走向?qū)拵Щ腣SAT衛(wèi)星通信
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寬帶化推動新業(yè)務(wù)的發(fā)展
VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)正從單一窄帶業(yè)務(wù)的衛(wèi)星通信網(wǎng)，向一個融合電信、廣播、計算機(jī)的寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，將成為未來電信系統(tǒng)的重要組成部分。依賴地面超大容量光纖網(wǎng)以及空間寬帶衛(wèi)星網(wǎng)，用戶設(shè)備可以方便地直接接入全國或全球?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)。
VSAT用戶利用架設(shè)在辦公室或住宅的VSAT設(shè)備，可方便地接入衛(wèi)星通信網(wǎng)。用戶還可按照業(yè)務(wù)的需要來自適應(yīng)地使用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的資源，并構(gòu)造它與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（一跳或兩跳）。用戶設(shè)備是一個小口徑的天線（0.6米以下），一個附在天線上的筆記本式室外單元和一個筆記本式的室內(nèi)單元。用戶的辦公和生產(chǎn)設(shè)施可以像接在地面設(shè)備一樣地接在VSAT設(shè)備上。
VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)包括電信業(yè)務(wù)、計算機(jī)互聯(lián)業(yè)務(wù)，以及數(shù)據(jù)、音頻、視頻等廣播業(yè)務(wù)。隨著網(wǎng)絡(luò)的寬帶化，VSAT衛(wèi)星通信在提供傳統(tǒng)的話音、數(shù)據(jù)等交互業(yè)務(wù)的同時，發(fā)展了遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、電視會議等。隨著廣播業(yè)務(wù)的發(fā)展，利用衛(wèi)星通信的廣域覆蓋特性和寬帶衛(wèi)星廣播技術(shù)，還可實(shí)現(xiàn)新聞和數(shù)據(jù)分發(fā)、廣播、數(shù)據(jù)音頻視頻廣播到戶、衛(wèi)星尋呼、Web廣播、視頻點(diǎn)播、IP數(shù)據(jù)音頻和視頻廣播等。寬帶衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸和為計算機(jī)互連網(wǎng)的一部分，提供了方便的文件軟件下載和Internet接入、企業(yè)的Internet互連、ISP骨干業(yè)務(wù)、電子郵件、電子商務(wù)和金融證券等。
寬帶化VSAT通信系統(tǒng)
衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的寬帶化趨勢體現(xiàn)在超大容量的衛(wèi)星和星卒系統(tǒng)的發(fā)展上。超大容量的衛(wèi)星和星座系統(tǒng)不斷擴(kuò)展新的寬帶工作頻段，在使用傳統(tǒng)衛(wèi)星通信L、C和Ku波段的基礎(chǔ)上，大大推動了更寬帶寬的Ka波段的采用。大容量衛(wèi)星和星座系統(tǒng)還促進(jìn)了一系列新技術(shù)的發(fā)展：軌道調(diào)整的發(fā)動機(jī)技術(shù)、高效太陽能電池和蓄電池技術(shù)、星上轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量的增加、超大口徑的衛(wèi)星天線和多波束天線、大發(fā)射功率的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶資源的按需帶寬分配、星上再生和交換處理及衛(wèi)星之間的通信鏈路，適應(yīng)了衛(wèi)星寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。超大容量衛(wèi)星支持多種寬帶衛(wèi)星直播業(yè)務(wù)和便攜式手持式衛(wèi)星終端的使用。大容量衛(wèi)星和星座系統(tǒng)帶可進(jìn)一步支持寬帶互連網(wǎng)和移動衛(wèi)星通信，如Teledesic：使用288顆低軌衛(wèi)星，2Mbit/s上行鏈路和64Mbit/s下載鏈路（美國微軟）；Spaceway：使用9顆高軌衛(wèi)星和63顆低軌衛(wèi)星（Motorola公司）；Skybridge：使用80顆低軌衛(wèi)星（勞拉公司）。
