浅析VSAT通信在海洋船舶上的应用

浅析 VSAT通信在海洋船舶上的应用

肖宇杨

广州中海电信有限公司 广东广州 510220

摘 要：随着我国经济的快速发展，经济全球化速度日益加快，为加强与世界之间的联系，海洋船舶是十分重要的一种交通方式。海洋活动的大大增加，让海上作业人员对通信的需求越来越高，也日益受到广大人民的关注。为保证海洋船舶上的工作人员能够与岸上人员保持联系，需要在通信手段上进行研究。当前VSAT通信在海洋船舶上应用的优势逐渐显现出来，可以进行形式多样的通信且方便快捷。因此，本文的主旨就是对VSAT通信在海洋船舶上的应用进行分析，以更好的发挥它在通信上的应用价值。

关键词：VSAT通信；海洋船舶；应用分析

引 言

VSAT（Very Small Aperture Terminal）即“甚小孔径终端”，是一种微型的卫星通信地球站，它的首选网络结构是星状网络，有两种主要的卫星通信波段，分别是C波段和Ku波段，这些但是VSAT通信的特点。目前，我国海洋上的其他通信方式主要有导航、短信、对讲及语音电话功能，可以满足海洋从业人员的基本通信要求，但是价格较高，对比高速发展的通信发展形势，明显落后，并不能满足海洋船舶通信的需求。VSAT通信最早出现于20世纪80年代，主要是通过卫星通信系统来满足海洋船舶通信方面的需求。

1. 卫星通信系统工作原理

卫星通信系统是由通信卫星（空间部分）和通信地面站（地面部分）两大部分构成的。在这一系统中，通信卫星就是一个悬挂在空中的通信中继站。它居高临下，视野开阔，只要在它的覆盖照射区以内，不论距离远近都可以通信，通过它转发和反射电报、电视、广播和数据等无线信号。通信卫星工作的基本原理是：从一个地面站发出无线电信号，这个微弱的信号被卫星通信天线接收后，首先在通信转发器中进行放大，变频和功率放大，最后再由卫星的通信天线把放大后的无线电波重新发向另一个地面站，从而实现两个地面站或多个地面站的远距离通信。

二、VSAT 通信的优势与不足

目前海洋船舶通信方式中，以VSAT为核心的卫星通信系统应用最为广泛，VSAT通信作为一中通信手段，在海运安全问题方面也提供了重要保障，是解决海洋船舶通信问题的关键途径。通过VSAT所构成的海洋船舶卫星通信网络及系统，通过对扩频编码、可变编码以及调制技术的应用可以提供海船海运数据的传输服务，根据这些数据，进一步为海洋传播的科学航线进行设计，并提供相应的电子海图以及航道信息。VSAT通信在海洋船舶上应用的优势主要有通信覆盖面广，并可以实现点对点或者是点对多点之间的通信，在通信成本上不会受到距离的影响。同时，VSAT通信系统设备的天线口径极小，设备结构也相当紧凑，在通信部署方面较为灵活，拥有智能化属性，在应用过程中受外界因素的影响较小。但是，VSAT通信同样也存在不足，在通信过程中所使用到的通信天线相对较大，在系统设备成本方面的需求较大。

三、VSAT通信在海洋上的应用方式

3.1远程监控

在通信过程中的实现远程监控，需要应用到多种技术。首先需要在海洋船舶上安装摄像头，然后将录制到的视频进行压缩，通过TCP/IP的方式进行传输，并进一步通过卫星传输到卫星中央站保存。各个相关管理部门则通过地面专线或者是卫星链路连接到卫星中央站，这样就可以将陆海两地联系起来，形成一种从相关部门到海上船舶的通信链路。通过这条链路的连接，陆地相关管理部门可以通过专门的软件对海洋船舶上任一船舶实时情况进行了解掌握。当链路带宽受限的情况下，可以采用双码流的方式对船舶上的监控录像进行采集，便于录像资料的传输。远程监控的实现，可以为海洋船舶的执法提供视频资料，减少一些不必要的争执，更好的保障海洋船舶的安全。

3.2视频会议

VSAT通信在海洋船舶上的应用，大大扩大了信道带宽及通信覆盖面积，让通信能力得到显著提高，视频会议的实现是其中重要的体现。对于在海洋上的执法船舶来说，随时与其他执法船舶保持通信并与地面基地进行工作汇报与交流是十分重要的，VSAT通信让视频会议成了现实，能够有效提高执法船舶的工作效率和工作质量。其中视频会议的实现需要在穿上进行视频会议设备的安置，并将视频会议设备通过网线连接到卫星张端，让视频会议设备的终端能够接入卫星网络，为保证视频会议通信的安全，在卫星中央站应安装一台MCU，在需要的情况下，可进行多方的视频会议。

