第六章-《衛(wèi)星通信》典型衛(wèi)星通信設(shè)備簡介

第六章典型衛(wèi)星通信設(shè)備簡介任課老師：溫洪明電子與電氣工程系通信教研室1、IBS系統(tǒng)為專網(wǎng)設(shè)計的綜合數(shù)字業(yè)務(wù)系統(tǒng)，目的是為了適應(yīng)信息時代的需要充分利用衛(wèi)星資源，擴大服務(wù)對象，加強商務(wù)業(yè)務(wù)的拓展。2、IBS所傳輸?shù)闹兴俾实臄?shù)字業(yè)務(wù)

相對于低速的SCPC（56kbps）和高速的TDMA（120Mbps）而言。體制上，IBS屬于TDM/QPSK/FDMA，傳輸?shù)氖侨珨?shù)字化信息，基帶采用TDM復(fù)用方式，調(diào)制方式為連續(xù)的QPSK方式，多址方式為FDMA；屬于多路/QPSK/FDMA。3、IBS的主要特點數(shù)字化：數(shù)字加密、FEC應(yīng)用、提高了保密性和可靠性。業(yè)務(wù)種類多：語音、電傳、數(shù)據(jù)、會議電視。投資省：相當(dāng)于FDM/FM的數(shù)字化和SCPC的容量拓展。6．1概述4、IBS的具體應(yīng)用

數(shù)字電話、會議電話、電視會議、高速傳真、批量數(shù)據(jù)傳輸、電子轉(zhuǎn)賬、遠地報刊印刷、主計算機之間互聯(lián)、專用線路電話網(wǎng)和各PABX之間的互聯(lián)、CAD/CAM、電子文件分配、音頻節(jié)目內(nèi)容分配。6．1概述一、系統(tǒng)組成

數(shù)據(jù)通信中心遠離地球站，而且數(shù)據(jù)不在地球站落地時。如果數(shù)據(jù)通信中心跟地球站在一起，就無需2M復(fù)接器和PCM光端傳送，直接從保密機送往M：N開關(guān)，經(jīng)SM2900調(diào)制解調(diào)器送給射頻單元。二、工作原理

數(shù)據(jù)通信中心的各種數(shù)字信號（中心計算機、數(shù)據(jù)、電傳、數(shù)字電話）等經(jīng)過SDM-T128K數(shù)字復(fù)用設(shè)備復(fù)用為128Kbps的高速數(shù)據(jù)，經(jīng)過加密后，送往M:N倒換開關(guān)，在經(jīng)過SM2900調(diào)制解調(diào)器調(diào)制為70MHz或140MHz的中頻信號，中頻合路后送往上變頻器，高功率放大器，通過天線發(fā)射到衛(wèi)星；在接收端，接收天線收到的信號，送往LNA，下變頻器變頻為70Mhz或者140MHz的中頻信號，經(jīng)中頻分錄后送往M:N倒換開關(guān)，經(jīng)SM2900解調(diào)后，有保密機解密后，SDM-T數(shù)字復(fù)用設(shè)備完成數(shù)字信號的分接，還原成原來的數(shù)據(jù)。

6．2

IBS系統(tǒng)的組成及工作原理

6．2

IBS系統(tǒng)的組成及工作原理SM2900ModemM:N自動到換開關(guān)SM2900ModemU/CD/CHPALNA雙工器SM2900ModemM:N自動到換開關(guān)SM2900Modem射頻系統(tǒng)保密機SDM-T數(shù)字復(fù)用設(shè)備計算機電傳長途話勤務(wù)6.3

SDM－T數(shù)字復(fù)用設(shè)備1、復(fù)用方式時分復(fù)用TDM：不同時間片上將不同支路信號復(fù)接，主要用于點對點方式，其效率一般可以達到95%。統(tǒng)計時分復(fù)用STDM

