衛(wèi)星新技術(shù)-IPSTAR寬帶衛(wèi)星技術(shù)及應(yīng)用

1、王曉亞 1201120467IPSTAR寬帶衛(wèi)星通信系寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用衛(wèi)星通信的特點廣播特性通信距離遠建站費用不隨通信距離而變化業(yè)務(wù)開通迅速、靈活支持非對稱傳輸支持的業(yè)務(wù)種類多，能傳輸電視、廣播、電話、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)類型Page 2衛(wèi)星應(yīng)用的現(xiàn)狀（一）衛(wèi)星已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用廣播電視領(lǐng)域-電視和電臺節(jié)目廣播、新聞采集（SNG）、節(jié)目分發(fā)、節(jié)目交換電信領(lǐng)域-IDR業(yè)務(wù)、話音通信、數(shù)據(jù)傳輸、Internet寬帶接入、尋呼聯(lián)網(wǎng)金融領(lǐng)域-銀行結(jié)算、股票交易及行情發(fā)布、地面網(wǎng)絡(luò)備份教育領(lǐng)域-遠程教育專用通信網(wǎng)-Intranet聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)遙控/遙測、電視會

2、議 Page 3衛(wèi)星應(yīng)用的現(xiàn)狀（二）由于地面通信網(wǎng)絡(luò)的完善，衛(wèi)星通信遭遇的競爭越來越激烈在大容量、低價格的光纖通信網(wǎng)絡(luò)的沖擊下：原大量通過衛(wèi)星傳輸?shù)腎DR、數(shù)據(jù)專線、電話等業(yè)務(wù)逐漸萎縮寬帶接入等新興應(yīng)用，由于價格因素，不能進入家庭等大眾市場由于其天然的廣播特性，衛(wèi)星電視廣播業(yè)務(wù)一枝獨秀，但國內(nèi)的政策管制，也限制了其進一步的發(fā)展Page 4地面通信也不是萬能的 雖然地面通信網(wǎng)絡(luò)容量大、價格低廉，但也存在著一些問題：不能無縫覆蓋對于全國性電路需求，由于分屬不同的運營商，協(xié)調(diào)難度大在點多面廣的情況下，綜合費用高 末梢電路可靠性較差，發(fā)生阻斷時恢復(fù)時間長以上地面網(wǎng)絡(luò)的不足正是衛(wèi)星通信的長處，衛(wèi)星通信可

3、以作為地面通信必要的補充和延伸衛(wèi)星通信是不可或缺的通信方式Page 5天地一體的綜合業(yè)務(wù)平臺-IPSTARIPSTAR系統(tǒng)，是一座建立在大容量多波束的IPSTAR-1衛(wèi)星基礎(chǔ)上的寬帶衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)IPSTAR-1衛(wèi)星總?cè)萘窟_45Gbps，是一顆傳統(tǒng)通信衛(wèi)星容量的20-30倍 IPSATR-1衛(wèi)星的單位帶寬容量的成本遠低于傳統(tǒng)衛(wèi)星IPSTAR系統(tǒng)具有充分的比較優(yōu)勢推翻人們腦海中衛(wèi)星通信“昂貴”的觀念充分發(fā)揮了衛(wèi)星通信的”無處不在、業(yè)務(wù)開通靈活便捷”等優(yōu)勢Page 6IPSTAR系統(tǒng)示意圖Page 7Ka頻段Ku頻段PSTNInternet骨干網(wǎng)骨干網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)中心用戶數(shù)據(jù)中心IPSTAR系統(tǒng)概覽IP

