VSAT通信

VSAT通信系統(tǒng)綜合了諸如分組信息的傳輸、交換、多址協(xié)議以及頻譜擴(kuò)展等多種先進(jìn)通信技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)、語音、視頻圖像、圖文傳真和隨機(jī)信息等多種信息的傳輸。一般情況下，星形網(wǎng)以數(shù)據(jù)通信為主，兼容語音業(yè)務(wù)。網(wǎng)狀網(wǎng)和混合網(wǎng)以語音通信為主，兼容數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。和通常一般的衛(wèi)星通信一樣，VSAT通信 的一個(gè)基本優(yōu)勢是可利用同一個(gè)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)多個(gè)地球站即VSAT小站之間的同時(shí)通信，這稱為"多址聯(lián)結(jié)"。實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)結(jié)的關(guān)鍵是各地球站所發(fā)信號(hào)經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā) 器混合與轉(zhuǎn)發(fā)后，能為相應(yīng)的對方站所識(shí)別，同時(shí)各地球站信號(hào)之間的干擾要盡量的小些。實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接的技術(shù)基礎(chǔ)是信號(hào)的分割。只要各信號(hào)之間在某一參量上有差別，如信號(hào)頻率不同、信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間不同，或信號(hào)所處的空間不同等等，就可將它們分割開來。為達(dá)到此目的，需要采用一定的多址聯(lián)接方式。

在VSAT通信網(wǎng)中，主要采用三種多址方式:

1、頻分多址(FDMA)方式中的"單路載波"(SCPC)即采用傳輸信號(hào)不同頻率來區(qū)分或代表不同的VSAT站的站址。也就是每個(gè)VSAT小站使用不同的信號(hào)頻率，以區(qū)分不同的VSAT小站。

2、時(shí)分多址(TDMA)方式。即采用傳輸信號(hào)的不同的時(shí)間間隔來區(qū)分或代表不同的VSAT站的站址。也就是每個(gè)VSAT小站傳輸信號(hào)對具有不同收、發(fā)數(shù)字碼的時(shí)間間隔，以此區(qū)分不同小站。

3、碼分多址(CDMA)方式。即采用傳輸信號(hào)的不同的碼元來區(qū)分或代表不同的VSAT站的站址。

在VSAT通信系統(tǒng)中，又常因傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)類別而采用不同的多址聯(lián)接方式。比如，在同一個(gè)地球站，傳輸語音時(shí)采用頻分多址的單路載波方式，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)則采用時(shí)分多址技術(shù)。與多址聯(lián)接方式緊密相關(guān)的還有一個(gè)信道的分配問題，就是怎樣將頻帶、時(shí)隙、地址碼等有序地分配給各站使用，稱為信道分配技術(shù)。

多址方式的信道分配技術(shù)方法很多，在VSAT通信系統(tǒng)中，常采用的有預(yù)分配方式和按需分配方式。預(yù)分配方式中又有固定預(yù)分配方式和按時(shí)預(yù)分配方式，前者是按事先約定固定分配給每個(gè)VSAT站一定數(shù)目的載波頻率，VSAT站只能使用分配給它的專用頻率與有關(guān)的VSAT站通信，其他站不能占用這些頻率，由 于各個(gè)VSAT站都有專用的載波頻率，故建立通信較快。但因各VSAT站不管是否工作始終占據(jù)著一個(gè)載波頻率，也使得頻率利用較低。所以，這種方式適用于 業(yè)務(wù)量大的線路，后者為了提高信道利用率，根據(jù)VSAT站不同時(shí)間的業(yè)務(wù)量而提出的預(yù)分配方式。

VSAT通信系統(tǒng)一般可以工作在二個(gè)頻段，分別是14(上行)/11(下行)GHz的Ku頻段和6(上行)/4(下行)GHz的C頻段。C頻段開發(fā)較 早，雨衰較小，但空間資源比較擁擠，天線口徑和終端設(shè)備體積也較大。由于目前Ku頻段空中資源還比較寬松，天線口徑較小，便于安裝，所以Ku頻段的VSAT系統(tǒng)比C頻段VSAT系統(tǒng)發(fā)展速度要快。有VSAT新秀之稱的Usat特小口徑終端，即天線口徑在0.3米-0.5米的衛(wèi)星通信地球站，就是采 用Ku頻段工作的。

VSAT通信網(wǎng)由VSAT小站、主站和衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組成。數(shù)據(jù)VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)通常采用星狀結(jié)構(gòu)，采用星狀結(jié)構(gòu)的典型VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)。