3.3语音电话

虽然目前海上人员可以通过海事电话拨打电话，但由于海事电话价格昂贵，且需使用专门的电话机，所以使用上不方便。安装了VSAT通信设备之后，由于VSAT通信是通过TCP/IP进行传输的，可以通过语音网关设备将模拟电话信号转换成IP信号，然后通过VSAT设备传输到卫星中央站，在卫星中央站通过语音网关将IP信号转换回模拟信号，然后可接入电信PSTN公网。这样，海上人员可以在自己的船舱房间内拨打电话，大大方便了海上人员拨打电话。另外，由于采用VSAT通信方式，数据通信和语音通信的信道可以复用，大大降低了拨打电话的通信费用。

3.4数据传输

利用VSAT系统，传输数据非常方便。VSAT通信的一个重要特点就是通信带宽的分配非常自由，可以按照实际需要进行即时分配，而且带宽也较之前的海事卫星大很多，最多可达几十兆，大大提升了数据传输能力，海洋船舶可以方便地和其他船舶和岸上人员进行数据的传输。

3.5Internet应用

当VSAT通信应用到海洋船舶上之后，Internet浏览就成为了现实，人们可以在大海上浏览网页、收发邮件，还可以使用即时通信软件进行聊天，大大扩展了海上人员与外界的沟通方式，丰富了海上人员的业余生活。另外，随着海上Internet的使用成为可能，其他一些互联网应用也可以随之开发出来。

4. VSAT通信在海上应用的配套条件

作为一个通信系统，VSAT通信系统由卫星资源、卫星中央站设备、海上卫星终端设备等组成。

4.1卫星资源

国内卫星通信主要使用C波段和Ku波段。目前，在我国上空有10多颗国产商用通信卫星，这些卫星拥有众多C，Ku波段转发器资源，其中，C波段的转发器大都可以覆盖到我国的东部海域及南海全境。如果采用C波段通信，需要考虑船体大小。由于C波段的VSAT系统小站的天线相对较大，一般双向小站采用1.8米及以上的口径，所以适合较大的船舶，如各类执法船或大型渔船，而对于船体较小的普通渔船则不合适。Ku波段相对C波段而言，天线口径相对较小，一般可控制在1米以内，非常适合海上使用。但卫星的Ku波段覆盖范围较小，目前还没有一颗作为商业用途的卫星可以有固定的波束覆盖到我国上述海域全境，尤其是南海海域（一般都只能覆盖到中沙群岛一带，无法覆盖到南沙群岛），这也是目前VSAT通信系统在海洋上应用的局限。新的即将投入运行的亚洲5号及中星11号卫星据称将有专门的南海波束，届时可以大大提升我国在海洋区域的卫星通信资源，有利于推动VSAT在海洋上的应用，但这也仅仅是移动波束而非固定波束。期待今后能有更多可以覆盖上述海域的商用卫星投入使用，以解决VSAT在海洋上使用时的卫星资源问题。

4.2卫星中央站设备

卫星中央站是海洋与陆地联络的中心枢纽，主要包括天线、射频以及基带系统部分。其中，天线部分即带有侍服系统的大型双向天线，一般口径在10米左右；射频部分包括高功率放大器、低噪声放大器、上下变频器等设备，负责将基带系统部分的信号变频放大后发射上卫星，以及将天线接收下的微弱信号进行低噪声放大变频后传送给基带系统；基带系统设备在本质上和陆地上使用的VSAT系统没有什么特别的区别，一般陆地上使用的VSAT系统都可以使用。考虑到海洋上使用时天线口径的限制，所以建议采用星型网络结构的VSAT系统。由于目前对于数据传输量越来越大，建议采用DVB-RCS模式，可以支持TCP/IP传输方式的VSAT系统。对于网络结构比较简单的SCPC模式，虽然也是一种不错的选择，但是在SCPC模式下，每一艘船舶和卫星中央站建立通信链路，均需要建立一对卫星通信载波，且卫星中央站需对每一艘船舶预备一个相应的卫星调制解调器，以满足每艘船舶的通信需求。这些限制条件对于在卫星网络中的船舶数量不大的情况下是没有问题的，但可扩容性较差，一旦船舶数量大幅度增加，SCPC网络由于其复用性差的劣势将很难满足通信要求。而本文前面提到的星型网络结构的VSAT系统能很好地满足和适应大容量的船舶通信要求，其优势十分明显。

4. 结束语

综上所述，通过对各类型卫星通信业务的研究，实现了海洋中作业者的各类使用需求，为海洋作业者提供办公网、互联网、语音、传真、视频等各类型业务，更为海洋中作业船只、平台等高危行业从业者提供有力的安全保障。卫星通信业务越来越成为海洋中作业不可或缺的通信手段。

参考文献

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2. VSAT在引航安全中的作用[J]. 荆晓刚.  交通世界. 2017(23)

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