對自然災害和突發(fā)險情的能力，華能四川水電有限公司決定構建（應急）綜合通訊指揮調度系統(tǒng)，作為華能四川水電有限公司現(xiàn)有通信網(wǎng)絡的補充，全面提高華能四川水電有限公司全川通信網(wǎng)絡的可靠性，形成新的高效、科學的報災、響應、評估、指揮、調度體制，大幅降低災害發(fā)生后由于缺乏快速、正確響應、應對造成的失控和損失擴大的風險。

通過招標比對，采用德國諾達公司的SkyWAN系統(tǒng)構建華能四川水電有限公司的Ku頻段VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡。實現(xiàn)全網(wǎng)各點之間單跳衛(wèi)星連接，在地面光纖通信網(wǎng)絡中斷的情況下，實現(xiàn)成都中心、流域集控中心和各電站間調度話音、調度自動化以及視頻數(shù)據(jù)等業(yè)務的綜合傳輸。終期規(guī)劃網(wǎng)絡規(guī)模為2個中心站，約50個遠端站，配置固定站、便攜站等多種站型，滿足移動通信的需求。SkyWAN VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)采用網(wǎng)型網(wǎng)絡結構，OSPF動態(tài)路由，地面通信傳輸通道和衛(wèi)星傳輸通道可自動切換。業(yè)務應用主要為IP電話、透明數(shù)據(jù)、會議電視或視頻圖像、IP數(shù)據(jù)業(yè)務。網(wǎng)絡具有極高的可靠性、業(yè)務綜合性和可擴展性。

1 華能四川水電有限公司應急衛(wèi)星通信系統(tǒng)架構

1.1 應急指揮系統(tǒng)架構

華能四川水電有限公司SKYWAN VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡是作為應急指揮系統(tǒng)中的應急通信網(wǎng)絡平臺而建設。應急指揮系統(tǒng)的總體組網(wǎng)架構以及應急通信平臺的位置如圖1所示：

圖1 應急指揮系統(tǒng)架構

應急指揮系統(tǒng)由應急指揮平臺、綜合通信平臺和應急通信平臺組成，其中應急通信平臺構成了應急任務的網(wǎng)絡傳輸平臺，主要有衛(wèi)星通信、超短波和短波通信系統(tǒng)組成。衛(wèi)星通信作為應急通訊平臺的骨干傳輸網(wǎng)絡，將現(xiàn)場局域環(huán)境或接入網(wǎng)所用的超短波電臺、短波電臺互聯(lián)構成統(tǒng)一的通信傳輸網(wǎng)絡。

1.2 應急衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成

應急衛(wèi)星通信網(wǎng)絡由用戶業(yè)務中心、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡（廣域承載網(wǎng)）、前沿寬帶無線網(wǎng)絡（超短波集群電臺）、和便攜移動站等組成，組網(wǎng)架構如圖2所示：

在應急指揮通信中，利用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡覆蓋面積大的特點，通過固定地面站和便攜站等多種站型構建廣域的傳輸承載網(wǎng)絡，從而能夠形成覆蓋遠端現(xiàn)場區(qū)域與后方指揮中心之間的傳輸平臺。衛(wèi)星通信網(wǎng)絡作為廣域承載網(wǎng)，將現(xiàn)場的實時視頻、話音和數(shù)據(jù)傳回到后方指揮中心，構建后方與前方間的傳輸網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)應急環(huán)境下的指揮、調度通信。在日常工作情況，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡作為備份傳輸網(wǎng)絡、第二路由以及承載部分通信業(yè)務（如工業(yè)視頻監(jiān)控、視頻會議）等使用，從而增加整個通信系統(tǒng)的帶寬容量。

VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡構成了應急通信系統(tǒng)的骨干傳輸平臺，負責將前端接入的各個無線寬帶網(wǎng)絡連接在一起。在前方，利用微波無線傳輸和無線寬帶接入技術，構建多種類型基站，包括前方指揮車載基站、單兵背負圖傳系統(tǒng)、便攜移動基站，從而實現(xiàn)前方現(xiàn)場區(qū)域寬帶接入，構成無線寬帶接入平臺，支持話音、視頻和數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務的傳輸。

圖2 應急指揮衛(wèi)星通信系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖

2 華能四川水電有限公司SKYWAN VSAT網(wǎng)絡介紹

2.1 概述

SkyWAN是一種可工作于配備有透明轉發(fā)器的對地靜止衛(wèi)星的VSAT網(wǎng)絡產(chǎn)品。SkyWAN能支持多種多媒體業(yè)務（話音、圖像、視頻等），并向用戶提供VSAT網(wǎng)絡所具有的各種主要優(yōu)勢，如在用戶端架設小型天線并通過直接訪問衛(wèi)星即可實現(xiàn)大范圍覆蓋等。SkyWAN系統(tǒng)支持多達1023個地面站同時接入網(wǎng)絡。

SkyWAN VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)（或稱為網(wǎng)絡）分別由空間段和地面段組成。空間段指的是為系統(tǒng)提供衛(wèi)星通道的對地靜止軌道通信衛(wèi)星轉發(fā)器，地面段指包含SkyWAN衛(wèi)星調解器（或稱為IDU）設備的地面站，這些地面站構成了通信網(wǎng)絡的節(jié)點。衛(wèi)星裝載著透明轉發(fā)器，可從地面站接收信號，并經(jīng)頻率轉換和功率放大后再發(fā)回地面，從而為網(wǎng)絡內的通信節(jié)點（地面站）提供信號傳輸通道；而SkyWAN地面站則是向衛(wèi)星提供空間接口。

SkyWAN VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡基于分組交換技術，將實時與非實時業(yè)務有機地集成在一起。提供IP接口，能夠與任何基于IP技術的網(wǎng)絡融合，支持多種多媒體業(yè)務，并向用戶提供VSAT網(wǎng)絡所具有的各種主要優(yōu)勢。采用當前最先進的多載波跳頻TDMA（MF-TDMA）衛(wèi)星信道訪問技術，可支持整個網(wǎng)絡中各節(jié)點間的全網(wǎng)狀連接，實現(xiàn)衛(wèi)星信道容量的高效利用。

在SkyWAN網(wǎng)絡中，各衛(wèi)星地面站利用多載波跳頻TDMA（MF-TDMA）衛(wèi)星信道訪問技術通過衛(wèi)星進行互聯(lián)。多載波跳頻TDMA是一種FDMA（頻分多址）和TDMA（時分多址）相高效結合的技術，是各種衛(wèi)星網(wǎng)絡拓撲（全網(wǎng)狀、星狀、混合狀）的基礎，支持地面站之間的單跳的衛(wèi)星連接。為充分發(fā)揮TDMA技術所固有的優(yōu)勢，SkyWAN還采用了一種靈活的信道訪問協(xié)議，以動態(tài)按需分配為導向，實現(xiàn)對可用的傳輸容量的共享。

由SkyWAN產(chǎn)品構成的VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡拓撲結構如圖3所示：

圖3 SkyWAN網(wǎng)絡拓撲

該衛(wèi)星通信網(wǎng)能夠開展以下主要通信業(yè)務：

⊙ 話音通信：每個站均能通過衛(wèi)星單跳同時與其他所有站點進行話音通信。

⊙ 高清視頻傳輸：每個站點均具備傳輸高清視頻的能力，其中每個機動站點既能以點到點方式將現(xiàn)場視頻回傳給中心站或遠端固定站，也能以點到多點的組播方式將現(xiàn)場視頻同時傳輸給多個其他站點。

