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VSAT通信及其組網方式

來源:互聯網  2008-05-31 06:10:57  評論

VSAT通信是衛星通信的一種,VSAT是Very Small Aperture Terminal的英文縮寫,意思是甚小口徑衛星通信終端,通常系指終端天線口徑在1.2--2.8米左右的衛星通信地球站。它是在80年代初期開發出來的一種衛星通信終端設備,並在近些年來得廣泛的發展。

VSAT通信系統一般可以工作在二個頻段,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頻段開發較早,雨衰較小,但空間資源比較擁擠,天線口徑和終端設備體積也較大。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系統比C頻段VSAT系統發展速度要快。有Vast新秀之稱的Usat特小口徑終端,即天線口徑在0.3米--0.5米的衛星通信地球站,就是采用Ku頻段工作的。

Vast通信之所以得到發展,除了它本身固有衛星通信的優勢外,它還有兩個主要特點:

一、Vast衛星通信地球站設備結構簡單,全固態化,尺寸小,耗能小,系統集成與安裝方便。

Vast站設備通常只有室內和室外兩個單元(機箱),安裝極爲方便,它可以安裝在用戶所在地。大家所熟知的並正在大量使用的衛星電視接收站,實際上就是一種單向(只有接收而無發射)的Vast站。Vast站由于設備輕便、機動性好,適于建立滾動的衛星通信地面站。如海灣戰爭期間,美國CNN新聞記者在巴格達的占地獨家報道采用的就是Vast通信地面站進行的。我們知道,衛星通信系統是空間站(通信衛星)和地球站及傳輸信道組成。地球站又包括發信系統和地面中繼系統,而Vast設備能安裝在用戶終端所在地,不必彙接中轉,可直接與通信終端連接,並由用戶自行控制,不再需要中繼系統,這樣大大方便了用戶,且大大降低了設備成本,因而具有明顯的經濟效果。

二、Vast衛星通信組網方式靈活方便,在Vast系統中,通信網絡結構形式可分爲星形網絡、網狀網絡和混合網絡三類,它們各具特色。

1、星形網絡是由一個主站(一般是處于中心城市的樞紐站)和若幹個Vast小站(遠端用戶終端站)組成。主站具有較大口徑(一般爲10-20米)的天線和較大功率的發訊設備,網絡除負責網絡治理外,還要承擔各個Vast小站之間信息的發送與接收,即爲各小站間提供傳輸信道和交換功能,因此主站具有控制功能。一個星形網絡系統可以容納數百個及至上千個小站,網絡內所有小站都與主站建立直接通信鏈路,可直接通過衛星(小站-衛星-主站)溝通聯絡。小站與小站之間不能直接進行通信,必須經過主站轉接,按「小站-衛星-主站-衛星-小站」方式構成通信鏈路。由此我們看到小站之間的鏈路是要兩次通過衛星,經過「雙跳」連通,因此具有較大的約0.45秒的傳輸時延,小站之間的用戶在通話時會感到有些不適應或不習慣。這是星形Vast網絡鏈接用于通話的一個缺陷,故而這種「雙跳」傳輸適用于數據業務或錄音電話,而不適用于實時語音業務。否則,用戶間直接通話需要有一個適應過程,所以星形網絡非凡適應各小站與主站間傳輸高速數據業務。

2、網狀網絡鏈接一改星形網絡鏈接方式,它同樣由一個主站和若幹小站組成,只是小站之間可以按「小站-衛星-小站」通信鏈路實現「單跳」通信,而無須再經過主站轉接。從而將傳輸時延比星形網絡減少一半,只有0.27秒,用戶在通話時還可適應。此時的主站借助于網絡治理系統,負責各各Vast小站分配信道和監控它們的工作狀態。

