VSAT技术在应急广播中的应用
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【摘要】本文在本文介绍了VSAT技术的发展及其在广电应急广播中的应用，并结合广电网络实际情况，对VSAT传输技术的应用和故障案例进行了分析。
【关键词】VSAT卫星通信应急广播节目传输
一、VSAT系统概述
VSAT是very small aperture terminal（甚小口径终端）的简称，原本是透过卫星的网络连线，提供宽带上网的服务。VSAT技术的优点是容易配置，只要在卫星信号的覆盖区之内，与卫星保持直视线（Line of sight），就可以在2小时之内建立通讯连线。只需要将天线面向卫星，启动内建数据机，就可以如光纤或DSL（Digital Subscriber Line数字用户专线）一样的连线。
VSAT系统由一个主站和多个远端VSAT站组成，可以实现高速度、不受地面通信条件限制的数据通信，VSAT站是现代卫星通信技术和计算机技术相结合的智能型、小型地球站。
事实上，VSAT技术能够实现与普通卫星通信相同的功能，可以与通信卫星交互信号。而VSAT技术的接收天线比普通卫星通信接收天线的尺寸小很多，更易于安装，并且有更低廉的价格。
VSAT通信相较于普通卫星通信具备的优势包括：（1）面向用户，利用VSAT可以直接与用户设备直接通信；（2）智能化程度高，可以实现无人操作；（3）接收端使用小口径天线，便于安装和维护；（4）用作专网通信时，具有更高的安全性和便利性。
二、VSAT的卫星通信网的组成
VSAT通信网由VSAT小站、主站和卫星转发器组成。数据VSAT卫星通信网通常采用适合点到多点间通信的星状结构。主站：是VSAT的心脏。使用大型天线，天线直径Ku波段约为3.5至8米，C波段约为7至13米。VSAT小站：由小口径天线、室外单元和室内单元组成。卫星转发器：一般采用C或Ku波段的同步卫星透明转发器。卫星上转发器的发射功率应尽量大，就可以使VSAT地面终端的天线尺寸尽量小。
三、广播影视VSAT系统功能
广播影视应急播出系统和新闻采集系统（以下简称VSAT系统），基于VSAT技术，应用于广播电视节目应急播出、节目交换、话音和数据传输。主要包括主站（含作为应急备份的车载站）、业务综合站、数据小站、SDH终端站等64个站，分布在北京市区及京郊附近和全国其他地区，为中央广播电视在西部地区的应急播出和光缆应急电视新闻回传提供通道。
根据VSAT系统业务功能类型，可以将它划分为五部分：电视节目交换系统、广播节目交换系统、数据传输子系统、话音交换子系统及会议电视子系统，另外还包括一套网管系统，用于网络控制管理及业务上的调度。其中，电视节目交换、广播节目交换、业务联系电话采用网状网，数据传输采用网状/星状混合网。
其中，主站是全网的控制和管理中心，完成全网电视节目交换、电视节目应急播出、视频会议以及广播节目交换业务的计划、调度和管理。话音业务和数据业务可以自动建立全网状的动态连接，实现卫星信道资源的带宽共享。车载站是主站的备份应急站，不参与日常业务，但当出现应急状态时，车载站将承担主站的网管中心和业务中心的功能。
3.1电视节目交换子系统
电视节目交换子系统基于SCPC/DVB-S方式，使用6MHz带宽完成CCTV-1频道应急上行广播、无光缆环路省会站得电视新闻应急回传、主站至各综合业务站及各综合业务站间的电视节目交换的功能，但在同一时间内，系统只能完成上述功能中的一种，根据VSAT网设计要求，上述功能在使用时的优先顺序为：CCTV-1频道电视应急播出、电视新闻应急回传、电视节目交换。
在主站网管系统的管理控制下，分时段利用卫星信道，实现电视节目交换或应急播出。电视节目交换采用MPEG-2/DVB-S制式，编码速率6Mbps。所有综合业务站的电视节目交换所使用的调制解调器发送频率和接收频率均相同设置，其状态控制及密钥分布分别通过VSAT系统的数据信道由SCPC系统监控终端来完成（改造后）。该体制可以高质量完成点对点的电视节目交换或应急播出，支持多种通信规程，技术成熟，网络实现简单，易于管理。
工作原理如下：发送端用编码器将1路电视信号、1路单声道伴音进行编码压缩（4：2：0），编码器输出的TS码流经DVB调制器调制，最后送到射频系统上星。在接收端，解调器将射频信号解调、还原为TS码流，并经解码器解码、解压还原为电视信号。当需要电视影集播出时，中央电视台的CCTV-1节目信号通过编码器编码输出TS码流，经地面光传输设备传至主站，经过主站DVB调制器输出到射频系统上星，完成电视应急播出。
