浅谈卫星通信技术在电力应急通信中的应用

冯瑞馨



浅谈卫星通信技术在电力应急通信中的应用

冯瑞馨

北京航天控制仪器研究所，北京 100094

就卫星通信技术于电力应急通信中的应用进行全面探讨，着重分析了地区调度与远端变电站的话音服务应用、双向数据传输应用、实时视频监控应用，进而对TDM/Aloha TAMA技术、MF-TDMA技术、SCPC/DAMA技术作了详细的论述。

卫星通信技术；电力应急通信；应用

由于传统卫星通信在传输时延以及传输速率方面都表现不佳；再加上地面建站时间长等因素限制；传统的卫星在随着光纤以及载波通信的出现渐渐退出电力通信领域。并随着其新技术的研发；在性能方面实现了很大的转型。

1 在电力应急通信中卫星通信技术的应用

1.1 地区调度与远端变电站的话音服务应用

传统卫星通信具有某种程度的延时的缺点，因此，在电力系统中，通常将卫星专网通信作为语音通话的一种辅助手段。电力系统的独特性质导致远端变电站跟地区调度之间要通过语音进行联系，而VSAT卫星通信则能够给用户提供专线语音，从而实现语音联系。[1]

1.2 双向数据传输应用

在电力系统中，应用VSAT卫星通信主要是为了是实现双向数据传输，通常为调度以及配电自动化以及MIS、电能管理服务。

在电力系统中利用VSAT进行数据传输具有速率低、能实现持续传输，加之其拓扑结构为星型，双向指令传输时延小等优点。[2]

1.3 实时视频监控应用

VSAT通信系统卫星能够运用系统的IP地址控制方式引导MPEG-II或是H1320多源方式进行单元化的模块控制（MCU），建立起卫星图像传输和实时通信能力，在一个公司内部，如果招开网络电视电话会议以及进行对变电站的遥控控制的现场实时跟踪。

2 卫星通信传输技术分析

2.1 TDM/Aloha TAMA技术

TDM/Aloha TAMAZ类似于美国的GPS定位卫星系统，通过多颗卫星对地球实施信号全覆盖，其核心的控制技术是系统地面基站利用TMD载波对卫星进行广播，卫星在能够接受载波的范围内接收，在接收到的很多种信息中进行过滤，选择正确的信息转发，使得系统能够产生出境的信道；在地面基站接收然后进入境内的方向，在通过Aloha机制使得载波以令牌环网的方式进行TDMA载波转送，再有新的入境信道出现，通过这种方式创建的信道的可靠性通过碰撞的方式重新发射信息来实现，其主要特点概括如下：

（1）在这种通信模式里，各个端点均会有带宽需求，用来承载由于入境通信产生的时间间隙，不管是不是存在数据传输请求，都应该保证某种程度的发送功率，使得信道复用效率降低。此外卫星端初始最开始接入网络或者断网后重新进行都需要很长的时间建立数据链接，如果在大规模的进行传输数据时，数据信号进行碰撞的次数明显增加，降低通信效率，致使通信信号明显变弱，通信质量恶化，所以在遇到这类问题时，数据的传输会以碰撞分组传输，短信息传输和接入令牌信道等低速模式，并入其他的小规模网络。

（2）这种类型的通信系统的架构是星型架构，由庞大的中心站作为星型网络的中心，然后各个小站接受该中心站发出的载波信号，各个端点站则利用中心站来进行信息传输。然而这种卫星通信系统的却具有成本高昂以及带宽占用大等缺点。

2.2 MF-TDMA技术

MD-TDMA是基于时分多址演变而来的，它的工作原理是通过把原有系统中高速载波进行细分之后，形成小载波，网络中的各个端点则能够根据实际通信情况，来选择有针对性地选择小载波进行通信，通过这种技术进行信息传输主要有以下的特点。