⊙ 視頻會議：以任意站點為主席會場，召開多點的，以及全網(wǎng)的視頻會議。

⊙ 數(shù)據(jù)傳輸：支持電力監(jiān)控數(shù)據(jù)、照片、監(jiān)控視頻等大文件進行高速傳輸。

除以上主要業(yè)務外，還可開展以下增強業(yè)務：

⊙ 局域網(wǎng)互聯(lián)，在華能四川公司網(wǎng)絡中實現(xiàn)下屬公司局域網(wǎng)連接。

⊙ 數(shù)字集群，在華能四川公司應急平臺中，用于超短波電臺中繼互聯(lián)。

⊙ 互聯(lián)網(wǎng)接入。

2.2 華能四川水電SKYWAN VSAT網(wǎng)絡組成

華能四川水電有限公司SKYWAN VSAT網(wǎng)絡由各流域公司的衛(wèi)星地面站通過衛(wèi)星TDMA信道互聯(lián)，成都中心站作為系統(tǒng)的網(wǎng)絡管理站控制所有地面站的接入和帶寬分配。各地面站SKYWAN IDU支持IP標準協(xié)議，與地面網(wǎng)絡通過路由器直接連接，配置合適IP地址規(guī)劃和路由策略，即可將華能四川公司所有局域網(wǎng)互聯(lián)，從而形成統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡。

華能四川水電的SKYWAN VSAT網(wǎng)絡組成如圖4所示：

華能四川水電有限公司SKYWAN VSAT網(wǎng)絡主要支持四種業(yè)務，即基于VoIP的衛(wèi)星電話、工業(yè)視頻監(jiān)控、IP數(shù)據(jù)（即下屬公司間局域網(wǎng)絡互聯(lián)和文件傳輸）、視頻會議。由圖可見，各類業(yè)務終端通過IP接口接入到衛(wèi)星IDU，只要配置適當?shù)腎P路由策略，各類業(yè)務即可實現(xiàn)通過衛(wèi)星網(wǎng)絡互通，從而實現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務。VoIP網(wǎng)關同時與PSTN網(wǎng)絡連接，因此，系統(tǒng)既能實現(xiàn)衛(wèi)星電話之間的互通，也能實現(xiàn)衛(wèi)星電話與公共電話網(wǎng)絡的互通。

圖4 華能四川水電有限公司SKYWAN VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)組成

2.3 衛(wèi)星網(wǎng)絡技術特征

華能四川水電有限公司SKYWAN VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡技術特征如表1所示：

表1 華能四川水電有限公司SKYWAN VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡技術特征

3 華能四川水電有限公司SKYWAN VSAT網(wǎng)絡優(yōu)勢與特點

3.1 先進的MF-TDMA衛(wèi)星信道訪問技術，組網(wǎng)能力強

業(yè)界先進的MF-TDMA衛(wèi)星信道訪問技術；無需其他系統(tǒng)使用出向和入向的成對兒載波，而是使用單個載波實現(xiàn)雙向傳輸，節(jié)省衛(wèi)星帶寬。

信道提供主流的衛(wèi)星通信技術體制，調制方式支持QPSK、8PSK、BPSK，糾錯采用性能優(yōu)異的Turbo編碼；載波配置調整靈活，可以根據(jù)需要隨時在不中斷網(wǎng)絡運行情況下調整調制方式和速率，而且系統(tǒng)內不同調制和FEC方式之間的載波可以互通。支持上行功率控制，自動補償雨衰以及信道變化影響。網(wǎng)絡靈活性高，組網(wǎng)能力強，支持全網(wǎng)狀網(wǎng)、星狀、樹狀和混合狀多種網(wǎng)絡架構，支持所有用戶地面站同時開機、永遠在線運行。

永遠在線這一特點使得華能四川水電有限公司的應急衛(wèi)星通信網(wǎng)絡應急響應速度快，保障華能四川水電有限公司的通信網(wǎng)絡不中斷，及時決策和處理應急任務。

