摘要：卫星通信具有对外部环境依赖性小、覆盖面广、可移动性好、部署快、操作简易等优点，在应急通信保障中涵盖了通信、指挥调度、数据和视频采集、信息发布、过程监督等各个环节。在特殊情况下，卫星通信有可能成为应急通信的唯一技术手段，在消除通信孤岛方面起到了重要的作用。本文简单阐述了卫星应急通信建设的必要性，同时对卫星应急通信系统的特点及应用进行了分析。
关键词：电力应急通信；卫星通信技术；应用
1卫星应急通信建设的必要性
在巨大的自然灾害影响下，灾区的电力系统往往处于瘫痪状态，无法进行通信数据和图像的传输业务，给处于灾区中心的人造成无法与外界联系的恐慌心理，这成为电力企业需要研究并解决的问题。将卫星通信技术运用到电力通信应急中，有效发挥它的优良特性，比如不受环境、时间、地点限制，开通简单，组网方式灵活方便，传输距离远，能同时连接多处网址，也能解決通信数据和图像业务的双向传输需求，当灾害发生时，能第一时间开通，向人们传递灾区的外界人们测不到的信息，并保持信息的准确性和实效性，使外界人们能及时根据灾情，作出相应的救济措施，为解救灾区人们赢得第一时间。
常见的卫星通信系统有四种，其一，卫星地面站，是指挥救灾的中心部，覆盖范围比较广，在覆盖范围内可以对灾区进行指挥和通信。其中的一个限制就是不能移动。其二，应急通信车，可以作为车载指挥车，听其名字，就可知其可以移动，机动能力强，无限集群、数字图传系统、超短波电台、短波都可以在车内集成，覆盖范围内的通信能力也可以通过卫星链路实现。但是因为它是可以移动的，不可避免的受到路面平整度的限制。其三，机动便携站，具有应急通信车的作用，打破路面限制，直接到达灾区，通过卫星链路进行灾情实况转播，但是它有体积和重量方面的限制。其四，卫星电话，作为终端设备，是信息指令互通的工具。灾情发生时，电力应急通信可以及时启用卫星通信技术，使几种通信系统能结合彼此的优势、弥补自身的限制，共同作用，能为灾区救助提供第一服务。
2分析VSAT卫星通信传输技术的特点
2.1 TDM/AlohaTDMA
此种体制属于纯星状卫星通信，系统中心站应用一个出向广播的TDM载波，各个远端站均可接受，而且可从中选择发送信息，形成了处境信道；主站如境方向的云端站应用Aloha机制，以竞争方式发送TDMA载波，一旦信道建立，可利用碰撞维持通信，主要特点如下：该体制由多个远端经过竞争、碰撞后形成，不能应用到通信时间较长、通信效率低下或实时性要求较高的场所。一般远端站数量超过30个时，可应用此种传输机制的传统卫星通信系统。目前随着科学技术的发展，人们已经对传统Aloha卫星通信系统进行了改变，提高了其宽带利用率，但延时情况依旧没有得到改善。Aloha有多种类型，显著差异是信道利用率、应用场所及平均传输时延不同。该体制下，各个端站均占用带宽，主要目的是承载入境通信时隙，要求降低通信服用下来。
同时远端接入网络或登入网络的时间较长，受业务量与网络规模影响，容易降低通信质量。因此机制主要应用于传输突发分组数据、短消息等小规模或低速网络。该体制下的卫星通信要求使用单一星形网络，要求建立庞大的中心站与广播信道，保证所有小站均可接收广播。此种体制进行卫星通信时主要存在占用带宽大、成本高等问题。
2.2 MF-TDMA
该方式主要在传统时分多址基础上产生，可将原始系统高速TDMA载波分解为很多速率低的小载波，结合实际通信情况自主选择载波并进行通信。主要具有以下特点：系统可自动完成调速与调频。此种多址方式可满足不同频率载波的信息接收，方便了网络操作。数量较小的节点主要应用小天线发射载波，数据大节点相反。该系统将有效解决传统速率载波TDMA所产生的各项问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆单一平台上单挑、混合型与星形拓扑机构。MF-TDMA多载波调频TDMA体制可满足全网业务，支持星状应用。系统采用TDMA成帧方式传输信息，要求帧同步，一般在TDMA帧中，数据主要以IP包格式交换，要求对信息进行双重帧封装，主要目的是增加额外开销。