1、1第六章 地球站和VSAT 6.1 引言引言 6.2 HPA & LNA 6.3 地球站射頻基本性能地球站射頻基本性能 6.4 天線、饋源和跟蹤系統天線、饋源和跟蹤系統 6.5 射頻射頻 (RF) 分系統分系統 6.6 通信公用和網絡接口分系統通信公用和網絡接口分系統 6.7 固定和廣播衛星業務地球站固定和廣播衛星業務地球站 6.8 很小孔徑終端網絡很小孔徑終端網絡 (VSAT網絡網絡) 6.1 引言衛星通信系統框圖星載和地球站設備星載和地球站設備56.2 HPA和和LNA 高功率放大器（高功率放大器（HPA）行波管放大器（行波管放大器（TWTA） Traveling Wave Tub

2、e Amplifier速調管放大器（速調管放大器（KPA） Klystron Power Amplifier固態功率放大器（固態功率放大器（SSPA） Solid State Power Amplifier6不同頻段三種放大器的輸出功率不同頻段三種放大器的輸出功率30002500200015001000 500 0C波段波段Ku波段波段Ka波段波段KPATWTASSPA射頻功率輸出射頻功率輸出(W）40W25W15W7放大器放大器輸出功率輸出功率帶帶 寬寬功放管功放管TWTA中中50800W水冷水冷:10kw較寬較寬C波段：波段：500MHzKu和和Ka波段波段:1000MHz真空管真空管KP

3、A大大1KW以上以上較窄較窄50-100MHz真空管真空管SSPA小小3-10W介于介于TWTA和和KPA之間之間砷化鎵場效應砷化鎵場效應半導體管半導體管三種放大器的性能比較三種放大器的性能比較8 低噪聲放大器（低噪聲放大器（LNA）參量放大器參量放大器致冷砷化鎵場效應放大器致冷砷化鎵場效應放大器常溫砷化鎵場效應放大器常溫砷化鎵場效應放大器(GaAsFET)9三種三種LNA的內部噪聲性能的內部噪聲性能 140 120 100 80 60 40 20 0C波段波段Ku波段波段Ka波段波段參量放大器參量放大器制冷制冷GaAsGaAs放大器噪聲溫度放大器噪聲溫度(K(K）10LNA前端接法前端接法L

4、NA模塊只包含低噪聲放大器模塊只包含低噪聲放大器寬帶低噪聲下變頻模塊：寬帶低噪聲下變頻模塊：LNA模塊除了低噪聲模塊除了低噪聲放大器以外，還包含寬帶下變頻器放大器以外，還包含寬帶下變頻器(1GHz)窄帶低噪聲下變頻模塊：窄帶低噪聲下變頻模塊： LNA模塊除了低噪模塊除了低噪聲放大器以外，還包含窄帶下變頻器聲放大器以外，還包含窄帶下變頻器(70MHz)136.3 地球站射頻基本性能地球站射頻基本性能描述地球站性能的一個最基本參量，是描述地球站性能的一個最基本參量，是接收天線接收天線增益對噪聲溫度比增益對噪聲溫度比 (G/T) 值，值，又稱為地球站的又稱為地球站的品質因數品質因數。它表示一個。它表

5、示一個地球站的接收能力強弱，地球站的接收能力強弱，G/T值越高就意值越高就意味著地球站的接收能力越強。因此，根味著地球站的接收能力越強。因此，根據提供業務和據提供業務和G/T值的不同，可以按此對值的不同，可以按此對地球站進行分類。地球站進行分類。 14地球站分類地球站分類業務業務地球站類型地球站類型近似近似G/T值值（dB/K）注解注解FSS固定業務固定業務大大中中小小很小很小很小很小4030252012發送發送/接收接收單收單收MSS移動業務移動業務大大中中小小-4-12-24要求跟蹤要求跟蹤要求跟蹤要求跟蹤沒有跟蹤沒有跟蹤BSS直播業務直播業務大大小小158社區接收社區接收個體接收個體接收

6、地球站設備一般組成地球站設備一般組成地球站設備的一般原理性框圖地球站設備的一般原理性框圖 18地球站技術近期發展趨向地球站技術近期發展趨向最大的增長點是移動衛星業務。用戶的最大的增長點是移動衛星業務。用戶的數目在本世紀前數目在本世紀前10年會達到年會達到1千萬以上。千萬以上。大部分手持終端，都具有與地面移動系大部分手持終端，都具有與地面移動系統同時運行的能力。統同時運行的能力。196. 3 地球站射頻基本性能地球站射頻基本性能6.3.1 有效全向輻射功率有效全向輻射功率 (EIRP)的定義和計算的定義和計算 如果用如果用PT表示天線饋源口的輸入功率，表示天線饋源口的輸入功率，GT是發射天線增是

