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福建电脑
UJIAN COMPUTER
福建电脑2018年第4期
0引言
VSAT 是Very Small Aperture Terminal 的缩写，可直译为甚小口径(天线)终端，也称为卫星小站或个人地球站(PES )。这里的“小”字指的是VSAT 卫星通信网络中小站设备的天线口径小，通常为0.3-1.4m 。VSAT 卫星网络具有灵活性强、可靠性高、成本低、使用方便以及小站可直接装在用户端等特点。VSAT 网络由一个主站及众多分散在各地的小站(远端站)组成，可不借助任何地面线路，不受地形、距离和地面通信条件限制，通信距离远，可靠性高，带宽相对理想(主站和小站间可直接进行数兆级的数据通信)，可提供语音、数据、视频等多种通信业务。因此，近几年来,VSAT 技术被广泛应用于应急通信特别是电力应急通信中。 Asat 网管系统以VSAT 卫星地面主站为基础，融合VSAT 卫星应急通信网络中的各类小站(便携站、车载站等)，形成以卫星地面主站为核心、涵盖各类外围站的应急卫星通信专网。系统以网络化的体系架构为 基础，采用SCPC/DAMA 通信体制、FDMA 多址方式，提供强大的业务处理能力和丰富网络管理功能，能够实现各类卫星站点参数的远程配置、管理和卫星带宽资源分配，从而有效提升VSAT 卫星应急通信网络的管理能力，降低应急现场人员的操作复杂度，提高应急通信保障能力。
1VSAT 卫星应急通信网络简介1.1系统架构
VSAT 卫星应急通信网络采用分层结构，整个系统分为通信链路层、业务服务层和系统管理层，各层次之间实现松耦合，通过接口协议进行数据交互，实现系统功能。
通信链路层：主要实现基于卫星信道的无线链路通信，包括TDM 广播通信链路,Aloha 竞争通信链路，宽带业务传输链路。
业务服务层：主要实现基于IP 的数据处理，并提供网络管理业务流程服务，包括IP 压缩、数据加密、入网验证、呼叫处理、性能统计、自动计费、资源调度、业务分组等网络业务处理流程。
系统管理层：主要实现网络配置、状态监控、统计结果查询、计费管理、分组管理、用户管理、日志管理等系统管理层功能。
VSAT 卫星应急通信网络有星状网、网状网及混合网三种拓扑结构。本文以电力应急通信中最常见的星状网为例，进行简单介绍。
1.2网络拓扑结构
在星状网中，所有外围站只能和主站(中心站)建立SCPC
网络连接，实现和主站的双向数据交互。星状网拓扑结构主要适用于公共点式的业务应用，如公共电话网、企业数据中心、互联网访问等。
1.3网络管理拓扑结构zssi
主站(中心站)是整个卫星通信网络的核心，外围站由主站统一监控、集中管理，主站和外围站在网管模式下构成星形网络拓扑结构，通过网管信道实现网络监控及数据交互。
欧米伽3榨油机1.4业务传输拓扑结构
在星状网下，主站(中心站)和外围站之间通过卫星单跳不仅传输网管指令和状态信息，还传输业务数据。外围站的业务数据先传输到主站，再根据需要传输到其它外围站或者地面网，外围站之间的数据通过卫星双跳传输。星状网拓扑结构支持外围站和主站之间、外围站和外围站之间的单点对多点、多点对多点通信。
2Asat 网管系统的基本组成与实现原理2.1基本组成部分
Asat 网管系统基于一定的硬件平台。要搭建Asat 网管系统，主站端、外围站均需在原有点对点配置的基础上，增加部分硬件设备。
主站端基本组成部分如图2-1所示，分为室内单元(IDU )和室外单元(ODU)两类。
室外单元主要包括卫星主站天线、上行功率放大器(BUC )及低噪声放大器(LNB )等。
室内单元在原有业务信道机、业务交换机等的基础上，需增配部分软、硬件设备，包括网管信道机、TDM 信道机1台、Aloha 信道机1台、网管/数据库服务器(包括软件)、监控计算机
VSAT 卫星应急通信网络中的Asat 网管系统
罗进发
（云南电网有限责任公司系统运行部云南昆明650011）
【摘要】Asat 网管系统可对VSAT 卫星应急通信网络的各类站点进行管理，极大提升VSAT 卫星应急通信网络的
管理能力与灵活性。本文简单介绍描述了Asat 网管系统的基本组成与实现原理、
主要功能，可为VSAT 卫星应急通信网络的建设和运行提供参考经验。
【关键词】应急通信；VSAT ；Asat ；网管图2-1Asat 网管系统主站端基本组成部分
DOI:10.16707/jki.fjpc.2018.04.067
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(包括软件)、频谱仪等。
外围站室外单元与主站类似，室内单元在原有业务信道机等的基础上，需增配网管信道机。
2.2网管、业务实现原理
主站端的TDM 信道机向外围站(包括主站端的网管信道机)发送网络广播及网管指令，是双向网管数据传输的前向信道；主站端的Aloha 信道机接收外围站(包括主站端的网管信道机)发送的网管命令，是双向网管数据传输的反向信道。网管信道机、TDM 信道机、Aloha 信道机组成了网管数据传输的基本硬
件平台。
业务信道机用于实现主站和外围站的业务通信以及数据广播功能。
