接入網(wǎng)技術(shù)配套課件教學(xué)課件 第10章 衛(wèi)星接入技術(shù)

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10.1衛(wèi)星通信原理10.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)10.3LEO衛(wèi)星接入系統(tǒng)10.4VSAT接入技術(shù)10.5直播衛(wèi)星接入技術(shù)

第10章衛(wèi)星接入技術(shù)10.1衛(wèi)星通信原理10.1衛(wèi)星通信原理1．衛(wèi)星通信的基本概念 衛(wèi)星通信是指地球上的無線電通信站之間利用人造衛(wèi)星作為中繼轉(zhuǎn)發(fā)站而實現(xiàn)多個地球站之間的通信。10.1衛(wèi)星通信原理1．衛(wèi)星通信的基本概念圖10-1衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖圖10-1衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖2．通信衛(wèi)星類型 通信衛(wèi)星沿一定的軌道環(huán)繞地球運行，按運行軌道不同可把衛(wèi)星分為不同的類型。①按軌道平面與赤道平面的夾角不同，可分為赤道軌道衛(wèi)星、極軌道衛(wèi)星和傾斜軌道衛(wèi)星。②按衛(wèi)星離地面最大高度不同，可分為低高度衛(wèi)星，h＜5000km；中高度衛(wèi)星，5000km＜h＜20000km；高高度衛(wèi)星，h＞20000km。2．通信衛(wèi)星類型③按衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期以及衛(wèi)星與地球上任一點的相對位置關(guān)系不同，可分為同步衛(wèi)星（又稱靜止同步衛(wèi)星）和非同步衛(wèi)星（又稱移動衛(wèi)星）。 不同類型的衛(wèi)星各有不同的特點和用途。③按衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期以及衛(wèi)星與地球上任一點的相對位置關(guān)系不同圖10-2利用靜止衛(wèi)星實現(xiàn)全球通信圖10-2利用靜止衛(wèi)星實現(xiàn)全球通信3．衛(wèi)星通信的特點和使用頻率（1）衛(wèi)星通信特點衛(wèi)星通信的主要優(yōu)點有：①通信距離遠(yuǎn)，覆蓋面積大；②具有多址連接通信特點，靈活性大；③可用頻帶寬，通信容量大；④傳輸穩(wěn)定可靠，通信質(zhì)量高；⑤通信費用與通信距離無關(guān)。3．衛(wèi)星通信的特點和使用頻率衛(wèi)星通信存在一些缺點：①通信衛(wèi)星的使用壽命較短；②衛(wèi)星通信整個系統(tǒng)的技術(shù)較復(fù)雜；③衛(wèi)星通信有較大的傳輸時延。衛(wèi)星通信存在一些缺點：（2）衛(wèi)星通信工作頻段的選擇 選擇衛(wèi)星通信工作頻段是一個十分重要的問題，它直接影響整個系統(tǒng)的傳輸容量、質(zhì)量、可靠性和設(shè)備的復(fù)雜性，以及成本的高低，并還將影響與其他通信系統(tǒng)協(xié)調(diào)。（2）衛(wèi)星通信工作頻段的選擇表10-1 目前通信衛(wèi)星系統(tǒng)使用的頻段頻段名稱上行頻段下行頻段主要用途UHF400MHz200MHz非同步衛(wèi)星或移動業(yè)務(wù)用的衛(wèi)星通信L1.6GHz1.5GHzC6GHz4GHz商業(yè)衛(wèi)星X8GHz7GHz軍事衛(wèi)星Ku14GHz12GHz或11GHz民用或廣播電視用衛(wèi)星Ka30GHz20GHz正在開發(fā)（有很大吸收力）表10-1 目前通信衛(wèi)星系統(tǒng)使用的頻段頻段名稱上10.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)10.2.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成 衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由通信衛(wèi)星和地球站兩大部分組成，另外還有跟蹤遙測及指令系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)，這兩部分是為了保證衛(wèi)星系統(tǒng)的正常工作。10.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)10.2.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成圖10-3雙跳衛(wèi)星通信線路圖10-3雙跳衛(wèi)星通信線路10.2.2通信衛(wèi)星