7、發射天線增益，則地球站的有效全向輻射功率就是：益，則地球站的有效全向輻射功率就是：EIRP =PTGT20接收系統噪聲分析和品質因數接收系統噪聲分析和品質因數G / T值計算值計算通常用天線增益對噪聲溫度比通常用天線增益對噪聲溫度比G / T，表表示地球站天線和低噪聲放大器的性能，它示地球站天線和低噪聲放大器的性能，它與接收機的靈敏度密切相關。參量與接收機的靈敏度密切相關。參量G是表是表示低噪聲放大器輸入端的接收天線增益。示低噪聲放大器輸入端的接收天線增益。 21 1. 通信系統中的噪聲通信系統中的噪聲 通信系統中有關噪聲的論述時基于白噪通信系統中有關噪聲的論述時基于白噪聲的噪聲形式，它的功率

8、譜密度為聲的噪聲形式，它的功率譜密度為N0 0/2/2，在很大的頻率范圍內是平滑的。在很大的頻率范圍內是平滑的。 22在電子通信系統中，由噪聲源送到匹配在電子通信系統中，由噪聲源送到匹配負載的白噪聲功率譜密度通常用負載的白噪聲功率譜密度通常用W / Hz表示，為表示，為:2/2/0SkTN23 2. 放大器的噪聲溫度和噪聲系數放大器的噪聲溫度和噪聲系數 系統噪聲溫度：eSTTT噪聲系數噪聲系數 :0001TTBGkTNBGkTFen24 3. 放大器級聯噪聲溫度 用于等效噪聲溫度分析的級聯二端口系統用于等效噪聲溫度分析的級聯二端口系統 25n個系統噪聲溫度：121213121/ nneeeee

9、GGGTGGTGTTTn個系統級聯時的噪聲系數個系統級聯時的噪聲系數 121213121/)1(/)1(/)1( nnGGGFGGFGFFF26 4. 無源器件的噪聲溫度 有損網絡的損耗因子L等于它的噪聲系數F 0)1(TLTe有損二端口網絡的等效噪聲溫度為 27 5. 天線噪聲溫度 天線噪聲溫度是通過天線進入到接收機的噪聲的量度，它是由所有外部噪聲源產生的噪聲分量的積分：dTGTbA),(),(4102028 6. 系統總噪聲溫度 用于等效噪聲溫度計算的地球站接收端用于等效噪聲溫度計算的地球站接收端 23201111GTTTLLLTTTTeeAeS296.4 天線、饋源和跟蹤系統天線、饋源和

10、跟蹤系統1.天線是一種互易器件，當頻率給定時，接收和天線是一種互易器件，當頻率給定時，接收和發送特性是相同的發送特性是相同的2.地球站天線可以用來作為定義各個參量的樣本地球站天線可以用來作為定義各個參量的樣本3.大部分地球站天線要求能沿著兩根軸方向運動，大部分地球站天線要求能沿著兩根軸方向運動，即仰角和方位角方向，以便能迅速跟蹤衛星即仰角和方位角方向，以便能迅速跟蹤衛星30 1. 天線基礎和輻射方向性圖天線基礎和輻射方向性圖天線輻射方向性圖天線輻射方向性圖 31 2. 天線主要特性參量天線主要特性參量 1.天線的半功率點波束寬度天線的半功率點波束寬度DN/hpN 場分布系數場分布系數工作波長工

11、作波長 D 天線直徑天線直徑32 2. 天線主要特性參量天線主要特性參量 2.2.天線方向性天線方向性 AVPPD, 仰角仰角方位角方位角 PAV 平均輻射功率平均輻射功率33 2. 天線主要特性參量天線主要特性參量 3. 3. 效率效率 拋物面天線拋物面天線5070%喇叭天線喇叭天線90%34 2. 天線主要特性參量天線主要特性參量 4.4.增益函數增益函數 4/,iPPDG（圓形天線）（圓形天線）天線增益天線增益增益函數增益函數的最大值的最大值224DAG天線增益天線增益G與半功率點波束寬度與半功率點波束寬度hp的關系的關系, 孔徑效率孔徑效率 60 % 366.4.2 天線系統天線系統