分組打包方式逐包低將不同支路的信號復(fù)接，信道是按照分組方式的并且是只有在需要的時間才分配。效率通常為200%。2、SDM-T復(fù)用器簡介SDM-T利用TDM復(fù)用方式和先進的語音壓縮算法，最高可壓縮27倍、可以復(fù)用1路高速數(shù)據(jù)、5路低速數(shù)據(jù)和8路語音或者傳真。SDM-T復(fù)用器具有動態(tài)帶寬分配功能，6．3．1概述高速數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)通道1數(shù)據(jù)通道2數(shù)據(jù)通道3數(shù)據(jù)通道4數(shù)據(jù)通道5插槽1插槽2插槽3插槽4插槽5插槽6插槽7插槽8網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)15.2kbps同步19.2kbps同步9.6kbps同步4.8kbps同步1.2kbps同步15.2kbps同步16kbps語音VC-0114.4kbps語音VFC-012.4kbps語音VC-029.6kbps語音VC-029.6kbps語音VC-01G3傳真中繼FR-014kbps語音VFC-028kbps語音VFC-019.6kbps異步網(wǎng)管信息SDM-T規(guī)程卡V.11/V.35/RS-449/RS-2329.6-128kbps同步SDM-T功能框圖前面板6．3．2SDM－T硬件機箱組成SDM-T復(fù)用器的后面板SDM-T觀察系統(tǒng)狀態(tài)、設(shè)置參數(shù)、監(jiān)視事件和測試結(jié)果等。6．3．2SDM－T硬件機箱組成1、數(shù)據(jù)通道1-5：1-5是低數(shù)據(jù)通道，分別支持異步數(shù)據(jù)速率300-9600bit/s或者同步數(shù)據(jù)速率1.2-19.2kbit/s。2、高速數(shù)據(jù)通道：支持1.2-15.2kbit/s。許多速率可以在configuration菜單中找到，其他的速率要在DBA控制下才能實現(xiàn)。3、復(fù)合鏈路通道：工作于同步狀態(tài)，速率9.6-128kbit/s兩個SDM-T之間的復(fù)合鏈路必須是全雙工同步透明通道，標(biāo)準(zhǔn)的SDM-T支持內(nèi)部和外部鏈路時鐘。4、NMS（網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)）口：提供ACTView為SDM-T安裝軟件和查看事件等等。是一個異步、8bit、無校驗、1位停止為的DB25的RS-231接口，不能作為數(shù)據(jù)通道，不占據(jù)復(fù)合鏈路信道帶寬，僅僅是外部設(shè)備控制SDM-T的工具。5、擴展槽：SDM-T允許插入8個擴展卡，如VC-0101、FRC-01等。6、開關(guān)、電扇和熔絲。

SDM-T復(fù)用器是一個基于多路的數(shù)字信號處理器，PRORAK中存儲著它的軟件程序。PROPAK應(yīng)用了EEPROM技術(shù)，從而只需插入SDM-T即可重新編程。一般出廠時EEPROM中已固化好程序，當(dāng)然我們也可用計算機或ACTView的NMS(網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng))通過本地或遠程的異步命令口重新下裝。PROPAK中EEPROM包含兩類軟件：系統(tǒng)工作程序，缺省的設(shè)置參數(shù)。6．3．3

PROPAK模塊（規(guī)程卡）6．3．4SDM-T復(fù)合鏈路

復(fù)合鏈路必須是同步工作的，速率9.6-128kbit/s，128kbit/s只能是外部時鐘。

SDM-T需要一個同步、全雙工的透明數(shù)據(jù)鏈路將多路語音、數(shù)據(jù)及其傳真等信息傳輸至遠程終端，這種鏈路可以是衛(wèi)星Modem、微波Modem、DSU/CSU（數(shù)據(jù)服務(wù)單元/信道服務(wù)單元）、多路信道或者其他可以提供同步全雙工的透明數(shù)據(jù)設(shè)備，當(dāng)然數(shù)據(jù)速率要符合要求。1、復(fù)合鏈路的系統(tǒng)定時：SDM-T的復(fù)用鏈路可以設(shè)成內(nèi)定時間、外定時、環(huán)路定時或者旁路定時。2、復(fù)合鏈路的控制信號：RS-232提供RTS（4針）和DTR（20針），CD在8針，一方面顯示于LNK等，另一方面在系統(tǒng)事件中記錄，無需更多信號。3、相連接的設(shè)備：可以連接DCE（如modem）、DSU（數(shù)據(jù)服務(wù)單元）、NTU（網(wǎng)絡(luò)測試設(shè)備）或者其他多路復(fù)用器。6．3．5

