衛(wèi)星通信系統(tǒng)介紹-西安星通通信培訓技巧

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衛(wèi)星通信系統(tǒng)介紹衛(wèi)星聯(lián)接世界

星通架起橋梁

西安星通通信科技有限公司衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述1衛(wèi)星地球站組成2美軍軍用衛(wèi)星現(xiàn)狀3TableofContents主要衛(wèi)星通信體制4怎樣選擇地球站5一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述衛(wèi)星通信就是地球上無線電通信臺站利用人造衛(wèi)星作為中繼站而進行的通信。一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述1.通信距離遠、覆蓋面積大：一顆靜止通信衛(wèi)星的天線波束，可以覆蓋地球表面積的42.4%。在這個覆蓋區(qū)域內，兩個相距18000公里的地面站可以進行遠距離通信。在靜止軌道上等間隔(120度)配置三顆衛(wèi)星，就可建立起除地球兩極地區(qū)以外的全球通信。建站成本與通信距離無關。2.組網絡靈活，便于多重擷取聯(lián)接在衛(wèi)星天線波束的覆蓋區(qū)內，衛(wèi)星通信網絡所屬的地面站可以同時和其它地面站建立各自的通信路線，形成一種多方向，多地點的通信。另外，各種形式的地球站，可以不受地理條件的限制，無論是固定站還是移動站，各種不同的業(yè)務種類，都可以組織在一個通信網絡內，電路的建立十分靈活方便。主要優(yōu)點一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述3.通信品質高、容量大衛(wèi)星通信工作在微波頻段，再加上各種頻率的重復利用，使得近代一顆通信衛(wèi)星可用頻帶寬度達幾千兆赫與之相應的通信容量超過了33000條話路。在衛(wèi)星通信中，電波主要在接近真空的外層太空傳播。因而可以很大地減小大氣折射和地面反射的影響，傳播特性比地面微波接力線路明顯穩(wěn)定，所以通信品質高。4.建設速度快。5.易于實現(xiàn)廣播和多址通信。6.同一信道可用于不同方向和不同區(qū)域。一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述衛(wèi)星通信中，信號經同步通信衛(wèi)星一跳至對方地球站所實現(xiàn)的單向傳輸距離約72000KM，信號到達有延遲，大約270ms的時間。10GHZ以上頻帶受降雨雪的影響。天線受太陽噪聲的影響。成本高。帶寬受限。主要缺點一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述通信衛(wèi)星使用的頻段UHF-波段（240／320MHz）L-波段（1.6／1.5GHz）S-波段（1.98／2.2GHz）C-波段（4/6GHz）X-波段（8/10GHz）Ku-波段（12/14GHz）Ka波段（20/30GHz）

主要使用頻率一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作頻段大氣中自由電子、離子、氧和水氣分子對電波的吸收衰減一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述按衛(wèi)星運動狀態(tài)同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)運動衛(wèi)星通信系統(tǒng)按衛(wèi)星通信范圍國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng)國內通信衛(wèi)星系統(tǒng)

衛(wèi)星分類按通信業(yè)務種類固定業(yè)務衛(wèi)星通信系統(tǒng)移動業(yè)務衛(wèi)星通信系統(tǒng)廣播電視衛(wèi)星通信系統(tǒng)科學實驗衛(wèi)星通信系統(tǒng)按衛(wèi)星軌道高度高軌（HEO,GEO)衛(wèi)星中軌(MEO)衛(wèi)星低軌(LEO)衛(wèi)星一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述按基帶信號體制模擬衛(wèi)星通信系統(tǒng)數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)按多址方式頻分多址（FDMA）衛(wèi)星通信系統(tǒng)時分多址（TDMA）衛(wèi)星通信系統(tǒng)碼分多址（CDMA）衛(wèi)星通信系統(tǒng)混合多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)