12、基于它們的幾何形狀，地球站可以使用基于它們的幾何形狀，地球站可以使用具有軸對稱和非軸對稱的天線結構。具有軸對稱和非軸對稱的天線結構。 371. 軸對稱結構軸對稱結構喇叭拋物面天線結構圖喇叭拋物面天線結構圖 卡塞格倫天線結構圖卡塞格倫天線結構圖 極軸天線結構圖極軸天線結構圖 42 2. 非軸對稱結構非軸對稱結構 (偏饋天線偏饋天線) 非軸對稱非軸對稱 ( (偏饋偏饋) ) 天線結構圖天線結構圖 443. 天線安裝天線安裝天線安裝結構圖天線安裝結構圖: (a) 方位角方位角仰角裝置；仰角裝置； (b) XY軸裝置軸裝置 456.4.3 饋源系統饋源系統1.主饋源系統功能主饋源系統功能l照射整個主反

13、射器照射整個主反射器l將發射和接收信號頻帶隔離開將發射和接收信號頻帶隔離開l在雙極化系統中分離和組合信號極化在雙極化系統中分離和組合信號極化l為某些類型的衛星跟蹤系統提供誤差信號為某些類型的衛星跟蹤系統提供誤差信號2. 喇叭饋源喇叭饋源3. 正交極化饋源正交極化饋源一種正交極化饋源系統的組成框圖一種正交極化饋源系統的組成框圖 一種正交極化饋源系統的組成框圖一種正交極化饋源系統的組成框圖 486.4.4 跟蹤系統跟蹤系統 在地球站天線處觀察，當衛星漂移占地在地球站天線處觀察，當衛星漂移占地球站天線半功率點波束寬度很大部分時，球站天線半功率點波束寬度很大部分時，為了避免使天線指向損耗過大，必須要為

14、了避免使天線指向損耗過大，必須要采用跟蹤系統，即：采用跟蹤系統，即： S hphp / N 49對地球站天線跟蹤系統的要求對地球站天線跟蹤系統的要求能部分或全部執行下列功能：能部分或全部執行下列功能：1.衛星搜索衛星搜索 2.自動跟蹤自動跟蹤 3.手工跟蹤手工跟蹤 4.程序跟蹤程序跟蹤 (a) 一種衛星跟蹤系統的主要元件一種衛星跟蹤系統的主要元件. (b) 一種步進跟蹤系統一種步進跟蹤系統 51自動跟蹤系統自動跟蹤系統 1 步進跟蹤系統步進跟蹤系統 2 單脈沖跟蹤技術單脈沖跟蹤技術 3 智能跟蹤智能跟蹤 526.5 射頻射頻 (RF) 分系統分系統 6.5.1 發送設備發送設備1.HPA備份方

15、式備份方式l1+1lN+12. 多載波合成多載波合成3.功率合成功率合成 l提高輸出功率提高輸出功率l提高系統可靠性提高系統可靠性4. 高功放的非線性高功放的非線性536.5.2 接收設備(a) 參量放大器原理電路框圖。參量放大器原理電路框圖。(b) 一個一個GaAs FET低噪聲放大器電路低噪聲放大器電路 54參量放大器的等效噪聲溫度可以近似表參量放大器的等效噪聲溫度可以近似表示為：示為： Te f f S S To / f i i 55參量放大器可大致劃分 不致冷的：To 環境溫度 + 100 C 270 C = 300 K；熱電致冷的：To 500 C = 223 K；深致冷的：To 2

16、500 C = 23 K。 566.6 通信公用和網絡接口分系統通信公用和網絡接口分系統6.6.1 上變頻器 (UC) 和下變頻器 (DC) l 變頻l 一次變頻一次變頻l 二次變頻二次變頻l 中頻l 70MHz （36MHz轉發器）轉發器）l 140MHz （72MHz轉發器）轉發器）576.6.1 上變頻器和下變頻器上變頻器和下變頻器1.上變頻過程和上變頻器原理BPF10uBPF 110uBPF 22一次變頻一次變頻二次變頻二次變頻586.6.1 上變頻器和下變頻器上變頻器和下變頻器 衛星通信中只發送一個混頻邊帶 發送頻率u要求能夠快速改變 一般采用二次變頻 兩個一次變頻的級聯596.6.