通信衛(wèi)星是衛(wèi)星通信系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備，一個靜止通信衛(wèi)星主要由5個分系統(tǒng)組成。10.2.2通信衛(wèi)星圖10-4通信衛(wèi)星設(shè)備組成圖10-4通信衛(wèi)星設(shè)備組成（1）天線分系統(tǒng) 通信衛(wèi)星天線有兩類，一類是遙測、指令和信標(biāo)天線，另一類是通信天線圖10-5不同衛(wèi)星通信天線波束圖（1）天線分系統(tǒng)圖10-5不同衛(wèi)星通信天線波束圖（2）控制分系統(tǒng)（3）跟蹤遙測指令分系統(tǒng)（4）電源分系統(tǒng)（5）通信分系統(tǒng)（轉(zhuǎn)發(fā)器） 它是通信衛(wèi)星的主設(shè)備，起著直接轉(zhuǎn)發(fā)各地球信號的作用。 轉(zhuǎn)發(fā)器通常分為透明轉(zhuǎn)發(fā)器和處理轉(zhuǎn)發(fā)器兩大類。（2）控制分系統(tǒng)圖10-6透明轉(zhuǎn)發(fā)器工作原理圖圖10-6透明轉(zhuǎn)發(fā)器工作原理圖圖10-7處理轉(zhuǎn)發(fā)器工作原理圖圖10-7處理轉(zhuǎn)發(fā)器工作原理圖10.2.3地球站圖10-8地球站設(shè)備組成框圖10.2.3地球站圖10-8地球站設(shè)備組成框圖（1）天線分系統(tǒng) 包括天線、饋線和跟蹤設(shè)備3個部分，地球站天線分系統(tǒng)完成發(fā)送信號，接收信號和跟蹤衛(wèi)星的任務(wù)，是決定地球站容量與通信質(zhì)量的關(guān)鍵組成部分之一。（1）天線分系統(tǒng)圖10-9卡塞格林天線及接收信號示意圖圖10-9卡塞格林天線及接收信號示意圖（2）發(fā)射分系統(tǒng) 地球站發(fā)射分系統(tǒng)的主要作用是將終端分系統(tǒng)送來的基帶信號，對中頻進(jìn)行調(diào)制，再經(jīng)上變頻和功率放大后饋送給天線發(fā)往衛(wèi)星。（2）發(fā)射分系統(tǒng)圖10-10發(fā)射分系統(tǒng)組成框圖圖10-10發(fā)射分系統(tǒng)組成框圖（3）接收分系統(tǒng) 主要作用是將天線分系統(tǒng)收到由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)下來的微弱信號進(jìn)行放大，下變頻和解調(diào)，并將解調(diào)后的基帶信號送至終端分系統(tǒng)。（3）接收分系統(tǒng)圖10-11接收分系統(tǒng)組成框圖圖10-11接收分系統(tǒng)組成框圖（4）終端分系統(tǒng) 其作用是對經(jīng)地面接口線路傳來的各種用戶信號分別用相應(yīng)的終端設(shè)備對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換、編排及其他基帶處理，形成適合衛(wèi)星信道傳輸?shù)幕鶐盘?，另外將接收到的基帶信號進(jìn)行上述相反的處理。（5）電源分系統(tǒng)其作用是對所有通信設(shè)備和輔助設(shè)備供電。（6）監(jiān)控分系統(tǒng) 是使操作人員隨時掌握各種設(shè)備的運行狀態(tài)，在設(shè)備出故障時能迅速處理，并有效地對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理。（4）終端分系統(tǒng)10.3LEO衛(wèi)星接入系統(tǒng) 低地軌道衛(wèi)星（LEO）通信系統(tǒng)則可以解決以往的延遲問題，它提供高質(zhì)量的交互性的同時，保留了傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)的特點，可以隨時隨地高速接入。10.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu) SkyBridge是一個寬帶衛(wèi)星接入系統(tǒng)，在2002年開始運行，通過80顆低軌衛(wèi)星，可為全球2000多萬用戶提供本地寬帶接入。10.3LEO衛(wèi)星接入系統(tǒng) 低地軌道衛(wèi)星（LEO）通信系 SkyBridge的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分為空間段和電信段?？臻g段包括：由80顆LEO衛(wèi)星及備用衛(wèi)星組成的星座；兩個衛(wèi)星控制中心（SCC）；跟蹤、遙測和命令（TT&C）地球站；兩個執(zhí)行控制中心。 SkyBridge系統(tǒng)的電信段，用戶終端、關(guān)口站及關(guān)口站與本地服務(wù)器、窄帶/寬帶地面網(wǎng)絡(luò)或租用線路的接口。 SkyBridge的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分為空間段和電信段?？臻g段圖10-12SkyBridge系統(tǒng)的電信段結(jié)構(gòu)圖10-12SkyBridge系統(tǒng)的電信段結(jié)構(gòu)10.3.2技術(shù)特點 SkyBridge系統(tǒng)投入運營后，不但能傳送多媒體信息，其突出特點是解決一般手段難以解決的地區(qū)，例如島嶼之間的通信，它為全球網(wǎng)絡(luò)運營商解決線路最后一段接入問題，成為全球?qū)拵Ы尤氲男l(wèi)星解決方案之一。SkyBridge采用ATM方式和TCP/IP協(xié)議簇。