3.2 多載波互通，按需動態(tài)分配，高效使用帶寬

在SkyWAN VSAT網(wǎng)絡中，衛(wèi)星帶寬可全面共享，并支持自動的、動態(tài)的、瞬時的帶寬按需分配（BOD）功能。當某一地面站或某一端口無業(yè)務傳輸時，其帶寬可立即自動地分配給其他地面站和端口所使用，無需人工干預，從而能夠更充分高效地利用空間段資源。

在SkyWAN VSAT網(wǎng)絡中，各個載波的速率和FEC前向糾錯編碼率可各不相同，且每載波的步進長度為1波特連續(xù)可調。這樣，在配置遠端站射頻部分時就可根據(jù)該站的業(yè)務量、地理位置、衛(wèi)星覆蓋等實際情況，配備相應大小的天線和ODU功放。如大業(yè)務量的固定站配備大天線和高功率ODU，并使用高速載波進行通信；而小業(yè)務量的邊遠站、車載站及可搬移站等則配備小天線和低功率ODU，并使用低速載波進行通信。從而提高地面段資源的靈活性、經(jīng)濟性和合理性。SkyWAN的這一特點使得各種口徑的站型可以共存在同一衛(wèi)星網(wǎng)絡中，同時保障通信功能，簡化系統(tǒng)設計。

3.3 支持IP協(xié)議，與地面網(wǎng)絡融合為統(tǒng)一通信網(wǎng)絡

SkyWAN衛(wèi)星網(wǎng)絡是基于IP的通信系統(tǒng)，全面支持IP特征。IDU內置IP功能，起到與路由器完全相同的作用，無需外加其他網(wǎng)絡設備，全面支持IPv4的各種協(xié)議，包括OSPF動態(tài)路由協(xié)議，TCP加速，QoS、組播、VLAN、IP報頭壓縮、GRE隧道等主流IP技術，與地面網(wǎng)絡完美融合互聯(lián)。

由于多載波跳頻TDMA（MF-TDMA）技術的特點，每個數(shù)據(jù)突發(fā)都可被多個遠端站同時接收，SkyWAN系統(tǒng)從而能夠非常方便地實現(xiàn)廣播、組播和點播功能。

SkyWAN系統(tǒng)的這一特征使得衛(wèi)星網(wǎng)絡作為應急網(wǎng)絡和備份網(wǎng)絡與華能四川水電有限公司現(xiàn)有以電力光纖網(wǎng)絡為主的地面網(wǎng)絡很容易的互聯(lián)成統(tǒng)一網(wǎng)絡，并且將應急超短波網(wǎng)絡接入，構成多種手段應急的冗余能力強大的網(wǎng)絡。

SkyWAN VSAT系統(tǒng)支持優(yōu)先級功能，任何時候都能保證高優(yōu)先級業(yè)務優(yōu)先獲得所需帶寬。SkyWAN VSAT系統(tǒng)的基于IP和幀中繼的QoS（服務質量）功能，可向用戶提供多達10個優(yōu)先等級。用戶可按照需要，針對不同的鏈路定義不同的優(yōu)先等級，并據(jù)此向不同的地面站和不同的業(yè)務端口分配衛(wèi)星傳輸容量和帶寬，從而保證優(yōu)質的業(yè)務質量。

3.4 吞吐能力、處理能力強

吞吐能力高是十分重要的。尤其當需要實時的、動態(tài)的、高清晰視頻圖像時，很多衛(wèi)星系統(tǒng)在2MHz帶寬下不能足以支持逼真的、清晰的高質量畫面的傳輸。而SkyWAN IDU具備單個TDMA載波高達10Mb/s的吞吐能力；IP處理能力每秒可達140，000幀。SkyWAN每個地面站能輕而易舉地支持畫質如DVD的高清晰視頻圖像傳輸。在2MHz帶寬下，SkyWAN系統(tǒng)可支持同時4絡720p標清或2路1080p高清圖像傳輸，大大提高衛(wèi)星系統(tǒng)視頻圖像傳輸能力。