SDM-T數(shù)據(jù)信道1、異步數(shù)據(jù)處理：5個低速通道支持以下異步速率：300bit/s、1200bit/s、2400bit/s、4800bit/s、9600bit/s；數(shù)據(jù)格式為：8bit數(shù)據(jù)、無校驗、1bit停止位；SDM-T不檢測校驗位；異步模式時，收到的信號SDM-T去掉停止位和截止位，再發(fā)送，類似于數(shù)據(jù)壓縮，節(jié)省帶寬。不需要定時，傳輸速率取決于設(shè)備的設(shè)置，無需DBA。

每個SDM-T都有6個數(shù)據(jù)通道，5個低速數(shù)據(jù)通道。同步工作最高可達到19.2kbit/s，異步可以達到9.6kbit/s，第六個為高速數(shù)據(jù)通道，只支持同步數(shù)據(jù)，速率遠高于其他5個通道。6．3．5

SDM-T數(shù)據(jù)信道2、同步數(shù)據(jù)處理：

所有六個數(shù)據(jù)口均能處理1.2-19.2kbit/s的同步數(shù)據(jù)，高數(shù)據(jù)通道最高可工作于115.2kbit/s。通道都是透明全雙工，不依賴于任何數(shù)據(jù)協(xié)議。所有的數(shù)據(jù)通道的數(shù)據(jù)速率之和不超過可用的鏈路帶寬。3、連接設(shè)備的定時：內(nèi)定時、外定時、環(huán)路定時所連接的設(shè)備決定定時方式。4、數(shù)據(jù)通道的控制信號：數(shù)據(jù)通道是DCE，每個數(shù)據(jù)通道有5個控制信號。DTR和RTS是從所接設(shè)備的輸入信號；DSR、CD及CTS均是到所接設(shè)備的輸出信號。

6．3．6語音傳真模塊1、VC－01語音卡：通過RJ11連接器（OPX或者SLT）或者RJ45連接器（E&M）提供單一的語音通道。2、傳真中繼卡(FRC－01)語音口：語音口上的RJ11及RJ45接頭座。傳真口：用J45接頭（8線）支持E&M、OPX、SLT方式。PSTN口：用RJ11接頭（11線）只支持SLT方式。3、在線語音傳真卡(VFC－01)

VFC-01卡的功能：RJ11連接器（OPX或者SLT）或者RJ45連接器（E&M）和單一語音或者傳真源相連。

VFC-01卡對于傳真中繼的操作：專用網(wǎng)和公用網(wǎng)的中繼傳輸6.4

SM2900調(diào)制解調(diào)器SM2900調(diào)制解調(diào)器原理監(jiān)控板：微處理器系統(tǒng)，IBS/IDR定幀器（IFU）和工程勤務(wù)通道(ESC)，完成監(jiān)視、控制Modem的各項功能。調(diào)制器板：加擾器、差分編碼器、Viterbi和序列編碼器、調(diào)制器解調(diào)器板：解調(diào)器、載波捕獲和跟蹤電路、位定時恢復(fù)電路等。前面板：左半?yún)^(qū)是電源開關(guān)、按鍵和LCD，右半?yún)^(qū)是內(nèi)部三塊板LED指示。6．4．1SM2900調(diào)制解調(diào)器的組成

SM2900調(diào)制解調(diào)器最高數(shù)據(jù)速率2304kbit/s，而SM2900PLUS由于更換了監(jiān)控卡（M&C）和改進了調(diào)制解調(diào)器，可以傳輸8448kbit/s。SM2900調(diào)制解調(diào)器原理方框圖

發(fā)送部分6．4．2SM2900調(diào)制解調(diào)器的工作原理SM2900發(fā)送原理圖

接收部分SM2900接收原理圖6．4．2SM2900調(diào)制解調(diào)器的工作原理數(shù)字Nyquist濾波器：前向糾錯譯碼器位定時恢復(fù)電路載波恢復(fù)電路6．4．3基本操作方式

SM2900Modem可以利用前面板按鍵和液晶顯示在本地進行控制，也可以利用機箱后面的串行遙控接口(J10)進行遙控，同樣也能用前面板后面的一個RS232本地控制口(J17)插入一個手持鍵盤顯示終端進行控制，其功能與前面板本地控制一樣。Modem的這三種控制方法優(yōu)先級相同。對于各種控制命令采取“先來先執(zhí)行”的原則。本地控制通過前面板按鍵和液晶顯示來設(shè)置Modem的一系列參數(shù)。SM2900的控制菜單采用樹型結(jié)構(gòu)，操作方便。主菜單分為4個部分：檢查(CHK)、編程(PROG)、計算(CALC)和校準(zhǔn)。6．4．4監(jiān)控接口監(jiān)控接口部件主要由兩種功能：一是在地面接口和Modem之間提供電路連接；二是管理所用Modem的控制和監(jiān)視功能。