10.3.2技術(shù)特點10.3.3業(yè)務(wù)應(yīng)用 SkyBridge為低軌衛(wèi)星系統(tǒng)，具有低傳輸時延（30ms）的特性，可確保對接入因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的支持，并具有良好傳輸效率。10.3.3業(yè)務(wù)應(yīng)用SkyBridge可支持以下各類業(yè)務(wù)： ①因特網(wǎng)上的多媒體業(yè)務(wù)； ②本地在線業(yè)務(wù)和內(nèi)容的直接接入； ③局域網(wǎng)互連和專用網(wǎng)； ④連接公共窄帶網(wǎng)； ⑤可視電話； ⑥視像會議； ⑦電子商務(wù)； ⑧家庭辦公； ⑨遠(yuǎn)程教學(xué)； ⑩遠(yuǎn)程醫(yī)療。SkyBridge可支持以下各類業(yè)務(wù)：10.4VSAT接入技術(shù)10.4.1VSAT系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 甚小孔徑終端VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一種特殊的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。 VSAT通信指衛(wèi)星6天線口徑小于3m(0.6～2.8)，具有高度軟件控制功能的微小地球站，它很容易被安裝在用戶辦公點。10.4VSAT接入技術(shù)10.4.1VSAT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1．VSAT系統(tǒng)結(jié)構(gòu) VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)傳輸為主要業(yè)務(wù)的星狀網(wǎng)絡(luò)，主要由主站、VSAT終端站、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS組成。（1）主站 VSAT網(wǎng)絡(luò)中的主站也稱中心站/中樞站，通常與數(shù)據(jù)信息中心、計算機(jī)中心物理位置相近。VSAT主站是VSAT網(wǎng)的心臟。 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)在主站，負(fù)責(zé)對全網(wǎng)所有設(shè)備和VSAT終端的工作狀態(tài)監(jiān)控、控制和運行管理。1．VSAT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖10-13VSAT主站組成圖10-13VSAT主站組成①天線、饋線和伺服務(wù)跟蹤子系統(tǒng)②主站射頻發(fā)射設(shè)備③主站低噪聲接收系統(tǒng)①天線、饋線和伺服務(wù)跟蹤子系統(tǒng)圖10-14VSAT網(wǎng)絡(luò)主站接收系統(tǒng)設(shè)備組成圖10-14VSAT網(wǎng)絡(luò)主站接收系統(tǒng)設(shè)備組成（2）VSAT終端站 在VSAT網(wǎng)絡(luò)中，往往是一個主站對應(yīng)著成千上萬個終端站。 VSAT終端站可以分為以下幾種。 ①直接序列擴(kuò)譜碼分多址（DS/CDMA）VSAT終端站 ②SCPC型VSAT終端站 ③隨機(jī)多址型VSAT終端站 ④MCPC型VSAT終端站 ⑤TDMAX型VSAT終端站（2）VSAT終端站圖10-15VSAT終端站組成圖10-15VSAT終端站組成2．VSAT通信特點 VSAT系統(tǒng)一般工作在C波段或Ku波段，VSAT組網(wǎng)靈活、獨立性強(qiáng)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能、設(shè)備特性和網(wǎng)絡(luò)管理均可以根據(jù)用戶要求進(jìn)行設(shè)計和調(diào)整。 VSAT終端具有天線小、結(jié)構(gòu)緊湊、功耗小、成本低、安裝方便、環(huán)境要求低等特點。VSAT較普通衛(wèi)星通信系統(tǒng)有以下區(qū)別。2．VSAT通信特點①VSAT系統(tǒng)出主站數(shù)據(jù)速率高，且連續(xù)傳送；入主站數(shù)據(jù)流速率較低，且必須是突發(fā)性的。②通信速率高，端站接入速率可達(dá)64kbit/s甚至可達(dá)2Mbit/s。③具有智能的地球站。④支持多種通信方式和多種接口協(xié)議，直接接入通信終端設(shè)備，便于同其他計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連。⑤地球站通信設(shè)備結(jié)構(gòu)必須小巧緊湊，功耗低，安裝方便。①VSAT系統(tǒng)出主站數(shù)據(jù)速率高，且連續(xù)傳送；入主站數(shù)據(jù)流速10.4.2VSAT主要技術(shù)1．VSAT中的數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù) 在VSAT通信中，一般常用的調(diào)制解方式有BPSK（二相相移鍵控）、QPSK（四相相移鍵控）、OQPSK（偏移四相相移鍵控）、SFSK（正弦頻移鍵控）和TFM（平滑調(diào)頻）等。