衛(wèi)星分類一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述衛(wèi)星分類-頻分多址（FDMA）按不同配置的射頻來區(qū)別地球站地球站同幾個站通信就發(fā)幾個載波多址載波方式，即每個地球站僅發(fā)一個載波，而利用基帶中的頻分多路復用（FDM）或時分多路復用（TDM）進行區(qū)別不同的地球站一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述衛(wèi)星分類-時分多址(TDMA)時分多址方式即采用傳輸信號的不同的時間間隔來區(qū)分或代表不同的VSAT站的站址。也就是每個VSAT小站傳輸信號對具有不同收、發(fā)數(shù)字碼的時間間隔，以此區(qū)分不同小站。一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述衛(wèi)星分類-碼分多址（CDMA）即采用傳輸信號的不同的碼元來區(qū)分或代表不同的VSAT站的站址多址方式的信道分配技術方法很多，在VSAT通信系統(tǒng)中，常采用的有預分配方式和按需分配方式一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述衛(wèi)星分類-混合多址

美國投資建設的用66顆衛(wèi)星組成的“銥”星系統(tǒng)(IridiumSatelliteSystem)采用沿地球軌道高速運動的低軌道衛(wèi)星通信。系統(tǒng)網絡結構采用TDMA／FDMA(時分多址／頻分多址)混合多址連接結構，系統(tǒng)由空中、地面和移動3個部分組成，可提供尋呼、話音、數(shù)據(jù)、傳真、定位等業(yè)務。一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述影響衛(wèi)星通信的常見因素星蝕：與發(fā)生日凌原因相似，每年春分和秋分前后各23天中，在星下點的午夜前后，太陽、地球和衛(wèi)星處在一條直線上，衛(wèi)星進入地球的陰影區(qū)，就會發(fā)生衛(wèi)星的日蝕，即發(fā)生星蝕。發(fā)生星蝕時會造成衛(wèi)星通信中斷。地星食，當?shù)厍蛱幵谔柡托l(wèi)星之間，并成一條線的時候，由于地球陰影的原因，衛(wèi)星的太陽能電池不能正常供電。雨衰：雨、云、霧會吸收信號并使噪聲增加，在10GHZ以上頻帶表現(xiàn)尤為明顯。外部噪聲：天線前部有障礙物或天線前部有噪聲源，會增加噪聲，影響信號的接收。二、衛(wèi)星地球站組成一般分為：天線、饋線設備、發(fā)射設備、接收設備、信道終端設備、天線跟蹤設備、電源二、衛(wèi)星地球站組成衛(wèi)星地球站的組成－各部分介紹

天線、饋線設備：將發(fā)射機送來的射頻信號定向（對準衛(wèi)星）輻射的電磁波，同時收集接收衛(wèi)星送來的電磁波送到衛(wèi)星接收機雙工器：一般衛(wèi)星天線是收發(fā)公用的，所以要進行發(fā)射信號和接收信號的分離。二、衛(wèi)星地球站組成發(fā)射設備：將中頻信號（70M）變成射頻信號例如：KU波段的信號，并將功率放大到一定電平經過天線系統(tǒng)發(fā)射出去?？梢詥屋d波工作和多載波工作對設備維護時要首先關掉電源接收設備：接收衛(wèi)星送來的衛(wèi)星信號送給解調器低噪聲放大器：對接收的微弱衛(wèi)星信號進行信號放大和變頻的功能（L波段）二、衛(wèi)星地球站組成信道終端設備：發(fā)射信道終端將用戶送來的消息進行處理，變成適合衛(wèi)星體制要求的信號形式，接收信道終端設備與發(fā)端進行相反的處理，還原出用戶的原始信號。天線跟蹤設備：因為靜止衛(wèi)星并非絕對靜止，需要自動或手動跟蹤衛(wèi)星的位置，手動需要人工定位，自動需要相關的電子設備進行定位。二、衛(wèi)星地球站組成常用信道設備美國ComtechEfdata的CDM600,CDM600LFEC:?,3/4,7/8TURBOBPSK,QPSK,8PSK基帶接口:T1,E1,T2,E2G.703接口

