衛(wèi)星通信第6章V3課件

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(tǒng)天線、饋源和跟蹤系統(tǒng) 6.5 射頻射頻 (RF) 分系統(tǒng)分系統(tǒng) 6.6 通信公用和網(wǎng)絡(luò)接口分系統(tǒng)通信公用和網(wǎng)絡(luò)接口分系統(tǒng) 6.7 固定和廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)地球站固定和廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)地球站 6.8 很小孔徑終端網(wǎng)絡(luò)很小孔徑終端網(wǎng)絡(luò) (VSAT網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)) 6.1 引言衛(wèi)星通信系統(tǒng)框圖星載和地球站設(shè)備星載和地球站設(shè)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(diào)管放大器（速調(diào)管放大器（KPA） Klystron Power Amplifier固態(tài)功率放大器（固態(tài)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(yīng)砷化鎵場效應(yīng)半導(dǎo)體管半導(dǎo)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(yīng)放大器致冷砷化鎵場效應(yīng)放大器常溫砷化鎵場效應(yīng)放大器常溫砷化鎵場效應(yīng)放大器(GaAsFET)9三種三種LNA的內(nèi)部噪聲性能的內(nèi)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(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)。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(jù)提供業(yè)務(wù)和據(jù)提供業(yè)務(wù)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(jìn)行分類。地球站進(jìn)行分類。 14地球站分類地球站分類業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)固定業(yè)務(wù)大大中中小小很小很小很小很小4030252012發(fā)送發(fā)送/接收接收單收單收MSS移動業(yè)務(wù)移動業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)直播業(yè)務(wù)大大小小158社區(qū)接收社區(qū)接收個體接收個體接收

6、地球站設(shè)備一般組成地球站設(shè)備一般組成地球站設(shè)備的一般原理性框圖地球站設(shè)備的一般原理性框圖 18地球站技術(shù)近期發(fā)展趨向地球站技術(shù)近期發(fā)展趨向最大的增長點是移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)。用戶的最大的增長點是移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)。用戶的數(shù)目在本世紀(jì)前數(shù)目在本世紀(jì)前10年會達(dá)到年會達(dá)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(tǒng)同時運行的能力。統(tǒng)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(fā)射天線增是

7、發(fā)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(tǒng)噪聲分析和品質(zhì)因數(shù)接收系統(tǒng)噪聲分析和品質(zhì)因數(shù)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(guān)。參量與接收機的靈敏度密切相關(guān)。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(tǒng)中的噪聲通信系統(tǒng)中的噪聲 通信系統(tǒng)中有關(guān)噪聲的論述時基于白噪通信系統(tǒng)中有關(guān)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(nèi)是平滑的。在很大的頻率范圍內(nèi)是平滑的。 22在電子通信系統(tǒng)中，由噪聲源送到匹配在電子通信系統(tǒng)中，由噪聲源送到匹配負(fù)載的白噪聲功率譜密度通常用負(fù)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(shù)放大器的噪聲溫度和噪聲系數(shù) 系統(tǒng)噪聲溫度：eSTTT噪聲系數(shù)噪聲系數(shù) :0001TTBGkTNBGkTFen24 3. 放大器級聯(lián)噪聲溫度 用于等效噪聲溫度分析的級聯(lián)二端口系統(tǒng)用于等效噪聲溫度分析的級聯(lián)二端口系統(tǒng) 25n個系統(tǒng)噪聲溫度：121213121/ nneeeee

9、GGGTGGTGTTTn個系統(tǒng)級聯(lián)時的噪聲系數(shù)個系統(tǒng)級聯(lián)時的噪聲系數(shù) 121213121/)1(/)1(/)1( nnGGGFGGFGFFF26 4. 無源器件的噪聲溫度 有損網(wǎng)絡(luò)的損耗因子L等于它的噪聲系數(shù)F 0)1(TLTe有損二端口網(wǎng)絡(luò)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(jìn)入到接收機的噪聲的量度，它是由所有外部噪聲源產(chǎn)生的噪聲分量的積分：dTGTbA),(),(4102028 6. 系統(tǒng)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(tǒng)天線、饋源和

