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基于VSAT的大渡河流域VOIP應(yīng)急調(diào)度通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文檔作者：劉金全鄒聯(lián) 文檔來源：國(guó)電大渡河流域梯級(jí)電站集控中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年06月03日
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第39 卷第8 期水電站機(jī)電技術(shù)Vol.39 No.8
2016 年08 月Mechanical &amp;amp; Electrical Technique of Hydropower Station Aug.2016
收稿日期：2016-06-29
作者簡(jiǎn)介：劉金全（1981-），男，工程師，研究方向：光纖通信系統(tǒng)與
衛(wèi)星通信系統(tǒng)在電力行業(yè)中的應(yīng)用。
基于VSAT 的大渡河流域VOIP 應(yīng)急調(diào)度通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)
劉金全，鄒聯(lián)
（國(guó)電大渡河流域梯級(jí)電站集控中心，四川成都610041）
摘要：甚小孔徑終端VSAT(Very Small Aperture Terminal)衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有速率高、微型化、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)，已
在電力系統(tǒng)應(yīng)急通信網(wǎng)建設(shè)中逐步得到廣泛應(yīng)用，VOIP(Voice over Internet Protocal)技術(shù)則將模擬聲音信號(hào)數(shù)字化，
使其可以在IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳輸。文中以大渡河流域VOIP 應(yīng)急調(diào)度通信系統(tǒng)為例，介紹了基于VSAT 關(guān)鍵技術(shù)的大
渡河流域VOIP 應(yīng)急調(diào)度通信系統(tǒng)建設(shè)案例，為今后進(jìn)一步推廣基于VSAT 的VOIP 應(yīng)急調(diào)度通信系統(tǒng)在各個(gè)行業(yè)
的廣泛應(yīng)用提供了積極的參考。
關(guān)鍵詞：甚小孔徑終端；VOIP；電力系統(tǒng)；應(yīng)急通信系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：TN927+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-5387（2016）08-0079-03
DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.024
0 引言
隨著國(guó)內(nèi)水電事業(yè)的迅猛發(fā)展，為了提高水資
源利用率，全國(guó)各大流域水電開發(fā)公司均在設(shè)立集
控中心，以滿足流域各梯級(jí)電站統(tǒng)一管理調(diào)度的需
要。大渡河流域梯級(jí)電站集控中心是實(shí)施大渡河流
域梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度、提高水資源利用率、實(shí)
現(xiàn)水電站發(fā)電效益最大化的運(yùn)行、管理中心，主要采
用地面光纖網(wǎng)絡(luò)作為通信通道。近年來，由于四川地
區(qū)地震、泥石流等自然災(zāi)害頻發(fā)，對(duì)大渡河流域光纖
通信網(wǎng)絡(luò)造成重大影響，大渡河流域集控中心迫切
需要建立一套應(yīng)急調(diào)度通信系統(tǒng)作為傳統(tǒng)PSTN 通
信系統(tǒng)的補(bǔ)充，在應(yīng)急情況下為集控中心至流域各
梯級(jí)水電站提供穩(wěn)定、可靠的調(diào)度語(yǔ)音通信通道。甚
小孔徑終端 [1，2（] VSAT，Very Small Aperture Terminal)
衛(wèi)星通信系統(tǒng)以其速率高、微型化、建設(shè)周期短等優(yōu)
點(diǎn)，已在電力系統(tǒng)應(yīng)急通信網(wǎng)建設(shè)中逐步得到廣泛
應(yīng)用，而VOIP[3，4]（Voice over Internet Protocal）技術(shù)
則將模擬聲音信號(hào)數(shù)字化，使其可以在IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)
上傳輸。文中以大渡河流域VOIP 應(yīng)急調(diào)度通信系
統(tǒng)為例，介紹了基于VSAT 衛(wèi)星系統(tǒng)的VOIP 應(yīng)急
