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基于VSAT的大渡河流域VOIP应急调度通信系统设计

文档作者：刘金全邹联文档来源：国电大渡河流域梯级电站集控中心		点击数：	更新时间： 2025年06月03日
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上一篇：基于防洪调度的流域梯级水电站决策系统

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第39 卷第8 期水电站机电技术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
作者简介：刘金全（1981-），男，工程师，研究方向：光纤通信系统与
卫星通信系统在电力行业中的应用。
基于VSAT 的大渡河流域VOIP 应急调度通信系统设计
刘金全，邹联
（国电大渡河流域梯级电站集控中心，四川成都610041）
摘要：甚小孔径终端VSAT(Very Small Aperture Terminal)卫星通信系统具有速率高、微型化、建设周期短等优点，已
在电力系统应急通信网建设中逐步得到广泛应用，VOIP(Voice over Internet Protocal)技术则将模拟声音信号数字化，
使其可以在IP 数据网络上传输。文中以大渡河流域VOIP 应急调度通信系统为例，介绍了基于VSAT 关键技术的大
渡河流域VOIP 应急调度通信系统建设案例，为今后进一步推广基于VSAT 的VOIP 应急调度通信系统在各个行业
的广泛应用提供了积极的参考。
关键词：甚小孔径终端；VOIP；电力系统；应急通信系统
中图分类号：TN927+.2 文献标识码：B 文章编号：1672-5387（2016）08-0079-03
DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.024
0 引言
随着国内水电事业的迅猛发展，为了提高水资
源利用率，全国各大流域水电开发公司均在设立集
控中心，以满足流域各梯级电站统一管理调度的需
要。大渡河流域梯级电站集控中心是实施大渡河流
域梯级水电站联合优化调度、提高水资源利用率、实
现水电站发电效益最大化的运行、管理中心，主要采
用地面光纤网络作为通信通道。近年来，由于四川地
区地震、泥石流等自然灾害频发，对大渡河流域光纤
通信网络造成重大影响，大渡河流域集控中心迫切
需要建立一套应急调度通信系统作为传统PSTN 通
信系统的补充，在应急情况下为集控中心至流域各
梯级水电站提供稳定、可靠的调度语音通信通道。甚
小孔径终端 [1，2（] VSAT，Very Small Aperture Terminal)
卫星通信系统以其速率高、微型化、建设周期短等优
点，已在电力系统应急通信网建设中逐步得到广泛
应用，而VOIP[3，4]（Voice over Internet Protocal）技术
则将模拟声音信号数字化，使其可以在IP 数据网络
上传输。文中以大渡河流域VOIP 应急调度通信系
统为例，介绍了基于VSAT 卫星系统的VOIP 应急
调度通信系统的网络设计，阐述了VSAT 卫星系统
与VOIP 技术紧密结合，在大渡河应急调度通信系
统中的成功应用。
1 VOIP 技术
VOIP 的基本原理是使用基于IP 数据网的分组
交换替代电路交换实现传统的语音通信。其核心内
容是：将传统语音信号通过一定的压缩算法进行处
理生成IP 数据包，所有IP 数据包通过IP 数据网进
行传输，到达目的地后再将这些IP 数据包重新组合
并进行解码解压处理还原成传统模拟语音信号，从
而实现基于IP 数据网的传统语音通信。传统的1 路
语音数字电话带宽为64 kb/s，而采用VOIP 技术的
1 路语音数字电话带宽仅为8~11 kb/s，带宽利用率
提高了5~8 倍。VOIP 网络电话的核心是VOIP 网络
电话网关。VOIP 网络电话网关不仅实现传统语音信
号到IP 数据包的相互转换，还具有网络路由功能，
将用户拨打的被叫号码映射为目的电话网关的IP
地址，最后将IP 数据包通过Internet 网络传到目的
VOIP 电话网关。
2 大渡河VSAT 卫星通信系统
大渡河流域卫星通信系统采用星型结构，主要
为中心站（集控中心）与远端站（各流域梯级水电
79
站）。通信业务主要集中在中心站与远端站之间的各
类自动化业务数据与VOIP 语音数据，各远端站之
间几乎无数据交互。大渡河流域卫星应急通信系统
采用TDM/D-TDMA[5]卫星传输体制，对每个远端站
做到了按需分配带宽，适合远端站突发性业务需求，
使得整个卫星频带资源得到最高效的使用。目前整
个系统租用的卫星转发器频谱带宽为1 MHz，上行、
下行传输频谱带宽各500 kHz，经过一定的转换后
换算成信息传输速率后上行、下行各约为600 kb/s。
系统由1 个成都中心站（集控中心）、7 个大渡
河流域远端站（瀑布沟电站、深溪沟电站、龚嘴电站、
铜街子电站、枕头坝电站、大岗山电站、尼日河闸首）
组成。远端站最大容量可扩容至20 个站，覆盖整个
大渡河流域各梯级电站。按照电力二次系统安全防
护分区的相关规定，采用横向隔离纵向认证的方式
实现不同业务数据之间的安全防护，成都中心站与
流域各远端站均划分为3 个VLAN，分别应用于不
同的业务数据传输需求。由于系统采用的是星型网
络结构，成都中心站是整个系统的核心节点，因此成
都中心站侧的重要设备均采用1+1 热备配置，例如
功率放大器（BUC）、下变频器（LNB）、卫星调制解调
器（MiniHub）等。成都中心站网络结构如图1 所示。
3 基于VSAT 的VOIP 应急调度通信系统设计
3.1 VOIP 数据网络结构
