VSAT卫星通信系统在海上平台的应用研究

顾友忠

（中海油信息科技有限公司天津分公司，天津 300452）

VSAT卫星通信系统在海上平台的应用研究

顾友忠

（中海油信息科技有限公司天津分公司，天津 300452）

针对海上油田特殊的地理位置，为更好满足中海油油田生产作业通信需求，中海油信息科技有限公司构建了新一代VSAT卫星通信系统。SkyEdge II卫星通信系统基于DVB-S2(TDM)/ DVB-RCS(MF-TDMA)的宽带多媒体IP通信平台，实现卫星频率资源的高效利用、主站端站的统一管理、多种多样的业务组网。

VSAT；SkyEdge II；DVB-S2

1 海上油气田通信系统概况

1.1 海上油气田通信系统服务内容

中海油信息科技有限公司（以下简称：COIT）已建成集卫星通信网、短波通信网、微波通信网、计算机信息网、程控电话网、视频会议网和有线电视网、小区宽带网、视频监控网九大技术支撑平台于一体的通信网络，服务范围全面覆盖中海油业务领域。公司一项关键任务是为海上钻井平台之间，以及平台、船只和陆地之间提供通信服务，面临的主要挑战是要在一个维护简便的网络内提供高性价比和高可靠的话音及高速数据通信服务。

1.2 COIT对通信系统的关注点

COIT拥有不同的站点，包括固定的平台和需要在移动中宽带通信的船只，VSAT网络需要与自动跟踪天线进行完全的整合，这包括通过终端的自动化来降低用户的操作量以最大程度减少或消除对用户人工干预的需求。

对海上站点来说，最大的挑战在于要同时支持星状和网状通信。小站所有应用均通过主站连接的地面网络实现，例如连接办公网、互联网和程控电话网等类似应用。但平台与平台之间的话音和数据如果也经由主站转接，由于双跳通信会受到非常严重的延迟影响。因此，网络需要能够以一种高性价比的方式同时支持星状和网状网络。

另外，由于每次前往海上平台需要搭乘船只或直升机，所以频繁的前往海上平台会增加网络的运营成本，因此，这一解决方案必须安装简单、高度可靠并且能够通过主站进行远程配置和升级。

2 SkyEdge II系统

2.1 SkyEdge II系统建设背景

COIT于2008年建设了一套吉来特Sk yEdge II系统，用于为中海油的海上平台和船只提供基于Ku波段的卫星通信服务，该系统已平稳运行五年。2013年，COIT为实现卫星通信平台的统一化、规模化和集约化建设，进一步降低运营成本，基于该网络系统，将原有的单路带载波（SCPC）网络全部进行了改造升级。

2.2 SkyEdge II系统原理

该系统是吉来特公司基于DVB-S2 (TDM)/ DVB-RCS(MF-TDMA)标准的宽带多媒体IP通信平台，能够在大量远端用户和主站之间提供基于IP的多种业务、高吞吐率的数据链路；系统支持多星（5颗卫星）、多频段（Ku，C，Ka等）和灵活的组网方式，不管是星状网、网状网、多星状网，还是SCPC点对点传输，均接收同一个中心站出境DVB-S2载波，由同一个网管系统来管理和分配空间资源，远端站所需资源将通过预约分配的方式进行，有效提高资源利用率。

由于SkyEdge II系统内所有设备（如：NetEdge分中心站设备、VSAT远端设备）均由同一个网管系统管理，所以可以实现网络内空间资源的共享。其中：全网所有远端站设备均共享出境DVB-S2载波；星状网、网状网和多星状网设备共享DVB-RCS（TDMA）入境载波；通过TDMA和SCPC动态切换技术，可以实现SCPC入境载波池分时共享使用；空间资源的申请基于预约方式进行，中心站网管系统根据远端站的业务申请情况动态分配空间带宽。

