衛(wèi)星接入技術(shù)

衛(wèi)星接入技術(shù)第一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日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(yùn)行，按運(yùn)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。第四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日③按衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期以及衛(wèi)星與地球上任一點(diǎn)的相對(duì)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(dòng)衛(wèi)星）。不同類型的衛(wèi)星各有不同的特點(diǎn)和用途。第五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D10-2

利用靜止衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球通信第六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日3．衛(wèi)星通信的特點(diǎn)和使用頻率（1）衛(wèi)星通信特點(diǎn)衛(wèi)星通信的主要優(yōu)點(diǎn)有：①通信距離遠(yuǎn)，覆蓋面積大；②具有多址連接通信特點(diǎn)，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(fèi)用與通信距離無(wú)關(guān)。第七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日衛(wèi)星通信存在一些缺點(diǎn)：①通信衛(wèi)星的使用壽命較短；②衛(wèi)星通信整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)較復(fù)雜；③衛(wèi)星通信有較大的傳輸時(shí)延。第八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（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(gè)十分重要的問(wèn)題，它直接影響整個(gè)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)。第九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日表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(dòng)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(kāi)發(fā)（有很大吸收力）第十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日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(cè)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。第十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D10-3雙跳衛(wèi)星通信線路第十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日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(gè)靜止通信衛(wèi)星主要由5個(gè)分系統(tǒng)組成。第十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D10-4

通信衛(wèi)星設(shè)備組成第十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（1）天線分系統(tǒng)通信衛(wèi)星天線有兩類，一類是遙測(cè)、指令和信標(biāo)天線，另一類是通信天線圖10-5不同衛(wèi)星通信天線波束圖第十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（

2）控制分系統(tǒng)跟蹤遙測(cè)指令分系統(tǒng)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(hào)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。第十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D10-6

透明轉(zhuǎn)發(fā)器工作原理圖第十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D10-7

處理轉(zhuǎn)發(fā)器工作原理圖第十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日10.2.3

地球站圖10-8地球站設(shè)備組成框圖第十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（1）天線分系統(tǒng)包括天線、饋線和跟蹤設(shè)備3個(gè)部分，地球站天線分系統(tǒng)完成發(fā)送信號(hào)，接收信號(hào)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。第二十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D10-9卡塞格林天線及接收信號(hào)示意圖第二十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（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(lái)的基帶信號(hào)，對(duì)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。第二十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D10-10

發(fā)射分系統(tǒng)組成框圖第二十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（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(lái)的微弱信號(hào)進(jìn)行放大，下變頻和解調(diào)，并將解調(diào)后的基帶信號(hào)送至終端分系統(tǒng)。第二十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D10-11接收分系統(tǒng)組成框圖第二十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（4）終端分系統(tǒng)其作用是對(duì)經(jīng)地面接口線路傳來(lái)的各種用戶信號(hào)分別用相應(yīng)的終端設(shè)備對(duì)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?hào)，另外將接收到的基帶信號(hào)進(jìn)行上述相反的處理。（5）電源分系統(tǒng)其作用是對(duì)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(shí)掌握各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在設(shè)備出故障時(shí)能迅速處理，并有效地對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理。第二十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日10.3

LEO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(wèn)題，它提供高質(zhì)量的交互性的同時(shí)，保留了傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)的特點(diǎn)，可以隨時(shí)隨地高速接入。10.3.1

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)SkyBridge是一個(gè)寬帶衛(wèi)星接入系統(tǒng)，在2002年開(kāi)始運(yùn)行，通過(guò)80顆低軌衛(wèi)星，可為全球2000多萬(wàn)用戶提供本地寬帶接入。第二十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日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(gè)衛(wèi)星控制中心（SCC）；跟蹤、遙測(cè)和命令（TT&C）

地球站；兩個(gè)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。第二十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D10-12

SkyBridge系統(tǒng)的電信段結(jié)構(gòu)第二十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日10.3.2

技術(shù)特點(diǎn)SkyBridge系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)后，不但能傳送多媒體信息，其突出特點(diǎn)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(yùn)營(yíng)商解決線路最后一段接入問(wèn)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。第三十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日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(shí)延（30ms）的特性，可確保對(duì)接入因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的支持，并具有良好傳輸效率。第三十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日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(huì)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。第三十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日10.4

VSAT接入技術(shù)10.4.1

VSAT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(diǎn)。第三十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日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(jì)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(duì)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(yùn)行管理。第三十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D10-13

VSAT主站組成第三十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日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)第三十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D10-14

VSAT網(wǎng)絡(luò)主站接收系統(tǒng)設(shè)備組成第三十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（2）VSAT終端站在VSAT網(wǎng)絡(luò)中，往往是一個(gè)主站對(duì)應(yīng)著成千上萬(wàn)個(gè)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

TDMAX型VSAT終端站第三十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D10-15

VSAT終端站組成第三十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日2．VSAT通信特點(diǎn)VSAT系統(tǒng)一般工作在C波段或Ku波段，VSAT組網(wǎng)靈活、獨(dú)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(jì)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(diǎn)。

VSAT較普通衛(wèi)星通信系統(tǒng)有以下區(qū)別。第四十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日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(jì)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。第四十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日10.4.2

VSAT主要技術(shù)．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。．VSAT中的多址接入技術(shù)第四十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D10-16

不同的多址方式第四十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（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(shí)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(yǔ)音業(yè)務(wù)，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、設(shè)備簡(jiǎn)單、性能可靠。但多個(gè)載波同時(shí)工作時(shí)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(fèi)。第四十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（2）時(shí)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(shí)間分割成周期性的互不重疊的時(shí)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(wú)法有效減小。第四十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（3）空分多址方式（SDMA）SDMA將衛(wèi)星天線的多個(gè)點(diǎn)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(lái)區(qū)分不同的VSAT站，實(shí)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(gè)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。第四十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（4）碼分多址方式（CDMA）CDMA給每個(gè)VSAT站分配一個(gè)特殊的編碼信號(hào)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。第四十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日表10-2若干VSAT多址方式的比較類別多址方式最大

通過(guò)效率時(shí)延穩(wěn)定性韌性價(jià)格/復(fù)雜性特

點(diǎn)固定分配TDMA0.7～0.8中大好中中站數(shù)增加，時(shí)延明顯加長(zhǎng)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(wú)需定時(shí)，適合變長(zhǎng)的消息S-ALOHA0.25～0.368小中高低中最簡(jiǎn)單的時(shí)隙技術(shù)，適合定長(zhǎng)消息SREJ-ALOHA0.2～0.3小中高低無(wú)需定時(shí)，適合變長(zhǎng)的消息Tree

CRA0.43～0.49中好差中高適合定長(zhǎng)消息，解決時(shí)延、死鎖問(wèn)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(shí)延很短，定時(shí)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(shí)隙保留而具有較大地潛在時(shí)延，一般適合較長(zhǎng)的信息第四十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日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(yǔ)音、大片數(shù)據(jù)和圖像、會(huì)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(diǎn)是數(shù)據(jù)隨機(jī)、間斷地接入衛(wèi)星信道。第四十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日10.4.3

VSAT提供的業(yè)務(wù)國(guó)內(nèi)VSAT通信的服務(wù)國(guó)內(nèi)VSAT提供的通信業(yè)務(wù)①VSAT語(yǔ)音業(yè)務(wù)②低速數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)第五十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日10.4.4

VSAT接入應(yīng)用實(shí)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(diǎn)。（1）傳輸不受陸地電路的影響（