17、1 上變頻器和下變頻器上變頻器和下變頻器2.轉發器跳躍、極化跳躍和上變頻器備份l轉發器跳躍在一幀內地球站將發送載波從一個轉發器跳到另一個轉發器l極化跳躍地球站將載波從一個極化的轉發器跳躍到另一個極化的轉發器3. 下變頻過程二次變頻606.6.2 頻率合成器頻率合成器所謂的所謂的頻率合成器頻率合成器，就是用一個高穩定度，就是用一個高穩定度的基音晶體振蕩器作為基準頻率源；然后的基音晶體振蕩器作為基準頻率源；然后對它進行數學四則運算，用電路中的混頻、對它進行數學四則運算，用電路中的混頻、倍頻、分頻電路來實現；最后采用鎖相技倍頻、分頻電路來實現；最后采用鎖相技術，使它產生步長一定、與基準頻率源具術，使

18、它產生步長一定、與基準頻率源具有同樣穩定度的大量頻率分量輸出。有同樣穩定度的大量頻率分量輸出。(a) 發送頻率合成器原理圖發送頻率合成器原理圖 (b) 接收頻率合成器原理圖接收頻率合成器原理圖 上、下變頻合用一種微波頻率合成器上、下變頻合用一種微波頻率合成器 646.6.3 中頻放大、濾波和均衡中頻放大、濾波和均衡 放大、濾波、和群時延均衡功能是在中放大、濾波、和群時延均衡功能是在中頻實施的。頻實施的。 在中頻濾波中的幅度和群時延限制在中頻濾波中的幅度和群時延限制 666.6.4 調制和解調衛星通信中，調制和解調是在中頻實現的。調制和解調系統的類型，應與多址聯接方式 (FDMA或TDMA等)、

19、基帶信號數量 (多個或一個信道)、基帶信號調制載波類型 (數字相位調制或模擬調頻) 相適應.676.6.5 基帶信號處理在發送端調制前和接收端解調后，根據信號的類型和傳輸特性，要對基帶信號進行多項信號處理。 686.6.6 網絡接口分系統這個分系統是地球站的通信系統設備，和地面網絡基帶信號之間的接口。主要功能是信號復用和去復用、數字話音插空 (DSI) 和信道倍增 (DCME)、回波抑制和消除，以及圖像信號壓縮編碼 (DVB/MPEG-2) 等。 706.6.6 網絡接口分系統 陸地鏈路選擇n 地面微波n 光纜n 電纜PSTN、 PNRF 終端終端716.6.6 網絡接口分系統 地面接口n 電

20、話通信n 模擬電話：四線制，模擬電話：四線制，0/5Vn 數字電話：數字電話：E1， G.703 T1 ， G.703726.6.6 網絡接口分系統網絡接口分系統 地面接口地面接口n數據通信數據通信n 低速（低速（SCPC）：）：RS232，56kb/sn 中速（中速（IDR）（）（MCPC)）：）：64k45Mb/sn 高速（高速（TDMA）：）：120Mb/s n 電視傳輸：單向，復合電視信號電視傳輸：單向，復合電視信號746.6.7 其他類型地球站其他類型地球站 TT&C地球站地球站n 1013米天線米天線n RF終端終端n 地面接口地面接口n 基帶設備基帶設備n 指令子系統指令

21、子系統n 測距子系統測距子系統n 遙測子系統遙測子系統766.6.7 其他類型地球站（其他類型地球站（2） TV上行站上行站n 大型地球站大型地球站n 視頻數字化視頻數字化n 多路壓縮傳輸多路壓縮傳輸776.6.7 其他類型地球站（其他類型地球站（3） TV單收站（單收站（TVRO）n DTH（直接到戶）（直接到戶）n 單接收機單接收機n 小天線小天線n Cable Head Endn 多接收機多接收機n 大天線大天線TVRO天線直徑與衛星天線直徑與衛星EIRP的關系的關系具有衛星前端的地面有線電視系統具有衛星前端的地面有線電視系統6.6.8 MSS移動終端和信關站 移動終端 n GEO：艦（

22、船）載、 機載、車載n LEO/MEO：便攜式典型手機參數典型手機參數系 統平均發射功率天線增益G/TIridium0.4W1.0 dBi-23Globalstar0.5W2.5dBi-22826.6.8 MSS移動終端和信關站移動終端和信關站 信關站信關站 網絡（用戶）管理功能網絡（用戶）管理功能與地面公用網互連的功能與地面公用網互連的功能交換功能（路由分配功能）交換功能（路由分配功能）836.7 VSAT網絡網絡VSAT的概念的概念lVSAT：早期稱為微型站、小型數據站或甚：早期稱為微型站、小型數據站或甚小孔徑終端。到小孔徑終端。到80年代中期，人們習慣稱為年代中期，人們習慣稱為VSAT終