調(diào)度通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，闡述了VSAT 衛(wèi)星系統(tǒng)
與VOIP 技術(shù)緊密結(jié)合，在大渡河應(yīng)急調(diào)度通信系
統(tǒng)中的成功應(yīng)用。
1 VOIP 技術(shù)
VOIP 的基本原理是使用基于IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)的分組
交換替代電路交換實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的語(yǔ)音通信。其核心內(nèi)
容是：將傳統(tǒng)語(yǔ)音信號(hào)通過一定的壓縮算法進(jìn)行處
理生成IP 數(shù)據(jù)包，所有IP 數(shù)據(jù)包通過IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)
行傳輸，到達(dá)目的地后再將這些IP 數(shù)據(jù)包重新組合
并進(jìn)行解碼解壓處理還原成傳統(tǒng)模擬語(yǔ)音信號(hào)，從
而實(shí)現(xiàn)基于IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)的傳統(tǒng)語(yǔ)音通信。傳統(tǒng)的1 路
語(yǔ)音數(shù)字電話帶寬為64 kb/s，而采用VOIP 技術(shù)的
1 路語(yǔ)音數(shù)字電話帶寬僅為8~11 kb/s，帶寬利用率
提高了5~8 倍。VOIP 網(wǎng)絡(luò)電話的核心是VOIP 網(wǎng)絡(luò)
電話網(wǎng)關(guān)。VOIP 網(wǎng)絡(luò)電話網(wǎng)關(guān)不僅實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)語(yǔ)音信
號(hào)到IP 數(shù)據(jù)包的相互轉(zhuǎn)換，還具有網(wǎng)絡(luò)路由功能，
將用戶撥打的被叫號(hào)碼映射為目的電話網(wǎng)關(guān)的IP
地址，最后將IP 數(shù)據(jù)包通過Internet 網(wǎng)絡(luò)傳到目的
VOIP 電話網(wǎng)關(guān)。
2 大渡河VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)
大渡河流域衛(wèi)星通信系統(tǒng)采用星型結(jié)構(gòu)，主要
為中心站（集控中心）與遠(yuǎn)端站（各流域梯級(jí)水電
79
站）。通信業(yè)務(wù)主要集中在中心站與遠(yuǎn)端站之間的各
類自動(dòng)化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與VOIP 語(yǔ)音數(shù)據(jù)，各遠(yuǎn)端站之
間幾乎無數(shù)據(jù)交互。大渡河流域衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)
采用TDM/D-TDMA[5]衛(wèi)星傳輸體制，對(duì)每個(gè)遠(yuǎn)端站
做到了按需分配帶寬，適合遠(yuǎn)端站突發(fā)性業(yè)務(wù)需求，
使得整個(gè)衛(wèi)星頻帶資源得到最高效的使用。目前整
個(gè)系統(tǒng)租用的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻譜帶寬為1 MHz，上行、
下行傳輸頻譜帶寬各500 kHz，經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換后
換算成信息傳輸速率后上行、下行各約為600 kb/s。
系統(tǒng)由1 個(gè)成都中心站（集控中心）、7 個(gè)大渡
河流域遠(yuǎn)端站（瀑布溝電站、深溪溝電站、龔嘴電站、
銅街子電站、枕頭壩電站、大崗山電站、尼日河閘首）
組成。遠(yuǎn)端站最大容量可擴(kuò)容至20 個(gè)站，覆蓋整個(gè)
大渡河流域各梯級(jí)電站。按照電力二次系統(tǒng)安全防
護(hù)分區(qū)的相關(guān)規(guī)定，采用橫向隔離縱向認(rèn)證的方式
實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的安全防護(hù)，成都中心站與
流域各遠(yuǎn)端站均劃分為3 個(gè)VLAN，分別應(yīng)用于不
同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸需求。由于系統(tǒng)采用的是星型網(wǎng)
絡(luò)結(jié)構(gòu)，成都中心站是整個(gè)系統(tǒng)的核心節(jié)點(diǎn)，因此成
都中心站側(cè)的重要設(shè)備均采用1+1 熱備配置，例如