3、混合網絡是融星形網絡和網狀網絡于一體的網絡,集中各自有利的方式完成鏈接。網中各Vast小站之間可以不通過主站轉接,而直接進行雙向通信。

Vast通信系統綜合了諸如分組信息的傳輸、交換、多址協議以及頻譜擴展等多種先進通信技術,進行數據、語音、視頻圖像、圖文傳真和隨機信息等多種信息的傳輸。一般情況下,星形網以數據通信爲主,兼容語音業務。網狀網和混合網以語音通信爲主,兼容數據傳輸業務。和通常一般的衛星通信一樣,Vast通信的一個基本優勢是可利用同一個衛星實現多個地球站即Vast小站之間的同時通信,這稱爲「多址聯結」。實現多址聯結的要害是各地球站所發信號經過衛星轉發器混合與轉發後,能爲相應的對方站所識別,同時各地球站信號之間的幹擾要盡量的小些。實現多址聯接的技術基礎是信號的分割。只要各信號之間在某一參量上有差別,如信號頻率不同、信號出現的時間不同,或信號所處的空間不同等等,就可將它們分割開來。爲達到此目的,需要采用一定的多址聯接方式。

在Vast通信網中,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)即采用傳輸信號不同頻率來區分或代表不同的Vast站的站址。也就是每個Vast小站使用不同的信號頻率,以區分不同的Vast小站。

2、時分多址(TDMA)方式。即采用傳輸信號的不同的時間間隔來區分或代表不同的Vast站的站址。也就是每個Vast小站傳輸信號對具有不同收、發數字碼的時間間隔,以此區分不同小站。

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

在Vast通信系統中,又常因傳輸的業務類別而采用不同的多址聯接方式。比如,在同一個地球站,傳輸語音時采用頻分多址的單路載波方式,傳輸數據時則采用時分多址技術。與多址聯接方式緊密相關的還有一個信道的分配問題,就是怎樣將頻帶、時隙、地址碼等有序地分配給各站使用,稱爲信道分配技術。

多址方式的信道分配技術方法很多,在Vast通信系統中,常采用的有預分配方式和按需分配方式。預分配方式中又有固定預分配方式和按時預分配方式,前者是按事先約定固定分配給每個Vast站一定數目的載波頻率,Vast站只能使用分配給它的專用頻率與有關的Vast站通信,其他站不能占用這些頻率,由于各個Vast站都有專用的載波頻率,故建立通信較快。但因各Vast站不管是否工作始終占據著一個載波頻率,也使得頻率利用較低。所以,這種方式適用于業務量大的線路,後者爲了提高信道利用率,根據Vast站不同時間的業務量而提出的預分配方式。

按需分配信道方式也稱按申請分配信道方式,它克服了預分配信道方式的缺點,而是什麽時間需要信道,就什麽時間申請信道。通信完畢後,信道返還治理與控制中心再行分配使用,這樣便大大提高了利用率。

Vast通信技術目前已比較成熟,新技術,新産品也在逐步豐富Vast通信,使其更加完善,運營更加方便。

Vast通信發展至今不過十五、六年的曆史,1984年美國休斯網絡系統公司開發出第一套Vast通信設備並投入商業運營以來全球Vast通信得到蓬勃發展。目前僅在美國就已有十萬多個Vast站投入使用,在亞洲、印度引進美國Vast技術,生産Vast設備,年産量已達1000台以上。全球Vast小站數量一度達到了幾十萬的規模。可見産量之多,應用之廣泛已達相當程度。

隨著我國改革開放的深入,Vast通信在我國也獲得較好發展。中國電信早就介入Vast通信業務,1995年-1998年正是我國尋呼業大發展時期,尋呼業爲擴大覆蓋及實現全國聯網,廣泛的采用Vast通信實現這一目標,在此期間,幾乎所有尋呼台都要上Vast通信,使Vast通信市場發展形成一個小高潮。

目前,我國的金融銀行業、石油、地震、人防、民航、氣象、新聞、報業及軍事等部門均已建立各自的Vast通信網。這些已形成Vast産業應用的市場。

隨著通信、因特網、多媒體對寬帶的要求,轉單一電視廣播接收爲電視廣播、遠程教育、遠程醫療、農村電話、衛星上網、視頻廣播等綜合多媒體接收,都將爲Vast通信的發展提供渠道和契機。