2．VSAT中的多址接入技術(shù)10.4.2VSAT主要技術(shù)圖10-16不同的多址方式圖10-16不同的多址方式（1）頻分多址方式（FDMA） FDMA是將衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的可用頻帶分割若干互不重疊的部分，分配給各VSAT地球站發(fā)送虎波時使用。因此，PDMA方式中各載波的射頻頻率不同。 FDMA方式主要用于傳輸語音業(yè)務(wù)，其優(yōu)點是技術(shù)成熟、設(shè)備簡單、性能可靠。但多個載波同時工作時在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上產(chǎn)生互調(diào)干擾，從而造成轉(zhuǎn)發(fā)器功率和頻帶的浪費。（1）頻分多址方式（FDMA）（2）時分多址方式（TDMA） TDMA是全數(shù)字化方式。它將衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的工作時間分割成周期性的互不重疊的時隙，分配給各VSAT站使用。 TDMA方式的網(wǎng)同步技術(shù)難度大、設(shè)備復(fù)雜、系統(tǒng)成本較貴，各用戶終端站的發(fā)射功率及天線尺寸無法有效減小。（2）時分多址方式（TDMA）（3）空分多址方式（SDMA） SDMA將衛(wèi)星天線的多個點波束分別指向不同的區(qū)域VSAT地球站，把衛(wèi)星覆蓋區(qū)分割成不同的小區(qū)域，利用波束在空間指向的差異來區(qū)分不同的VSAT站，實現(xiàn)區(qū)域間的多址通信。由于SDMA必須同TDMA方式結(jié)合，也被稱作SS/TDMA。 DMA方式的EIRP大，從而減小了地球站天線口徑，并且多個天線波束覆蓋區(qū)之間使用同一頻段，不存在互調(diào)干擾，系統(tǒng)頻譜利用率和容量也顯著提高。（3）空分多址方式（SDMA）（4）碼分多址方式（CDMA） CDMA給每個VSAT站分配一個特殊的編碼信號作為地址碼。CDMA方式 故具有較強(qiáng)的通信隱蔽性的抗干擾能力。另外，CDMA能較好地適應(yīng)業(yè)務(wù)量的變化。 CDMA的不足之處主要是需占用很寬的頻帶，頻帶利用率低。（4）碼分多址方式（CDMA）表10-2 若干VSAT多址方式的比較類別多址方式最大

通過效率時延穩(wěn)定性韌性價格/

復(fù)雜性特點固定分配TDMA0.7～0.8中大好中中站數(shù)增加，時延明顯加長FDMA/SCPC0.7～0.8中好高很低僅適合業(yè)務(wù)量大而站數(shù)少情況隨機(jī)分配ALOHA0.13～0.18小差高很低無需定時，適合變長的消息S-ALOHA0.25～0.368小中高低中最簡單的時隙技術(shù)，適合定長消息SREJ-ALOHA0.2～0.3小中高低無需定時，適合變長的消息TreeCRA0.43～0.49中好差中高適合定長消息，解決時延、死鎖問題ARRA0.5～0.6小中中中高利用附帶信息改善S-ALOHA性能RA-CDMA0.1～0.4較小中高中時延很短，定時可用可不用ALAP0.4～0.7小中高中改善了ALOHA性能可控

分配DAMA/TDMA0.6～0.8中大好差高由于時隙保留而具有較大地潛在時延，一般適合較長的信息表10-2 若干VSAT多址方式的比較類別多址方式最大

VSAT傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)和適用的方式主要有以下兩種。 ①以傳輸語音、大片數(shù)據(jù)和圖像、會議電視等綜合業(yè)務(wù)為主。 ②以傳輸互式、突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，如因特網(wǎng)接入業(yè)務(wù)，其信息傳輸?shù)奶攸c是數(shù)據(jù)隨機(jī)、間斷地接入衛(wèi)星信道。VSAT傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)和適用的方式主要有以下兩種。10.4.3VSAT提供的業(yè)務(wù)

1．國內(nèi)VSAT通信的服務(wù) 2．國內(nèi)VSAT提供的通信業(yè)務(wù) ①VSAT語音業(yè)務(wù) ②低速數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)10.4.3VSAT提供的業(yè)務(wù)10.4.4VSAT接入應(yīng)用實例1．VSAT接入因特網(wǎng)原理 與普通的因特網(wǎng)接入方式相比，VSAT接入因特網(wǎng)具有以下主要特點。（1）傳輸不受陸地電路的影響（2）不對稱傳輸（3）經(jīng)濟(jì)高效（4）可作為多信道廣播業(yè)務(wù)的平臺，不斷衍生新的應(yīng)用10.4.4VSAT接入應(yīng)用實例2．VSAT數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu) VSAT通信提供了良好的數(shù)據(jù)傳輸通信信道，配合以各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)，就組成了各種各樣的VSAT數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，可以是電路交換，也可以是分組交換。