功率放大器（BUC）、下變頻器（LNB）、衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)
器（MiniHub）等。成都中心站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
3 基于VSAT 的VOIP 應(yīng)急調(diào)度通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 VOIP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
大渡河VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)中心站與遠(yuǎn)端站均
劃分3 個(gè)VLAN，其中VLAN30 作為VIOP 應(yīng)急調(diào)度
通信系統(tǒng)的專用VLAN。在中心站，集控中心配置有
1 臺(tái)哈里斯1024 用戶的調(diào)度程控交換機(jī)，在交換機(jī)
內(nèi)部安裝一塊內(nèi)嵌于哈里斯交換機(jī)的EEG IP 網(wǎng)關(guān)
板。EEG 網(wǎng)關(guān)板前面板引出一條10/100 M 網(wǎng)絡(luò)接口
連接到VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)中心站的VLAN30 交換
機(jī)端口上，EEG 網(wǎng)關(guān)板打開H.323 協(xié)議的VOIP 功
能，為調(diào)度交換機(jī)提供了VOIP 接口。在遠(yuǎn)端站，每
個(gè)梯級(jí)電站配置1 臺(tái)SAG32 VOIP 網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)提
供2~32 個(gè)模擬電話接口，通過一個(gè)10/100 M 網(wǎng)絡(luò)
接口連到VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)中心站遠(yuǎn)端站的
VLAN30 交換機(jī)端口上，實(shí)現(xiàn)模擬語(yǔ)音的IP 數(shù)字化
轉(zhuǎn)換。這樣集控中心通過VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供
的IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)，可以將集控中心調(diào)度交換機(jī)上的模擬
用戶號(hào)碼遠(yuǎn)程配置到各遠(yuǎn)端站的SAG32 VOIP 網(wǎng)關(guān)
上，從而實(shí)現(xiàn)集控中心與各流域梯級(jí)電站建立的一
套基于VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的VOIP 應(yīng)急調(diào)度通信
系統(tǒng)。該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2 所示：
圖2 基于VSAT 的VOIP 應(yīng)急調(diào)度通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
3.2 VOIP 網(wǎng)關(guān)設(shè)備配置
中心站EEG 網(wǎng)關(guān)板與各遠(yuǎn)端站SAG32 網(wǎng)關(guān)的
IP 及媒體參數(shù)配置如表1 所示。
各梯級(jí)電站的中控室配置2 部應(yīng)急VOIP 電
話，連接到SAG32 網(wǎng)關(guān)上。當(dāng)應(yīng)急狀況下，傳統(tǒng)的
圖1 大渡河衛(wèi)星通信系統(tǒng)中心站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
80 水 電 站 機(jī) 電 技 術(shù) 第 39卷
PSTN 通信通道中斷時(shí)，集控中心調(diào)度員可以撥打各
梯級(jí)電站的中控室的應(yīng)急VOIP 電話，實(shí)現(xiàn)通過
VSAT 衛(wèi)星通道的應(yīng)急調(diào)度語(yǔ)音通信，為集控中心
至流域各梯級(jí)水電站提供穩(wěn)定、可靠的調(diào)度語(yǔ)音通
信通道。
3.3 帶寬分析
VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)根據(jù)流域各遠(yuǎn)端站VOIP
電話網(wǎng)關(guān)定制的Qos 策略和實(shí)際VOIP 電話數(shù)量來
分配相應(yīng)的衛(wèi)星帶寬。系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控成都中心站與
流域各遠(yuǎn)端站的通信需求，以8 次/s 的速度實(shí)時(shí)動(dòng)
態(tài)調(diào)整帶寬分配，這樣的動(dòng)態(tài)帶寬調(diào)整非常適合突
