一、概述
甚小天线地面站（Very Small Aperture Terminal）是一种工作在Ku频段（1～14GHz）或C频段（4～6GHz）的小型高度软件控制的卫星通信地球站，简称VSAT，又称微型地球站，小型地球站等。其特点是天线口径很小（一般为0.3～2.4m），设备结构紧凑、固体化、智能化、投资成本低、安装方便、对使用环境的要求不高，不受地面网络的局限，组网灵活。VSAT利用通信卫星转发器，通过VSAT通信系统主站的控制，按需向VSAT终端用户提供相互间各种通信信道，实现数据、话音、传真、广播、图像、电视等多种通信。
VSAT网络的主要优点有：
①经济效益好。VSAT网投资与通信距离无关，在通信距离远、范围大的情况下，一般比其它通信手段便宜20％～50％，并且系统拥有的远端小站越多，其单位成本越低、规模效益越好。
②组网灵活。在VSAT网络中增加、减少或搬迁VSAT站都十分容易，网中用户不受地理位置及地面繁杂的通信线路的限制。
③信道误码率低，容易构成端对端的独立专用通信网。
经济的多元化和计算机技术的普及，使许多部门和企业要求通信系统具有多址接入，一点对多点、组网灵活迅速、覆盖面大、传送多种业务的能力。目前VSAT已广泛应用于工业、农业、建筑业、运输业、金融业及外贸、教育、气象、地震、新闻、零售业等，并被有效地用于解决边远地区的通信问题。VSAT技术主要用于交互式计算机通信等。我国目前采用VSAT组建的行业、地区专用计算机通信网主要有中国人民银行金融卫星数据通信专网、经贸部卫星数据专网、新华社卫星主站报版远程传输系统、民航VSAT专网、上海浦东VSAT卫星通信专用网等。
二、VSAT网络组成
1．VSAT网路结构
VSAT系统由通信卫星转发器、天线口径较大的主站（中枢站）和众多天线口径甚小的小站组成。
①通信卫星转发器。VSAT网中的空间通信是Ku频段（11～14GHz）或C频段（4～6GHz）的卫星转发器提供的。
②VSAT网主站（中枢站）设备的天线口径尺寸较大，一般直径在3.5～11m之间。主站设备有主、备用两份。在多个用户共用主站的网中，主站通常通过地面电路连接到用户设备。主站设备的结构与VSAT小站（终端）是相似的。
③VSAT网小站（终端）包括调制、解调等。它通过设备之间的电缆，将室内单元连接到射频单元。射频单元与天线一起设置在室外，以提供频率变换及收发信等功能。
从中枢站（主站）到VSAT小站的信道叫出境路由，一般采用TDM制。TDM出境数据速率一般为56kbit／s～512kbit／s。在出境路由中，TDM帧组合各种长度的数据信息，并向网内的各VSAT小站广播，每站都接收TDM帧。系统中所有VSAT小站都共用出境路由。
从VSAT小站到中枢站（主站）的信道称入境路由，采用某种形式的TDMA。TDMA载波是为众多VSAT小站所共用的。入境数据速率一般为9.6kbit／s～128kbit／s。入境路由的速率低于出境路由的速率是由于VSAT的天线小、功率低的原因。
2．设备组成
甚小天线地球站由室外单元和室内单元两部分组成。
①室外单元。甚小天线地球站的射频设备，包括小口径天线，低噪声放大器（LNA），上、下变频器，固态放大器（SSPA）。为减少信号功率的损耗和引入的噪声，一般都将SSPA、LNA、上下变频器直接安装在天线后面，并由室内经电缆供电。因室外工作环境恶劣，室外设备既要密封（为了防雨防潮），又要能承受温度的大范围变化（一般要承受从-40℃～-30℃至50℃～60℃的温度变化）。因此，对室外单元各个部件的要求极高。高功率放大器在VSAT站均用固态放大器（SSPA），一般输出功率为5W、10w、20W不等。