10、跟蹤系統(tǒng)天線是一種互易器件，當(dāng)頻率給定時，接收和天線是一種互易器件，當(dāng)頻率給定時，接收和發(fā)送特性是相同的發(fā)送特性是相同的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(wèi)星即仰角和方位角方向，以便能迅速跟蹤衛(wèi)星30 1. 天線基礎(chǔ)和輻射方向性圖天線基礎(chǔ)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 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(shù)場分布系數(shù)工作波長工作波長 D 天線

11、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(shù)增益函數(shù) 4/,iPPDG（圓形天線）（圓形天線）天線增益天線增益增益函數(shù)增益函數(shù)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(guān)系的關(guān)系, 孔徑效率孔徑效率 60 % 366.4.2 天線系統(tǒng)天線系統(tǒng) 基于它們的幾何形

12、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(jié)構(gòu)。具有軸對稱和非軸對稱的天線結(jié)構(gòu)。 371. 軸對稱結(jié)構(gòu)軸對稱結(jié)構(gòu)喇叭拋物面天線結(jié)構(gòu)圖喇叭拋物面天線結(jié)構(gòu)圖 卡塞格倫天線結(jié)構(gòu)圖卡塞格倫天線結(jié)構(gòu)圖 極軸天線結(jié)構(gòu)圖極軸天線結(jié)構(gòu)圖 42 2. 非軸對稱結(jié)構(gòu)非軸對稱結(jié)構(gòu) (偏饋天線偏饋天線) 非軸對稱非軸對稱 ( (偏饋偏饋) ) 天線結(jié)構(gòu)圖天線結(jié)構(gòu)圖 443. 天線安裝天線安裝天線安裝結(jié)構(gòu)圖天線安裝結(jié)構(gòu)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(tǒng)饋源系統(tǒng)主饋源系統(tǒng)功能主饋源系統(tǒng)功能l照射整個主反射器照射整個主反射器

13、l將發(fā)射和接收信號頻帶隔離開將發(fā)射和接收信號頻帶隔離開l在雙極化系統(tǒng)中分離和組合信號極化在雙極化系統(tǒng)中分離和組合信號極化l為某些類型的衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)提供誤差信號為某些類型的衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)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(tǒng)的組成框圖一種正交極化饋源系統(tǒng)的組成框圖 一種正交極化饋源系統(tǒng)的組成框圖一種正交極化饋源系統(tǒng)的組成框圖 486.4.4 跟蹤系統(tǒng)跟蹤系統(tǒng) 在地球站天線處觀察，當(dāng)衛(wèi)星漂移占地在地球站天線處觀察，當(dāng)衛(wèi)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，必須要為了避免使天線指向損耗

14、過大，必須要采用跟蹤系統(tǒng)，即：采用跟蹤系統(tǒng)，即： S hphp / N 49對地球站天線跟蹤系統(tǒng)的要求對地球站天線跟蹤系統(tǒng)的要求能部分或全部執(zhí)行下列功能：能部分或全部執(zhí)行下列功能：衛(wèi)星搜索衛(wèi)星搜索 自動跟蹤自動跟蹤 手工跟蹤手工跟蹤 1.程序跟蹤程序跟蹤 (a) 一種衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)的主要元件一種衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)的主要元件. (b) 一種步進(jìn)跟蹤系統(tǒng)一種步進(jìn)跟蹤系統(tǒng) 51自動跟蹤系統(tǒng)自動跟蹤系統(tǒng) 1 步進(jìn)跟蹤系統(tǒng)步進(jìn)跟蹤系統(tǒng) 2 單脈沖跟蹤技術(shù)單脈沖跟蹤技術(shù) 3 智能跟蹤智能跟蹤 526.5 射頻射頻 (RF) 分系統(tǒng)分系統(tǒng) 6.5.1 發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備HPA備份方式備份方式l1+1lN+12. 多載

15、波合成多載波合成功率合成功率合成 l提高輸出功率提高輸出功率l提高系統(tǒng)可靠性提高系統(tǒng)可靠性4. 高功放的非線性高功放的非線性536.5.2 接收設(shè)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(huán)境溫度 + 100 C 270 C = 300 K；熱電致冷的：To 500 C = 223 K；深致冷的：To 2500 C = 23 K。 566.6