2.3 COIT SkyEdge II C波段卫星网管系统组网

对于COIT C波段卫星网络，考虑到两个中心站分别位于不同地区，且均为有日常业务运营的主用中心站，如果采用1∶1的配置方式，势必会增加投资的成本并造成设备闲置。我们采用SkyEdge II终端自主切换的方式，备用中心站只保证切换小站的基本业务，如话音业务，这样备用中心站在不增加太多中心站硬件设备及空间带宽的前提下即可实现远端站的备份。

在所有的SkyEdge II终端设备主用和备用出境参数分别配置为卫星主站A和卫星主站B出境参数；卫星主站A和卫星主站B的网管系统中包括所有远端站配置；在两个中心站的网管系统中定义好所有远端站分别所需要保证的业务类型、IP地址和路由规划。基于上述三项保障措施，如果一个中心站出现故障，其管理的远端站仍然可以落地到另外一个中心站，完成业务接入和路由。同时，卫星主站A将为分中心站C提供异地备份，卫星主站B将为分中心站D提供提供异地备份。

2.4 远端站各类业务应用解决方案

2.4.1 A类业务解决方案

业务需求：

终端站的主要业务为语音和数据的传输，终端站速率为128～1024kb/s之间；终端站后端接有一个局域网；终端站的话音功能的实现，部分是通过接入终端站的小型PBX，接口类型为FXS或EM；部分话音通过终端站下接Vo IP连接话机。

解决方案：

对于这类业务，采用SkyEdge II Pro VSAT终端。该终端支持的空间载波速率范围为128ks/s～2.56Ms/s，通过CBR/CIR/MIR参数和QoS的配置，可提供用户需要的 128kb/s至1024kb/s速率；该终端提供4个10M/10 0M以太网接口，每个端口支持独立的V LA N和独立路由，可用于连接V o IP网关设备和海上局域网设备。

2.4.2 B类业务解决方案

业务需求：

终端站的主要业务为语音和数据的传输，终端站速率为128～1024kb/s；终端站后端接有一个局域网，除了卫星线路还有微波（或光缆）链路，网络数据传输主用微波（或光缆）链路，当微波（或光缆）链路故障后自动切换至卫星；微波链路正常时卫星速率为128kb/s，微波链路故障时候要求卫星链路能变换为1024kb/s；终端站的话音使用卫星链路传输，部分电话接入小型PBX，部分电话采用FXS接入；如何实现多条网络线路的自动切换、卫星线路的速率调整（自动或手动）。

解决方案：

对于这类业务，采用SkyEdge II Accent终端+路由器的方式满足以上需求。该双模终端在TDMA模式下，能支持的空间载波速率范围为128ks/s至2.56Ms/s，通过CBR/CIR/MIR参数和QoS的配置，可以为用户提供从128kb/s至1024kb/s的TDMA备份链路；SkyEdge II Accent双模终端可以自动/手动切换到SCPC模式，为微波/光缆链路提供备份，整个切换工作由路由器完成。

Accent终端支持VSAT（TDMA）和SCPC（连续载波）两种传输模式。由于该远端站中卫星链路只起到备份作用，所以ACCENT终端平时将工作在VSAT TDMA模式下。而当主用传输链路如微波/光缆终端出现故障时，Accent终端将根据网管设备的SCPC流量触发条件自动切换到SCPC传输，保证大流量业务的连续传输。

当用户流量低于网管设定的触发阀值，Accent终端将回退到VSAT TDMA传输模式，同时释放SCPC资源给其他需要的远端站使用，从而达到SCPC资源的共享；A ccen t设备本身支持两个10M/100M自适应以太网接口，提供独立的VLAN和路由的功能，可以用于连接外围的Vo IP网关设备和用户局域网设备。

2.4.3 C类业务解决方案

业务需求：

终端站有2条卫星线路，分别与主站和另外的终端站通信，传输业务为语音和网络数据；其中一条链路速率为1 024～2 048kb/s，另一条为128～512kb/s；终端站的2个卫星链路相互独立，构成2个局域网，其中一个传输办公数据，另外一个传输生产控制数据，控制数据网与办公网络完全隔离；终端站与主站和陆地终端站间有话音传输，小部分话音为FXS接口，大部语音是通过EM接入到小型PBX中。