  VSAT通信是衛星通信的一種,VSAT是Very Small Aperture Terminal的英文縮寫,意思是甚小口徑衛星通信終端,通常系指終端天線口徑在1.2--2.8米左右的衛星通信地球站。它是在80年代初期開發出來的一種衛星通信終端設備,並在近些年來得廣泛的發展。         VSAT通信系統一般可以工作在二個頻段,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頻段開發較早,雨衰較小,但空間資源比較擁擠,天線口徑和終端設備體積也較大。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系統比C頻段VSAT系統發展速度要快。有Vast新秀之稱的Usat特小口徑終端,即天線口徑在0.3米--0.5米的衛星通信地球站,就是采用Ku頻段工作的。         Vast通信之所以得到發展,除了它本身固有衛星通信的優勢外,它還有兩個主要特點:         一、Vast衛星通信地球站設備結構簡單,全固態化,尺寸小,耗能小,系統集成與安裝方便。         Vast站設備通常只有室內和室外兩個單元(機箱),安裝極爲方便,它可以安裝在用戶所在地。大家所熟知的並正在大量使用的衛星電視接收站,實際上就是一種單向(只有接收而無發射)的Vast站。Vast站由于設備輕便、機動性好,適于建立滾動的衛星通信地面站。如海灣戰爭期間,美國CNN新聞記者在巴格達的占地獨家報道采用的就是Vast通信地面站進行的。我們知道,衛星通信系統是空間站(通信衛星)和地球站及傳輸信道組成。地球站又包括發信系統和地面中繼系統,而Vast設備能安裝在用戶終端所在地,不必彙接中轉,可直接與通信終端連接,並由用戶自行控制,不再需要中繼系統,這樣大大方便了用戶,且大大降低了設備成本,因而具有明顯的經濟效果。         二、Vast衛星通信組網方式靈活方便,在Vast系統中,通信網絡結構形式可分爲星形網絡、網狀網絡和混合網絡三類,它們各具特色。         1、星形網絡是由一個主站(一般是處于中心城市的樞紐站)和若幹個Vast小站(遠端用戶終端站)組成。主站具有較大口徑(一般爲10-20米)的天線和較大功率的發訊設備,網絡除負責網絡治理外,還要承擔各個Vast小站之間信息的發送與接收,即爲各小站間提供傳輸信道和交換功能,因此主站具有控制功能。一個星形網絡系統可以容納數百個及至上千個小站,網絡內所有小站都與主站建立直接通信鏈路,可直接通過衛星(小站-衛星-主站)溝通聯絡。小站與小站之間不能直接進行通信,必須經過主站轉接,按「小站-衛星-主站-衛星-小站」方式構成通信鏈路。由此我們看到小站之間的鏈路是要兩次通過衛星,經過「雙跳」連通,因此具有較大的約0.45秒的傳輸時延,小站之間的用戶在通話時會感到有些不適應或不習慣。這是星形Vast網絡鏈接用于通話的一個缺陷,故而這種「雙跳」傳輸適用于數據業務或錄音電話,而不適用于實時語音業務。否則,用戶間直接通話需要有一個適應過程,所以星形網絡非凡適應各小站與主站間傳輸高速數據業務。         2、網狀網絡鏈接一改星形網絡鏈接方式,它同樣由一個主站和若幹小站組成,只是小站之間可以按「小站-衛星-小站」通信鏈路實現「單跳」通信,而無須再經過主站轉接。從而將傳輸時延比星形網絡減少一半,只有0.27秒,用戶在通話時還可適應。此時的主站借助于網絡治理系統,負責各各Vast小站分配信道和監控它們的工作狀態。         3、混合網絡是融星形網絡和網狀網絡于一體的網絡,集中各自有利的方式完成鏈接。網中各Vast小站之間可以不通過主站轉接,而直接進行雙向通信。         Vast通信系統綜合了諸如分組信息的傳輸、交換、多址協議以及頻譜擴展等多種先進通信技術,進行數據、語音、視頻圖像、圖文傳真和隨機信息等多種信息的傳輸。一般情況下,星形網以數據通信爲主,兼容語音業務。網狀網和混合網以語音通信爲主,兼容數據傳輸業務。