16、通信公用和網(wǎng)絡(luò)接口分系統(tǒng)通信公用和網(wǎng)絡(luò)接口分系統(tǒng)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(zhuǎn)發(fā)器）轉(zhuǎn)發(fā)器）l 140MHz （72MHz轉(zhuǎn)發(fā)器）轉(zhuǎn)發(fā)器）576.6.1 上變頻器和下變頻器上變頻器和下變頻器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(wèi)星通信中只發(fā)送一個混頻邊帶 發(fā)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(lián)596.6.1 上變頻器和下變頻器上變頻器和下變頻器轉(zhuǎn)發(fā)

17、器跳躍、極化跳躍和上變頻器備份l轉(zhuǎn)發(fā)器跳躍在一幀內(nèi)地球站將發(fā)送載波從一個轉(zhuǎn)發(fā)器跳到另一個轉(zhuǎn)發(fā)器l極化跳躍地球站將載波從一個極化的轉(zhuǎn)發(fā)器跳躍到另一個極化的轉(zhuǎn)發(fā)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(wěn)定度，就是用一個高穩(wěn)定度的基音晶體振蕩器作為基準(zhǔn)頻率源；然后的基音晶體振蕩器作為基準(zhǔn)頻率源；然后對它進(jìn)行數(shù)學(xué)四則運算，用電路中的混頻、對它進(jìn)行數(shù)學(xué)四則運算，用電路中的混頻、倍頻、分頻電路來實現(xiàn)；最后采用鎖相技倍頻、分頻電路來實現(xiàn)；最后采用鎖相技術(shù)，使它產(chǎn)生步長一定、與基準(zhǔn)頻率源具術(shù)，使它產(chǎn)生步長一定、與基準(zhǔn)頻率源具有同樣穩(wěn)定度的大量

18、頻率分量輸出。有同樣穩(wěn)定度的大量頻率分量輸出。(a) 發(fā)送頻率合成器原理圖發(fā)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(diào)制和解調(diào)衛(wèi)星通信中，調(diào)制和解調(diào)是在中頻實現(xiàn)的。調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)的類型，應(yīng)與多址聯(lián)接方式 (FDMA或TDMA等)、基帶信號數(shù)量 (多個或一個信道)、基帶信號調(diào)制載

19、波類型 (數(shù)字相位調(diào)制或模擬調(diào)頻) 相適應(yīng).676.6.5 基帶信號處理在發(fā)送端調(diào)制前和接收端解調(diào)后，根據(jù)信號的類型和傳輸特性，要對基帶信號進(jìn)行多項信號處理。 686.6.6 網(wǎng)絡(luò)接口分系統(tǒng)這個分系統(tǒng)是地球站的通信系統(tǒng)設(shè)備，和地面網(wǎng)絡(luò)基帶信號之間的接口。主要功能是信號復(fù)用和去復(fù)用、數(shù)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(wǎng)絡(luò)接口分系統(tǒng) 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(wǎng)絡(luò)接口分系統(tǒng) 地面接口n 電話通信n 模擬電話：四線制，模擬電話：四線制，0

20、/5Vn 數(shù)字電話：數(shù)字電話：E1， G.703 T1 ， G.703726.6.6 網(wǎng)絡(luò)接口分系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口分系統(tǒng) 地面接口地面接口n數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)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(fù)合電視信號電視傳輸：單向，復(fù)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(shè)備基帶設(shè)備n 指令子系統(tǒng)指令子系統(tǒng)n 測距子系統(tǒng)測距子系統(tǒng)n 遙測子系統(tǒng)遙測

21、子系統(tǒng)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(shù)字化視頻數(shù)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(wèi)星天線直徑與衛(wèi)星EIRP的關(guān)系的關(guān)系具有衛(wèi)星前端的地面有線電視系統(tǒng)具有衛(wèi)星前端的地面有線電視系統(tǒng)6.6.8 MSS移動終端和信關(guān)站 移動終端 n GEO：艦（船）載、 機載、車載n LEO/MEO：便攜式典

22、型手機參數(shù)典型手機參數(shù)系 統(tǒng)平均發(fā)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(guān)站移動終端和信關(guān)站 信關(guān)站信關(guān)站 網(wǎng)絡(luò)（用戶）管理功能網(wǎng)絡(luò)（用戶）管理功能與地面公用網(wǎng)互連的功能與地面公用網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)VSAT的概念的概念lVSAT：早期稱為微型站、小型數(shù)據(jù)站或甚：早期稱為微型站、小型數(shù)據(jù)站或甚小孔徑終端。到小孔徑終端。到80年代中期，人們習(xí)慣稱為年代中期，人們習(xí)慣稱為VSAT終端或終端或VSAT系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)）。系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)）。l