監(jiān)控單元必須做到用戶既可由RS485接口設(shè)置命令，也可由前面板按鍵設(shè)置命令。電源啟動時，自動調(diào)取上一次的設(shè)置參數(shù)，電源關(guān)閉將自動保存這一次的設(shè)定值。如果數(shù)據(jù)遭到破壞，它將按缺省值去設(shè)置。監(jiān)控單元提供RS－485接口（在機箱后面板上），監(jiān)控單元可工作于300、600、1200、2400、4800、9600、19200bit/s，這些速率的選擇可由前面板LCD結(jié)合按鍵完成。校驗和單元地址也可通過菜單選擇。6.4.5

IFU和ESC1、衛(wèi)星業(yè)務(wù)IBSIESS309Rev3IDRIESS308Rev6SMSIBS7-40ERev2E2、IFU的模式IE/SMS：一般是加1/15的報頭。IDR：1544kbit/s以上加96kbit/s報頭，512的按IBS模式，384kbit/s以下不加報頭Tx：直通（鎖相環(huán)去抖動、FIFO緩沖器），Rx：緩沖器（先入先出提供可變長度的緩沖）

3、反向告警IBS／SMS反向告警IDR反向告警反向告警原理圖

6．5

MS298信道倒換開關(guān)1、MS298M：

中頻倒換卡、信道卡和倒換控制器及顯示。

2、MS298的工作狀態(tài)測試模式：數(shù)據(jù)分析卡完成自環(huán)模式：地面自環(huán)、中頻自環(huán)、衛(wèi)星自環(huán)。手動倒換：用于禁止備份和切換自動倒換：組成3、MS298自動倒換單元的控制系統(tǒng)總線

：RS485網(wǎng)絡(luò)，連接MS298主計算機遙控系統(tǒng)：遙控接口和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與SM2900監(jiān)控接口相同

6．5．1

MS298信道倒換開關(guān)基本工作原理6．5．2MS298的組成1、前面板按鍵液晶顯示發(fā)光二極管(LED)2、監(jiān)控卡(M&C)微處理器、存儲器和鍵盤、顯示器、主計算機、測試卡、信道卡、中頻卡的接口電路MS298前面板

MS298內(nèi)部卡的配置分布6．5．2MS298的組成3、信道卡包括到開關(guān)的地面數(shù)據(jù)接口和到主用、備用信道單元的數(shù)據(jù)及其控制接口，數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和時鐘的主用、備用之間的轉(zhuǎn)換功能，也實現(xiàn)環(huán)路測試功能，控制接口完成狀態(tài)的收集和控制功能，信道卡也可以把測試圖樣送至備用單元以驗證其是否正常。4、中頻開關(guān)卡提供上下變頻器與MS298之間的中頻接口，及其MS298與信道之間的接口，支持70MHz和140MHz的中頻設(shè)備。該卡完成主、備中頻信號的倒換和中頻信號的環(huán)路功能。中頻開關(guān)卡有兩種：收卡和發(fā)卡。5、數(shù)據(jù)分析卡內(nèi)部含有兩個測試圖樣發(fā)生器，獨立發(fā)送測試圖樣給備用信道單元。1、9100通用調(diào)制解調(diào)器（UMOD）：具有多種數(shù)據(jù)速率、多種調(diào)制方式、多種編碼方式，能提供多種地面接口和中頻接口的特征。2、UMOD可以應(yīng)用的場合用作IDR／IBS和SMS標(biāo)準(zhǔn)的開放網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器作為HNS公司GeminiVSAT網(wǎng)組成部分3、UMOD的功能UMOD用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和射頻或者上下變頻器設(shè)備之間，完成調(diào)制解調(diào)和前向糾錯編碼，提供開放的網(wǎng)絡(luò)幀結(jié)構(gòu)，多普勒緩存和數(shù)據(jù)復(fù)接。發(fā)送和接收功能系統(tǒng)功能：監(jiān)控、自測試診斷、時序產(chǎn)生、備份、自環(huán)和BERT。6．6