2．VSAT數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖10-17VSAT衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本構(gòu)成圖10-17VSAT衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本構(gòu)成圖10-18VSAT與OSI參考模型圖10-18VSAT與OSI參考模型3．VSAT接入因特網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)圖10-19VSAT接入因特網(wǎng)示意圖3．VSAT接入因特網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)圖10-19VSAT接入因（1）IPover衛(wèi)星（2）PPPover衛(wèi)星SDH網(wǎng)（3）IPover衛(wèi)星ATM網(wǎng)（1）IPover衛(wèi)星10.5直播衛(wèi)星接入技術(shù)10.5.1DBS系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 直播衛(wèi)星（DBS）系統(tǒng)是基于衛(wèi)星的視頻廣播服務(wù)的下一代。 DBS提供類似當(dāng)前由常規(guī)模擬衛(wèi)星系統(tǒng)提供的一種服務(wù)。10.5直播衛(wèi)星接入技術(shù)10.5.1DBS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖10-20DBS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖10-20DBS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)10.5.2DBS業(yè)務(wù)應(yīng)用DBS系統(tǒng)向用戶提供數(shù)字視頻廣播服務(wù)10.5.2DBS業(yè)務(wù)應(yīng)用在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)：教材其余課件及動畫素材請查閱在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)QQ:349134187

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10.1衛(wèi)星通信原理10.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)10.3LEO衛(wèi)星接入系統(tǒng)10.4VSAT接入技術(shù)10.5直播衛(wèi)星接入技術(shù)

第10章衛(wèi)星接入技術(shù)10.1衛(wèi)星通信原理10.1衛(wèi)星通信原理1．衛(wèi)星通信的基本概念 衛(wèi)星通信是指地球上的無線電通信站之間利用人造衛(wèi)星作為中繼轉(zhuǎn)發(fā)站而實現(xiàn)多個地球站之間的通信。10.1衛(wèi)星通信原理1．衛(wèi)星通信的基本概念圖10-1衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖圖10-1衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖2．通信衛(wèi)星類型 通信衛(wèi)星沿一定的軌道環(huán)繞地球運行，按運行軌道不同可把衛(wèi)星分為不同的類型。①按軌道平面與赤道平面的夾角不同，可分為赤道軌道衛(wèi)星、極軌道衛(wèi)星和傾斜軌道衛(wèi)星。②按衛(wèi)星離地面最大高度不同，可分為低高度衛(wèi)星，h＜5000km；中高度衛(wèi)星，5000km＜h＜20000km；高高度衛(wèi)星，h＞20000km。2．通信衛(wèi)星類型③按衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期以及衛(wèi)星與地球上任一點的相對位置關(guān)系不同，可分為同步衛(wèi)星（又稱靜止同步衛(wèi)星）和非同步衛(wèi)星（又稱移動衛(wèi)星）。 不同類型的衛(wèi)星各有不同的特點和用途。③按衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期以及衛(wèi)星與地球上任一點的相對位置關(guān)系不同圖10-2利用靜止衛(wèi)星實現(xiàn)全球通信圖10-2利用靜止衛(wèi)星實現(xiàn)全球通信3．衛(wèi)星通信的特點和使用頻率（1）衛(wèi)星通信特點衛(wèi)星通信的主要優(yōu)點有：①通信距離遠(yuǎn)，覆蓋面積大；②具有多址連接通信特點，靈活性大；③可用頻帶寬，通信容量大；④傳輸穩(wěn)定可靠，通信質(zhì)量高；⑤通信費用與通信距離無關(guān)。