EIA422,EIA232,V.35IF接口:70M(52-88M),140M(104-176M)L-BAND(950-1950M)支持1:N(N=10)熱備份三、美軍軍用衛(wèi)星現(xiàn)狀一是信息獲取類，主要實現(xiàn)對戰(zhàn)場態(tài)勢的及時感知，是實施作戰(zhàn)行動的先決條件。二是信息傳輸類，主要實現(xiàn)作戰(zhàn)平臺間的信息交換、更新，是基于信息系統(tǒng)體系作戰(zhàn)的紐帶和支撐。三是時空基準類，主要完成對戰(zhàn)場要素的精確把控，是精確打擊的基石。三、美軍軍用衛(wèi)星現(xiàn)狀四、主要衛(wèi)星通信體制現(xiàn)今流行的通信體制大致分類SCPC單路單載波(點對點,星狀網,網狀網)TDMA時分多址系統(tǒng)(網狀網,星狀網)DVB-RCS(星狀網)根據(jù)業(yè)務類型及用戶需求進行選擇四、主要衛(wèi)星通信體制SCPCSCPC在主站與遠端站之間采用固定載波，即FDMA(頻分多址）通過發(fā)射不同頻率的載波信號來區(qū)分不同小站的信息四、主要衛(wèi)星通信體制SCPC其收發(fā)載波是專門為某一個站使用的，其他站不能用這一頻率可不需要網管鏈路通信效率100%適用于廣播、星狀網四、主要衛(wèi)星通信體制SCPCR1toR2R2toR1R3toR4R4toR3REMOTE1REMOTE

2RREMOTE

3REMOTE

4四、主要衛(wèi)星通信體制IDR和VSAT的概念

IDR(國際標準,可以互聯(lián)互通)

中速率數(shù)據(jù)業(yè)務(64K-44.736Mbit/s)

VSAT(封閉系統(tǒng))

甚小口徑終端，終端天線口徑小于2.5米，主站應用管理軟件高度監(jiān)測和控制的小型地球站四、主要衛(wèi)星通信體制IDR特點:支持中速數(shù)據(jù)SCPC方式，與TDMA方式比較，不需全網時槽分配，技術相對簡單，國際關口站應用多IDR一般應用于典型G.703方式。如果業(yè)務量小，采用DROP和INSERT(D&I)模式。電信應用一般直接與DDF相連，語音應用時一般接DCME設備IBS和IDR很相似，是一種低速率業(yè)務，最大2048K四、主要衛(wèi)星通信體制VSATVSAT系統(tǒng)主要傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務，特點:一個主站,若干小站星狀網小站僅與主站通信，VSAT小站之間以“兩跳”方式通信網狀網VSAT站之間以“一跳”方式通信混合網星狀網、網狀網的混合、支持多主站四、主要衛(wèi)星通信體制

典型VSAT站主要包括三部分:天線、室外單元(ODU)、室內單元(IDU)。室外單元由天線饋源、接收設備(低噪聲放大器和下變頻器)、發(fā)送設備(高功放和上變頻器)組成。ODU通過中頻連接電纜(IFL)連接到IDU。IDU包括基帶接收設備(中頻下變頻器和解調器)、基帶發(fā)射設備(中頻上變頻器和調制器)、用戶終端或電話的接口設備和對輸入輸出信號進行監(jiān)控的處理器等。室內單元包括TES、PES或HES單元等。四、主要衛(wèi)星通信體制VSAT衛(wèi)星網－數(shù)據(jù)通信網

小站和主站通過衛(wèi)星轉發(fā)器構成星狀網，主站是VSAT網的中心結點。其主站的有效全向輻射功率（EIRP）高，接收品質因數(shù)（G/T）大，故所有小站均可同主站互通。由于小站天線口徑小、發(fā)射EIRP低、接收G/T小，而此小站之間不能直接通信，必須經主站轉發(fā)。數(shù)據(jù)VSAT網通常是分組交換網，數(shù)據(jù)業(yè)務采用分組傳輸方式，其工作過程是這樣的：任何進入VSAT網的數(shù)據(jù)在發(fā)送之前先進行格式化，即把較長的數(shù)據(jù)報文分解成若干固定長度的信息段，加上地址和控制信息后構成一個分組，傳輸和交換時以一個分組作為整體來進行，到達接收點后，再把各分組按原來的順序裝配起來，恢復成原來的報文。四、主要衛(wèi)星通信體制VSAT衛(wèi)星網－數(shù)據(jù)通信網

