浅析VSAT通信在远程视频监控系统中的应用

金　浩

（上海维赛特网络系统有限公司，上海　201206）

浅析VSAT通信在远程视频监控系统中的应用

金浩

（上海维赛特网络系统有限公司，上海201206）

VSAT通信用于远程视频监控系统具有一定的优势，它主要使用C波段和Ku波段，既能用于固定远程视频监控又能用于移动远程视频监控，而星状网是首选的网络结构。

甚小口径终端；远程视频监控系统；卫星通信；星状网

1　引言

远程视频监控系统是基于数字视频监控设备的远程应用系统，该系统使用户能够通过IP网络实现视频监控及视频的录制。选择一个合适的IP网络传输方式是设计远程视频监控系统的首要问题，目前可选择的传输方式主要有光纤、无线传输、数字专线、因特网、VSAT通信这几种。以光纤为代表的地面传输方式传输频带宽通信容量大，但组建一个地域范围大、网点众多的远程视频监控系统工程量非常大，一些地理环境的障碍难以克服，地面无线传输也有同样的问题而且还容易受到干扰。通过电信运营商提供的数字专线或因特网进行传输，包括使用3G和4G移动网络又会有上行带宽不够和不能全区域覆盖的问题，并且使用公网传输数据对于一些用户而言存在安全性和保密性的限制。地面传输方式还容易受到重大自然灾害和人为破坏的影响，甚至会因为这些原因造成整个网络瘫痪。相对于地面传输方式，VSAT通信使用卫星传输具有一定的优势，能够克服地面传输方式的各种缺点拓展远程视频监控系统的应用范围。

2　VSAT通信的优点和缺点

VSAT通信一般使用赤道上空35，800千米地球同步轨道的地球同步通信卫星，理论上一颗同步卫星可覆盖地球表面的1/3，在覆盖区域内的所有地球站都能利用同一卫星进行相互通信并且通信的成本与距离无关。VSAT通信系统主要使用以中央站为中心节点的星状网结构，所以十分利于数据的广播和收集。VSAT通信的带宽可以根据用户需求灵活调整，目前最大上行带宽从几兆到几十兆，完全能够满足远程监控对图像传输的需求。相对于地面传输方式，VSAT通信不易受到自然环境和人为干扰的影响，在发生重大自然灾害时，卫星通信的可靠性远大于地面通信。VSAT小站的天线口径较小，一般使用0.3米～2.4米的天线，安装速度快，部署灵活机动。VSAT通信设备可以安装在汽车、火车、船舶甚至是飞机上，通过使用各类动中通卫星天线，能够在高速运动中进行通信，移动VSAT通信同目前的地面移动通信手段相比较，其覆盖范围、稳定性、可靠性的优势十分明显。综上所述，VSAT通信非常适用于网点众多、地域范围分布广、地面线路没有保障的远程视频监控应用，同时在重大自然灾害和突发事件的应急性需求和各类交通工具的移动通信需求中，VSAT通信也是一种非常适用的通信手段。

VSAT通信也存在一些缺点。首先，VSAT通信的设备采购成本较高而且资费标准也高于地面通信。其次，卫星通信要求卫星天线和通信卫星之间不能有遮挡，在高楼林立的城市和地形起伏大的山区就可能遇到天线被遮挡的情况，这会给卫星天线的安装选址带来一定困难，也会造成移动VSAT出现通信中断现象。此外，VSAT通信时延较大，一般它的双跳时延（从中央站到VSAT小站再回中央站）要超过0.54秒，这会对摄像机云台的远程控制造成麻烦。另外，卫星通信还存在日凌中断和雨衰的问题，特别是Ku波段雨衰较大会被雨雪天气影响通信质量。

3　星状网VSAT通信系统

VSAT通信系统主要使用星状网结构，VSAT中央站是整个网络的中心节点，视频监控中心可以设置在VSAT中央站或者通过地面线路与中央站相连接，各前端视频监控点通过VSAT小站与中央站的视频监控中心进行数据传输。星状网VSAT通信系统主要由同步通信卫星、VSAT中央站、VSAT小站三个部分组成，如图1所示。

