作为国内最大的移动通信运营商,中国移动应站在全局的高度,把握机遇,着力完善和建设农村通信基础设施,加快农村移动通信发展,促进农业信息化建设,努力缩小城乡“数字鸿沟”,为推进社会主义新农村建设提供优质的通信信息服务保障。
在农村建设过程中,对于一些地理位置极端偏远、GSM网络建设难度非常大、预计收益非常小的行政村、自然村通信的问题,可以考虑采用VSAT技术。
1、VSAT系统建设情况
VSAT是Very Small Aperture Terminal的缩写,意为甚小天线口径终端,也就是使用小口径天线的用户地面站。VSAT系统以通信卫星为中继,通过VSAT与主站或VSAT与其他VSAT对通,提供各种电信业务。
2004年,中国移动启动了村通一期试点工程,其中在四川的甘孜、阿坝、凉山三州建设了130个VSAT站点。为减少工程风险,试点工程采用租用主站的方式建设,三州分别采用了中国卫通的IP Star系统、中国网通及卫讯公司的Linkstar系统、中信及Gilat公司的DialAway系统。
中国移动在2005年村通卫星通信网工程中,采用了北京航天科工世纪卫星科技有限公司提供的Solante VSAT卫星通信系统,主站建在北京,四川、青海分别建设了191个和40个远端站,2006年青海增加60个远端站。
2、Solante VSAT系统解决语音通信
2.1 Solante VSAT系统组成
Solante VSAT系统由主站、关口站、远端站组成。网络控制信道采用9.6 kbit/s低速的TDM/TDMA载波,信道工作在BPSK调制方式,前向纠错率(FEC)为1/2。语音业务通信采用40 kbit/s的COMF-TDMA载波,每个载波分成4个时隙,信道工作在QPSK调制方式,前向纠错率为1/2。每对40 kbit/s载波支持4路8 kbit/s语音,容量增加时系统将增加40 kbit/s TDMA载波的数量。Solante VSAT系统使用DAMA按需带宽分配技术为远端站分配业务带宽。
主站配备有GPS定时设备,所有远端VSAT站包括网关连续地接收出向控制信道且借用主站的同步信号作为网络同步参照,VSAT的突发解调器能利用前一帧的突发定时的信息形成当前帧的定时估算。其系统组成如图1所示。
图1 VSAT系统组成
Solante VSAT系统语音终端标准配置4路语音接口,建设初期为中国移动的项目配置了2路语音接口。当需求增加时,只需增加2个语音接口模块,即可低成本地扩展到4路语音终端。
2.2 Solante VSAT系统组网方案
中国移动Solante VSAT卫星通信系统的组网方案如图2所示。
图2 Solante VSAT卫星通信系统的组网方案
为了提高电路利用率和方便管理,VSAT用户与中国移动用户、其他运营商用户及国际用户之间的呼叫均通过VSAT用户归属省份的移动关口局转接,即VSAT中心站通过E1接口分别连接四川成都GMSC1、GMSC2和青海西宁GMSC。
村通VSAT用户根据中国移动现有号码分配方案,从所属本地网的号码段中分配号码,不需按号段区分是否为VSAT用户。作为被叫用户时通过所属HLR利用呼叫号码转移方式进行寻址。计费由VSAT用户所属省份的计费中心负责,由VSAT卫星系统提供呼叫的详细记录。
VSAT网管系统位于VSAT主站,远程网管放置于中国移动集团和四川、青海移动的省网管中心,经过路由器与VSAT主站的网管相连。
2.3 Solante VSAT卫星通信系统解决乡镇上网
Solante VSAT系统虽然是以语音为主要应用的网状网,但也能提供IP数据应用服务,在村通工程可作为补充手段为乡镇上网提供解决方案。
方案一:支持低速数据通信的远端语音终端(RTU-V)