數(shù)據(jù)VSAT網使用的衛(wèi)星信道可以分為外向（Outbound）信道和內向（Inbound）信道。在數(shù)據(jù)VSAT網中，業(yè)務信道和控制信道是一致的，即業(yè)務子網和控制子網具有相同的星狀結構，通信體制為TDM/TDMA。主站通過衛(wèi)星轉發(fā)器向小站發(fā)數(shù)據(jù)的過程叫外向傳輸。外向信道一般采用TDM方式。從主站向各小站發(fā)送的數(shù)據(jù)，由主計算機進行分組化，組成TDM幀，通過衛(wèi)星以廣播方式發(fā)向網中所有小站。每個TDM幀中都有進行同步所需的同步碼，幀中每個分組都包含有一個接收小站的地址。小站根據(jù)每個分組中攜帶的地址進行接收。小站通過衛(wèi)星轉發(fā)器向主站發(fā)數(shù)據(jù)的過程叫內向傳輸。內向信道一般采用TDMA。由小站向主站發(fā)送的數(shù)據(jù)，由小站進行格式化，組成信道幀（其中包括起始標記、地址字段、控制字段、數(shù)據(jù)字段、CRC和終止標記），通過衛(wèi)星按照采用的信道共享協(xié)議發(fā)向主站。四、主要衛(wèi)星通信體制VSAT衛(wèi)星網－話音通信網

話音VSAT網控制子網的傳輸體制與數(shù)據(jù)網是一致的，而業(yè)務子網則是典型的網狀網結構。要實現(xiàn)網狀網，SCPC（單路單載波）是一種簡單可行的信道多址方式，SCPC信道分配則采用DAMA（按申請分配或稱為按需分配）方式。目前，投入實用的系統(tǒng)大部分是采用DAMA-SCPC方式的話音VSAT網。為了兼顧少數(shù)大業(yè)務量站間業(yè)務，可以配置部分點對點預分配（固定分配）的信道。這種網狀網的業(yè)務信道除了用于話音業(yè)務之外，也可以用于數(shù)據(jù)業(yè)務，分配方式和交換方式與話音業(yè)務類似。四、主要衛(wèi)星通信體制

話音VSAT網的信道分配方式通常是按需分配與預分配結合。按需分配的呼叫過程有三個基本階段：

（1）呼叫建立主叫方通過控制信道向網控中心發(fā)出呼叫申請信息，網控中心在確認衛(wèi)星信道和被叫方設備有空閑的條件下，向主叫方和被叫方分配衛(wèi)星信道，主叫方和被叫方進行導通測試，建立線路。在這個階段，網控系統(tǒng)的主要任務是在規(guī)定的時間內建立線路，并使插入的附加呼損盡可能小。（2）通話線路建立后，兩方即可進行通話或數(shù)據(jù)傳輸。（3）拆線通話結束后，由通話的主叫方或通話雙方（取決于系統(tǒng)設計）向網控中心發(fā)出通話結束信息，網控中心發(fā)回確認并回收資源（包括衛(wèi)星信道和用戶信道設備）。在這個階段，網控中心的主要任務是及時、準確地回收空間資源和地面資源。四、主要衛(wèi)星通信體制名詞解釋－星狀結構