3．衛(wèi)星通信的特點和使用頻率衛(wèi)星通信存在一些缺點：①通信衛(wèi)星的使用壽命較短；②衛(wèi)星通信整個系統(tǒng)的技術(shù)較復(fù)雜；③衛(wèi)星通信有較大的傳輸時延。衛(wèi)星通信存在一些缺點：（2）衛(wèi)星通信工作頻段的選擇 選擇衛(wèi)星通信工作頻段是一個十分重要的問題，它直接影響整個系統(tǒng)的傳輸容量、質(zhì)量、可靠性和設(shè)備的復(fù)雜性，以及成本的高低，并還將影響與其他通信系統(tǒng)協(xié)調(diào)。（2）衛(wèi)星通信工作頻段的選擇表10-1 目前通信衛(wèi)星系統(tǒng)使用的頻段頻段名稱上行頻段下行頻段主要用途UHF400MHz200MHz非同步衛(wèi)星或移動業(yè)務(wù)用的衛(wèi)星通信L1.6GHz1.5GHzC6GHz4GHz商業(yè)衛(wèi)星X8GHz7GHz軍事衛(wèi)星Ku14GHz12GHz或11GHz民用或廣播電視用衛(wèi)星Ka30GHz20GHz正在開發(fā)（有很大吸收力）表10-1 目前通信衛(wèi)星系統(tǒng)使用的頻段頻段名稱上10.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)10.2.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成 衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由通信衛(wèi)星和地球站兩大部分組成，另外還有跟蹤遙測及指令系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)，這兩部分是為了保證衛(wèi)星系統(tǒng)的正常工作。10.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)10.2.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成圖10-3雙跳衛(wèi)星通信線路圖10-3雙跳衛(wèi)星通信線路10.2.2通信衛(wèi)星

通信衛(wèi)星是衛(wèi)星通信系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備，一個靜止通信衛(wèi)星主要由5個分系統(tǒng)組成。10.2.2通信衛(wèi)星圖10-4通信衛(wèi)星設(shè)備組成圖10-4通信衛(wèi)星設(shè)備組成（1）天線分系統(tǒng) 通信衛(wèi)星天線有兩類，一類是遙測、指令和信標(biāo)天線，另一類是通信天線圖10-5不同衛(wèi)星通信天線波束圖（1）天線分系統(tǒng)圖10-5不同衛(wèi)星通信天線波束圖（2）控制分系統(tǒng)（3）跟蹤遙測指令分系統(tǒng)（4）電源分系統(tǒng)（5）通信分系統(tǒng)（轉(zhuǎn)發(fā)器） 它是通信衛(wèi)星的主設(shè)備，起著直接轉(zhuǎn)發(fā)各地球信號的作用。 轉(zhuǎn)發(fā)器通常分為透明轉(zhuǎn)發(fā)器和處理轉(zhuǎn)發(fā)器兩大類。（2）控制分系統(tǒng)圖10-6透明轉(zhuǎn)發(fā)器工作原理圖圖10-6透明轉(zhuǎn)發(fā)器工作原理圖圖10-7處理轉(zhuǎn)發(fā)器工作原理圖圖10-7處理轉(zhuǎn)發(fā)器工作原理圖10.2.3地球站圖10-8地球站設(shè)備組成框圖10.2.3地球站圖10-8地球站設(shè)備組成框圖（1）天線分系統(tǒng) 包括天線、饋線和跟蹤設(shè)備3個部分，地球站天線分系統(tǒng)完成發(fā)送信號，接收信號和跟蹤衛(wèi)星的任務(wù)，是決定地球站容量與通信質(zhì)量的關(guān)鍵組成部分之一。（1）天線分系統(tǒng)圖10-9卡塞格林天線及接收信號示意圖圖10-9卡塞格林天線及接收信號示意圖（2）發(fā)射分系統(tǒng) 地球站發(fā)射分系統(tǒng)的主要作用是將終端分系統(tǒng)送來的基帶信號，對中頻進(jìn)行調(diào)制，再經(jīng)上變頻和功率放大后饋送給天線發(fā)往衛(wèi)星。（2）發(fā)射分系統(tǒng)圖10-10發(fā)射分系統(tǒng)組成框圖圖10-10發(fā)射分系統(tǒng)組成框圖（3）接收分系統(tǒng) 主要作用是將天線分系統(tǒng)收到由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)下來的微弱信號進(jìn)行放大，下變頻和解調(diào)，并將解調(diào)后的基帶信號送至終端分系統(tǒng)。（3）接收分系統(tǒng)圖10-11接收分系統(tǒng)組成框圖圖10-11接收分系統(tǒng)組成框圖（4）終端分系統(tǒng) 其作用是對經(jīng)地面接口線路傳來的各種用戶信號分別用相應(yīng)的終端設(shè)備對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換、編排及其他基帶處理，形成適合衛(wèi)星信道傳輸?shù)幕鶐盘?