全自动动态BoD可结合业务流量需求在各个站点分配网络带宽。传统TDMA属于线路交换方式，系统可根据需求进行拆、建链，一般建链后带宽固定不变，容易产生资源浪费等问题。新系统室内单位既是TDMA调制解调器，也可进行网络产品交换，可结合流量情况进行动态调整，提升了系统资源利用率。对回传速率要求较低的远端站，必须发送与全网站相统一的TDMA载波，提升了成本。如果用户不能全年租用卫星带宽，可根据实际使用时间与卫星公司核算，系统灵活性较低，即使用户长时间无业务，也要实现系统所有站的监视与控制。例如，网管系统要求控制好设备运行情况，一旦出现业务需求，立即使用，并一直应用TDMA大载波，增加了用户维护成本。个别系统主要使用固定帧设计与突发包方式降低带宽，延长了响应时间。纯TDMA体制产品的价格较高，一般进行卫星网络选型时，要求考虑价格因素，已经成为当前研究的重要问题。
2.3 SCPC/DAMA
该技术主要以原始FDMA为基础发展而来，属于改良产生的卫星多址方式。实际操作中允许信道根据需求，采用占用单个或多个载波的方式实现两个节点通信。系统内部由信令广播信道控制系统信道操作。此种方式主要具有以下特点：该体制应用频分多址方式操作，不会产生额外开销，通信效率较高；单载波通信效率可达98%；不同子载波需要保护频段，一般控制在20%以下，因此此种体制的带宽利用率明显高于TDM/TDMA体制。SCPC体制中心站可进行模块式增加，降低了建网费用。该体制的系统进行反向回传时，满足DAMA按需分配，节省了卫星贷款，提高了信道资源利用率。如果不传输业务，可释放通道资源，实际应用效果较理想。实现了网络拓扑架构，可进行多级星型、星形及星-网混合连接。业务应用连续载波，可实现载波中断与加密系统等操作。信道申请分类可结合系统设置自动操作。
2.4综合分析
经过对上述三种传输技术的比对发现，如果从网络对未知业务需求、卫星通信网络的可扩展性等方面分析，SCPC/DAMA系统与MFTDMA比TDM/TDMA的可扩展性高，实现了灵活组网，实际操作中可优先选择SCPC/DAMA系统进行网络建设。电力业务对时延的要求，决定了卫星通信网络必须使用单跳方式通信，所以电力卫星应急通信使用网状或半网状网的SCPC/DAMA系统与MFTDMA系统建设网络。
3卫星应急通信网络系统的实现
在某大型电网公司卫星应急通信建设中，其采用的是SCPC/DAMA系统，这保证了任意站点均可实现与上级节点站间的通信，并且可以依据业务不同需求，实现对卫星信道链接的自动建立和断开，依据业务传输流量的大小及时对卫星带宽作出调整。若要建立双方向的卫星信道，需要各站点之间都要发射一个SCPC载波。在电网应急通信建设方案中，对电网的调度中心建立其一个“1发60收”的中心站点，对各个厂站点建立其“1发2收”的远程端站点，实现各厂站点间的直接通信。加入后期需要在一个远端站和另一个远端站之间建立直接通信关系，只需要在原有的远端站上对系统进行升级处理即可，采用系统临时分配的子载波进行数据通信。
结语
现阶段，很多电力系统通信依然以光纤为主，具有可靠性高、传输效率高等特点，但是受环境与自然因素影响，导致自然灾害频繁发生，影响了电力应急通信工作的开展。卫星通信技术以其部署简单、不受地面影响等特点，已经广泛应用到电力通信中，相信随着卫星通信技术的不断发展与完善，将成为电力系统中不可或缺的一部分，更好的保障电力应急通信工作的开展。
[1]杨逸,梁蜻.卫星通信技术在电力应急通信抢修的中的应用[J].技术研究与应用,2014,(12).
[2]楼建平,陈豪,周浩陈杰.卫星通信技术在电力应急通信中的应用探析[J].通信技术,2012:34.
论文作者:倪继平
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
标签：通信论文; 载波论文; 系统论文; 信道论文; 卫星通信论文; 体制论文; 方式论文; 《电力设备》2017年第32期论文;