②室内单元。甚小天线地球站的中频及基带部分，包括调制、解调器，前向纠错编、译码器以及基带设备。其具体组成根据业务类型不同而略有不同。
3．VSAT网类型
VSAT网，根据其网结构可分为星状网、网状网以及星网混合网三种类型。
①星状网。网路设有一个天线直径较大的主站（中枢站），所有的VSAT小站都连接到主站，其卫星通信路由为VSAT小站至主站和主站至另一VSAT小站，即一个VSAT小站至另一VSAT小站之间的通信需经主站通过卫星两跳而成。整个网路的状态监测、网路控制、卫星信道的分配以及通信线路的建立均由主站来承担。主站如发生故障，将使全网陷入瘫痪状态，所以主站的设备需有备份，可靠性要求较高。
②网状网。即无大型主站的网路，任一小地球站设置网控设备后即成为网控中心。网状网是稀路由的卫星通信方式。一般远端小站只有3～4路话路容量，也可有限度地少量扩容。网状网的优点是任意两个小天线地球站之间均可经卫星直接建立通信，如果不是网控中心站，它发生故障，不会影响全网工作。缺点是地球站的天线直径较大，如C频段工作的直径达4～5m，价格也较高。这种网主要用于公用或专用稀路由话音业务。
③星网混合网。星状网与网状网的混合应用，兼有二者的特点。
4.VSAT网络应用种类
VSAT网络在目前大致上有三种应用类型。第一种是广播型，即多点系统主站通过卫星播出电视、数据包，或多种形式相结合的综合性业务。第二种是点对点系统，它不需要主站，在两个远距用户VSAT终端间通过卫星传输信息。第三种为双向交互式系统，通过卫星使数量很多的智能VSAT终端与中心站实现通信，采用星形配置；或者通信主站实现VSAT终端之间的通信，采用网形网络配置。
VSAT网路可用于单向通信，实现广播式视频、音频或数据通信；或用于双向通信，在中枢站和VSAT站之间传送交互数据或话音，全双工线路由两条单向线路组成，一条用作中枢站到VSAT（出站）的传输，另一条用于VSAT到中枢站（入站）的传输。
用户可专用主站独立建网，也可与其它用户共用主站各自建网。目前利用VSAT组建的大多是以数据通信为主的专用网，其业务类型为：数据广播和分配业务，收集和监控业务，双向交互性业务。详见表1。
三、VSAT主要性能及特点
1. VSAT种类及主要性能
目前已开发出的VSAT种类主要有四种：（1）非扩展频谱VSAT，工作于Ku频段，具有高速度和双向交互通信特点，采用无扩频相移键控调制和自适应带宽接入协议。（2）采用扩展频谱VSAT，工作于C频段，可提供单向或双向数据业务。（3）扩展频谱超小口径终端（USAT），天线直径为0.3～0.5m，是目前最小的双向数据通信地球站。（4）T型小型口径终端（TSAT），可以传输点对点双向综合数据、图像和话音，能与ISBN接口，不需要主站就可以构成网状结构，是一种较高级的VSAT。TSAT系统一般采用2.4m口径天线，与射频终端装在一起。其室内单元包括调制解调器、控制器及接口模块等。TSAT系统通过Ku频段和C频段的卫星转发器工作，安装便捷，网路结构易改变，适于各种公司和全国性的实体应用。
VSAT、TSAT、USAT的主要性能如表2所示。
2.VSAT特点
①VSAT网主要用于传输实时数据业务，信道响应时间十分重要，它对信号质量和网络利用率影响很大。因此，信道响应时间作为VSAT的网络资源。一般情况，较大的业务量和较快的响应时间将占用较多的网络资源。
②从VSAT系统业务性能分析，组网的整个系统拥有远端VSAT小站数目越多，网络的利用率就越高，每个小站承担的费用也就越小。一般情况，组网小站数应为200～5000个。
③中枢站→小站采用广播式的点到多点传输，向全网发布信息。各小站按照一定的协议选取本站所接受的信息。系统设计时为了出站链路而充分考虑提高卫星转发器的利用率，因此中枢站天线口径选得较大。