23、VSAT系統(tǒng)中小站設(shè)備的天線口徑通常為系統(tǒng)中小站設(shè)備的天線口徑通常為0.3-2.4m，由主站應(yīng)用管理軟件監(jiān)測和控制，由主站應(yīng)用管理軟件監(jiān)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(yè)務(wù)類型：數(shù)據(jù)、話音、圖象等可支持多種業(yè)務(wù)類型：數(shù)據(jù)、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(shè)計結(jié)構(gòu)緊密、功耗小、終端天線小、設(shè)計結(jié)構(gòu)緊密、功耗小、成本低、安裝方便、對環(huán)境要求低成本低、安裝方便、對環(huán)境要求低l組網(wǎng)靈活、獨立性強，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能、組網(wǎng)靈活、獨立性強，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能、設(shè)備特性和網(wǎng)絡(luò)管理都可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)設(shè)備特性和網(wǎng)絡(luò)管理都可

24、以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行設(shè)計和調(diào)整行設(shè)計和調(diào)整l可以與計算機、可以與計算機、ISDN聯(lián)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)85天線孔徑小，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊天線孔徑小，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊;全固態(tài)化，功耗小，成本低；全固態(tài)化，功耗小，成本低；覆蓋范圍大，對環(huán)境條件要求不高；覆蓋范圍大，對環(huán)境條件要求不高；安裝組網(wǎng)靈活方便，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、性能指標(biāo)、設(shè)安裝組網(wǎng)靈活方便，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、性能指標(biāo)、設(shè)備特性和管理等，都可按照用戶的需要來進(jìn)行備特性和管理等，都可按照用戶的需要來進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計。VSAT小站的主要特征小站的主要特征86VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)的特點衛(wèi)星通信網(wǎng)的特點1、與地面通信網(wǎng)相比較、與地面通信網(wǎng)相比較覆蓋范圍大，通信成本與距離無關(guān)覆蓋范圍大，通信成

25、本與距離無關(guān)可對所有地點提供相同的業(yè)務(wù)種類和服務(wù)質(zhì)量可對所有地點提供相同的業(yè)務(wù)種類和服務(wù)質(zhì)量靈活性好，多種業(yè)務(wù)可以在一個網(wǎng)內(nèi)并存靈活性好，多種業(yè)務(wù)可以在一個網(wǎng)內(nèi)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(wǎng)獨立性好，是用戶擁有的專用網(wǎng)互操作性好，采用不同標(biāo)準(zhǔn)的用戶可以跨越不同的互操作性好，采用不同標(biāo)準(zhǔn)的用戶可以跨越不同的地面網(wǎng)而在同一個地面網(wǎng)而在同一個VSAT網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行通信網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行通信傳播時延大傳播時延大87VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)的特點（衛(wèi)星通信網(wǎng)的特點（2）2、與傳統(tǒng)衛(wèi)星通信網(wǎng)相比較、與傳統(tǒng)衛(wèi)星通信網(wǎng)相比較面向用戶而不是面向網(wǎng)絡(luò)面向用戶而不是面向網(wǎng)絡(luò)小口徑天線，天線口

26、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(fā)射機，一般幾瓦以下低功率的發(fā)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(nèi)從外表看只分為天線、室內(nèi)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(yè)務(wù)量較小站很多，但各站的業(yè)務(wù)量較小一般用作專用網(wǎng)，而不用作公用網(wǎng)一般用作專用網(wǎng)，而不用作公用網(wǎng)88VSAT系統(tǒng)分類系統(tǒng)分類分類依據(jù)分類依據(jù)n多址方式多址方式n調(diào)制方式調(diào)制方式n傳輸速率傳輸速率n傳輸業(yè)務(wù)傳輸業(yè)務(wù)VSATVSAT(SS)USATTSATTVSAT天線直徑天線直徑

27、（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(diào)制方式調(diào)制方式BPSK/QPSKDSFH/DSQPSKFM有無有無樞紐站樞紐站無無/有有有有有有無無有有支持的支持的協(xié)