目前，VSAT地球站是經(jīng)過一個主站接入寬帶網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的通信、廣播、計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的。衛(wèi)星地球主站通過衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)、編碼器、條件接收發(fā)送設(shè)備、DVB/IP復(fù)接器、調(diào)制器、變頻器發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、變頻器、變頻器、解調(diào)器等與衛(wèi)星鏈路相接。衛(wèi)星地球主站通過地面網(wǎng)關(guān)與地面寬帶網(wǎng)絡(luò)相連。衛(wèi)星地球主站的網(wǎng)絡(luò)管理、業(yè)務(wù)服務(wù)器等設(shè)備連成一個局域網(wǎng)。隨著大容量衛(wèi)星和衛(wèi)星星座系統(tǒng)的發(fā)展，VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)主站的功能將由大容量衛(wèi)星或星座系統(tǒng)的星上系統(tǒng)的處理功能來實(shí)現(xiàn)。
VSAT設(shè)備實(shí)現(xiàn)了智能化，而且簡單可靠。它成本低，地面接口靈活，有GPS全球定位功能，可變數(shù)據(jù)速率和傳輸帶寬，可以不同的拓?fù)浞绞胶投嘀贩绞浇尤胄l(wèi)星通信網(wǎng)。所以，它可以呈星狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)音頻視頻廣播接收、文件軟件下載、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、遠(yuǎn)程登錄和文件傳輸以及網(wǎng)絡(luò)管理等業(yè)務(wù)，也可以呈網(wǎng)狀網(wǎng)進(jìn)行話音數(shù)據(jù)傳輸，舉行各種會議。VSAT技術(shù)的進(jìn)步表現(xiàn)在：新工作頻段的采用、集成電路技術(shù)的進(jìn)展、通信規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)化和全球化、設(shè)備互操作性的改善等。
VSAT通信的寬帶廣播和寬帶多址接入
VSAT站的衛(wèi)星鏈路有主站到VSAT站的出主站鏈路，有VSAT站到主站的入主站鏈路。隨著業(yè)務(wù)從窄帶向?qū)拵Оl(fā)展，出主站鏈路數(shù)據(jù)速率不斷提高，從幾Mbit/s到幾十Mbit/s；入主站鏈路的數(shù)據(jù)速率也不斷提高，從幾Kbit/s發(fā)展到幾百Kbit/s，甚至幾Mbit/s。
出主站鏈路多采用單載波TDM方式，有基于廣播信號的DVB數(shù)據(jù)格式，有基于互連網(wǎng)的IP數(shù)據(jù)格式。VSAT衛(wèi)星通信的寬帶廣播，可以廣播數(shù)據(jù)音頻視頻、也可以實(shí)現(xiàn)文件數(shù)據(jù)的下載。
入主站鏈路有多種衛(wèi)星多址接入方式：FDMA、CDMA、TDMA、MF/CDMA。也有利用地面Internet鏈路代替入主站鏈路的，稱為外交互方式，而把采用入主站鏈路稱為內(nèi)交互方式。傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信多址接入方式是時分多址（TDMA）、頻分多址（FDMA）、碼分多址（CDMA）。它們是把衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的資源，按時間分成時隙、按頻率分成頻道、或者按正交的編碼波形分成碼道，由各個地球站按照固定分配方式、隨機(jī)競爭方式、或者動態(tài)分配的方式來使用。所謂動態(tài)競爭方式，轉(zhuǎn)發(fā)器資源由主站來管理，用戶站接入時，先使用固定分配方式或隨機(jī)競爭方式來申請，主站分配給用戶地球站使用，使用完了歸還給主站。
隨著大容量VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)以及寬帶接入業(yè)務(wù)的發(fā)展，主站接入設(shè)備的容量日益增大，用戶地球六也需要使用高速的寬帶接入，需要主站接入信道的可變速率范圍擴(kuò)大。時分多址方式要求用戶站的接入時隙寬度變化范圍增大，頻分多址方式要求用戶站發(fā)送信號帶寬可變或使用并行的多載波傳輸，碼分多址方式要求用戶站發(fā)送信號的擴(kuò)展頻譜增益可變或者使用多碼道并行傳輸。組合的多址接入方式，可以方便地實(shí)現(xiàn)寬帶多址接入：例如多載波（多頻率）時分多址，多載波碼分多址等。目前技術(shù)成熟的是多頻率時分多址。
多頻率時分多址設(shè)置有多個頻段（多個載波），每個頻率又劃分成時間幀和時隙。各個用戶地球站可以使用特定的頻率和特定的時隙進(jìn)行接入申請，根據(jù)申請的業(yè)務(wù)，得到相應(yīng)的頻率和時隙。對于寬琮業(yè)務(wù)申請，用戶可以再在一個頻率上，用一個時隙或多個時隙進(jìn)行接入業(yè)務(wù)傳輸；也可以在幾個頻率上，用多個時隙進(jìn)行接入業(yè)務(wù)傳輸。根據(jù)系統(tǒng)接入的特點(diǎn)，系統(tǒng)在接入信道上設(shè)置了不同的時隙：用戶接入申請的時隙，用戶業(yè)務(wù)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)時隙，校正用戶地球站發(fā)送時間和頻率的粗同步時隙，以及校正發(fā)送時間和頻率的精同步時隙。