23、端或終端或VSAT系統（網絡）。系統（網絡）。lVSAT系統中小站設備的天線口徑通常為系統中小站設備的天線口徑通常為0.3-2.4m，由主站應用管理軟件監測和控制，由主站應用管理軟件監測和控制小型地球站。小型地球站。84VSAT的特點的特點l可支持多種業務類型：數據、話音、圖象等可支持多種業務類型：數據、話音、圖象等l可工作在可工作在C波段或波段或Ku波段波段lVSAT終端天線小、設計結構緊密、功耗小、終端天線小、設計結構緊密、功耗小、成本低、安裝方便、對環境要求低成本低、安裝方便、對環境要求低l組網靈活、獨立性強，其網絡結構、技術性能、組網靈活、獨立性強，其網絡結構、技術性能、設備特性和網絡

24、管理都可以根據用戶的要求進設備特性和網絡管理都可以根據用戶的要求進行設計和調整行設計和調整l可以與計算機、可以與計算機、ISDN聯網聯網85天線孔徑小，設備結構緊湊天線孔徑小，設備結構緊湊;全固態化，功耗小，成本低；全固態化，功耗小，成本低；覆蓋范圍大，對環境條件要求不高；覆蓋范圍大，對環境條件要求不高；安裝組網靈活方便，網絡結構、性能指標、設安裝組網靈活方便，網絡結構、性能指標、設備特性和管理等，都可按照用戶的需要來進行備特性和管理等，都可按照用戶的需要來進行設計。設計。VSAT小站的主要特征小站的主要特征86VSAT衛星通信網的特點衛星通信網的特點1、與地面通信網相比較、與地面通信網相比較

25、覆蓋范圍大，通信成本與距離無關覆蓋范圍大，通信成本與距離無關可對所有地點提供相同的業務種類和服務質量可對所有地點提供相同的業務種類和服務質量靈活性好，多種業務可以在一個網內并存靈活性好，多種業務可以在一個網內并存可擴容性好，擴容成本低可擴容性好，擴容成本低獨立性好，是用戶擁有的專用網獨立性好，是用戶擁有的專用網互操作性好，采用不同標準的用戶可以跨越不同的互操作性好，采用不同標準的用戶可以跨越不同的地面網而在同一個地面網而在同一個VSAT網內進行通信網內進行通信傳播時延大傳播時延大87VSAT衛星通信網的特點（衛星通信網的特點（2）2、與傳統衛星通信網相比較、與傳統衛星通信網相比較面向用戶而不是

26、面向網絡面向用戶而不是面向網絡小口徑天線，天線口徑小口徑天線，天線口徑0.3-2.4m智能化功能強，可無人操作智能化功能強，可無人操作低功率的發射機，一般幾瓦以下低功率的發射機，一般幾瓦以下集成化程度高，集成化程度高，VSAT從外表看只分為天線、室內從外表看只分為天線、室內單元（單元（IDU）和室外單元（）和室外單元（ODU）三個部分）三個部分VSAT站很多，但各站的業務量較小站很多，但各站的業務量較小一般用作專用網，而不用作公用網一般用作專用網，而不用作公用網88VSAT系統分類系統分類分類依據分類依據n多址方式多址方式n調制方式調制方式n傳輸速率傳輸速率n傳輸業務傳輸業務VSATVSAT(

27、SS)USATTSATTVSAT天線直徑天線直徑（m）1.2-1.80.6-1.20.3-0.51.2-3.51.8-2.4頻段頻段Ku/CCKuKu/CKu/C出站速率出站速率(Kbps)56-5129.6-325656-1544入站速率入站速率(Kbps)16-1281.2-9.62.456-1544多址方式多址方式 （入境）（入境）ALOHAS-ALOHAR-ALOHADA-TDMACDMACDMAPA多址方式多址方式 （出境）（出境）TDMACDMACDMAPAPAVSATVSAT(SS)USATTSATTVSAT調制方式調制方式BPSK/QPSKDSFH/DSQPSKFM有無有無樞紐