28、議協(xié)議SDLC、X.25、BSC、ASYNC網(wǎng)絡(luò)運行網(wǎng)絡(luò)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(diào)制和自適應(yīng)帶寬接入?yún)f(xié)議l 第2類采用直擴技術(shù)，可提供單向或雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)l 第3類是目前最小的雙向數(shù)據(jù)通信地球站，稱做特小地球站，采用混合擴頻調(diào)制和多址技術(shù)l 第4類以T1或低于T1的速率用來雙向傳輸話音、數(shù)據(jù)和圖象的綜合業(yè)務(wù)，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(zhì)量的話音和高速數(shù)據(jù) 92VSAT網(wǎng)絡(luò)分類網(wǎng)絡(luò)分類 (1)根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)以數(shù)據(jù)通信為主

29、的網(wǎng)，除數(shù)據(jù)通信外，還能提供傳以數(shù)據(jù)通信為主的網(wǎng)，除數(shù)據(jù)通信外，還能提供傳真及少量的話音業(yè)務(wù)真及少量的話音業(yè)務(wù)以話音通信為主的網(wǎng)，主要是供公用網(wǎng)和專用網(wǎng)話以話音通信為主的網(wǎng)，主要是供公用網(wǎng)和專用網(wǎng)話音信號的傳輸和交換，同時也能提供交互型的數(shù)據(jù)音信號的傳輸和交換，同時也能提供交互型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)。以電視接收為主的網(wǎng)，接收的圖像和伴音信號可作以電視接收為主的網(wǎng)，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(wǎng)傳送到用戶家為有線電視的信號源通過電纜分配網(wǎng)傳送到用戶家中。中。93VSAT網(wǎng)絡(luò)分類（網(wǎng)絡(luò)分類（2）VSAT網(wǎng)采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)星形結(jié)構(gòu)的星形結(jié)構(gòu)的VSAT系統(tǒng)系統(tǒng)網(wǎng)狀結(jié)

30、構(gòu)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的VSAT系統(tǒng)系統(tǒng)星形和網(wǎng)狀混合結(jié)構(gòu)的星形和網(wǎng)狀混合結(jié)構(gòu)的VSAT系統(tǒng)系統(tǒng)94VSAT網(wǎng)絡(luò)分類（網(wǎng)絡(luò)分類（3）根據(jù)不同的安裝方式根據(jù)不同的安裝方式n固定式、墻掛式、可搬移式、背負(fù)式、手提式、固定式、墻掛式、可搬移式、背負(fù)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(yè)務(wù)性質(zhì)按業(yè)務(wù)性質(zhì)n固定業(yè)務(wù)固定業(yè)務(wù)n移動業(yè)務(wù)移動業(yè)務(wù)按收發(fā)方式按收發(fā)方式n單收站單收站n雙向站雙向站95VSAT的主要業(yè)務(wù)種類和典型應(yīng)用的主要業(yè)務(wù)種類和典型應(yīng)用除了個別寬帶業(yè)務(wù)外的幾乎所有現(xiàn)有業(yè)務(wù)除了個別寬帶業(yè)務(wù)外的幾乎所有現(xiàn)有業(yè)務(wù)n話音、數(shù)據(jù)、傳真、話音、數(shù)據(jù)、傳真、LAN互連、會議電話、可視電互連、

31、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(tài)接口的動態(tài)圖像和電視、數(shù)字音樂等。圖像和電視、數(shù)字音樂等。 VSAT網(wǎng)可對不同業(yè)務(wù)分別采用網(wǎng)可對不同業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用應(yīng)用1.廣播和分配業(yè)務(wù)廣播和分配業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫、氣象、新聞、倉庫管理、遙控、金融、商業(yè)、遠(yuǎn)地數(shù)據(jù)庫、氣象、新聞、倉庫管理、遙控、金融、商業(yè)、遠(yuǎn)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（Fax）音頻音頻單向新聞廣播、標(biāo)題音樂、廣告和空中