图1　星状网VSAT通信系统

3.1卫星频段的选择

目前，国内VSAT通信以C波段和Ku波段为主，Ku波段VSAT小站天线口径相对较小，一般可以在1.2米以内，但Ku波段卫星通信的雨衰较大。C波段使用的天线要在1.8米以上，可是C波段雨衰很小（一般小于2dB），并且C波段卫星波束覆盖范围更大，所以在前端视频监控点固定而且场地条件允许的情况下，建议使用C波段的VSAT通信系统，这样能够获得更加稳定可靠的通信质量，同时也能在更大的地域范围内组网。Ku波段卫星天线口径小便于携带，目前的便携式天线、车载静中通和动中通天线、船用动中通天线大多使用Ku波段，这类设备可用于应急远程视频监控系统和车载、船载移动远程视频监控系统。Ku波段VSAT通信在各类应急通信和移动通信应用中的优势明显，现有的地面移动通信手段无论在覆盖范围上还是在可靠性与稳定性上都无法替代。

3.2VSAT中央站

VSAT中央站是星状网VSAT通信系统的中心节点，一般使用大口径天线（Ku波段4.5米以上，C波段7米以上），射频部分主要包括高功率放大器、低噪声放大器、上下变频器等。中央站既是业务中心也是控制中心，所以中央站除了处理业务数据的基带设备外，还有一个网络控制中心（NCC）负责对全网进行监测、管理、控制和维护。大型VSAT中央站都有设备冗余备份和不间断电源系统，其安全性和可靠性都非常高。针对远程视频监控系统的网点众多、场地分散的特点，中央站建议使用DVBRCS模式且支持TCP/IP传输方式的星状网宽带VSAT通信系统，对于使用动中通天线的移动卫星通信而言，由于动中通天线口径较小，采用以大型中央站为中心节点的星状网DVB-RCS模式VSAT通信也是首选。现在主流的宽带VSAT通信系统都具备TCP加速功能和完善的IP路由功能，能够即时按需分配带宽以适应用户的各种不同需求。VSAT通信系统的扩容性非常好，一个VSAT中央站可以支持几千个以上的小站。如果VSAT中央站同时拥有C波段、Ku波段多套VSAT通信系统和良好的地面线路资源，用户还可以组建一个C波段、Ku波段和地面线路复合的、跨多个卫星运行的、固定视频监控点和应急视频监控点及移动视频监控点相结合的多平台远程监控视频系统，这能够充分发挥C波段和Ku波段VSAT通信各自的优势，从而更大地拓展远程视频监控系统的应用领域。

3.3VSAT小站

VSAT小站由卫星天线、室外单元（ODU）和室内单元（IDU）组成，智能化程度高可实现无人操作。VSAT小站的卫星天线口径一般在2.4米以内，只需简单的安装工具和一般地基即可安装。室外单元安装在卫星天线上，室内单元和室外单元之间通过同轴电缆连接，室内单元提供以太网接口，视频监控设备与它的连接和设置都十分方便。便携式、车载、船载VSAT小站大多使用Ku波段，其中使用动中通天线的VSAT小站能够在高速运动中实时跟踪同步卫星，不间断地和中央站保持通信，视频监控设备与它们相结合就能在抢险救灾、新闻采访、军事和公共安全等许多领域起到其他通信手段不可替代的作用。

4　基于VSAT通信的远程视频监控解决方案

基于VSAT通信的远程视频监控系统可以分为三部分：前端视频监控点、VSAT通信传输、视频监控中心。

4.1前端视频监控点

前端视频监控点即监控的现场，通常会安装一台或多台摄像机，这些摄像机既可以是模拟摄像机也可以是网络摄像机（IPC）。如果是模拟摄像机，它们通常和DVR（数字视频录像机）相连接，由DVR完成视音频编码、录像、录音、云台控制、报警控制、网络传输等一系列功能。新一代的网络摄像机自身具备网络编码模块，能够独自完成原来需要DVR完成的各项工作。网络摄像机既可以单独作为远程视频监控系统的前端设备也可以和NVR（网络视频录像机）连接，由NVR对IPC传输的数字视音频码流进行存储和管理，组建以NVR设备为节点的分布式网络，有效降低视频监控中心的网络传输和数据储存压力。

