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基于VSAT的大渡河流域VOIP應急調(diào)度通信系統(tǒng)設計

文檔作者：劉金全鄒聯(lián) 文檔來源：國電大渡河流域梯級電站集控中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年06月03日
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上一篇：基于防洪調(diào)度的流域梯級水電站決策系統(tǒng)

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第39 卷第8 期水電站機電技術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)中的應用。
基于VSAT 的大渡河流域VOIP 應急調(diào)度通信系統(tǒng)設計
劉金全，鄒聯(lián)
（國電大渡河流域梯級電站集控中心，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、建設周期短等優(yōu)點，已
在電力系統(tǒng)應急通信網(wǎng)建設中逐步得到廣泛應用，VOIP(Voice over Internet Protocal)技術則將模擬聲音信號數(shù)字化，
使其可以在IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上傳輸。文中以大渡河流域VOIP 應急調(diào)度通信系統(tǒng)為例，介紹了基于VSAT 關鍵技術的大
渡河流域VOIP 應急調(diào)度通信系統(tǒng)建設案例，為今后進一步推廣基于VSAT 的VOIP 應急調(diào)度通信系統(tǒng)在各個行業(yè)
的廣泛應用提供了積極的參考。
關鍵詞：甚小孔徑終端；VOIP；電力系統(tǒng)；應急通信系統(tǒng)
中圖分類號：TN927+.2 文獻標識碼：B 文章編號：1672-5387（2016）08-0079-03
DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.024
0 引言
隨著國內(nèi)水電事業(yè)的迅猛發(fā)展，為了提高水資
源利用率，全國各大流域水電開發(fā)公司均在設立集
控中心，以滿足流域各梯級電站統(tǒng)一管理調(diào)度的需
要。大渡河流域梯級電站集控中心是實施大渡河流
域梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度、提高水資源利用率、實
現(xiàn)水電站發(fā)電效益最大化的運行、管理中心，主要采
用地面光纖網(wǎng)絡作為通信通道。近年來，由于四川地
區(qū)地震、泥石流等自然災害頻發(fā)，對大渡河流域光纖
通信網(wǎng)絡造成重大影響，大渡河流域集控中心迫切
需要建立一套應急調(diào)度通信系統(tǒng)作為傳統(tǒng)PSTN 通
信系統(tǒng)的補充，在應急情況下為集控中心至流域各
梯級水電站提供穩(wěn)定、可靠的調(diào)度語音通信通道。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、建設周期短等優(yōu)
點，已在電力系統(tǒng)應急通信網(wǎng)建設中逐步得到廣泛
應用，而VOIP[3，4]（Voice over Internet Protocal）技術
則將模擬聲音信號數(shù)字化，使其可以在IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡
上傳輸。文中以大渡河流域VOIP 應急調(diào)度通信系
統(tǒng)為例，介紹了基于VSAT 衛(wèi)星系統(tǒng)的VOIP 應急
調(diào)度通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡設計，闡述了VSAT 衛(wèi)星系統(tǒng)
與VOIP 技術緊密結合，在大渡河應急調(diào)度通信系
統(tǒng)中的成功應用。
1 VOIP 技術
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現(xiàn)傳統(tǒng)的語音通信。其核心內(nèi)
容是：將傳統(tǒng)語音信號通過一定的壓縮算法進行處
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
行傳輸，到達目的地后再將這些IP 數(shù)據(jù)包重新組合
并進行解碼解壓處理還原成傳統(tǒng)模擬語音信號，從
而實現(xiàn)基于IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)的傳統(tǒng)語音通信。傳統(tǒng)的1 路
語音數(shù)字電話帶寬為64 kb/s，而采用VOIP 技術的
1 路語音數(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)絡電話的核心是VOIP 網(wǎng)絡
電話網(wǎng)關。VOIP 網(wǎng)絡電話網(wǎng)關不僅實現(xiàn)傳統(tǒng)語音信
號到IP 數(shù)據(jù)包的相互轉換，還具有網(wǎng)絡路由功能，
將用戶撥打的被叫號碼映射為目的電話網(wǎng)關的IP
地址，最后將IP 數(shù)據(jù)包通過Internet 網(wǎng)絡傳到目的
VOIP 電話網(wǎng)關。
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)采用星型結構，主要
為中心站（集控中心）與遠端站（各流域梯級水電
79
站）。通信業(yè)務主要集中在中心站與遠端站之間的各
類自動化業(yè)務數(shù)據(jù)與VOIP 語音數(shù)據(jù)，各遠端站之
間幾乎無數(shù)據(jù)交互。大渡河流域衛(wèi)星應急通信系統(tǒng)
采用TDM/D-TDMA[5]衛(wèi)星傳輸體制，對每個遠端站
做到了按需分配帶寬，適合遠端站突發(fā)性業(yè)務需求，
使得整個衛(wèi)星頻帶資源得到最高效的使用。目前整
個系統(tǒng)租用的衛(wèi)星轉發(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 個成都中心站（集控中心）、7 個大渡
河流域遠端站（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。遠端站最大容量可擴容至20 個站，覆蓋整個
大渡河流域各梯級電站。按照電力二次系統(tǒng)安全防
護分區(qū)的相關規(guī)定，采用橫向隔離縱向認證的方式
實現(xiàn)不同業(yè)務數(shù)據(jù)之間的安全防護，成都中心站與
流域各遠端站均劃分為3 個VLAN，分別應用于不
同的業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸需求。由于系統(tǒng)采用的是星型網(wǎng)
絡結構，成都中心站是整個系統(tǒng)的核心節(jié)點，因此成