9100通用調(diào)制解調(diào)器9100調(diào)制解調(diào)器SCPC／MCPC典型應(yīng)用

1、用戶接口模塊（CIM）：連接用戶設(shè)備和UMOD的功能模塊。EIARS-232、EIARS-422/449或者CCITTV.35。ITU-T（CCITT）G.703：支持平衡T（D1），平衡或者非平衡E1（CEPT），平衡或者非平衡T2（DS2），非平衡E2等接口。2、背板：作為CIM和UMOD母版之間的一個內(nèi)部接口3、地面數(shù)據(jù)接口：DIM、GIM4、內(nèi)部成幀單元：IDR、IBS、SMS5、信道編碼：信道編碼發(fā)送接口、擾碼、差分編碼、前向糾錯編碼6、發(fā)送濾波器：數(shù)字型，F(xiàn)IR/NCO7、調(diào)制器：支持BPSK和QPSK8、發(fā)送綜合器：產(chǎn)生調(diào)制器所需要的本振信號，（52-88MHZ和104-176MHz）9、發(fā)送中頻級：放大指定載波信道到所需要的載波電平。6．6．1發(fā)送鏈路6．6．2接收鏈路1、背板2、接收中頻級：LNA、AGC3、接收綜合器：高于20或者40MHZ，取決于70或者140MHZ4、接收濾波器5、解調(diào)器：載波恢復(fù)相位偏差檢測、BTR、接收功率檢測和AGC控制，捕獲掃描控制、Es/No確定。6、信道譯碼：7、內(nèi)部幀單元IFU：對所接收的數(shù)據(jù)做緩沖以適應(yīng)準(zhǔn)同步工作或者消除由于衛(wèi)星漂移引起的多普勒相關(guān)時序問題；支持ESC的監(jiān)視前置碼和提供后向告警功能。8、地面數(shù)據(jù)接口：DIM、GIM9、用戶接口模塊(CIM)6．6．3系統(tǒng)功能1、控制處理器(CP)UMOD的操作者可以通過軟件指令來設(shè)置UMOD參數(shù)監(jiān)視及控制UMOD單元2、定時產(chǎn)生器提供UMOD所需的除控制處理器和比特速率時鐘之外的所有時鐘信號。包括一個發(fā)送定時產(chǎn)生器(TXTG)和一個接收定時產(chǎn)生器(RXTG)。

6．6．4監(jiān)視和控制1、UMODl-PAK機箱面板鍵盤控制／顯示提供指令、控制和監(jiān)視能力2、終端軟件3、UMOD間M&C通信M&C多址接口多址總線上的競爭UMODl-PAK機箱前面板

6．6．5環(huán)路測試和比特誤碼測試功能

1、在執(zhí)行環(huán)路測試前，使用者首先要確定測試哪一段鏈路。(1)、只測試近端UMOD的內(nèi)部部件；(2)、測試UMODRF設(shè)備和衛(wèi)星；(3)、同時測試本端和遠端的UMOD的全環(huán)路測試。

2、環(huán)路測試中頻環(huán)路、極端環(huán)路、遠端環(huán)路、同時環(huán)路3、BERT描述正常鏈路地面數(shù)據(jù)接口IFU環(huán)路6．6．6UMOD定時設(shè)置1、環(huán)路定時系統(tǒng)在環(huán)路定時系統(tǒng)里，遠端(被叫)UMOD采用從近端(主叫)UMOD的發(fā)送信號種提取的接收恢復(fù)定時信號(RT)來為其發(fā)送數(shù)據(jù)(SD)定時。被叫UMOD必須能夠承受由于多普勒效應(yīng)和通過衛(wèi)星鏈路時的傳輸延時等造成的發(fā)送時鐘的變化。否則會造成丟失與接收數(shù)據(jù)的同步。外時鐘環(huán)路定時方式內(nèi)時鐘環(huán)路定時方式2、獨立定時系統(tǒng)(1)、兩端使用時鐘源（外時鐘產(chǎn)生發(fā)定時，收定時為恢復(fù)時）(2)、獨立定時方式（內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生發(fā)定時，收定時為恢復(fù)時）6．6．7工作狀態(tài)1、初始化：UMOD方式、TES信道單元方式2、系統(tǒng)診