利用Solante VSAT远端语音终端可提供低速的数据服务,例如Internet请求、POS等。RTU-V标配的以太网口可将8 kbit/s的时隙组合,从而提供16 kbit/s、24 kbit/s以及32 kbit/s的数据信道。内嵌的IP数据处理软件支持IP拆分与恢复、IP地址管理、IP路由以及与语音之间的动态数据分配或再分配等功能。支持IP、ARP、UDP、TCP、ICMP等协议,可透传VPN、H.323、SIP和IPSec安全协议。IP数据流量可按PAMA、DAMA、Aloha Access 3种方式分配信道资源,数据业务可独占信道,也可与语音业务共享信道,当语音服务建立时临时降低数据业务带宽,当通话结束时带宽资源又被归还给数据业务,从而保障了语音的QoS。
方案二:Solante Connect高速数据通信终端(RTU-C)
Solante Connect高速数据通信终端工作在全网状DAMA SCPC模式或X.DAMA模式,由Solante主站统一分配信道资源和实现按需分配的功能,需与RTU-V级联配套使用,主站对它的监控须借助RTU-V的Fow/Row控制信道。
在Solante Connect中,每个数据信道均包含一个全双工的Modem,该Modem工作于NMS控制下的SCPC模式,也可以配置成不对称模式或单工模式,可工作于64~2500 kbit/s的通信速率。调制方式采用QPSK方式,误码检测通过使用卷积编码和Viterbi解码完成。RTU-C的数据接口是10/100Base-T以太网口,可直接与局域网的Hub或路由器连接,支持IP、IP-ARP、UDP、TCP、ICMP、静态及动态RIPv2路由协议、IGMPv2组播协议,可透传VPN、H.323、SIP和IPSec安全协议。
方案三:DVB子系统
针对上网有下载数据速率要求高、上行请求数据量少的不对称需求的特点,当对接入互联网速度要求较高时,可在现有Solante系统上叠加一高速的DVB(数字视频广播)的IP子系统。下行高速数据利用DVB信道,上行回传信道利用现有的Solante系统。
远端站在终端设备DVB输出口上级联一台DVB接收机或在上网PC上配置一块低价的DVB PC接收卡。返回信道可以使用Solante RTU-V或RTU-C。
当用Solante的RTU-V时,DVB用作出向信道,回程信道采用MF-TDMA方式;当远端站用RTU-C时,回程信道采用SCPC方式,速率可达2 Mbit/s。
DVB的IP网与Solante语音网相叠在一起,回程信道都受Solante主站的NCT控制。在原有卫星资源下,需单独增加DVB前向信道和Solante Connect高速率回程SCPC信道的卫星带宽资源。
接入互联网的卫星分组交换DVB子系统与Solante语音业务电路交换网在物理上是隔离的,不存在IP网对语音网构成安全问题。IP网的出口配有单独的硬件防火墙,可保障IP网的信息安全。
2.4 Solante系统在村通工程中的定位
使用VSAT卫星通信系统解决边远农村的通信需求,不用建设任何耗资巨大的地面长途传输线路,在远端用户处只需建设VSAT卫星通信终端即可,特别是在不发达的地区,越简单的设备越容易被用户接受和认可。而且,由于没有地面传输建设,通信距离与通信成本无关,也不会发生因复杂地理环境和地质因素而产生的巨额维护费用。无论是从通信理论还是从历史经验上来看,VSAT方式在解决这种复杂地理环境下的稀路由通信模式比任何本地网的投资都更加有效。
不可否认,VSAT系统也存在一些缺陷,如其技术体制与中国移动GSM网络不兼容,无法为VSAT覆盖的村提供手机通信服务;用于乡镇上网还未得到实际验证,在数据应用中还应采用更加有效的节省转发器带宽的技术。
尽管VSAT卫星通信系统与中国移动的现网体制完全不同,融合性差,但由于目前在网络连接上已经解决了关键性问题,因此对于自然条件、经济条件、配套条件差的未通村,VSAT将更能发挥其优势。
3、结束语
VSAT卫星通信作为一种高效、稳定、快速、成熟的通信方式能使运营商摆脱地面线路速度缓慢、覆盖地区有限等问题的困扰。
限制目前VSAT发展的一个重要因素是其潜在用户主要面向比较大的单位而不是个人,因此,其用户数有限。如果VSAT能面向个人,那么,其市场潜力就非常大,再加上个人化是通信的一个发展方向,所以,VSAT要持久高速发展,提供面向个人的系统是一个非常有前途的发展方向。