都中心站側的重要設備均采用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)絡結構如圖1 所示。
3 基于VSAT 的VOIP 應急調(diào)度通信系統(tǒng)設計
3.1 VOIP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡結構
大渡河VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)中心站與遠端站均
劃分3 個VLAN，其中VLAN30 作為VIOP 應急調(diào)度
通信系統(tǒng)的專用VLAN。在中心站，集控中心配置有
1 臺哈里斯1024 用戶的調(diào)度程控交換機，在交換機
內(nèi)部安裝一塊內(nèi)嵌于哈里斯交換機的EEG IP 網(wǎng)關
板。EEG 網(wǎng)關板前面板引出一條10/100 M 網(wǎng)絡接口
連接到VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)中心站的VLAN30 交換
機端口上，EEG 網(wǎng)關板打開H.323 協(xié)議的VOIP 功
能，為調(diào)度交換機提供了VOIP 接口。在遠端站，每
個梯級電站配置1 臺SAG32 VOIP 網(wǎng)關，該網(wǎng)關提
供2~32 個模擬電話接口，通過一個10/100 M 網(wǎng)絡
接口連到VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)中心站遠端站的
VLAN30 交換機端口上，實現(xiàn)模擬語音的IP 數(shù)字化
轉換。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)度交換機上的模擬
用戶號碼遠程配置到各遠端站的SAG32 VOIP 網(wǎng)關
上，從而實現(xiàn)集控中心與各流域梯級電站建立的一
套基于VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的VOIP 應急調(diào)度通信
系統(tǒng)。該系統(tǒng)網(wǎng)絡結構如圖2 所示：
圖2 基于VSAT 的VOIP 應急調(diào)度通信系統(tǒng)網(wǎng)絡結構圖
3.2 VOIP 網(wǎng)關設備配置
中心站EEG 網(wǎng)關板與各遠端站SAG32 網(wǎng)關的
IP 及媒體參數(shù)配置如表1 所示。
各梯級電站的中控室配置2 部應急VOIP 電
話，連接到SAG32 網(wǎng)關上。當應急狀況下，傳統(tǒng)的
圖1 大渡河衛(wèi)星通信系統(tǒng)中心站網(wǎng)絡結構
80 水 電 站 機 電 技 術 第 39卷
PSTN 通信通道中斷時，集控中心調(diào)度員可以撥打各
梯級電站的中控室的應急VOIP 電話，實現(xiàn)通過
VSAT 衛(wèi)星通道的應急調(diào)度語音通信，為集控中心
至流域各梯級水電站提供穩(wěn)定、可靠的調(diào)度語音通
信通道。
3.3 帶寬分析
VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)根據(jù)流域各遠端站VOIP
電話網(wǎng)關定制的Qos 策略和實際VOIP 電話數(shù)量來
分配相應的衛(wèi)星帶寬。系統(tǒng)實時監(jiān)控成都中心站與
流域各遠端站的通信需求，以8 次/s 的速度實時動
態(tài)調(diào)整帶寬分配，這樣的動態(tài)帶寬調(diào)整非常適合突
發(fā)性的VOIP TCP/IP[6]業(yè)務的網(wǎng)絡應用。衛(wèi)星通信系
統(tǒng)作為地面光纖網(wǎng)絡的備用通信通道，在地面光纖
網(wǎng)絡正常情況下無業(yè)務數(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
時隙（time-slot）中，每個遠端站均只占用了1 個時
隙，用來傳輸網(wǎng)管數(shù)據(jù)，其余大部分時隙處于空閑狀
態(tài)，TDMA 時隙使用情況如圖3 所示，工作時隙只有
1/3?？臻e時隙約占2/3。
圖3 VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)TDMA 時隙占用圖
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。實際測試3 個遠端站6 部衛(wèi)星應急VOIP
電話同時啟用時，流量大約為60 kb/s，每部衛(wèi)星應
急VOIP 電話實際占用帶寬不到10 kb/s。系統(tǒng)入向
載波配置的帶寬為634.57 kb/s 可供60 部應急
VOIP 電話同時使用。
4 結束語
大渡河流域VOIP 應急調(diào)度通信系統(tǒng)自投運以
來，作為地面光纖網(wǎng)絡的有效補充，為大渡河集控中
心與流域各梯級水電站之間提供了穩(wěn)定、可靠性的
調(diào)度語音應急通信通道，滿足了集控中心對應急通
信通道高可靠性需求。文中以大渡河流域VOIP 應
急調(diào)度通信系統(tǒng)為例，詳細介紹了基于VSAT 關鍵
技術的大渡河流域VOIP 應急調(diào)度通信系統(tǒng)建設案
例，為今后進一步推廣基于VSAT 的VOIP 應急調(diào)
度通信系統(tǒng)在各個行業(yè)的廣泛應用提供了積極的參
考。
參考文獻：
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序號 設備名稱 網(wǎng)關設備IP 地址 所屬遠端站VLAN 編號應急電話號碼語音編碼格式 RTP 包大小 接收最大延時
1 中心站EEG 網(wǎng)關板 192.168.254.201 中心站VLAN30 G.729 20 ms 600 ms
2 瀑布溝SAG32 網(wǎng)關 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 192.167.9.200 深溪溝站VLAN30 8725、8726 G.729 20 ms 600 ms
4 龔嘴SAG32 網(wǎng)關 192.167.6.200 龔嘴站VLAN30 8722、8723 G.729 20 ms 600 ms
5 銅街子SAG32 網(wǎng)關 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 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 192.167.24.200 枕頭壩站VLAN30 8734、8735 G.729 20 ms 600 ms
表 1 VOIP 網(wǎng)關設備IP 及媒體參數(shù)配置表
圖4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)流量實時監(jiān)視圖
第8期 劉金全，等：基于 VSAT的大渡河流域VOIP應急調(diào)度通信系統(tǒng)設計 81

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