28、站樞紐站無無/有有有有有有無無有有支持的支持的協議協議SDLC、X.25、BSC、ASYNC網絡運行網絡運行共用共用/專用專用共用共用/專用專用共用共用/專用專用專用專用共用共用/專用專用91說說 明明l 第1類是工作在Ku頻段的高速雙向交互型VSAT，采用不擴頻相移鍵控調制和自適應帶寬接入協議l 第2類采用直擴技術，可提供單向或雙向數據業務l 第3類是目前最小的雙向數據通信地球站，稱做特小地球站，采用混合擴頻調制和多址技術l 第4類以T1或低于T1的速率用來雙向傳輸話音、數據和圖象的綜合業務，不需要中樞站l 第5類是接收電視用的，也用來接收廣播質量的話音和高速數據 92VSAT網絡分類網絡分

29、類 (1)根據業務性質根據業務性質以數據通信為主的網，除數據通信外，還能提供傳以數據通信為主的網，除數據通信外，還能提供傳真及少量的話音業務真及少量的話音業務以話音通信為主的網，主要是供公用網和專用網話以話音通信為主的網，主要是供公用網和專用網話音信號的傳輸和交換，同時也能提供交互型的數據音信號的傳輸和交換，同時也能提供交互型的數據業務。業務。以電視接收為主的網，接收的圖像和伴音信號可作以電視接收為主的網，接收的圖像和伴音信號可作為有線電視的信號源通過電纜分配網傳送到用戶家為有線電視的信號源通過電纜分配網傳送到用戶家中。中。93VSAT網絡分類（網絡分類（2）VSAT網采用的網絡結構網采用的網

30、絡結構星形結構的星形結構的VSAT系統系統網狀結構的網狀結構的VSAT系統系統星形和網狀混合結構的星形和網狀混合結構的VSAT系統系統94VSAT網絡分類（網絡分類（3）根據不同的安裝方式根據不同的安裝方式n固定式、墻掛式、可搬移式、背負式、手提式、固定式、墻掛式、可搬移式、背負式、手提式、車載式、機載式、船載式等車載式、機載式、船載式等按業務性質按業務性質n固定業務固定業務n移動業務移動業務按收發方式按收發方式n單收站單收站n雙向站雙向站95VSAT的主要業務種類和典型應用的主要業務種類和典型應用除了個別寬帶業務外的幾乎所有現有業務除了個別寬帶業務外的幾乎所有現有業務n話音、數據、傳真、話音

31、、數據、傳真、LAN互連、會議電話、可視電互連、會議電話、可視電話、低速圖像、可視電話會議、采用話、低速圖像、可視電話會議、采用FR接口的動態接口的動態圖像和電視、數字音樂等。圖像和電視、數字音樂等。 VSAT網可對不同業務分別采用網可對不同業務分別采用n廣播（點廣播（點多點）多點）n收集（多點收集（多點點）點）n點點點雙向交互點雙向交互n點點多點雙向交互多點雙向交互業務業務應用應用1.廣播和分配業務廣播和分配業務數據數據數據庫、氣象、新聞、倉庫管理、遙控、金融、商業、遠地數據庫、氣象、新聞、倉庫管理、遙控、金融、商業、遠地印刷品傳遞、報表、零售等印刷品傳遞、報表、零售等圖像圖像傳真（傳真（F

32、ax）音頻音頻單向新聞廣播、標題音樂、廣告和空中交通管制單向新聞廣播、標題音樂、廣告和空中交通管制電視電視a）TVRO（電視單收）（電視單收）接收文娛節目接收文娛節目b）BTV（商業電視）（商業電視）教育、培訓和下行信息業務教育、培訓和下行信息業務2.收集和監控業務收集和監控業務數據數據新聞、氣象、監測、管線狀態新聞、氣象、監測、管線狀態圖像圖像圖表資料和凝固圖像圖表資料和凝固圖像視頻視頻高壓縮監視圖像高壓縮監視圖像3.雙向交互型業務雙向交互型業務(星形拓撲星形拓撲)數據數據信用卡核對、金融事務處理、銷售點數據庫業務、集中庫存信用卡核對、金融事務處理、銷售點數據庫業務、集中庫存控制、控制、CA