4、STAR系統(tǒng)是一個完全基于IP技術(shù)的寬帶衛(wèi)星通信廣播系統(tǒng)由IPSTAR-1衛(wèi)星、業(yè)務(wù)關(guān)口站和小口徑天線地面終端組成拓撲結(jié)構(gòu)：星型關(guān)口站工作于Ka頻段，端站工作于Ku頻段即關(guān)口站到終端的前向鏈路為Ka上行，Ku下行終端到關(guān)口站的返向鏈路為Ku上行，Ka下行 由IPSTAR-1衛(wèi)星完成Ka-Ku頻段的交鏈端站與地面寬帶網(wǎng)絡(luò)以及相互之間的業(yè)務(wù)連接和交換由關(guān)口站完成 Page 8關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)Page 9 IPSTAR IPSTAR 用戶終端天線：84,120,180 cm84,120,180 cmBUCBUC：0.25, 1, 2W0.25, 1, 2W IPSTAR IPSTAR 關(guān)口站NOC, D

5、ata Center, NetworkNOC, Data Center, Network8.1m Ka8.1m Ka波段天線7.6m Ku7.6m Ku波段天線 (廣播波束)回傳鏈路回傳鏈路: MF-TDMA 多頻的2.11 MHz通道最高支持 4 Mbps/通道 用戶接口速率:按照需要最高可達4 Mbps回傳鏈路回傳鏈路 前向鏈路前向鏈路: TDM-OFDM 每個OFDM 載波可復(fù)合最多16個 3.375MHz的通道 用戶接口速率: 按照需要最高可達8.9 Mbps 前向載波(Outbound)速率:最高達139 Mbps 前向鏈路前向鏈路IPSTAR-1衛(wèi)星衛(wèi)星IPSTAR-1衛(wèi)星制造商:

6、 美國勞拉空間系統(tǒng)公司衛(wèi)星型號: FS-1300L衛(wèi)星功率: 14 KW發(fā)射重量: 約6500 kg設(shè)計壽命: 12年發(fā)射時間: 2005年8月11日運載火箭: Ariane 5Page 10IPSTAR-1衛(wèi)星的覆蓋范圍Page 11軌道位置：東經(jīng)119.5o衛(wèi)星容量45 Gbps (前向25/回傳20，支持1300萬用戶)以上為使用120cm天線計算得出的標稱容量94個波束覆蓋整個亞太地區(qū)84 個點波束3 個成形波束7 個廣播波束 以及18 個Ka-band饋電波束IPSTAR-1衛(wèi)星對中國的覆蓋Page 12點波束點波束成型波束成型波束廣播波束廣播波束l 2323個KuKu波段雙向點波束

7、覆蓋中國中東部地區(qū)l 1 1個KuKu波段單向廣播波束重疊覆蓋中東部地區(qū)l 1 1個雙向成形波束覆蓋中國西部地區(qū)l 通信容量:約12Gbps12Gbpsl 3個關(guān)口站：北京、上海、廣州IPSTAR關(guān)口站的構(gòu)成Page 13IPSTAR用戶終端天線射頻子系統(tǒng)IPSTAR TOLL發(fā)射發(fā)射機機 &STAR 接收機接收機IPSTAR 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)本地內(nèi)容服務(wù)器IPSTAR TOLL & STAR接口XXIPSTAR TCP加速器“NettGain”VoIP 網(wǎng)關(guān)Internet 骨干網(wǎng)IPSTAR關(guān)口站IPSTAR關(guān)口站IPSTAR關(guān)口站的主要功能：接入控制、授權(quán)、故障管理、配置管理、性能管理和計費

8、數(shù)據(jù)采集；衛(wèi)星及地面網(wǎng)絡(luò)資源管理；收集、存儲、統(tǒng)計和處理計費信息；為用戶終端提供基于IP的包交換；提供IPSTAR系統(tǒng)與地面網(wǎng)絡(luò)之間的接口 服務(wù)于中國地區(qū)的關(guān)口站有三座，分別位于北京、上海和廣州，相互之間通過地面光纜相連接 Page 14IPSTAR端站Page 15專業(yè)系列室外單元 (ODU): 室內(nèi)單元 (IDU): IPSTAR終端可與IP 兼容，可與現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、實用程序和硬件接口結(jié)合。因此，設(shè)計提供有各種不同的終端配置選擇，滿足各種用戶的需要。IPSTAR用戶終端由兩部分組成：室內(nèi)單元（IDU）：高性能的IPSTAR衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器室外單元（ODU）：專門為IPSTAR 室內(nèi)單元

