衛(wèi)星通信導(dǎo)論課件-第6章第二節(jié)

1、16.2 VSAT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和地面設(shè)備2教學(xué)目標(biāo)6.2.1 VSAT6.2.1 VSAT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)6.2.2 VSAT6.2.2 VSAT系統(tǒng)的主站和小站設(shè)備系統(tǒng)的主站和小站設(shè)備36.2.1 VSAT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)lVSATVSAT技術(shù)在非語(yǔ)音通信業(yè)務(wù)和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在非語(yǔ)音通信業(yè)務(wù)和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的需求不斷增長(zhǎng)的情況下迅速發(fā)展起來(lái)的需求不斷增長(zhǎng)的情況下迅速發(fā)展起來(lái)l系統(tǒng)主要用于在主站（系統(tǒng)主要用于在主站（Hub）與各遠(yuǎn)端小）與各遠(yuǎn)端小站（站（VSAT）之間的低速數(shù)據(jù)傳輸）之間的低速數(shù)據(jù)傳輸4 （一）（一）VSATVSAT的的應(yīng)用：應(yīng)用： 跨國(guó)公司或行業(yè)的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)。跨國(guó)公司或行業(yè)的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)。 分

2、分級(jí)級(jí)管理的計(jì)算機(jī)網(wǎng)。管理的計(jì)算機(jī)網(wǎng)。5（二）（二）VSATVSAT的主要類型的主要類型1 1）VSATVSAT網(wǎng)根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)可分為三類：網(wǎng)根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)可分為三類： 1.1.以以數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信為主的網(wǎng)。為主的網(wǎng)。 2.2.以以話音通信話音通信為主的網(wǎng)。為主的網(wǎng)。 3.3.以以電視接收電視接收為主的網(wǎng)。為主的網(wǎng)。2 2）從）從VSATVSAT網(wǎng)采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)看，也可網(wǎng)采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)看，也可分為三類：分為三類：61 1、星形星形結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的VSATVSAT系統(tǒng)系統(tǒng)各小站與主站之間可直接進(jìn)行通信，而小站之間各小站與主站之間可直接進(jìn)行通信，而小站之間的通信需經(jīng)主站進(jìn)行轉(zhuǎn)接，即：的通信需經(jīng)主站進(jìn)行

3、轉(zhuǎn)接，即： 小站小站11衛(wèi)星衛(wèi)星主站主站衛(wèi)星衛(wèi)星小站小站2 2 小站小站22衛(wèi)星衛(wèi)星主站主站衛(wèi)星衛(wèi)星小站小站1 1入站鏈路入站鏈路：（從小站到主站的傳輸鏈路）（從小站到主站的傳輸鏈路）傳輸速傳輸速率較低率較低，一般為，一般為64kbit/s64kbit/s或或128kbit/s128kbit/s，有利于降，有利于降低小站成本。低小站成本。出站鏈路出站鏈路：（從主站到小站）：（從主站到小站）傳輸速率較高傳輸速率較高，且，且為為64kbit/s64kbit/s的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。7圖圖6 6-1 -1 衛(wèi)星衛(wèi)星VSATVSAT星形網(wǎng)的組成和路徑星形網(wǎng)的組成和路徑示意圖示意圖8星形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：星形結(jié)

4、構(gòu)的特點(diǎn)：（1 1）最適合于廣播、收集等進(jìn)行點(diǎn)到多點(diǎn)間通信的應(yīng)）最適合于廣播、收集等進(jìn)行點(diǎn)到多點(diǎn)間通信的應(yīng)用環(huán)境用環(huán)境（2 2）對(duì)主站的依賴性很強(qiáng)）對(duì)主站的依賴性很強(qiáng)（3 3）小站之間的通話需要小站之間的通話需要“兩跳兩跳”傳輸，傳輸時(shí)延長(zhǎng)傳輸，傳輸時(shí)延長(zhǎng)（約（約500ms500ms，另外加上話音編碼器的話還有約，另外加上話音編碼器的話還有約2050ms2050ms的的延時(shí)）延時(shí)）嚴(yán)重?fù)p害語(yǔ)音質(zhì)量。因此，不適合于話音業(yè)務(wù)。嚴(yán)重?fù)p害語(yǔ)音質(zhì)量。因此，不適合于話音業(yè)務(wù)。（4 4）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

5、方式。按需分配為集中控制方式。（5 5）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)。92 2、網(wǎng)網(wǎng)狀狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的VSATVSAT系統(tǒng)系統(tǒng) 1) VSAT1) VSAT小站之間不經(jīng)過(guò)主站而直接進(jìn)行通話，小站之間不經(jīng)過(guò)主站而直接進(jìn)行通話， 即：即： 小站小站11衛(wèi)星衛(wèi)星小站小站2 2 小站小站22衛(wèi)星衛(wèi)星小站小站1 1 2) 2) 小站的小站的天線尺寸天線尺寸和和功率功率均有所增加，從而增均有所增加，從而增 加加了了小站的成本。小站的成本。 10圖圖6 6-2 -2 衛(wèi)星網(wǎng)狀衛(wèi)星網(wǎng)狀電話電話網(wǎng)的組成和路徑網(wǎng)的組成和路