33、D/CAM、預訂系統、資料檢索等、預訂系統、資料檢索等雙向交互型業務（點對點）雙向交互型業務（點對點）數據數據CPU-CPU、DTE-CPU、LAN互連、電子郵件、用戶電報等互連、電子郵件、用戶電報等話音話音稀路由話音和應急話音通信稀路由話音和應急話音通信電視電視壓縮圖像電視會議壓縮圖像電視會議97國際國際VSAT應用應用二十世紀八十年代中期發展起來的新技術二十世紀八十年代中期發展起來的新技術在歐美地面通信極為發達的國家中，迅速占領各類在歐美地面通信極為發達的國家中，迅速占領各類集團公司專用網的市場集團公司專用網的市場典型應用方面包括典型應用方面包括n銷售管理銷售管理n信貸核查確認信貸核查確認

34、n電子定貨電子定貨n債務處理債務處理n電子數據交換電子數據交換n 電視會議電視會議n 電視培訓及商店廣告電視培訓及商店廣告n 背景音樂背景音樂n 其他信息產業等其他信息產業等98國內國內VSAT應用應用商品零售業、汽車工業及金融服務業占整個商品零售業、汽車工業及金融服務業占整個VSAT市場的市場的75以上，其它行業包括交通運輸業、能源以上，其它行業包括交通運輸業、能源工業、制造工業、旅游業等工業、制造工業、旅游業等大型企業、專業用戶和邊遠地區紛紛建立大型企業、專業用戶和邊遠地區紛紛建立VSAT網網絡絡目前我國已建目前我國已建VSAT系統，除了電信部門的國家公系統，除了電信部門的國家公用用VSA

35、T通信網和部隊的軍用通信網和部隊的軍用VSAT通信網之外，在通信網之外，在其他領域的應用主要有：銀行、證券、國家專業部其他領域的應用主要有：銀行、證券、國家專業部門、零售業、門、零售業、INTERNET接入、企業聯網、偏遠地接入、企業聯網、偏遠地區電話、國際區電話、國際VSAT專線等專線等99VSAT 網絡結構和組網方案網絡結構和組網方案用在用在VSAT網絡中的主要結構網絡中的主要結構n星型結構星型結構n廣播網絡廣播網絡n網狀或總節點連接網狀或總節點連接1001. 網絡結構組網方案網絡結構組網方案 星型網結構星型網結構 網狀網狀 (或總節點或總節點) 網連接網連接 星形和網狀網的混合結構連接星

36、形和網狀網的混合結構連接 衛星單跳結構衛星單跳結構 遠地終端遠地終端 衛星衛星VSAT星形網的組成和路徑星形網的組成和路徑雙跳結構雙跳結構衛星衛星VSAT網狀網的組成和路徑網狀網的組成和路徑單跳結構單跳結構中心站中心站中心站中心站中心站中心站VSATLAN遠地終端遠地終端衛星或光纖鏈路衛星或光纖鏈路衛星鏈路衛星鏈路1042. 組網方式組網方式 共用網方案共用網方案VSAT系統的共用網方案系統的共用網方案共享共享HUB 1053.VSAT衛星通信網的主要設備衛星通信網的主要設備VSAT系統的主站設備系統的主站設備RF終端終端基帶處理部分基帶處理部分網管設備網管設備106主站主站VSAT系統典型語

37、音通信主站原理框圖系統典型語音通信主站原理框圖 1083.VSAT衛星通信網的主要設備衛星通信網的主要設備(2)VSAT系統的小站設備系統的小站設備小口徑天線小口徑天線室外單元室外單元室內單元室內單元109VSAT站站 (又稱遠端小站又稱遠端小站) VSAT系統端站系統端站: (a) 原理框圖原理框圖. (b) 外形結構外形結構 VSAT系統主站和小站設備框圖系統主站和小站設備框圖VSAT小站框圖小站框圖114VSAT系統主站與小站的比較系統主站與小站的比較主站發射功率大于小站主站發射功率大于小站主站的天線尺寸比小站大得多主站的天線尺寸比小站大得多主站的軟件部分應實現用戶接口與衛星主站的軟件部

38、分應實現用戶接口與衛星空間鏈路之間必要的協議轉換；小站的空間鏈路之間必要的協議轉換；小站的接口設備完成輸入信號和協議的轉換接口設備完成輸入信號和協議的轉換115星形星形VSAT網絡網絡點到多點的單向廣播系統。由主站向遠端點到多點的單向廣播系統。由主站向遠端VSAT小站傳輸數據、圖象、新聞電視或商業電視等業小站傳輸數據、圖象、新聞電視或商業電視等業務，而不需要務，而不需要VSAT小站向主站回傳業務信息。小站向主站回傳業務信息。點到多點的雙向通信網絡。以主站為中心，與各點到多點的雙向通信網絡。以主站為中心，與各個遠端個遠端VSAT小站構成星形通信網。主站既可以小站構成星形通信網。主站既可以向全網廣