9、進行優(yōu)化選擇的室外單元系統(tǒng)Page 16全新的IPX-3200（iCON）衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器，以最誘人的價格保證高性能和雙向連接的輕松寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入。特點:4 Mbps / 2 Mbps IPSTAR 系統(tǒng)兼容內(nèi)置CPU 適應(yīng)性編碼和調(diào)制（ACM）Turbo 產(chǎn)品編碼IPSIPSTAR端站室內(nèi)單元TAR終端：專業(yè)系列IPSTAR 的IPX-9200 企業(yè)系列衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器可安裝到19”機架上，并可方便地連接到PC 網(wǎng)絡(luò)或其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。堅固的設(shè)計適合苛刻的環(huán)境、農(nóng)村及大負荷應(yīng)用。IPX-9200 最高下載速率4 Mbps，上傳2 Mbps，適合從可靠的IP 電話服務(wù)到視頻會議以及廣播質(zhì)量的衛(wèi)星新聞采

10、集(SNG)服務(wù)等大多數(shù)的寬帶應(yīng)用。IPSTAR室外單元室外單元系統(tǒng)專門為IPSTAR室內(nèi)單元配合使用進行優(yōu)化，包括：Page 17Page 18IPSTAR的優(yōu)勢IPSTAR服務(wù)結(jié)構(gòu)Page 19地面部分地面部分回傳鏈路接口和信號QoS、流量優(yōu)先級別IPSTAR 鏈路部分鏈路部分TOLL: CoS/MCG STAR: CoS/調(diào)制/信道類型遠端站部分遠端站部分用戶網(wǎng)絡(luò)配置用戶/用戶終端設(shè)備端站配置IPSTAR應(yīng)用和市場區(qū)間Page 20IPSTAR系統(tǒng)采用的新技術(shù)空間段采用“蜂窩狀”多點波束覆蓋，有效提高了帶寬和頻率的利用率 動態(tài)功率管理系統(tǒng)可根據(jù)天氣的變化優(yōu)化每個波束的功率輸出，從而提高星

11、上載荷功率的利用率，并保持良好的鏈路可用度地面段新的編碼和調(diào)制技術(shù)的采用，大大提高了信道的傳輸效率（達到2.4-3.5bps/Hz），降低了地面設(shè)備對功率的需求（可以使用更小的天線和功放，從而降低了硬件成本），提高了衛(wèi)星鏈路的可用度動態(tài)帶寬管理（DLA）技術(shù)能動態(tài)地調(diào)整帶寬（調(diào)制或編碼方式）以滿足天氣條件的變化，從而保證鏈路的高可用性Page 21調(diào)制和編碼率的自適應(yīng)調(diào)整Page 22雨衰導(dǎo)致的Es/No 或 C/N 變化傳統(tǒng)固定的傳統(tǒng)固定的調(diào)制和編碼率調(diào)制和編碼率自適應(yīng)調(diào)整的自適應(yīng)調(diào)整的調(diào)制和編碼率調(diào)制和編碼率調(diào)制編碼自適應(yīng)技術(shù)可以帶來更高的傳輸吞吐量和更高的鏈路可用度IPSTAR系統(tǒng)的綜合