32、交通管制單向新聞廣播、標(biāo)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(jié)目接收文娛節(jié)目b）BTV（商業(yè)電視）（商業(yè)電視）教育、培訓(xùn)和下行信息業(yè)務(wù)教育、培訓(xùn)和下行信息業(yè)務(wù)2.收集和監(jiān)控業(yè)務(wù)收集和監(jiān)控業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)新聞、氣象、監(jiān)測、管線狀態(tài)新聞、氣象、監(jiān)測、管線狀態(tài)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(jiān)視圖像高壓縮監(jiān)視圖像3.雙向交互型業(yè)務(wù)雙向交互型業(yè)務(wù)(星形拓?fù)湫切瓮負(fù)?數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信用卡核對、金融事務(wù)處理、銷售點數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)、集中庫存信用卡核對、金融事務(wù)處理、銷售點數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)、集中庫存控制、控制、CAD/CAM、預(yù)訂系統(tǒng)、資料檢索等、預(yù)訂系統(tǒng)、資料

33、檢索等雙向交互型業(yè)務(wù)（點對點）雙向交互型業(yè)務(wù)（點對點）數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)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(yīng)急話音通信稀路由話音和應(yīng)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(yīng)用應(yīng)用二十世紀(jì)八十年代中期發(fā)展起來的新技術(shù)二十世紀(jì)八十年代中期發(fā)展起來的新技術(shù)在歐美地面通信極為發(fā)達(dá)的國家中，迅速占領(lǐng)各類在歐美地面通信極為發(fā)達(dá)的國家中，迅速占領(lǐng)各類集團(tuán)公司專用網(wǎng)的市場集團(tuán)公司專用網(wǎng)的市場典型應(yīng)用方面包括典型應(yīng)用方面包括n銷售管理銷售管理n信貸核查確認(rèn)信貸核查確認(rèn)n電子定貨電子定貨n債務(wù)處理債務(wù)處理n電子數(shù)據(jù)交

34、換電子數(shù)據(jù)交換n 電視會議電視會議n 電視培訓(xùn)及商店廣告電視培訓(xùn)及商店廣告n 背景音樂背景音樂n 其他信息產(chǎn)業(yè)等其他信息產(chǎn)業(yè)等98國內(nèi)國內(nèi)VSAT應(yīng)用應(yīng)用商品零售業(yè)、汽車工業(yè)及金融服務(wù)業(yè)占整個商品零售業(yè)、汽車工業(yè)及金融服務(wù)業(yè)占整個VSAT市場的市場的75以上，其它行業(yè)包括交通運輸業(yè)、能源以上，其它行業(yè)包括交通運輸業(yè)、能源工業(yè)、制造工業(yè)、旅游業(yè)等工業(yè)、制造工業(yè)、旅游業(yè)等大型企業(yè)、專業(yè)用戶和邊遠(yuǎn)地區(qū)紛紛建立大型企業(yè)、專業(yè)用戶和邊遠(yuǎn)地區(qū)紛紛建立VSAT網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)目前我國已建目前我國已建VSAT系統(tǒng)，除了電信部門的國家公系統(tǒng)，除了電信部門的國家公用用VSAT通信網(wǎng)和部隊的軍用通信網(wǎng)和部隊的軍用VSAT通

35、信網(wǎng)之外，在通信網(wǎng)之外，在其他領(lǐng)域的應(yīng)用主要有：銀行、證券、國家專業(yè)部其他領(lǐng)域的應(yīng)用主要有：銀行、證券、國家專業(yè)部門、零售業(yè)、門、零售業(yè)、INTERNET接入、企業(yè)聯(lián)網(wǎng)、偏遠(yuǎn)地接入、企業(yè)聯(lián)網(wǎng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)電話、國際區(qū)電話、國際VSAT專線等專線等99VSAT 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)方案網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)方案用在用在VSAT網(wǎng)絡(luò)中的主要結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的主要結(jié)構(gòu)n星型結(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)n廣播網(wǎng)絡(luò)廣播網(wǎng)絡(luò)n網(wǎng)狀或總節(jié)點連接網(wǎng)狀或總節(jié)點連接1001. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組網(wǎng)方案網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組網(wǎng)方案 星型網(wǎng)結(jié)構(gòu)星型網(wǎng)結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀網(wǎng)狀 (或總節(jié)點或總節(jié)點) 網(wǎng)連接網(wǎng)連接 星形和網(wǎng)狀網(wǎng)的混合結(jié)構(gòu)連接星形和網(wǎng)狀網(wǎng)的混合結(jié)構(gòu)連接 衛(wèi)星單跳結(jié)構(gòu)衛(wèi)星單跳結(jié)