，另外將接收到的基帶信號進(jìn)行上述相反的處理。（5）電源分系統(tǒng)其作用是對所有通信設(shè)備和輔助設(shè)備供電。（6）監(jiān)控分系統(tǒng) 是使操作人員隨時掌握各種設(shè)備的運行狀態(tài)，在設(shè)備出故障時能迅速處理，并有效地對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理。（4）終端分系統(tǒng)10.3LEO衛(wèi)星接入系統(tǒng) 低地軌道衛(wèi)星（LEO）通信系統(tǒng)則可以解決以往的延遲問題，它提供高質(zhì)量的交互性的同時，保留了傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)的特點，可以隨時隨地高速接入。10.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu) SkyBridge是一個寬帶衛(wèi)星接入系統(tǒng)，在2002年開始運行，通過80顆低軌衛(wèi)星，可為全球2000多萬用戶提供本地寬帶接入。10.3LEO衛(wèi)星接入系統(tǒng) 低地軌道衛(wèi)星（LEO）通信系 SkyBridge的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分為空間段和電信段?？臻g段包括：由80顆LEO衛(wèi)星及備用衛(wèi)星組成的星座；兩個衛(wèi)星控制中心（SCC）；跟蹤、遙測和命令（TT&C）地球站；兩個執(zhí)行控制中心。 SkyBridge系統(tǒng)的電信段，用戶終端、關(guān)口站及關(guān)口站與本地服務(wù)器、窄帶/寬帶地面網(wǎng)絡(luò)或租用線路的接口。 SkyBridge的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分為空間段和電信段?？臻g段圖10-12SkyBridge系統(tǒng)的電信段結(jié)構(gòu)圖10-12SkyBridge系統(tǒng)的電信段結(jié)構(gòu)10.3.2技術(shù)特點 SkyBridge系統(tǒng)投入運營后，不但能傳送多媒體信息，其突出特點是解決一般手段難以解決的地區(qū)，例如島嶼之間的通信，它為全球網(wǎng)絡(luò)運營商解決線路最后一段接入問題，成為全球?qū)拵Ы尤氲男l(wèi)星解決方案之一。SkyBridge采用ATM方式和TCP/IP協(xié)議簇。10.3.2技術(shù)特點10.3.3業(yè)務(wù)應(yīng)用 SkyBridge為低軌衛(wèi)星系統(tǒng)，具有低傳輸時延（30ms）的特性，可確保對接入因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的支持，并具有良好傳輸效率。10.3.3業(yè)務(wù)應(yīng)用SkyBridge可支持以下各類業(yè)務(wù)： ①因特網(wǎng)上的多媒體業(yè)務(wù)； ②本地在線業(yè)務(wù)和內(nèi)容的直接接入； ③局域網(wǎng)互連和專用網(wǎng)； ④連接公共窄帶網(wǎng)； ⑤可視電話； ⑥視像會議； ⑦電子商務(wù)； ⑧家庭辦公； ⑨遠(yuǎn)程教學(xué)； ⑩遠(yuǎn)程醫(yī)療。SkyBridge可支持以下各類業(yè)務(wù)：10.4VSAT接入技術(shù)10.4.1VSAT系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 甚小孔徑終端VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一種特殊的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。 VSAT通信指衛(wèi)星6天線口徑小于3m(0.6～2.8)，具有高度軟件控制功能的微小地球站，它很容易被安裝在用戶辦公點。10.4VSAT接入技術(shù)10.4.1VSAT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1．VSAT系統(tǒng)結(jié)構(gòu) VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)傳輸為主要業(yè)務(wù)的星狀網(wǎng)絡(luò)，主要由主站、VSAT終端站、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS組成。（1）主站 VSAT網(wǎng)絡(luò)中的主站也稱中心站/中樞站，通常與數(shù)據(jù)信息中心、計算機(jī)中心物理位置相近。VSAT主站是VSAT網(wǎng)的心臟。 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)在主站，負(fù)責(zé)對全網(wǎng)所有設(shè)備和VSAT終端的工作狀態(tài)監(jiān)控、控制和運行管理。1．