根據(jù)實際使用的經(jīng)驗，圖像編碼率至少要達到1.5Mb/s才能真正滿足用戶對于高清晰視頻的要求。在華能四川水電有限公司組織的任務演練中，SkyWAN衛(wèi)星通信系統(tǒng)與科達視訊系統(tǒng)結合，使用2MHz帶寬即可支持10個站點的高清視頻會議，以及高清視頻圖像的單向傳輸，并同時保持話音線路通暢。SkyWAN能夠實現(xiàn)超強吞吐能力，與其設備處理能力、高效算法和BOD帶寬技術密切相關。

3.5 響應速度快

SkyWAN VSAT網(wǎng)絡響應速度非常快，支持自動的、動態(tài)的、瞬時的帶寬按需分配功能（BOD），鏈路建立和帶寬分配時間非常短，對于基于IP和幀中繼等協(xié)議的業(yè)務可在1秒鐘之內自動完成，能夠向用戶提供快速的服務。

SkyWAN系統(tǒng)所具備的快速的鏈路建立和帶寬分配功能，非常適合于用戶在一些緊急情況下對于應急應用的需求，而這也是其他基于線路交換技術的TDMA系統(tǒng)所難以滿足的。

毋庸置疑，華能四川水電有限公司的各種實際業(yè)務應用，如電話、會議電視、數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋瑢τ赩SAT衛(wèi)星通信網(wǎng)響應時間和反應速度有著很高要求。當有緊急情況發(fā)生時，希望話路建立時間、會場畫面切換時間、數(shù)據(jù)鏈路建立時間越短越好。而SkyWAN能達到：衛(wèi)星話音信道建立時間≤1秒；會議電視的會場信道切換時間≤1秒；減少或取消緩慢耗時的，需用人工方式建立的PAMA數(shù)據(jù)電路，而能采用自動的、DAMA按需分配的數(shù)據(jù)電路，以先進的動態(tài)BOD技術實現(xiàn)瞬時的數(shù)據(jù)電路建立和帶寬分配，響應時間≤1秒；

3.6 可靠性高

任意站點可設置為備用主控站，作為主要主控站的異地備份。當主要主控站發(fā)生故障而停止工作時，位于異地的備用主控站可自動地、迅速接管網(wǎng)絡控制工作，繼續(xù)維持全網(wǎng)正常運行，保證業(yè)務不受中斷。SkyWAN網(wǎng)絡運行不依賴于NMS網(wǎng)管，全網(wǎng)可脫網(wǎng)管操作。

4 業(yè)務實現(xiàn)

4.1 基于SkyWAN網(wǎng)絡的視頻會議系統(tǒng)架構

視頻會議是指中心固定站、其他遠端站和便攜站之間的交互式視頻會議。基于不同的技術體制，視頻會議在衛(wèi)星系統(tǒng)中的實現(xiàn)方式也是不同的。目前，市場上的視頻會議技術有兩種常見體制，一是基于H.323協(xié)議的，一是基于IP組播的。

對于H.323的視頻會議，通常采用星狀網(wǎng)絡拓撲，需要在主會場設立MCU（多點控制單元）以實現(xiàn)多點會議功能。由于每個分會場均需通過MCU建立與主會場的一對對稱雙向連接，這意味著主會場的視頻被重復傳輸了N次（N個分會場）。而且，如果分會場只是旁聽會議，也需要建立到主會場的雙向連接。隨著分會場數(shù)目的增加，不必要的浪費也隨之增加。

對于IP組播方式的視頻會議，既可用于星狀網(wǎng)也可用于網(wǎng)狀網(wǎng)。主會場的畫面通過組播方式傳輸?shù)礁鞣謺觯词苟鄠€分會場參加會議，也只傳輸一次。而分會場可以工作在單收模式，即只接收來自主會場的音視頻信息，若需要傳輸分會場的音視頻信息，也是采用組播方式實現(xiàn)的。很明顯，基于組播的視頻會議更節(jié)省衛(wèi)星帶寬，效率更高。SkyWAN VSAT系統(tǒng)支持上述兩種方式的視頻會議系統(tǒng)。