解决方案：

对于这类业务，采用SkyEdge II Pro终端 + Mesh网状网卡，该终端支持的入境空间载波速率从128ks/s～2.56Ms/s。SkyEdge II Pro终端本身只支持星状网通信，但通过插入Mesh网状网卡就可以实现一个终端同时支持星状网和网状网的能力；SkyEdge II Pro终端本身自带的4个10M/100M自适应以太网接口，可以支持独立VLAN和独立路由的功能，对于需要把控制网和办公网完全隔离的需求，我们可以采用V LAN的方式解决。具体为：远端站和中心站通过VLAN-1相互通信，采用TDMA星状通信；远端站与陆地终端站通过VLAN-2相互通信，采用TDMA网状网通信。

通过增加Mesh网状网卡，可以实现一个终端同时支持星状通信和网状网同时，而支持的空间信道速率范围从128ks/s至2.56Ms/s，完全满足用户的1 024～2 048kb/s和128kb/s～512kb/s的链路速率要求。

2.4.4 D类业务解决方案

业务需求：

终端站业务为语音和数据，有多条卫星链路，一条办公数据链路为1 024～2 048kb/s，另外的中控数据传输链路为128～512kb/s；终端站的几条卫星链路速率相互独立，构成2个局域网，其中一个传输办公数据，另外一个传输生产控制数据，控制数据网与办公网络完全隔离。

解决方案：

对于这类业务，采用SkyEdge II Pro终端+ Mesh网状网卡。终端站1、终端站2和陆地站均使用SkyEdge II Pro终端 + Mesh网状网卡； SkyEdge II Pro终端本身自带的4个10M/100M自适应以太网接口，每个端口可以支持独立VLAN和独立路由功能，对于需要把控制网和办公网完全隔离的需求，我们采用VLAN的方式解决； Mesh网状网卡可以支持的网络连接数目为1 000个，同时支持30个并发连接，完全可以满足用户多条卫星链路的需求；网状网卡可以支持多个通信方向、并以不同的速率传输，终端可以支持的空间载波速率从128ks/s到2.56Ms/s，完全满足办公链路需要的1 024～2 048kb/s；通过CBR/CIR/MIR和QoS参数的配置，可以为终端用户提供128～512kb/s的传输速率。

3 结束语

综上所述，COIT所建设SkyEdge II系统支持一体化的话音、数据和多媒体通信，使公司能够以高性价比的方式为其员工在日常工作中，提供专有的办公网访问、互联网访问、多媒体会议和其他高级解决方案，为其石油和天然气平台提供高速和可靠的通信服务，连接海上平台船只的人员与陆地的办公室。VAST卫星通信满足了中海油的需求，为内部用户提供了通信服务和保障，为海上钻井平台之间以及平台、船只和陆地之间提供通信服务。

[1] 夏克文．卫星通信．西安：西安电子科技大学出版社.

[2] 樊昌信，曹丽娜．通信原理．北京：国防工业出版社.

The Research of VSAT Application on Offshore Oil Platform

Gu Youzhong
(China National Offshore Oil Corporation Information Technology Company Tianjin Branch, Tianjin, 300452)

Focus on the special geographic location of offshore oilfield and to better meetthe communication needsin the offshore oilfield operation, China National Offshore Oil Corporation Information Technology Company implements a new generation VSAT system. SkyEdge II VSAT system is a broadband multimedia satellite communication IP platform based on DVB-S2 (TDM) / DVB-RCS(MF-TDMA), to provide highly efficient usage of satellite frequency resource, unified management of hub and remote terminals and multiple applications network.

VSAT; SkyEdge II; DVB-S2

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.09.005

TN 927

B

1672-7274（2014）09-0017-03