3.2广播节目交换子系统
广播节目交换子系统在主站与综合业务站间、各综合业务站间完成立体声广播节目交换功能，每一路立体声广播节目的传送速率是256Kbps。
工作原理如下：中央台及国际台的广播节目音频信号经复用、地面光传输信道送至主站地面终端业务接入系统。在主站端，编码器编码后，转换为数据信号后进入VSATPlusII。综合业务站通过VSATPlusII接收数据信号，经解码器解码后，将数据信号还原成音频信号。综合站之间进行节目交换时，发送站的节目信号经编码器编码后进入VSATPlusII。由VSATPlusII建立到目的站的空间链路，并将广播节目数据包直接单跳传递到目的站，然后经过解码器解码还原为立体声节目。
3.3数据传输子系统
数据传输子系统完成各站对主站及各站间的数据传输功能。
工作原理如下：VSAT系统通过VSATPlusII及RAD公司的MaxCess帧中继接入设备把所有卫星站组成一个基于帧中继平台的IP数据业务星状网络，北京的地面终端站通过SDH光端设备直接接入主站网络交换机。远端卫星站的IP数据通过路由器进入VSAT系统的IP数据业务星状网络，通过主站的中心路由器进行广域网的互联。
3.4话音交换子系统
话音交换子系统完成各站对主站及各站间的话音交换功能。
工作原理如下：VSAT系统通过VSATPlusII及RAD公司的MaxCess帧中继接入设备把所有卫星站组成一个基于帧中继平台的话音业务星状网络，北京的地面终端站通过SDH光端设备直接接入主站电话交换机。交换机至VSAT系统侧为4线E&M数字中继线方式，至终端侧为二线环路方式。
3.5会议电视子系统
会议电视子系统基于SCPC方式完成在北京至拉萨站之间建立一路会议电视信道的功能。
工作原理如下：在拉萨站的会议电视信号经会议电视终端的设备（包括监视器、摄像头、麦克风、扬声器）接入会议电视编解码器后，转换为E1的数据流，再通过加/解密机连到拉萨站为会议电视配置的SCPC调制解调器上，调制后的70MHz中频信号同其他业务合路上星；在主站端使用同样的SCPC调制解调器解调后，将E1数据流通过加/解密机后由同轴电缆将信号接到会议电视MCU。
广播节目交换子系统、数据传输子系统、话音交换子系统采用MF-TDMA方式。可以合理、优化组建系统，简化系统结构，有利于空间带宽的优化设计，并可以在保障用户业务可靠性的基础上节省投资。
系统内各站在单载波情况下，可以使用不同时隙或不同载波以网状单跳方式完成不同的业务传输。即每个站始终有一个发射载波，并在各个频点之间跳频。
四、各类型站功能
各类型站功能如下表所示：
故障案例分析：
故障一：Modem板故障
现象：小站不能入网，VSATPlusII的状态灯不亮。
分析：由于VSATPlusII的状态灯不亮，VSATPlusII肯定不在线，此VSATPlusII或ODU故障。
处理：使用NodeView软件监看VSATPlusII的启动过程，发现设备自环检测完成后不能进入接收捕获过程，VSATPlusII自环后故障依旧，因此VSATPlusII的Modem板故障。
结论：Modem板故障，此故障在网内非常典型，占故障率的90%。
故障二：电缆接头故障
现象：开机后卫星转发器出现严重干扰。
分析：根据频谱图分析可知，设备上行参数肯定有错误。能将接收的频谱再发送出去，只能在ODU前端，即馈线或室内设备。
处理：检查各设备参数，发现ODU的上行参数错误。只给ODU加电，故障依旧，去掉ODU的70M输入输出电缆，故障消失，经检查发现，电缆接头（N头及BNC头）制作粗糙，有虚焊及短路的可能，重新制作电缆接头后，故障消失。
结论：电缆接头制作不好引起的故障。在网内由于电缆接头出现问题的站点越来越多，引起干扰或链路（卫星或帧中继）时断时续，因此应定期检查电缆接头，消除隐患。
五、结论
VSAT技术的便捷性、不受地面通信条件的影响和低廉的价格使之非常适合用于应急广播，当发生地质灾害等时，使用价格低廉便于安装的小口径天线，可以尽快的恢复中央一套等节目的播出，起到良好的宣传作用；而其交互性又使得我们能够及时掌握灾区的情况。在汶川地震等地质灾害发生时，灾区通信中断、联络不畅，而我们的VSAT系统在最短的时间内恢复了应急广播，使党的声音及时的传入灾区，起到了至关重要的作用。