發(fā)性的VOIP TCP/IP[6]業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。衛(wèi)星通信系
統(tǒng)作為地面光纖網(wǎng)絡(luò)的備用通信通道，在地面光纖
網(wǎng)絡(luò)正常情況下無業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸，只有很少一部分
衛(wèi)星通信系統(tǒng)網(wǎng)管Qos 鏈路管理數(shù)據(jù)傳輸，因此在
VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的入向TDMA 載波上的12 個(gè)
時(shí)隙（time-slot）中，每個(gè)遠(yuǎn)端站均只占用了1 個(gè)時(shí)
隙，用來傳輸網(wǎng)管數(shù)據(jù)，其余大部分時(shí)隙處于空閑狀
態(tài)，TDMA 時(shí)隙使用情況如圖3 所示，工作時(shí)隙只有
1/3?？臻e時(shí)隙約占2/3。
圖3 VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)TDMA 時(shí)隙占用圖
系統(tǒng)入向載波流量數(shù)據(jù)監(jiān)視圖如圖4 所示，在
入向TDMA 載波上Qos 網(wǎng)管數(shù)據(jù)流量很低，大約為
2~5 kb/s。實(shí)際測(cè)試3 個(gè)遠(yuǎn)端站6 部衛(wèi)星應(yīng)急VOIP
電話同時(shí)啟用時(shí)，流量大約為60 kb/s，每部衛(wèi)星應(yīng)
急VOIP 電話實(shí)際占用帶寬不到10 kb/s。系統(tǒng)入向
載波配置的帶寬為634.57 kb/s 可供60 部應(yīng)急
VOIP 電話同時(shí)使用。
4 結(jié)束語(yǔ)
大渡河流域VOIP 應(yīng)急調(diào)度通信系統(tǒng)自投運(yùn)以
來，作為地面光纖網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充，為大渡河集控中
心與流域各梯級(jí)水電站之間提供了穩(wěn)定、可靠性的
調(diào)度語(yǔ)音應(yīng)急通信通道，滿足了集控中心對(duì)應(yīng)急通
信通道高可靠性需求。文中以大渡河流域VOIP 應(yīng)
急調(diào)度通信系統(tǒng)為例，詳細(xì)介紹了基于VSAT 關(guān)鍵
技術(shù)的大渡河流域VOIP 應(yīng)急調(diào)度通信系統(tǒng)建設(shè)案
例，為今后進(jìn)一步推廣基于VSAT 的VOIP 應(yīng)急調(diào)
度通信系統(tǒng)在各個(gè)行業(yè)的廣泛應(yīng)用提供了積極的參
考。
參考文獻(xiàn)：
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序號(hào) 設(shè)備名稱 網(wǎng)關(guān)設(shè)備IP 地址 所屬遠(yuǎn)端站VLAN 編號(hào)應(yīng)急電話號(hào)碼語(yǔ)音編碼格式 RTP 包大小 接收最大延時(shí)
1 中心站EEG 網(wǎng)關(guān)板 192.168.254.201 中心站VLAN30 G.729 20 ms 600 ms
2 瀑布溝SAG32 網(wǎng)關(guān) 192.167.12.200 瀑布溝站VLAN30 8727、8728 G.729 20 ms 600 ms
3 深溪溝SAG32 網(wǎng)關(guān) 192.167.9.200 深溪溝站VLAN30 8725、8726 G.729 20 ms 600 ms
4 龔嘴SAG32 網(wǎng)關(guān) 192.167.6.200 龔嘴站VLAN30 8722、8723 G.729 20 ms 600 ms
5 銅街子SAG32 網(wǎng)關(guān) 192.167.3.200 銅街子站VLAN30 8720、8721 G.729 20 ms 600 ms
6 大崗山SAG32 網(wǎng)關(guān) 192.167.21.200 大崗山站VLAN30 8732、8733 G.729 20 ms 600 ms
7 枕頭壩SAG32 網(wǎng)關(guān) 192.167.24.200 枕頭壩站VLAN30 8734、8735 G.729 20 ms 600 ms
表 1 VOIP 網(wǎng)關(guān)設(shè)備IP 及媒體參數(shù)配置表
圖4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)流量實(shí)時(shí)監(jiān)視圖
第8期 劉金全，等：基于 VSAT的大渡河流域VOIP應(yīng)急調(diào)度通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) 81

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