大渡河VSAT 卫星通信系统中心站与远端站均
划分3 个VLAN，其中VLAN30 作为VIOP 应急调度
通信系统的专用VLAN。在中心站，集控中心配置有
1 台哈里斯1024 用户的调度程控交换机，在交换机
内部安装一块内嵌于哈里斯交换机的EEG IP 网关
板。EEG 网关板前面板引出一条10/100 M 网络接口
连接到VSAT 卫星通信系统中心站的VLAN30 交换
机端口上，EEG 网关板打开H.323 协议的VOIP 功
能，为调度交换机提供了VOIP 接口。在远端站，每
个梯级电站配置1 台SAG32 VOIP 网关，该网关提
供2~32 个模拟电话接口，通过一个10/100 M 网络
接口连到VSAT 卫星通信系统中心站远端站的
VLAN30 交换机端口上，实现模拟语音的IP 数字化
转换。这样集控中心通过VSAT 卫星通信系统提供
的IP 数据网，可以将集控中心调度交换机上的模拟
用户号码远程配置到各远端站的SAG32 VOIP 网关
上，从而实现集控中心与各流域梯级电站建立的一
套基于VSAT 卫星通信系统的VOIP 应急调度通信
系统。该系统网络结构如图2 所示：
图2 基于VSAT 的VOIP 应急调度通信系统网络结构图
3.2 VOIP 网关设备配置
中心站EEG 网关板与各远端站SAG32 网关的
IP 及媒体参数配置如表1 所示。
各梯级电站的中控室配置2 部应急VOIP 电
话，连接到SAG32 网关上。当应急状况下，传统的
图1 大渡河卫星通信系统中心站网络结构
80 水 电 站 机 电 技 术 第 39卷
PSTN 通信通道中断时，集控中心调度员可以拨打各
梯级电站的中控室的应急VOIP 电话，实现通过
VSAT 卫星通道的应急调度语音通信，为集控中心
至流域各梯级水电站提供稳定、可靠的调度语音通
信通道。
3.3 带宽分析
VSAT 卫星通信系统根据流域各远端站VOIP
电话网关定制的Qos 策略和实际VOIP 电话数量来
分配相应的卫星带宽。系统实时监控成都中心站与
流域各远端站的通信需求，以8 次/s 的速度实时动
态调整带宽分配，这样的动态带宽调整非常适合突
发性的VOIP TCP/IP[6]业务的网络应用。卫星通信系
统作为地面光纤网络的备用通信通道，在地面光纤
网络正常情况下无业务数据传输，只有很少一部分
卫星通信系统网管Qos 链路管理数据传输，因此在
VSAT 卫星通信系统的入向TDMA 载波上的12 个
时隙（time-slot）中，每个远端站均只占用了1 个时
隙，用来传输网管数据，其余大部分时隙处于空闲状
态，TDMA 时隙使用情况如图3 所示，工作时隙只有
1/3。空闲时隙约占2/3。
图3 VSAT 卫星通信系统TDMA 时隙占用图
系统入向载波流量数据监视图如图4 所示，在
入向TDMA 载波上Qos 网管数据流量很低，大约为
2~5 kb/s。实际测试3 个远端站6 部卫星应急VOIP
电话同时启用时，流量大约为60 kb/s，每部卫星应
急VOIP 电话实际占用带宽不到10 kb/s。系统入向
载波配置的带宽为634.57 kb/s 可供60 部应急
VOIP 电话同时使用。
4 结束语
大渡河流域VOIP 应急调度通信系统自投运以
来，作为地面光纤网络的有效补充，为大渡河集控中
心与流域各梯级水电站之间提供了稳定、可靠性的
调度语音应急通信通道，满足了集控中心对应急通
信通道高可靠性需求。文中以大渡河流域VOIP 应
急调度通信系统为例，详细介绍了基于VSAT 关键
技术的大渡河流域VOIP 应急调度通信系统建设案
例，为今后进一步推广基于VSAT 的VOIP 应急调
度通信系统在各个行业的广泛应用提供了积极的参
考。
参考文献：
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[4]王恩临，单明楠. 基于下一代电力通信系统VOIP 中的SIP
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局域网中的应用[J]. 无线电工程，2008，38（6）.
[6]吴震，王辉. TCP 性能增强代理在卫星网络中的应用
[J]. 通信技术，2009，42（3）.
序号 设备名称 网关设备IP 地址 所属远端站VLAN 编号应急电话号码语音编码格式 RTP 包大小 接收最大延时
1 中心站EEG 网关板 192.168.254.201 中心站VLAN30 G.729 20 ms 600 ms
2 瀑布沟SAG32 网关 192.167.12.200 瀑布沟站VLAN30 8727、8728 G.729 20 ms 600 ms
3 深溪沟SAG32 网关 192.167.9.200 深溪沟站VLAN30 8725、8726 G.729 20 ms 600 ms
4 龚嘴SAG32 网关 192.167.6.200 龚嘴站VLAN30 8722、8723 G.729 20 ms 600 ms
5 铜街子SAG32 网关 192.167.3.200 铜街子站VLAN30 8720、8721 G.729 20 ms 600 ms
6 大岗山SAG32 网关 192.167.21.200 大岗山站VLAN30 8732、8733 G.729 20 ms 600 ms
7 枕头坝SAG32 网关 192.167.24.200 枕头坝站VLAN30 8734、8735 G.729 20 ms 600 ms
表 1 VOIP 网关设备IP 及媒体参数配置表
图4 卫星通信系统流量实时监视图
第8期 刘金全，等：基于 VSAT的大渡河流域VOIP应急调度通信系统设计 81

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