6、徑示意圖示意圖11 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： 網(wǎng)絡(luò)不需要主站，各小站之間可以任意建立通信鏈路。網(wǎng)絡(luò)不需要主站，各小站之間可以任意建立通信鏈路。 網(wǎng)狀網(wǎng)是以話音通信為主的系統(tǒng)，一般采用按需分配網(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(lái)提高信道的利用率。方式來(lái)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單載網(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波(SCPC)(SCPC)方式，也可以采用時(shí)分多址方式，也可以采用時(shí)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)較多的情適合于話務(wù)量較大，各遠(yuǎn)端站之間通信業(yè)務(wù)較多的

7、情況。在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，任何兩站之間的通信不會(huì)出況。在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，任何兩站之間的通信不會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)“兩跳兩跳”問(wèn)題。問(wèn)題。123 3、星形星形和和網(wǎng)狀網(wǎng)狀混合混合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的VSATVSAT系統(tǒng)系統(tǒng) 控制信道是星控制信道是星形形網(wǎng)網(wǎng)( (虛線所示虛線所示) )，話音信道是網(wǎng)，話音信道是網(wǎng)狀網(wǎng)狀網(wǎng)( (實(shí)線所示實(shí)線所示) )。13混合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：混合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（1 1）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。業(yè)務(wù)又有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的情形。（2 2）可以在小時(shí)延的情形下用網(wǎng)狀，長(zhǎng)時(shí)延用星狀。可以在小時(shí)延的情形下用網(wǎng)狀，長(zhǎng)時(shí)延用

8、星狀。（3 3）這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可充分利用前兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，同）這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可充分利用前兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能最大限度地滿足用戶的要求。時(shí)能最大限度地滿足用戶的要求。（4)4)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(jì)費(fèi)等由主站來(lái)完成（集中控制），而各性能的監(jiān)控、計(jì)費(fèi)等由主站來(lái)完成（集中控制），而各VSAT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。式。 146.1.2 VSAT系統(tǒng)的主站和小站設(shè)備1 1、主站主站（HubHub）基帶處理部分：基帶處理部分：包括包括Modem

9、Modem、復(fù)用器和編、復(fù)用器和編/ /解解碼器。碼器。組成：組成：由由RF終端、終端、基帶處理部分和網(wǎng)基帶處理部分和網(wǎng)管設(shè)備組成。管設(shè)備組成。15注意：注意：主站的軟件部分應(yīng)實(shí)現(xiàn)用戶接口與衛(wèi)星空主站的軟件部分應(yīng)實(shí)現(xiàn)用戶接口與衛(wèi)星空間鏈路之間的必要的協(xié)議轉(zhuǎn)換。間鏈路之間的必要的協(xié)議轉(zhuǎn)換。最基本的是多址訪最基本的是多址訪問(wèn)、數(shù)據(jù)通信格式的轉(zhuǎn)換。問(wèn)、數(shù)據(jù)通信格式的轉(zhuǎn)換。圖圖6-3 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16主站特點(diǎn)：（1 1）主站的設(shè)備配置較遠(yuǎn)端小站復(fù)雜主站的設(shè)備配置較遠(yuǎn)端小站復(fù)雜。（2 2）主站發(fā)射功率主站發(fā)射功率較高，較高，一般為一般為幾幾十瓦到十瓦到幾幾百百瓦。

10、瓦。（3 3）是是VSATVSAT網(wǎng)的核心，使用大型天線，網(wǎng)的核心，使用大型天線，KuKu頻頻段段為為3.53.58m8m，C C頻頻段為段為7 713m13m。（4 4）有支持上千小站接入的能力。）有支持上千小站接入的能力。 17除通常意義上的VSAT系統(tǒng)的主站之外，還有分配式主站和小型主站。分配式主站分配式主站（中型主站）：用于有若干個(gè)相對(duì)（中型主站）：用于有若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子網(wǎng)獨(dú)立的子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)每個(gè)子網(wǎng)（一般不超過(guò)一般不超過(guò)500500個(gè)小個(gè)小站站）分配一個(gè)分配式主站是適宜的。）分配一個(gè)分配式主站是適宜的。小型主站小型主站：是在衛(wèi)星發(fā)射功率增大、低噪聲接是在衛(wèi)星發(fā)射功率增大、低噪聲接收