VSAT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖10-13VSAT主站組成圖10-13VSAT主站組成①天線、饋線和伺服務(wù)跟蹤子系統(tǒng)②主站射頻發(fā)射設(shè)備③主站低噪聲接收系統(tǒng)①天線、饋線和伺服務(wù)跟蹤子系統(tǒng)圖10-14VSAT網(wǎng)絡(luò)主站接收系統(tǒng)設(shè)備組成圖10-14VSAT網(wǎng)絡(luò)主站接收系統(tǒng)設(shè)備組成（2）VSAT終端站 在VSAT網(wǎng)絡(luò)中，往往是一個主站對應(yīng)著成千上萬個終端站。 VSAT終端站可以分為以下幾種。 ①直接序列擴(kuò)譜碼分多址（DS/CDMA）VSAT終端站 ②SCPC型VSAT終端站 ③隨機(jī)多址型VSAT終端站 ④MCPC型VSAT終端站 ⑤TDMAX型VSAT終端站（2）VSAT終端站圖10-15VSAT終端站組成圖10-15VSAT終端站組成2．VSAT通信特點 VSAT系統(tǒng)一般工作在C波段或Ku波段，VSAT組網(wǎng)靈活、獨立性強(qiáng)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能、設(shè)備特性和網(wǎng)絡(luò)管理均可以根據(jù)用戶要求進(jìn)行設(shè)計和調(diào)整。 VSAT終端具有天線小、結(jié)構(gòu)緊湊、功耗小、成本低、安裝方便、環(huán)境要求低等特點。VSAT較普通衛(wèi)星通信系統(tǒng)有以下區(qū)別。2．VSAT通信特點①VSAT系統(tǒng)出主站數(shù)據(jù)速率高，且連續(xù)傳送；入主站數(shù)據(jù)流速率較低，且必須是突發(fā)性的。②通信速率高，端站接入速率可達(dá)64kbit/s甚至可達(dá)2Mbit/s。③具有智能的地球站。④支持多種通信方式和多種接口協(xié)議，直接接入通信終端設(shè)備，便于同其他計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連。⑤地球站通信設(shè)備結(jié)構(gòu)必須小巧緊湊，功耗低，安裝方便。①VSAT系統(tǒng)出主站數(shù)據(jù)速率高，且連續(xù)傳送；入主站數(shù)據(jù)流速10.4.2VSAT主要技術(shù)1．VSAT中的數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù) 在VSAT通信中，一般常用的調(diào)制解方式有BPSK（二相相移鍵控）、QPSK（四相相移鍵控）、OQPSK（偏移四相相移鍵控）、SFSK（正弦頻移鍵控）和TFM（平滑調(diào)頻）等。2．VSAT中的多址接入技術(shù)10.4.2VSAT主要技術(shù)圖10-16不同的多址方式圖10-16不同的多址方式（1）頻分多址方式（FDMA） FDMA是將衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的可用頻帶分割若干互不重疊的部分，分配給各VSAT地球站發(fā)送虎波時使用。因此，PDMA方式中各載波的射頻頻率不同。 FDMA方式主要用于傳輸語音業(yè)務(wù)，其優(yōu)點是技術(shù)成熟、設(shè)備簡單、性能可靠。但多個載波同時工作時在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上產(chǎn)生互調(diào)干擾，從而造成轉(zhuǎn)發(fā)器功率和頻帶的浪費。（1）頻分多址方式（FDMA）（2）時分多址方式（TDMA） TDMA是全數(shù)字化方式。它將衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的工作時間分割成周期性的互不重疊的時隙，分配給各VSAT站使用。 TDMA方式的網(wǎng)同步技術(shù)難度大、設(shè)備復(fù)雜、系統(tǒng)成本較貴，各用戶終端站的發(fā)射功率及天線尺寸無法有效減小。（2）時分多址方式（TDMA）（3）空分多址方式（SDMA） SDMA將衛(wèi)星天線的多個點波束分別指向不同的區(qū)域VSAT地球站，把衛(wèi)星覆蓋區(qū)分割成不同的小區(qū)域，利用波束在空間指向的差異來區(qū)分不同的VSAT站，實現(xiàn)區(qū)域間的多址通信。由于SDMA必須同TDMA方式結(jié)合，也被稱作SS/TDMA。 DMA方式的EIRP大，從而減小了地球站天線口徑，并且多個天線波束覆蓋區(qū)之間使用同一頻段，不存在互調(diào)干擾，系統(tǒng)頻譜利用率和容量也顯著提高。（3）空分多址方式（SDMA）（4）碼分多址方式（CDMA） CDMA給每個VSAT站分配一個特殊的編碼信號作為地址碼。CDMA方式 故具有較強(qiáng)的通信隱蔽性的抗干擾能力。另外，CDMA能較好地適應(yīng)業(yè)務(wù)量的變化。 CDMA的不足之處主要是需占用很寬的頻帶，頻帶利用率低。（4）碼分多址方式（CDMA）表10-2 若干VSAT多址方式的比較類別多址方式最大

通過效率時延穩(wěn)定性韌性價格/

復(fù)雜性特點固定分配TDMA0.7～0.8中大好中中站數(shù)增加，時延明顯加長FDMA/SCPC0.7～0.8中好高