36、構(gòu) 遠(yuǎn)地終端遠(yuǎn)地終端 衛(wèi)星衛(wèi)星VSAT星形網(wǎng)的組成和路徑星形網(wǎng)的組成和路徑雙跳結(jié)構(gòu)雙跳結(jié)構(gòu)衛(wèi)星衛(wèi)星VSAT網(wǎng)狀網(wǎng)的組成和路徑網(wǎng)狀網(wǎng)的組成和路徑單跳結(jié)構(gòu)單跳結(jié)構(gòu)中心站中心站中心站中心站中心站中心站VSATLAN遠(yuǎn)地終端遠(yuǎn)地終端衛(wèi)星或光纖鏈路衛(wèi)星或光纖鏈路衛(wèi)星鏈路衛(wèi)星鏈路1042. 組網(wǎng)方式組網(wǎng)方式 共用網(wǎng)方案共用網(wǎng)方案VSAT系統(tǒng)的共用網(wǎng)方案系統(tǒng)的共用網(wǎng)方案共享共享HUB 1053.VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)的主要設(shè)備衛(wèi)星通信網(wǎng)的主要設(shè)備VSAT系統(tǒng)的主站設(shè)備系統(tǒng)的主站設(shè)備RF終端終端基帶處理部分基帶處理部分網(wǎng)管設(shè)備網(wǎng)管設(shè)備106主站主站VSAT系統(tǒng)典型語音通信主站原理框圖系統(tǒng)典型語音通信主站原理框圖

37、1083.VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)的主要設(shè)備衛(wèi)星通信網(wǎng)的主要設(shè)備(2)VSAT系統(tǒng)的小站設(shè)備系統(tǒng)的小站設(shè)備小口徑天線小口徑天線室外單元室外單元室內(nèi)單元室內(nèi)單元109VSAT站站 (又稱遠(yuǎn)端小站又稱遠(yuǎn)端小站) VSAT系統(tǒng)端站系統(tǒng)端站: (a) 原理框圖原理框圖. (b) 外形結(jié)構(gòu)外形結(jié)構(gòu) VSAT系統(tǒng)主站和小站設(shè)備框圖系統(tǒng)主站和小站設(shè)備框圖VSAT小站框圖小站框圖114VSAT系統(tǒng)主站與小站的比較系統(tǒng)主站與小站的比較主站發(fā)射功率大于小站主站發(fā)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(yīng)實現(xiàn)用戶接口與衛(wèi)星主站的軟件部分應(yīng)實現(xiàn)用戶接口與衛(wèi)星空間鏈路之間必要的協(xié)議轉(zhuǎn)換

38、；小站的空間鏈路之間必要的協(xié)議轉(zhuǎn)換；小站的接口設(shè)備完成輸入信號和協(xié)議的轉(zhuǎn)換接口設(shè)備完成輸入信號和協(xié)議的轉(zhuǎn)換115星形星形VSAT網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)點到多點的單向廣播系統(tǒng)。由主站向遠(yuǎn)端點到多點的單向廣播系統(tǒng)。由主站向遠(yuǎn)端VSAT小站傳輸數(shù)據(jù)、圖象、新聞電視或商業(yè)電視等業(yè)小站傳輸數(shù)據(jù)、圖象、新聞電視或商業(yè)電視等業(yè)務(wù)，而不需要務(wù)，而不需要VSAT小站向主站回傳業(yè)務(wù)信息。小站向主站回傳業(yè)務(wù)信息。點到多點的雙向通信網(wǎng)絡(luò)。以主站為中心，與各點到多點的雙向通信網(wǎng)絡(luò)。以主站為中心，與各個遠(yuǎn)端個遠(yuǎn)端VSAT小站構(gòu)成星形通信網(wǎng)。主站既可以小站構(gòu)成星形通信網(wǎng)。主站既可以向全網(wǎng)廣播公共信息，也可以分別與各個向全網(wǎng)廣播公共信息，

39、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(yè)務(wù)聯(lián)方式建立各自的雙向通信業(yè)務(wù)聯(lián)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(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)（2）信道分配可以采用預(yù)分配方式，也可以采用按需信道分配可以采用預(yù)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(wǎng)是以傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的系統(tǒng)，它以數(shù)據(jù)星形網(wǎng)是以傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的系統(tǒng)，它以數(shù)據(jù)包的分組交換為基礎(chǔ)。包的分組交換為基礎(chǔ)。117網(wǎng)狀網(wǎng)狀VSAT網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)不需