39、播公共信息，也可以分別與各個向全網廣播公共信息，也可以分別與各個VSAT小站以小站以“單跳單跳”方式建立各自的雙向通信業務聯方式建立各自的雙向通信業務聯系。并且主站可作為中樞站以系。并且主站可作為中樞站以“兩跳兩跳”方式溝通方式溝通任意兩個任意兩個VSAT小站之間的通信鏈路。小站之間的通信鏈路。116星形星形VSAT網絡（網絡（2）信道分配可以采用預分配方式，也可以采用按需信道分配可以采用預分配方式，也可以采用按需分配方式。按需分配為集中控制方式。分配方式。按需分配為集中控制方式。星形網是以傳輸數據業務為主的系統，它以數據星形網是以傳輸數據業務為主的系統，它以數據包的分組交換為基礎。包的分組交

40、換為基礎。117網狀網狀VSAT網絡網絡網絡不需要主站，各小站之間可以任意建立通信網絡不需要主站，各小站之間可以任意建立通信鏈路。鏈路。網狀網是以話音通信為主的系統，一般采用按需網狀網是以話音通信為主的系統，一般采用按需分配方式來提高信道的利用率。分配方式來提高信道的利用率。網狀網的信道多址方式可以采用頻分多址即單路網狀網的信道多址方式可以采用頻分多址即單路單載波單載波(SCPC)方式，也可以采用時分多址方式，也可以采用時分多址信道分配為分散式控制。信道分配為分散式控制。適合于話務量較大，各遠端站之間通信業務較多適合于話務量較大，各遠端站之間通信業務較多的情況。在這種網絡結構中，任何兩站之間的

41、通的情況。在這種網絡結構中，任何兩站之間的通信不會出現信不會出現“兩跳兩跳”問題。問題。118網狀系統中的傳輸技術網狀系統中的傳輸技術 (1). DAMA / SCPC (2). TDM / SCPC (3). TDMA (4). CDMA 119混合型混合型VSAT網絡網絡星形網與網狀網的混合體星形網與網狀網的混合體網絡比較大，傳輸業務范圍比較廣，適合于既有網絡比較大，傳輸業務范圍比較廣，適合于既有話音業務又有數據業務的情形。話音業務又有數據業務的情形。網絡采用混合的控制方式，即系統的信道分配，網絡采用混合的控制方式，即系統的信道分配，設備性能的監控、計費等由主站來完成（集中控設備性能的監控

42、、計費等由主站來完成（集中控制），而各制），而各VSAT站之間的話音業務是直接進行站之間的話音業務是直接進行通信，采用分散控制方式。通信，采用分散控制方式。120VSAT系統與其它電信網絡聯合組網系統與其它電信網絡聯合組網利用利用VSAT系統組建衛星廣域網系統組建衛星廣域網將將VSAT系統接入系統接入ISDN網絡網絡VSAT系統與地面蜂窩移動通信相結合的組系統與地面蜂窩移動通信相結合的組合通信網絡合通信網絡國際國際VSAT衛星通信網絡衛星通信網絡122空間段空間段主要部分是衛星轉發器主要部分是衛星轉發器n多數是多數是Ku波段波段n也仍然有也仍然有C波段波段n傳播條件好傳播條件好n受降雨衰減影響

43、小受降雨衰減影響小n可靠性高可靠性高nCDMA多址方式或大天線多址方式或大天線 123 6.8.3 VSAT系統工作原理 1. VSAT系統的數據通信網 網絡體系結構多址協議鏈路傳輸特性對協議和系統性能的影響及解決措施124網絡體系結構VSAT數據網通常以主站為中心，通過衛星與各小站連成星形網。主站發射的EIRP高，接收G/T值大，故而所有小站都可直接與它互通。每個小站支持一組用戶終端或LAN主站與主計算機或數據處理中心、信息庫相連在較大規模的網絡中，可能存在多個主站，各主站之間由衛星鏈路相連接。VSAT小型地球站網絡小型地球站網絡 127衛星多址聯接方案 VSAT數據網中傳輸的數據業務大致可以分為三類n事務處理的交互式或查詢/響應短信息n電子郵件n長數據報文ALOHA（RA-TDMA）：報文較短和小站速率較低TDMA：業務量較大、數據