12、優(yōu)勢（一） 系統(tǒng)得到最優(yōu)化設(shè)計IPSTAR系統(tǒng)是由IPSTAR-1衛(wèi)星、關(guān)口站和用戶終端有機結(jié)合的一個天地一體的全IP寬帶接入網(wǎng)絡(luò)。自IPSTAR項目之始，衛(wèi)星載荷、關(guān)口站和用戶終端既是作為整個系統(tǒng)的子系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計的，因此相互之間可以做到有機的結(jié)合和協(xié)調(diào)鏈路可靠性高IPSTAR系統(tǒng)采用了星上動態(tài)功率管理和動態(tài)帶寬管理等新技術(shù)，解決Ka和Ku波段衛(wèi)星通信降雨衰耗大的問題，使IPSTAR系統(tǒng)的鏈路可靠性和傳輸性能得到了最大的保證系統(tǒng)安全性高 IPSTAR系統(tǒng)采用Ka+Ku頻段空間交鏈技術(shù)和跳頻技術(shù)，可有效防止不法信號對衛(wèi)星的干擾，較完全開放的傳統(tǒng)衛(wèi)星有更高的安全性Page 23IPSTAR系統(tǒng)

13、的綜合優(yōu)勢（二）系統(tǒng)容量大IPSTAR系統(tǒng)可提供中國地區(qū)使用的容量達12Gbps，是目前可提供中國使用的其它傳統(tǒng)衛(wèi)星容量的總和 衛(wèi)星資源成本低 IPSATR衛(wèi)星的單位帶寬容量的成本遠低于傳統(tǒng)衛(wèi)星 終端設(shè)備成本低 IPSTAR系統(tǒng)是針對消費者市場而設(shè)計，目標終端數(shù)量將達數(shù)百萬，這足以將用戶終端的設(shè)備價格降到最低Page 24IPSTAR系統(tǒng)能做什么？IPSTAR系統(tǒng)是一座完全基于IP包交換技術(shù)的天基寬帶通信系統(tǒng)，業(yè)務(wù)能力上具有普適性IPSTAR系統(tǒng)可提供包括語音、數(shù)據(jù)、會議電視、互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入、信息和視頻廣播等在內(nèi)的綜合業(yè)務(wù)Page 25寬帶接入Page 26家庭接入家庭接入單向接收寬帶視頻內(nèi)容

14、電話撥號或ADSL回傳社區(qū)寬帶接入社區(qū)寬帶接入商業(yè)網(wǎng)點寬帶接入商業(yè)網(wǎng)點寬帶接入熱點、學(xué)校、咖啡館等辦公室寬帶接入辦公室寬帶接入直接直接IP內(nèi)容廣播內(nèi)容廣播單向接收IPSTAR關(guān)口站關(guān)口站Data CenterNOCInternet骨干網(wǎng)骨干網(wǎng)內(nèi)容提供商內(nèi)容提供商PSTN企業(yè)總部企業(yè)總部家庭寬帶接入家庭寬帶接入 包括電話、視頻內(nèi)容，使用雙向終端企業(yè)網(wǎng)寬帶接入企業(yè)網(wǎng)寬帶接入Page 27應(yīng)急通訊視頻會議Page 28IPSTAR 或地面專線公司總部分支機構(gòu)IPSTAR關(guān)口站中心教室教師邊遠學(xué)校實時組播節(jié)目衛(wèi)星新聞采集-視頻回傳Page 29互聯(lián)網(wǎng)或?qū)＞€IPSTAR關(guān)口站支持傳輸新聞剪輯、照片和新聞報道等文件，上傳速度可達2Mbps2Mbps支持MPEG4MPEG4、Windows Media 9Windows Media 9等壓縮視頻格式，降低帶寬消耗支持廣播質(zhì)量的MPEG4MPEG4視頻流直播，最大速度可達2Mbps2Mbps支持實時雙向互動和視頻會議，現(xiàn)場記者和中心記者之間可進行實時互動交流支持互聯(lián)網(wǎng)、電子郵件、VoIPVoIP、VPNVPN等其他基于IPIP的應(yīng)用 遠程教育Page 30IPSTAR關(guān)口站地面專線流媒體服務(wù)器邊遠學(xué)校中心學(xué)校教師屏幕Hub教