从图2-2示波器图形中可直观看出网管通道、业务通道在传输频带内的分布情况。左边的尖峰为网管通道，中间的高波为业务发送通道，右边的低波为业务接收通道。
网管服务器和数据库服务器可共用1台服务器。网管服务器主要用来运行网管服务软件，提供网管协议解析及业务处理服务。数据库服务器用来运行数据库软件，提供数据的读写、查询、统计等服务，为网管处理服务提供数据层面的支撑。
主站可通过路由器和防火墙连接到单位内部专网，实现与专网的数据交互及主站的远程访问控制。
3Asat 网管系统结构与功能
cng加气机Asat 网络管理系统负责整个VSAT 卫星通信网络的系统配置和资源分配等功能，为VSAT 卫星通信网络的运行、管理、维护提供保障，尽可能地提高卫星通信网络的性能，为主站操作人员提供方便快捷的管理方式并可支持远程分级监控。
3.1系统结构
Asat 网络管理系统软件采用C/S 架构，集中管理所有主站和外围站设备，监控整个网络的运行状态。
Asat 网络管理系统分层设计模式，包括网络监控软件、业务处理服务软件、数据库软件。不同层次软件可分别配置到不同的硬件平台上，实现远程监控;
自动化程度高，信道分配、性能统计、状态监控等功能采用自动化方式实现，无须人工参与；可同时可支持多个网络，多个主站的管理，实现功能的集中统一;
网络管理软件采用分级管理的模式，根据用户需求，可建立多个独立的子网络，各子网网络即可单独实现网络管理，也可以通过上一级进行统一管理。
Asat 网络管理系统软件采用三层架构，数据存储采用SqlServer 或Oracle 数据库，用来存储网络配置数据及网络业务数据；协议解析负责主站和外围站之间网管通信协议的解析和
处理，业务处理服务负责业务处理、信道分配、通信计费以及基础数据采集等业务功能；网络管理层的各功能模块实现整个双向卫星数据传输网络的配置、管理和综合监控。
Asat 网络管理系统软件体系结构如图3-1所示。3.2主要功能
卫网管系统主要是获得网络中各设备单元的实时运行参数和运行状态，并根据需要调整设备运行参数
及运行状态，同时记录设备运行状态变化、故障情况以及流量数据统计分析，从而实现对全网设备的监控和管理，主要实现如下功能:
提供配置管理、安全管理、性能管理、系统管理、分组管理、计费管理等网络管理功能；提供网络性能统计分析、通信记录存储、查询、导出等功能；全面监视网络的运行状态、性能指标，以使用户全面掌控网络的运行。总之,Asat 网管系统是VSAT 卫星应急通信网络的核心管理平台，具有如下具体功能:
-网络配置及管理功能，包括主站网管信道机配置、外围站注册、频率资源
配置等;
-外围站入网退网控制功能;
-外围站工作参数配置及状态监控功能;
-卫星频率资源管理和调度功能：能够根据业务需求自动分配带宽资源，通
信结束后带宽资源自动回收;
-卫星通信链路自动建立和拆除功能：需要进行业务通信时，卫星链路自动
建立，业务通信结束时，卫星链路自动拆除;
-发送功率自动控制功能：能够根据系统硬件配置、传输的数据量自动调节
上行链路的发送功率;
-业务通信功能：主站具备直接和外围站进行基于IP 的业务通信功能，包括
语音、视频、Internet 数据等;
还原炉
-以太网数据组播及单播通信功能;-业务数据加解密功能;
-组织协调系统内部业务信道机网状网拓扑结构通信和星状网拓扑结构通信
功能;
-系统内部业务信道机分组通信功能;
-用户管理、日志管理、通信时长统计等功能。3.3Asat 网管系统操作简介
Asat 网管系统基于图形化操作界面，能提供良好的用户体验。在Asat 网管系统中可通过Ping 命令自
动建立业务通道并查证卫星通道是否正常，对各类VSAT 站点的发送功率、带宽等参数进行远程配置等。Asat 网管系统还具有网管频段、业务频段独立配置且网管频段所占用带宽很小等优点。
4结束语
近几年，随着厄尔尼诺现象的加强，地震、泥石流、洪涝、台风等各种自然灾害越来越频发，电力企业对应急通信的重视程度也越来越高，每年都将大量财力、人力投入到应急通信能力建设方面。中国南方电网在《中国南方电网有限责任公司应急指挥通信系统建设规划技术原则》中明确提出：南方电网电力应急通信网以VSAT 卫星通信为主，实现语音、数据、视频的实时远距离传输，兼顾海事卫星、北斗卫星等，满足(下转第140页)
图3-1Asat 网络管理系统软件体系结构
图
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紧急情况下卫星电话、卫星导航和短报文通信需求。
目前，南方电网多数省份均建立了自己的VSAT 卫星应急通信网络，站点类型包括主站、车载站、便携站等。随着小站(外围站)数量的增多，如何高效管理VSAT 卫星应急通信网络、如何有效分配卫星带宽资源并提高利用率是重大课题。Asat 网络管理系可对VSAT 卫星应急通信网络的各类站点进行管理，从远端自动配置参数，灵活调整卫星带宽，有效降低应急现场人员的操作复杂度，是非常值得借鉴并引入的VSAT 卫星通信网络管理系统。
参考文献：
［1］吴诗其，李兴.卫星通信导论.电子工业出版社，2002:046211.［2］陈荣标，王龙，张宏伟等.业余卫星通信手册.人民邮电出版社,2012:042675.