模式：小站A—衛(wèi)星—主站—衛(wèi)星—小站B

星狀結構的小站間是通過主站進行的。由于信號是兩次上星下星，因此時延比較大，不適合于話音傳輸。這種結構比較適合于數(shù)據(jù)傳輸。

四、主要衛(wèi)星通信體制名詞解釋－網狀結構

模式：小站A—衛(wèi)星—小站B

較適合于點到點之間進行實時性通信的應用環(huán)境，比如建立單位內的VSAT專用電話網等（在進行信道分配、網絡監(jiān)控管理等時一般仍要用星形結構）。網狀結構可以直接經過衛(wèi)星進行小站與小站間的通信，它的時延比較小，經較適合話音信號的傳輸。四、主要衛(wèi)星通信體制名詞解釋－混合結構（星狀+網狀）

最適合于點到點或點到多點之間進行綜合業(yè)務傳輸?shù)膽铆h(huán)境。此種結構的VSAT網在進行點到點間傳輸或實時性業(yè)務傳輸時采用網狀結構，而進行點到多點間傳輸或數(shù)據(jù)傳輸時采用星狀結構；在星狀和網狀結構時可采用不同的多址方式。此種結構的VSAT網綜合了前兩種結構的優(yōu)點，允許兩種差別較大的VSAT站（即小用戶用小站，大用戶用大站）在同一個網內較好地共存，能進行綜合業(yè)務傳輸，能擇優(yōu)選擇最合適的多址方式，估計會有較大的發(fā)展。四、主要衛(wèi)星通信體制名詞解釋-地面站品質因數(shù)

一般來說，工作頻段一定，當折算到地面站饋線輸入端的總等效噪聲溫度一定時，天線口徑越大，地面站接收靈敏度就越高，通常用地面站品質因數(shù)G/T來描述，它是地面站最重要功能規(guī)范之一。G/T值的分貝計算式為：

[G/T]=10lgG-10lgT(公式1-2)

式中，G為接收天線增益；T為地面站饋線輸入端處的等效噪聲溫度。當?shù)孛嬲咎炀€向衛(wèi)星發(fā)射的功率一定時，若天線增益越高，則發(fā)射機需輸出的功率越小。當衛(wèi)星覆蓋圖中在某地區(qū)的G/T值越高，即代表衛(wèi)星對于這一地區(qū)的上行信號有較好的接收性能。

四、主要衛(wèi)星通信體制名詞解釋-地面站有效全向輻射功率

有效全向輻射功率(EIRP)表征衛(wèi)星地球站和衛(wèi)星轉發(fā)器的發(fā)射能力。

EIRP=PT．GT，稱為地面站有效全向輻射功率；頻頻寬度寬，應與天線分系統(tǒng)相同，載頻的精度高，載波頻率的相對精確度應優(yōu)于6×10-6；放大器的線性度好；增益穩(wěn)定，對發(fā)射的有效全向輻射功率要保持在規(guī)定值的±0.5dB以內。四、主要衛(wèi)星通信體制TDMAREMOTE

1Carrier1Carrier2REMOTE

3REMOTE

2REMOTE

4

1Hub四、主要衛(wèi)星通信體制TDMA網狀網四、主要衛(wèi)星通信體制TDMA網絡特點若干個站在時分的基礎上共用一個載波或多個載波當小站有信息傳輸時才占用空間資源，帶寬資源利用充分要有精確的時間同步非透明信道存在通信規(guī)程問題增加傳輸時延對外接口可以是10BaseT,V.35,G.703等需要網管,無主站結構.四、主要衛(wèi)星通信體制

移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括四個重疊覆蓋區(qū)域，這種復疊覆蓋可保證發(fā)生故障時業(yè)務不致中斷最初用于海事通信，目前INMARSAT已成為世界上唯一為海陸空用戶提供全球移動衛(wèi)星公眾通信和遇險安全業(yè)務的國際組織國際海事衛(wèi)星組織（現(xiàn)已改稱國際移動衛(wèi)星組織）是全球移動衛(wèi)星通信業(yè)務的主要提供者四、主要衛(wèi)星通信體制國際海事衛(wèi)星（INMARSAT）是一個GEO衛(wèi)星系統(tǒng)組成: 空間段 地面站 移動終端四、主要衛(wèi)星通信體制海事衛(wèi)星電話便攜性好可移動性新的終端帶寬比較寬四、主要衛(wèi)星通信體