基于SkyWAN VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡構成視頻會議系統(tǒng)由中心會議調度平臺、衛(wèi)星傳輸網(wǎng)絡、遠端站、以及視頻會議終端等組成。總體組網(wǎng)架構如圖所示：

SkyWAN VSAT衛(wèi)星網(wǎng)絡是一個完全基于IP的通信網(wǎng)絡，視頻會議系統(tǒng)通過IP技術接入傳輸網(wǎng)絡，從而構建中心與前方或各個站點間的視頻會議。

圖5 SkyWAN VSAT網(wǎng)絡構建視頻會議系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖

4.2 視頻傳輸

視頻傳輸是指從應急現(xiàn)場到中心固定站和其他站點方向的高質量實時視頻圖像傳輸。在應急衛(wèi)星通信網(wǎng)絡中，高質量實時視頻圖像傳輸是一種高優(yōu)先級、非對稱方式的業(yè)務。而且，該業(yè)務的傳輸可能是多方向的，即需要將某一現(xiàn)場站點的視頻圖像同時傳送給多個站點（如中心及區(qū)域中心等）。是否能采用比較有效的方式傳輸該視頻，決定了用戶需要使用的衛(wèi)星帶寬的多少。

由于MF-TDMA VSAT系統(tǒng)系統(tǒng)支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡拓撲下的IP組播功能，因此，對實時視頻圖像的傳輸可以采用IP組播方式。這樣，通過IP組播，只需傳輸一次即可將一個站點的視頻同時傳送到多個站點（用戶可定義），而無需向不同的站點重復傳送多次（需要接收該視頻的站點數(shù)越多，重復的次數(shù)越多，占用的衛(wèi)星帶寬也越多），從而使衛(wèi)星帶寬得到充分利用。

4.3 衛(wèi)星IP電話（VoIP）

應急衛(wèi)星通信網(wǎng)絡中需支持話音業(yè)務，而在VSAT網(wǎng)絡中話音業(yè)務享有很高的優(yōu)先級。圖6為話音業(yè)務的接入示意圖。網(wǎng)絡中所有站點均需配置VoIP電話終端設備。在中心站，還應配置IP話音的服務器（網(wǎng)關設備），以實現(xiàn)相應的IP電話接續(xù)處理功能。固定站和便攜站則只配備業(yè)務電話終端，而這些終端均基于IP方式，提供RJ-45的物理接口，以接入與衛(wèi)星地面站室內單元相連的以太網(wǎng)中。

圖6 VoIP話音業(yè)務示意圖

對于如上IP話音業(yè)務，建議采用G.729（8kb/s）編碼方式。該編碼在提供長話質量話音的同時，相對于其他編碼（如ADPCM）占用的衛(wèi)星帶寬較少。

針對IP話音，在SkyWAN VSAT系統(tǒng)中具有白金動態(tài)QoS功能，以保證IP話音作為實時業(yè)務具有極高的優(yōu)先級，從而獲得相應的帶寬保證，以保持最小的抖動和穩(wěn)定的延遲，確保話音的質量。同時，為節(jié)省寶貴的衛(wèi)星資源，SkyWAN VSAT系統(tǒng)對IP話音包還能進行包頭壓縮，在將IP話音包發(fā)送到衛(wèi)星鏈路以前，能夠將40個字節(jié)的IP頭壓縮為1～4個字節(jié)，從而大大節(jié)省需要的衛(wèi)星帶寬。