④小站-中枢站的业务量小，在系统设计时对中枢站链路优先考虑VSAT小站高频功率放大器（HPA）的利用率，其多址接续规程大多采用SSMA或TDMA方式，以尽可能缩小天线口径，降低HPA的输出功率。
⑤VSAT站具有高度软件控制，一般天线口径小，G／T（天线增益／天线温度）小于19.7dB／k，设备结构紧凑、全固体化、功耗小、环境要求不高。
⑥由于VSAT小站共用主站和卫星转发器，因此随着小站数量的增加，每站的费用会逐步降低。做为VSAT小站数据终站（DTE）的数量、速率、活动系数发生变化时，小站费用、共同设备（即主站和转发器）费用在每站每月费用中也会发生变化。
⑦VSAT系统的技术制式主要有：（l）TDM／SCPC（美国VSI公司），以SCPC为基础，技术较成熟；（2）TDM／SSMA（美国Equatorial公司），采用扩展频谱技术增强抗干扰能力；（3）TDM／MF TDMA（美国Hughes、日本NEC等公司），制式先进、系统效率高、容量大、组网灵活。用户根据业务要求，容量大小、抗干扰能力等选择相应的多址接续方式。
四、VSAT发展方向
VSAT卫星数据通信网综合了分组信息传输、交换技术、Ku和C频段通信技术、微波通信技术、多址协议、大规模集成电路及频谱扩展等多种先进技术，具有较大的网路灵活性，发展前景诱人。今后VSAT发展目标主要是：（1）进一步降低VSAT系统投资成本；（2）采用新技术提供更多的VSAT数据业务；（3）提供更加完善的网路监控管理功能；（4）实现与各种用户设备和地面网的综合，进一步扩大VSAT的应用范围。
在VSAT技术方面主要开发领域是：（1）微波集成电路、数字集成电路和低成本高功放；（2）低成本天线及安装、维护方法；（3）可应用于调制解调、编译码、信令处理、维护控制和子系统设计的数字信号处理技术；（4）应用功能更强的微处理机、开发新的应用软件、实现OSI模型的上层协议；（5）与新终端设备、PBX、LAN和ISDN接口的标准化；（6）开发具有高功放、点波束和波束扫描，星上处理和星际连接功能星体技术，实际VSAT—VSAT小站直接互连；（7）新的网路监控管理技术等。
VSAT网络发展方向如下：
1．利用VSAT将各局域网和城域网互连起来组成灵活高效的VSAT卫星广域网（SWAN）。目前利用现有的地面设施组成WAN存在诸多问题，如网路不灵活、协议多，通信成本高，业务速度受到限制、覆盖范围不大、网络扩充难等。采用VSAT组成的SWAN则能克服这些不足。SWAN不仅能形成一个结构灵活的基干广域网，而且用户可以随意选择网络拓扑。
2．作为综合业务数字通信网（ISDN）运送网来支持较大范围内的ISDN业务。ISDN由各种终端设备组成的用户住地网、本地接入网和由交换与传输设备构成的运送网组成。利用较大容量VSAT或TSAT就可以代替ISDN的运送网。同样利用TSAT连接ISDN PBX，可以组成ISDN专用网。
3．VSAT与卫星移动通信系统（MSAT）配合使用，可以大大减少通信费用。MSAT网主要用于车辆与车队管理中心之间的通信、车队管理中心及与用户之间的通信。车队管理中心之间及用户之间的通信为“回运网”。由VSAT实现回运网的任务，由MSAT实现车辆与车辆管理中心之间的通信，是运输业务发展的理想运营网络。
4．VSAT与地面蜂窝状移动通信结合的网络。该组合通信网将VSAT终端与地面蜂窝状通信系统的基站建在一起，应用卫星链路将各个移动电话局连接起来，实现移动用户的远距离通信。其业务范围为单、双向数据或话音，基本速率为56kbit／s、32kbit／s，或16kbit/s。今后将重点开发应用好地面蜂窝状移动通信系统与VSAT系统之间的信令变换、规程协议互连及基站与VSAT小站的接口技术等。(薛兴华)