（1）系统能够支持跳速及跳频。这种技术允许在网络中公用速率以及频率各不相同的载波进行信息的收发，使得网络的灵活性更强。还可以按照收发数据量的大小来选用不同的天线设备。通过这种方式克服了速率载波一定的TDMA技术的不足。

（2）其拓扑结构式由全网状、单跳、星型以及混合型公用平台。MF-TDMA技术能够满足全网状业务的应用，也能配置成支持星状应用。但对于树状应用，由于纯TDMA产品本身体制的特点，它的额外开销要比FDMA的SCPC/DAMA体制的产品大，所以有效通信效率相对SCPC/DAMA也较低。

（3）由于应用了BOD算法，能够根据业务流量的需求情况，进行全自动地将网络带宽在全网范围内的各个站点间分配，无论是出境，还是入境都能够实现按需分配的功能。在传统的TDMA中，由于交换信息使用线路，在自动化上只能完成链路的自动拆建。带宽分配只跟链路相关，链路建立完成之后不再能够改变其带宽分配，造成了资源浪费。而在新系统中，室内的单元除了是一个TDMA的调制解调器之外，还能够实现交换功能，能够实现实时调整通信带宽，最大限度地提高系统的资源利用率。

（4）由于利用TDMA帧进行数据传输在帧同步上的要求相对较高，而TDMA帧的数据包格式又依赖于IP包格式来实现寻址，所以在TDMA帧的封装上需要进行双重封装，给系统带来了负担。

（5）有部分系统的设计中结合了固定帧以及突发包，降低了带宽的使用效率，延长了响应时间。

（6）要保证TDMA帧的效率，需要给予TDMA载波的速率一定的限制。

（7）对全网都发送TDMA载波大小一致，对于一些要求不高的端点站而言，造成了成本浪费。

（8）如果用户不是全年一直租用卫星带宽，而是按实际使用时间与卫星公司进行核算，使用该系统就显得不灵活，因为即使用户长时间没有业务，全网系统也要靠信令保持对所有站的在线监视与控制。

2.3 SCPC/DAMA技术

在对原来的FDMA技术进行改造后的SCPC/DAMA，可以使得每个信道上按照占用需求进行载波方式上对2个节点之间的通信。在该系统中，设置有专门对系统中信道的建立与释放的信令广播信道。远端站点支持对DAMA按照需要进行分配来对信息回传，可以借助于SCPC方式对任意两点进行通信处理。这种方式也具有一些特点：第一，SCPC/DAMA体制采用的是频分多址的处理方式，比TDMA通信的效率高很多；第二，SCPC/MADA体制的系统可以借助于DAMA按照需求进行反向回传分配，使得卫星带宽可以节约和提高对空间信道资源的使用率；第三，业务信道采用连续的载波方式，使得载波进行中断后恢复以及对系统进行加密更加便利；第四，SCPC体制的中心站建网初期费用比较低；第五，根据系统的设置对信道的申请分配自动的实现；第六，适用于星型、多级星型等网络传输方式。

3 结语

综上所述，上述几种传输技术中，SCPC/DAMA系统具有较强的扩展性和灵活性，因此对网络进行建设时应该主要采用SCPC/DAMA系统。

[1]付重，肖行诠.电力应急通信系统应用研究[J].电力系统通信，2015，32（5）：111-115.

[2]彭迪栎，董武，陈波.基于卫星的电力应急通信网[J].计算机系统应用，2014（3）：229-232.

Application of Satellite Communication Technology in Electric Power Emergency Communication

Feng Ruixin

Beijing Aerospace Control Instrument Research Institute，Beijing 100094

Article on satellite communication technology in electric power emergency communication application were analyzed to explore and implement the analysis of regional dispatching and remote substation of voice service application，bidirectional data transmission applications，real-time video monitoring applications，then give the detail of the TDM/Aloha Tama，MF-TDMA technology，SCPC/DAMA technology.

Satellite communication technology；electric power emergency communication；application

TN927.2；TN915.853

A

1009-6434(2016)6-0200-02