和通常一般的衛星通信一樣,Vast通信的一個基本優勢是可利用同一個衛星實現多個地球站即Vast小站之間的同時通信,這稱爲「多址聯結」。實現多址聯結的要害是各地球站所發信號經過衛星轉發器混合與轉發後,能爲相應的對方站所識別,同時各地球站信號之間的幹擾要盡量的小些。實現多址聯接的技術基礎是信號的分割。只要各信號之間在某一參量上有差別,如信號頻率不同、信號出現的時間不同,或信號所處的空間不同等等,就可將它們分割開來。爲達到此目的,需要采用一定的多址聯接方式。         在Vast通信網中,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)即采用傳輸信號不同頻率來區分或代表不同的Vast站的站址。也就是每個Vast小站使用不同的信號頻率,以區分不同的Vast小站。         2、時分多址(TDMA)方式。即采用傳輸信號的不同的時間間隔來區分或代表不同的Vast站的站址。也就是每個Vast小站傳輸信號對具有不同收、發數字碼的時間間隔,以此區分不同小站。         3、碼分多址(CDMA)方式。即采用傳輸信號的不同的碼元來區分或代表不同的Vast站的站址。         在Vast通信系統中,又常因傳輸的業務類別而采用不同的多址聯接方式。比如,在同一個地球站,傳輸語音時采用頻分多址的單路載波方式,傳輸數據時則采用時分多址技術。與多址聯接方式緊密相關的還有一個信道的分配問題,就是怎樣將頻帶、時隙、地址碼等有序地分配給各站使用,稱爲信道分配技術。         多址方式的信道分配技術方法很多,在Vast通信系統中,常采用的有預分配方式和按需分配方式。預分配方式中又有固定預分配方式和按時預分配方式,前者是按事先約定固定分配給每個Vast站一定數目的載波頻率,Vast站只能使用分配給它的專用頻率與有關的Vast站通信,其他站不能占用這些頻率,由于各個Vast站都有專用的載波頻率,故建立通信較快。但因各Vast站不管是否工作始終占據著一個載波頻率,也使得頻率利用較低。所以,這種方式適用于業務量大的線路,後者爲了提高信道利用率,根據Vast站不同時間的業務量而提出的預分配方式。         按需分配信道方式也稱按申請分配信道方式,它克服了預分配信道方式的缺點,而是什麽時間需要信道,就什麽時間申請信道。通信完畢後,信道返還治理與控制中心再行分配使用,這樣便大大提高了利用率。         Vast通信技術目前已比較成熟,新技術,新産品也在逐步豐富Vast通信,使其更加完善,運營更加方便。         Vast通信發展至今不過十五、六年的曆史,1984年美國休斯網絡系統公司開發出第一套Vast通信設備並投入商業運營以來全球Vast通信得到蓬勃發展。目前僅在美國就已有十萬多個Vast站投入使用,在亞洲、印度引進美國Vast技術,生産Vast設備,年産量已達1000台以上。全球Vast小站數量一度達到了幾十萬的規模。可見産量之多,應用之廣泛已達相當程度。         隨著我國改革開放的深入,Vast通信在我國也獲得較好發展。中國電信早就介入Vast通信業務,1995年-1998年正是我國尋呼業大發展時期,尋呼業爲擴大覆蓋及實現全國聯網,廣泛的采用Vast通信實現這一目標,在此期間,幾乎所有尋呼台都要上Vast通信,使Vast通信市場發展形成一個小高潮。         目前,我國的金融銀行業、石油、地震、人防、民航、氣象、新聞、報業及軍事等部門均已建立各自的Vast通信網。這些已形成Vast産業應用的市場。         隨著通信、因特網、多媒體對寬帶的要求,轉單一電視廣播接收爲電視廣播、遠程教育、遠程醫療、農村電話、衛星上網、視頻廣播等綜合多媒體接收,都將爲Vast通信的發展提供渠道和契機。
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王朝萬家燈火計劃
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