衛(wèi)星通信技術發(fā)展應用

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技術，重點介紹衛(wèi)星通信技術在中海油應用領域上的發(fā)展以及小站衛(wèi)星通信方式的應用。

關鍵詞：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)星通信技術應用。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，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)務為話音業(yè)務，所使用的衛(wèi)星資源前期以亞洲3號衛(wèi)星為主，后來轉至鑫諾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)終端搭配復用器使用，可同時承載話音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務。VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)主要配合Netperformer系列復用器使用，Netperformer系列復用器使用了信元中繼cellrelay技術，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)務類型的信元cells復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)務質量，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。目前中海油主要使用的是中星10號的衛(wèi)星的轉發(fā)器來承載衛(wèi)星話音及數(shù)據(jù)業(yè)務。

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，使用了先進的PCMA載波疊加專利技術，能有效地節(jié)省衛(wèi)星轉發(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)，終端設備內置路由功能，直接支持先進的IP網(wǎng)絡互聯(lián)業(yè)務。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)內的衛(wèi)星小站。相對于早期衛(wèi)星通信技術應用，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成：入境基于DVB-RCS標準，采用MF-TDMA技術對資源進行預約分配減少數(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)務數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主要由衛(wèi)星主站、衛(wèi)星/轉發(fā)器、遠端站三部分組成。SKYEDGEⅡ支持三種基本網(wǎng)絡拓撲結構星型、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)星通信技術在中海油的應用形式

2.1 海事衛(wèi)星A/C/F站的應用

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站為主要的應用。

2.2 固定天線式的衛(wèi)星通信應用

固定天線式衛(wèi)星通信主要應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。固定天線式在中海油是最早的衛(wèi)星通信應用，也是中海油目前最成熟的衛(wèi)星通信應用，中海油內曾使用直徑為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)星通信應用

半自動跟蹤天線主要應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，實現(xiàn)不了全自動跟蹤，有時需要人工進行干預。

2.4 自動跟蹤天線式的衛(wèi)星通信應用

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用非常適合在這類環(huán)境使用。

3 結語

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

參考文獻：

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[3] 吳詩其，胡劍浩，吳曉文，曹世文，等.衛(wèi)星移動通信新技術[M].北京：國防工業(yè)出版社，2001.

作者簡介：董恩奇（1994—），男，黑龍江雙城人，沈陽理工大學學生。

劉珍寶（1993—），男，遼寧朝陽人，沈陽理工大學學生。

胡俊煒（1996—），男，江蘇無錫人，沈陽理工大學學生。