前端视频监控点通过VSAT小站与视频监控中心进行数据传输，VSAT小站的室内单元和视频监控设备（DVR，NVR，IPC等）使用以太网连接，视频监控设备只需将室内单元的IP地址设为网关，视频监控中心就能对它们进行直接访问。目前的DVR，NVR，IPC都能支持双码流设置，用户可以根据需要灵活选择码流格式，平时使用低码率的码流传输监控视频图像，而高码率的码流用于前端视频监控点的本地存储，在有特别需要时才使用高码率的码流传输高清监控视频图像，这样能够降低传输带宽减少卫星通信的使用成本。针对卫星通信时延较大的问题，前端监控点的云台摄像机可以用设置预置位或预置扫描路径的方法来减少卫星传输时延对云台远程控制的影响。

4.2VSAT通信传输

如前所述，前端视频监控点的数据通过VSAT小站上行链路传输至VSAT中央站，VSAT中央站则通过下行链路将视频监控中心的各类命令发送到VSAT小站。VSAT小站的最大上行带宽能够达到2Mb/s以上，可以很好满足标清和高清视音频码流传输的需求。通过使用动中通VSAT通信设备，车辆和船舶也能作为移动的视频监控点接入远程视频监控系统。移动VSAT通信在数据传输上和普通VSAT通信没有大的区别，移动VSAT通信在覆盖范围和传输稳定性上明显优于地面移动通信方式。

4.3视频监控中心

视频监控中心通常就放置在VSAT中央站或使用地面线路与中央站相连接，这样可以减少数据传输的整体时延。视频监控中心包括对前端监控点的控制设备和对前端设备传回的视音频及报警数据进行处理显示和传送的相关设备，为了达到较好的显示效果一般会使用投影仪或组合大屏幕。

视频监控中心可以使用监控集中管理平台软件对前端视频监控设备进行集中管理，一些平台软件能够对目前国内主流绝大多数厂商的视频监控设备进行管理。基于VSAT通信的远程视频监控系统在管理上与使用地面通信的系统没有区别，并且由于VSAT通信使用内网地址，相对于使用因特网传输的远程视频监控系统，在管理上更加方便和安全，传输带宽也更有保障。

5　结束语

随着视频监控系统在我们生活中的应用日益广泛，基于VSAT通信的远程视频监控系统因为其部署快速、机动灵活、覆盖范围大、安全性可靠性高等一系列优点，在众多领域内能够弥补地面通信手段的不足。VSAT通信既可以用于固定的远程视频监控也能用于车载船载移动远程视频监控，大大拓展了远程视频监控系统的应用范围，为社会的安全和发展提供了有力保障。

［1］陈豪.卫星通信与数字信号处理.上海：上海交通大学出版社，2011

［2］（加）罗迪，郑宝玉等译.卫星通信.北京：机械工业出版社，2011

［3］郭庆，王振永，顾学迈.卫星通信系统.北京：电子工业出版社，2010

［4］王秉钧，王少勇.卫星通信系统.北京：机械工业出版社，2004

The Discussing for the Applications of VSAT Communication on Remote Video Monitoring System

Jin Hao
（Shanghai VSAT Network Systems Co.，LTD.， Shanghai， 201206）

As a way of using satellite transmission， VSAT communication for remote video monitoring system has certain advantages. VSAT communication mainly use C band and Ku band， VSAT communication can be used for both fxed remote video monitor can also be used to move the remote video monitor， Star network is the preferred network structure.

VSAT； Remote video monitoring system； Satellite communication； Star network

10.3969/j.issn.1672-7274.2015.02.005

TN927+.2文献标示码：A

1672-7274（2015）02-0021-04

金浩，长期从事卫星通信工作，参与多个卫星通信系统的设计和建设，现在从事多个卫星通信系统的运行维护工作并参与VSAT中央站的运行和维护工作，现就职于上海维赛特网络系统有限公司。