40、要主站，各小站之間可以任意建立通信網(wǎng)絡(luò)不需要主站，各小站之間可以任意建立通信鏈路。鏈路。網(wǎng)狀網(wǎng)是以話音通信為主的系統(tǒng)，一般采用按需網(wǎng)狀網(wǎng)是以話音通信為主的系統(tǒng)，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(wǎng)狀網(wǎng)的信道多址方式可以采用頻分多址即單路網(wǎng)狀網(wǎng)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(wù)量較大，各遠(yuǎn)端站之間通信業(yè)務(wù)較多適合于話務(wù)量較大，各遠(yuǎn)端站之間通信業(yè)務(wù)較多的情況。在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，任何兩站之間的通的情況。在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，任何兩站之間的通信不

41、會出現(xiàn)信不會出現(xiàn)“兩跳兩跳”問題。問題。118網(wǎng)狀系統(tǒng)中的傳輸技術(shù)網(wǎng)狀系統(tǒng)中的傳輸技術(shù) (1). DAMA / SCPC (2). TDM / SCPC (3). TDMA (4). CDMA 119混合型混合型VSAT網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)星形網(wǎng)與網(wǎng)狀網(wǎng)的混合體星形網(wǎng)與網(wǎng)狀網(wǎng)的混合體網(wǎng)絡(luò)比較大，傳輸業(yè)務(wù)范圍比較廣，適合于既有網(wǎng)絡(luò)比較大，傳輸業(yè)務(wù)范圍比較廣，適合于既有話音業(yè)務(wù)又有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的情形。話音業(yè)務(wù)又有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的情形。網(wǎng)絡(luò)采用混合的控制方式，即系統(tǒng)的信道分配，網(wǎng)絡(luò)采用混合的控制方式，即系統(tǒng)的信道分配，設(shè)備性能的監(jiān)控、計費等由主站來完成（集中控設(shè)備性能的監(jiān)控、計費等由主站來完成（集中控制），而各制），而各

42、VSAT站之間的話音業(yè)務(wù)是直接進(jìn)行站之間的話音業(yè)務(wù)是直接進(jìn)行通信，采用分散控制方式。通信，采用分散控制方式。120VSAT系統(tǒng)與其它電信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合組網(wǎng)系統(tǒng)與其它電信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合組網(wǎng)利用利用VSAT系統(tǒng)組建衛(wèi)星廣域網(wǎng)系統(tǒng)組建衛(wèi)星廣域網(wǎng)將將VSAT系統(tǒng)接入系統(tǒng)接入ISDN網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)VSAT系統(tǒng)與地面蜂窩移動通信相結(jié)合的組系統(tǒng)與地面蜂窩移動通信相結(jié)合的組合通信網(wǎng)絡(luò)合通信網(wǎng)絡(luò)國際國際VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)122空間段空間段主要部分是衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器主要部分是衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器n多數(shù)是多數(shù)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受降雨衰減影響小受降雨衰減影響小n可靠性高可靠性高nCDMA多

43、址方式或大天線多址方式或大天線 123 6.8.3 VSAT系統(tǒng)工作原理 1. VSAT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)多址協(xié)議鏈路傳輸特性對協(xié)議和系統(tǒng)性能的影響及解決措施124網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)VSAT數(shù)據(jù)網(wǎng)通常以主站為中心，通過衛(wèi)星與各小站連成星形網(wǎng)。主站發(fā)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(shù)據(jù)處理中心、信息庫相連在較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中，可能存在多個主站，各主站之間由衛(wèi)星鏈路相連接。VSAT小型地球站網(wǎng)絡(luò)小型地球站網(wǎng)絡(luò) 127衛(wèi)星多址聯(lián)接方案 VSAT數(shù)據(jù)網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)業(yè)務(wù)大致可以分為三類n事務(wù)處理的交互式或查詢/響應(yīng)短信息n電子郵件n長數(shù)據(jù)報文ALOHA（RA-TDMA）：報文較短和小站速率較低TDMA：業(yè)務(wù)量較大、數(shù)