主站也叫中心站或中央站，是VSAT網(wǎng)的心臟。它與普通地球站一樣，使用大型天線，天線直徑一般約為3.5m~8m(Ku波段)或7m~13m(C波段)。

在以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)(下面簡稱數(shù)據(jù)VSAT網(wǎng))中，主站既是業(yè)務(wù)中心也是控制中心。主站通常與主計(jì)算機(jī)放在一起或通過其它(地面或衛(wèi)星)線路與主計(jì)算機(jī)連接，作為業(yè)務(wù)中心(網(wǎng)絡(luò)的中心結(jié)點(diǎn));同時(shí)在主站內(nèi)還有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制中心(NCC)負(fù)責(zé)對全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測、管理、控制和維護(hù)。

在以話音業(yè)務(wù)為主的VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)(下面簡稱話音VSAT網(wǎng))中，控制中心可以與業(yè)務(wù)中心在同一個(gè)站，也可以不在同一個(gè)站，通常把控制中心所在的站稱為主站或中心站。

由于主站涉及整個(gè)VSAT網(wǎng)的運(yùn)行，其故障會(huì)影響全網(wǎng)正常工作，故其設(shè)備皆有備份。為了便于重新組合，主站一般采用模塊化結(jié)構(gòu)，設(shè)備之間采用高速局域網(wǎng)的方式互連。

VSAT小站由小口徑天線、室外單元(ODU)和室內(nèi)單元(IDU)組成。

在相同的條件下(例如相同的頻段、相同的轉(zhuǎn)發(fā)器條件)話音VSAT網(wǎng)的小站為了實(shí)現(xiàn)小站之間的直接通信，其天線明顯大于只與主站通信的數(shù)據(jù)VSAT小站。

一般采用工作于C或Ku波段的同步衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器。 在第一代VSAT網(wǎng)中主要采用C波段轉(zhuǎn)發(fā)器，從第二代VSAT開始，以采用Ku波段為主。具體采用何種波段不僅取決于VSAT設(shè)備本身，還取決于是否有可用的星上資源，即是否有Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器可用，如果沒有，那么只能采用C波段。

與地面數(shù)據(jù)通信網(wǎng)相比，VSAT衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信網(wǎng)有以下特點(diǎn):

(1)通信的無層次性，即無用戶接口和結(jié)點(diǎn)間接口之分，所有小站以相同身份連接到同一個(gè)網(wǎng)上。

(2)單結(jié)點(diǎn)交換網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)VSAT網(wǎng)中只有一個(gè)交換結(jié)點(diǎn)(衛(wèi)星+主站)。

(3)點(diǎn)-點(diǎn)通信與端-端通信合二為一，地面網(wǎng)中一個(gè)端-端鏈路是由許多點(diǎn)-點(diǎn)鏈路組成的，而衛(wèi)星單結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使得兩者合二為一。

(4)信道傳播時(shí)延大，一條地面信道的傳播時(shí)延一般在1ms以下，而VSAT網(wǎng)中信道的傳播時(shí)延約在300ms左右。

(5)信道的共享使用，地面網(wǎng)中一條信道一般是由一個(gè)交換結(jié)點(diǎn)專用的，而VSAT網(wǎng)中同一條內(nèi)向信道是由許多站按照一定的多址訪問方式來共享的。

從信道共享的特點(diǎn)來看，VSAT數(shù)據(jù)網(wǎng)比較接近本地網(wǎng)(LAN)，從VSAT網(wǎng)的覆蓋范圍來看又是一個(gè)廣域網(wǎng)(WAN)，而從VSAT網(wǎng)單結(jié)點(diǎn)、無層次的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來看，其網(wǎng)內(nèi)路由選擇功能比較簡單，也即其第三層協(xié)議功能比較簡單，從星狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來看，是一種不平衡鏈路結(jié)構(gòu)，所有通信都是一個(gè)主站與其它小站之間進(jìn)行的。據(jù)此，可得到VSAT網(wǎng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2中有關(guān)各層協(xié)議的具體內(nèi)容請參閱相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

VSAT網(wǎng)根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)可分為三類:

(1)以數(shù)據(jù)通信為主的網(wǎng)，這種網(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);

(2)以話音通信為主的網(wǎng)，這種網(wǎng)主要是供公用網(wǎng)和專用網(wǎng)話音信號(hào)的傳輸和交換，同時(shí)也能提供交互型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

(3)以電視接收為主的網(wǎng)，接收的圖像和伴音信號(hào)可作為有線電視的信號(hào)源通過電纜分配網(wǎng)傳送到用戶家中。