11、設(shè)備性能提高的前提下出現(xiàn)的。對(duì)于小站數(shù)收設(shè)備性能提高的前提下出現(xiàn)的。對(duì)于小站數(shù)目不多（目不多（300400300400個(gè)個(gè)）的的VSATVSAT網(wǎng)網(wǎng)，可采用這類，可采用這類天線尺寸為天線尺寸為2-5m2-5m的小型主站的小型主站。P P111111表表6 6- -3 3列出了典型的主站參數(shù)。列出了典型的主站參數(shù)。182 2、小站（、小站（VSATVSAT） 組成：組成：VSATVSAT小站由小口徑天線、室外單元（小站由小口徑天線、室外單元（ODUODU）和室內(nèi)單元（和室內(nèi)單元（IDUIDU）組成。）組成。19室外單元：室外單元：包括固態(tài)功率放大器、低噪聲FET放大器、上/下變頻器及監(jiān)測(cè)電路等，

12、并把它們組裝在一起作為一個(gè)部件，配置在天線饋源附近。室內(nèi)單元室內(nèi)單元：包括調(diào)制包括調(diào)制/ /解調(diào)器、編解調(diào)器、編/ /譯碼器和為用譯碼器和為用戶戶提供數(shù)據(jù)接口等。提供數(shù)據(jù)接口等。小站特點(diǎn)：小站特點(diǎn)：（1 1）可以具有）可以具有“全業(yè)務(wù)全業(yè)務(wù)”，即雙向的，即雙向的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻單收業(yè)務(wù)。語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻單收業(yè)務(wù)。20（2 2）采用固態(tài)器件，設(shè)備集成度高、可靠，可以不）采用固態(tài)器件，設(shè)備集成度高、可靠，可以不用備份。用備份。（3 3）發(fā)射功率低，天線尺寸小，不能發(fā)射視頻信號(hào)。發(fā)射功率低，天線尺寸小，不能發(fā)射視頻信號(hào)。（4 4）天線通常為直徑）天線通常為直徑1-2.5m1-2.5m的偏饋拋物面天線

13、。的偏饋拋物面天線。P P112112表表6 6- -4 4列出了典型的列出了典型的VSATVSAT小站參數(shù)。小站參數(shù)。21VSATVSAT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(shí)現(xiàn)用戶接口與衛(wèi)星空主站的軟件部分應(yīng)實(shí)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；小站的接口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(hào)和協(xié)議的轉(zhuǎn)換設(shè)備完成輸入信號(hào)和協(xié)議的轉(zhuǎn)換223 3、小站對(duì)相鄰衛(wèi)星的干擾問(wèn)題、小站對(duì)相鄰衛(wèi)星的干擾問(wèn)題原因：原因： VSATVSAT小站的天線較小，波束寬度較寬，相鄰衛(wèi)

14、星小站的天線較小，波束寬度較寬，相鄰衛(wèi)星也在其波束范圍內(nèi)。也在其波束范圍內(nèi)。 如果兩個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)采用了相同的頻率和極化方式，如果兩個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)采用了相同的頻率和極化方式，將對(duì)相鄰衛(wèi)星形成干擾。將對(duì)相鄰衛(wèi)星形成干擾。23圖圖6-5 VSAT6-5 VSAT小站上行對(duì)相鄰衛(wèi)星的干擾小站上行對(duì)相鄰衛(wèi)星的干擾24被干擾的相鄰衛(wèi)星被干擾的相鄰衛(wèi)星USATUSAT接收的干擾功率由以接收的干擾功率由以下因素確定：下因素確定：（1 1）干擾站的發(fā)射功率。）干擾站的發(fā)射功率。（2 2）干擾站天線在被干擾衛(wèi)星方向上的增益。）干擾站天線在被干擾衛(wèi)星方向上的增益。（3 3）被干擾衛(wèi)星天線指向干擾站方向上的增益。）被干擾衛(wèi)

15、星天線指向干擾站方向上的增益。（4 4）干擾站至被干擾衛(wèi)星的路徑傳播損耗。）干擾站至被干擾衛(wèi)星的路徑傳播損耗。25干擾的關(guān)鍵因素：干擾的關(guān)鍵因素：VSATVSAT小站的發(fā)射功率和天線輻小站的發(fā)射功率和天線輻射的方向性。射的方向性。 為了協(xié)調(diào)小站對(duì)相鄰衛(wèi)星的干擾，為了協(xié)調(diào)小站對(duì)相鄰衛(wèi)星的干擾，ITU-RITU-R建議建議S.728S.728規(guī)定了規(guī)定了KuKu（14GHz14GHz）頻段的）頻段的VSATVSAT小站在偏離小站在偏離天線主瓣軸線角度天線主瓣軸線角度?的方向上，允許的的方向上，允許的EIRPEIRP最大值最大值如下：如下： 偏離軸線的角度偏離軸線的角度 任意任意40kHz40kHz頻帶內(nèi)的最大頻帶內(nèi)的最大EIRPEIRP 2.52.5?77 33-25lg 33-25lg?dBWdBW 7 7?9.29.2 12dBW 12dBW 9.2 9.2?4848 36-25lg 36-25lg?dBWdBW ?4848 -