網(wǎng)絡中所有站點之間（中心站與遠端站之間，遠端站與遠端站站之間，遠端站與便攜站之間，中心站與便攜站之間）均采用單跳方式進行通信。

用戶對于電話業(yè)務的需求，如衛(wèi)星單跳連接、撥號和熱線以及接口等，SkyWAN可全面支持并滿足，并且還在以下幾個方面更優(yōu)：

話音編碼速率除可設定為32kb/s、16kb/s和8kb/s外，還能支持6kb/s以進一步節(jié)省衛(wèi)星帶寬資源；衛(wèi)星接續(xù)時間僅為1秒鐘，更加適應快速反應、應急通信要求。

4.4 IP數(shù)據(jù)

在IP網(wǎng)絡中，不論是通過FTP方式、還是HTTP方式進行數(shù)據(jù)傳輸，均是基于TCP連接的。而在衛(wèi)星通信網(wǎng)絡中，衛(wèi)星傳輸時延是無法避免的一個問題。這是由于TCP協(xié)議是一個面向連接的協(xié)議。它最初是針對低時延、誤碼率較高的地面網(wǎng)絡而設計的。由于衛(wèi)星傳輸時延的存在，即使用戶配置了較高速率的載波，TCP傳輸所具有的慢啟動及窗口機制使得在衛(wèi)星環(huán)境中基于TCP的數(shù)據(jù)傳輸效率較低，從而無法充分利用衛(wèi)星帶寬，造成用戶投資的浪費。為解決這一問題，在SkyWAN VSAT系統(tǒng)中配置有TCP加速功能。通過這一嵌入到IDU中的軟件模塊，可以提高TCP的傳輸效率，從而達到充分利用帶寬資源的目的。

對于數(shù)據(jù)業(yè)務，在現(xiàn)有網(wǎng)絡中均以一跳方式實現(xiàn)傳輸，無論是便攜站與遠端固定站之間，還是遠端固定站和中心站之間。數(shù)據(jù)終端只需提供標準的RJ-45接口，即可接入到10/100Mb/s的本地以太網(wǎng)中。該網(wǎng)絡與衛(wèi)星地面站室內單元之間也通過RJ-45物理接口進行連接。

4.5 QoS業(yè)務

SkyWAN VSAT系統(tǒng)獨特的設計使得其可以提供業(yè)界最好的對業(yè)務的支持。

嚴格設計的QoS機制，提供多達十余種不同的QoS優(yōu)先級別，使其完全區(qū)別于與一般的VSAT系統(tǒng)。經(jīng)實際環(huán)境驗證，該機制可以支持更多的不同業(yè)務，并為他們分別提供最好的QoS保證。

獨特的結構設備，使SkyWAN VSAT系統(tǒng)可以同時對IP業(yè)務和基于串行的業(yè)務提供完美的支持。

5 SkyWAN衛(wèi)星網(wǎng)絡OSPF協(xié)議規(guī)劃參數(shù)

5.1 網(wǎng)絡架構及OSPF協(xié)議總體規(guī)劃

華能四川水電有限公司衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的架構及OSPF協(xié)議總體規(guī)劃如圖7所示：

圖7 OSPF網(wǎng)絡規(guī)劃

衛(wèi)星網(wǎng)絡作為承載傳輸網(wǎng)絡，由于采用的是全網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)架構，各個地面站之間均可單跳實現(xiàn)互聯(lián)。所以從業(yè)務角度看，衛(wèi)星網(wǎng)絡將各個站點的本地網(wǎng)絡通過廣域的衛(wèi)星網(wǎng)絡進行互聯(lián)，構成了整個華能四川水電有限公司的統(tǒng)一的業(yè)務傳輸網(wǎng)絡的組成部分。

對每個站點，建設該衛(wèi)星系統(tǒng)的基本配置包括IDU（衛(wèi)星調解器）和路由器（為說明理解便利，稱之為衛(wèi)星網(wǎng)路由器），衛(wèi)星網(wǎng)路由器作為與各站點地面網(wǎng)絡或業(yè)務網(wǎng)絡的接口設備，將衛(wèi)星網(wǎng)絡與地面業(yè)務網(wǎng)絡互連，也是與核心網(wǎng)路由器的接口路由器。