作者简介：
罗进发(1978)，男，工程师，云南电网有限责任公司系统运行部，主要从事卫星应急通信工作。
速度最快为1bin/cycle；当算术解码单元由两个decision unit 串联构成时，解码的速度最快可为2bins/cycle ，但由于两个deci ⁃sion unit 串联起来，又会增加硬件设计关键路径，从而降低最高的工作频率，因而只对部分的码元进行加速，综合码元出现概率及2bin 加速实现的难易程度，对以下和几种情况实现2bins/cycle 的加速:
End_of_block(1)+no_zero_flag(0)(表示end_of_block 数值为1，并且接下来的码元no_zero_flag 的数值为0);
No_zero_flag(1)+coeff_abs_greater1_flag(1);No_zero_flag(1)+coeff_abs_greater1_flag(0);Coeffabs_value_remain 。3.3vp9_ctrl 的模块设计
vp9_ctrl 实现的是熵解码的主控，按宏块进行解析，直至当前帧结束，此外还实现了语法元素的prob 读取，语法元素的count 的更新，码流解析后的数据的输出等。
这个小节主要对vp9_ctrl 的主控状态机进行说明。
如图4所示，初始状态为IDLE，当检测到模块的启动信号
时，进入到LOAD_PROB 状态。LOAD_PROB 状态实现了prob 数据从外存(通常是DDR)加载到内部存储器(sram 与reg ，具体的实现在vp9_stream_table 模块中)，并将所有码元的count 数据置0，当检测到prob_load_rdy&&count_set0_rdy 时，进入到SB_BEGIN 状态(SB 为superblock 的缩写)。SB_BEGIN 用于做开始解析一个宏块所需要的准备工作，主要是码元上下文数据context 的读取与更新。之所以需要context 的读取与更新，是因为在解析一些码元如tx_size,mvd 等时需要用到上一行宏块的
对应的码元信息。当SB_BEGIN 状态检测到load_contex_rdy &&up_context_rdy 时，则进入SB 状态。
SB 状态主要是对宏块depth 的控制以实现四叉树的拆分。当depth 为0，表示为1个64x64块;depth 为1，表示为4个32x32块;depth 为2，表示4个16x16;depth 为3，表示4个8x8。
当(depth==0)&&(sb_cnt [0]==1)表示当前宏块里的block 已全解析完了，可以跳转到SB_BEGIN；正常情况下，会跳往PARTI ⁃TION_TYPE；只有在当前的block 处于图像边缘时或超过图像
边缘时，才有可能跳转到SB 状态或者BLOCK 状态。
PARTITION_TYPE 状态实现码元partition_type 的解析。当(partition_type ==PARTITION_SPLIT)&&(depth!=3)时，跳往PARTITION_TYPE 状态；否则则跳往BLOCK 状态。
BLOCK 状态实现了block 内部所有码元的解析，图中的初始的sb_loop_cnt 表示的是当前depth 块中被拆分成的块的个数，如当depth=2，表示当前层次处在16x16，若16x16是被拆分成2个16x8，则初始的sb_loop_cnt 被赋值为2，每进入一次BLOCK 状态，则sb_loop_cnt 减1。若当前BLOCK 内所有码元解析完并且sb_loop_cnt==0，则跳往SB 状态。
4结束语
VP9熵解码器与其它模块配合构成了一个完整的VP9硬件解码器，在TSMC28工艺下signoff 频率达到300MHz 。经实测，大部分YouTube 网站上的2160P 的VP9片源经此硬件解码器解析，可以达到30fps@300MHz 。
参考文献：
［1］Mukherjee D,Han J,Bankoski J,et al.A Technical Overview of VP9-The Latest Open-Source Video Codec ［C ］//Technical Conference &Exhibition,Smpte.SMPTE,2015:44-54.
［2］袁星范.最新一代视频压缩标准VP9综述［J ］.电视技术，2016,40(5):18-21.
作者简介：
拍痧棒
陈梅芬（1985-），女（汉族），福建省泉州市永春县人，助教(中级工程师)，硕士，主要研究方向为基于视频编解码及图形图像处理的数字芯片设计。
图4VP9主控状态
机
（上接第131页）自动杀菌净手器
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