寬帶VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的前向鏈路和反向鏈路往往是不對稱的，前向鏈路和反向鏈路的轉(zhuǎn)發(fā)器資源的配置要和業(yè)務(wù)的特性相匹配。寬帶VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)需要設(shè)計和配置接入信道的資源、多載波數(shù)目，以及相應(yīng)的幀結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)給定接入突發(fā)特性、接入業(yè)務(wù)量條件下的接入時延和接入成功率的要求。寬帶VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)往往有多種業(yè)務(wù)同時工作，系統(tǒng)的配置和設(shè)計只能適應(yīng)總體的要求，為了適應(yīng)各種業(yè)務(wù)的具體要求，還應(yīng)該對不同業(yè)務(wù)設(shè)置各自的優(yōu)先級，調(diào)整整個系統(tǒng)對不同業(yè)務(wù)的適應(yīng)性。
VSAT通信網(wǎng)的通信規(guī)程協(xié)議
VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)最初是作為透明信道使用的，它只提供固定的連接，傳輸單一的業(yè)務(wù)。這時針對不同的衛(wèi)星信道，設(shè)備必須配置不同的通信軟件。由于衛(wèi)星通信必須支持網(wǎng)絡(luò)管理和多址接入的控制，衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的綜合化必須傳輸多種業(yè)務(wù)，例如電信、計算機(jī)數(shù)據(jù)、以及數(shù)據(jù)音頻視頻廣播，VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)必須支持通信規(guī)程協(xié)議。
衛(wèi)星通信規(guī)程要考慮傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)以及相應(yīng)的規(guī)程協(xié)議。例如音頻視頻廣播的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和規(guī)程協(xié)議、計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)通信的TCP/IP協(xié)議，以及電信通信的信令。隨著寬帶VSAT通信的發(fā)展，通信規(guī)程要支持交互通信，特別是寬帶交互通信業(yè)務(wù)。衛(wèi)星通信規(guī)程要考慮網(wǎng)絡(luò)管理的規(guī)程協(xié)議，例如常用的SNMP（Simple Network Management Protocol），而SNMP是建立在UDP/IP提供服務(wù)的基礎(chǔ)上的。衛(wèi)星通信規(guī)程要考慮用戶站接入時介質(zhì)訪問控制，以及衛(wèi)星鏈路差錯控制對通信規(guī)程的影響。
TCP/IP支持計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)通信，支持網(wǎng)絡(luò)管理SNMP，也可以支持?jǐn)?shù)據(jù)音頻視頻廣播，在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)使用TCP/IP上運(yùn)行各種業(yè)務(wù)和在地面網(wǎng)絡(luò)一樣方便。為了支持電信業(yè)務(wù)，可以把信令作為數(shù)據(jù)分組來傳輸；為了支持?jǐn)?shù)據(jù)音頻視頻廣播，可以把它們作為數(shù)據(jù)分組來傳輸，也可以把數(shù)據(jù)分組放在數(shù)據(jù)音頻視頻廣播的一個通道上廣播（TCP/IP over DVB）。目前研究最多的是VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)怎樣運(yùn)行TCP/IP協(xié)議。
但是在VSAT衛(wèi)星網(wǎng)上使用TCP/IP也遇到困難，包括衛(wèi)星傳輸?shù)拈L時延、衛(wèi)星信道比地面信道高的差錯概率、用戶站多址接入的介質(zhì)訪問控制和資源共享與分配等問題。
針對衛(wèi)星信道固有的長時延，人們在TCP/IP協(xié)議上已經(jīng)做了許多工作，例如：協(xié)調(diào)接收緩區(qū)和發(fā)送窗口，定義選擇重發(fā)模式，協(xié)調(diào)慢啟動和擁塞控制的參數(shù)。針對衛(wèi)星信道比地面信道高的差錯概率，已經(jīng)采用了多種信道編解碼技術(shù)、干擾抑制技術(shù)來改善信道的傳輸特性。現(xiàn)在重視研究衛(wèi)星通信的數(shù)據(jù)鏈路層和介質(zhì)訪問控制層，使它與TCP/IP協(xié)議匹配。將通信鏈路的差錯由數(shù)據(jù)鏈路層和介質(zhì)訪問控制層來解決；鏈路的擁塞和多址接入的延遲和阻塞由TCP/IP協(xié)議來解決。
VSAT通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理
VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)是包括衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、衛(wèi)星通信主站、眾多用戶站的系統(tǒng)，它們分散在廣闊的地域，不間斷、全天候的工作著。為了保證系統(tǒng)正常有效地工作，必須對網(wǎng)內(nèi)各地球站的工作狀態(tài)及業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理，需要一個網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)來支持它。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)是VSAT網(wǎng)，特別是一個大型VSAT網(wǎng)運(yùn)行好壞的決定因素。
網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)有一個設(shè)置在主站，集中的網(wǎng)絡(luò)管理計算機(jī)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫；在各個地球站和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，有一個網(wǎng)絡(luò)管理計算機(jī)的代理設(shè)備，即網(wǎng)絡(luò)管理代理。網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)管理代理之間，需要通過衛(wèi)星通信網(wǎng)的通信信道進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。網(wǎng)絡(luò)管理的通信應(yīng)該和業(yè)務(wù)通信并行使用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，它們的區(qū)別只是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同。網(wǎng)絡(luò)管理的通信業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)共享衛(wèi)星通信，但只占用通信鏈路業(yè)務(wù)的一個小部分，管理著整個衛(wèi)星通信網(wǎng)。
VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理包括：
*系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置管理
*用戶VSAT站的注冊管理
*用戶VSAT站的業(yè)務(wù)管理
*VSAT站條件接收的管理
*系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)管理
*操作員和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的后處理
網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理必須是實(shí)時的，且要求具有按需及定期監(jiān)視的功能。通過對網(wǎng)絡(luò)各單元抽樣及收集數(shù)據(jù)對VSAT網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)視。
VSAT網(wǎng)絡(luò)管理監(jiān)控能力之一就是事件監(jiān)視、記錄及篩選（即壓縮故障）、提出告警，對事件和告警信息的篩選準(zhǔn)則必須是操作員可控的。所有事件及告警信息均要規(guī)定時間并存入中柜站的網(wǎng)絡(luò)管理計算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，達(dá)到給定等級嚴(yán)重的告警（操作員設(shè)置的）要通過操作員接口送給操作員。
監(jiān)控分級系統(tǒng)的另一功能是切換系統(tǒng)中的備份設(shè)備。價格低廉的VSAT很少有備用系統(tǒng)，但中心站的故障將關(guān)系到全網(wǎng)的工作，都設(shè)有備份。管理系統(tǒng)必須了解所有工作和備分設(shè)備的狀態(tài)，并根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)備的切換。
為了實(shí)現(xiàn)上述功能，必須建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，在網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)庫中儲存網(wǎng)絡(luò)配置、VSAT站注冊、VSAT站業(yè)務(wù)、系統(tǒng)運(yùn)行時的VSAT站、數(shù)據(jù)鏈路、衛(wèi)星通信鏈路等各種信息。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理的過程中，不斷從數(shù)據(jù)中獲取信息，并更新數(shù)據(jù)庫信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時或非實(shí)時管理。
VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)的監(jiān)控管理還包括操作人員的工作，網(wǎng)絡(luò)管理要提供很好的人機(jī)界面，使操作員方便、迅速地介入、確保操作員隨時了解網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)影響網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的變化，便可迅速而有效地進(jìn)行管理。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)操作員接口可采用樹形結(jié)構(gòu)，便于操作員對系統(tǒng)中不同層次進(jìn)行監(jiān)視與管理，隨時了解全網(wǎng)及其子系統(tǒng)的狀態(tài)及運(yùn)行的情況。
根據(jù)操作人員的要求，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)收集并提供有關(guān)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、性能及操作的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的管理數(shù)據(jù)、產(chǎn)生相應(yīng)的報告并歸檔，以滿足長期管理的需要。
VSAT網(wǎng)有兩種基本類型，即單用戶專用網(wǎng)及共享中樞站網(wǎng)。這兩種網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控管理功能相似，但亦存在一些明顯區(qū)別。因此網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)必須與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計結(jié)合起來，并要求具有一定的靈活性，以滿足不同用戶的各種需求及支持網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行功能。對于專用網(wǎng)來說，通常情況下只需一個管理中心進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)視與控制，而共享中樞站網(wǎng)不僅要求有主站操作員進(jìn)行最高級操作與控制，且必須具有每個用戶對共享系統(tǒng)的管理功能。各個虛擬子網(wǎng)分中心必須有重組和測試各用戶設(shè)備邏輯歸屬的能力。并能使這些功能在實(shí)現(xiàn)過程中共享設(shè)備的其它用戶完全透明。
網(wǎng)絡(luò)管理功能分實(shí)時處理和非實(shí)時處理兩種，實(shí)時處理的網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)通過全網(wǎng)所有的處理器（包括各VSAT站的及中樞站的）和中樞站的網(wǎng)絡(luò)管理計算機(jī)完成。非實(shí)時處理由安裝在中樞站的、具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的大型處理機(jī)完成?！ 拵SAT通信網(wǎng)的虛擬子網(wǎng) 寬帶VSAT通信網(wǎng)占用資源大，提供大容量的業(yè)務(wù)服務(wù)；往往不是一個單一的網(wǎng)絡(luò)，而多個網(wǎng)絡(luò)的集合；總是包括了多個業(yè)務(wù)子網(wǎng)，而這些子網(wǎng)又希望有獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)管理。
VSAT衛(wèi)星通信發(fā)展的一個方向，是在網(wǎng)內(nèi)建立多個虛擬子網(wǎng)，或者說是將多個小型的網(wǎng)絡(luò)合并成為一個大型的綜合使用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、系統(tǒng)設(shè)備、以及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)。各個虛擬子網(wǎng)可以屬于不同的業(yè)務(wù)或行政管理部門，它們共享統(tǒng)一的VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)。
基于強(qiáng)有力的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，各個虛擬子網(wǎng)獨(dú)立地管理各自設(shè)備的注冊、入網(wǎng)、退網(wǎng)；調(diào)整各自設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮?shù)、傳輸?shù)膬?yōu)先級、時延和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的成熟概率；記錄業(yè)務(wù)過程和網(wǎng)絡(luò)資源使用的情況。 整個網(wǎng)絡(luò)的管理系統(tǒng)記錄虛擬子網(wǎng)的管理，并協(xié)調(diào)全網(wǎng)的資源和設(shè)備的分配、擁塞和路由的控制、優(yōu)和無級的協(xié)調(diào)，使整個網(wǎng)絡(luò)和各個虛擬子網(wǎng)都正常的運(yùn)行。
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