全網(wǎng)采用OSPF動態(tài)路由協(xié)議，其總體規(guī)劃如下：

采用多區(qū)域的OSPF路由架構；衛(wèi)星網(wǎng)部分作為骨干區(qū)域（Area 0），其接口界面為各站衛(wèi)星網(wǎng)路由器，即IDU劃為內部型路由器；因為便攜站沒有配置額外的路由器，因此便攜站的IDU直接作為網(wǎng)絡區(qū)域劃分的界面；每個固定地面站劃分為獨立的區(qū)域，順序編號。便攜站的本地網(wǎng)絡不連接其他自治域的網(wǎng)絡，所以便攜站設置為末梢區(qū)域。

5.2 配置方法

確定出Area0區(qū)域中的DR和BDR，要確保中心站的路由器為DR，將其優(yōu)先級設置為最高（例如10）；BDR可設置為其他任意地面站。其他站路由器默認為1；而IDU可設置為0，禁止其參加選舉。

除便攜站以外的所有衛(wèi)星IDU必須配置為內部類型路由器。

OSPF劃分區(qū)域有以下好處：減少路由表條目；減少LSA數(shù)量；一個區(qū)域內的拓撲變化不會影響到其他區(qū)域。

區(qū)域Area0的網(wǎng)絡類型為廣播型Broadcast；區(qū)域Area0無加密認證；所有區(qū)域無加密認證；各站ABR路由器必須配置路由匯總。

便攜站1和2規(guī)劃為末梢型網(wǎng)絡（Stub Area）。便攜站的IDU必須設置為ABR型路由器；STUB區(qū)域過濾外部路由信息，并自動添加一條默認路由用于路由到遠程網(wǎng)絡。

6 應用

華能四川水電有限公司的SkyWAN VSAT網(wǎng)絡建成后，作為骨干傳輸網(wǎng)絡，將超短波系統(tǒng)和短波系統(tǒng)等互聯(lián)，與現(xiàn)有常規(guī)地面網(wǎng)絡有效融合，構成應急通信系統(tǒng)，從而為華能四川公司應急通信指揮系統(tǒng)提供有效可靠的傳輸平臺。SkyWAN VSAT網(wǎng)絡提供基于IP技術的各類多媒體業(yè)務，包括VoIP衛(wèi)星電話、IP數(shù)據(jù)傳輸、各公司局域網(wǎng)間互聯(lián)互通、視頻會議、工業(yè)電視監(jiān)控，以及其他如超短波電臺間的互聯(lián)，滿足華能四川水電有限公司對應急通信網(wǎng)絡的功能和性能要求，在日常任務和應急任務中發(fā)揮重要作用。SkyWAN VSAT網(wǎng)絡以其全面實現(xiàn)IP協(xié)議，從而與現(xiàn)有地面網(wǎng)絡融合構成統(tǒng)一的IP網(wǎng)絡，其OSPF動態(tài)路由協(xié)議簡化了全網(wǎng)IP地址和路由規(guī)劃，增強了冗余和抗毀能力。SkyWAN VSAT網(wǎng)絡在衛(wèi)星通道上采用最先進的MF-TDMA技術和高效的帶寬共享分配技術，使得所有地面站全天候保持在線工作狀態(tài)，采用2MHz帶寬即能實現(xiàn)高清視頻傳輸、衛(wèi)星電話、工業(yè)視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸任務，并且可靠穩(wěn)定運行，為應急任務提供有效保障。

SkyWAN VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡全面提高華能四川公司應對自然災害和突發(fā)險情的能力，是華能四川公司應急指揮通信系統(tǒng)重要組成部分，在應急指揮任務中日益發(fā)揮重要作用。