VSAT卫星通信系统简介.ppt

VSAT卫星通信网的基本概念及其特点发展背景其主要特点有：(1)设备简单，体积小，重量轻，耗电省，造价低，安装、维护和操作简便。(2)组网灵活，容易扩充用，而且维修方便。(3)通信效率高，性能质量好，可靠性高，通信容量可以自适应，适于多种数据率和多种业务类型，即能够传输综合业务，便于向ISDN过渡。(4)可建立直接面对用户的直达电路，它可以与用户终端直接接口，避免了一般卫星通信系统信息落地后还需要地面线路引接的问题。(5)集成化程度高，智能化(包括操作智能化、接口智能化、支持业务智能化、信道管理智能化等)功能强，可无人操作。(6)建设周期短,不受地形和气候环境的影响，它比传统的地面通信手段简单得多，不需要架设电缆、光缆。(7)独立性强，互操作性好，可使采用不同标准的用户跨越不同地面网而在同一个VSAT网内进行通信。VSAT数据通信网VSAT网构成示意图(1)主站(中心站)。主站又称中心站(中央站)或枢纽站(HUB)，它是VSAT网的心脏。它与普通地球站一样，使用大型天线，其天线直径一般为3.5-8m(Ku波段)或7-13m(C波段)，并配有高功率放大器(HPA)、低噪声放大器(LNA)、上/下变频器、调制解调器及数据接口设备等。主站通常与主计算机放在一起或通过其它(地面或卫星)线路与主计算机连接。主站高功率放大器的功率要求与许多因素有关，例如，通信体制、工作频段、数据速率、发射载波数目、卫星特性以及远端接收站的大小及位置等。其额定功率一般为数百瓦(最小1W，最大达数千瓦)。当额定功率为1-10W时，一般采用固态砷化镓场效应管(GaAsFET)放大器；当额定功率为10-250W时，一般采用行波管放大器(TWTA)；而当它为500-2000W时，一般采用速调管放大器。例如，采用6-0个发射载波的C波段11m地球站，HPA的功率约为300W。(2)小站(VSAT)。VSAT小站由小口径天线、室外单元和室内单元组成。VSAT天线有正馈和偏馈两种形式，正馈天线尺寸较大，而偏馈天线尺寸小、性能好(增益高、旁瓣小)，且结构上不易积冰雪，因此常被采用。室外单元主要包括GaAsFET固态功放、低噪声场效应管放大器、上/下变频器和相应的监测电路等。整个单元可以装在一个小金属盒子内直接挂在天线反射器背面。室内单元主要包括调制解调器、编译码器和数据接口设备等。室内外两单元之间以同轴电缆连接，传送中频信号和供电电源，整套设备结构紧凑、造价低廉、全固态化、安装方便、环境要求低，可直接与其数据终端(微计算机、数据通信设备、传真机、电传机等)相连，不需要地面中继线路。(3)空间段。VSAT网的空间部分是C频段或Ku频段同步卫星转发器。C频段电波的优点是传播条件好、降雨影响小、可靠性高、小站设备简单、可利用地面微波成熟技术、开发容易、系统费用低。但由于有与地面微波线路相互干扰的问题，功率通量密度不能太大，限制了天线尺寸进一步小型化，而且在干扰密度强的大城市选址困难。C波段通常采用扩频技术降低功率谱密度，以减小天线尺寸。但采用扩频技术限制了数据传输速率的提高。通常，Ku频段与C频段相比具有以下优点：①不存在与地面微波线路相互干扰的问题，架设时不必考虑地面微波线路而可随地安装。②允许的功率通量密度较高，天线尺寸可以更小，传输速率可更高。③天线尺寸一样时，天线增益比C频段高6-10dB。虽然Ku频段的传播损耗特别是降雨影响大，但实际上线路设计时都有一定的余量，线路可用性很高，在多雨和卫星覆盖边缘地区，使用稍大口径的天线即可获得必要的性能余量。因此，目前大多数VSAT系统主要采用Ku频段。2.VSAT系统工作原理2)内向(Inbound)传输各远端小站通过卫星向主站传输的数据叫作内向传输数据。在VSAT网中，各个用户终端可以随机地产生信息。因此，内向数据一般采用随机方式发射突发性信号。采用信道共享协议，一个内向信道可以同时容纳许多小站，所能容纳的最大站数主要取决于小站的数据率。许多分散的小站，以分组的形式，通过具有延迟τS秒的RA/TDMA卫星信道向主站发送数据。由于VSAT本身一般收不到经卫星转发的小站发射信号，因此不能用自发自收的方法监视本站发射信号的传输情况。因而利用争用协议时，需要采用肯定应答(ACK)方案，以防止数据的丢失，即主站成功收到小站信号后，需要通过TDM信道回传一个ACK信号，宣布已成功收到了数据分组。如果由于误码或分组碰撞造成传输失败，小站收不到ACK信号，则为失败的分组，需要重传。综上所述可以看出，VSAT网与一般卫星网不同，它是一个典型的不对称网络。即链路两端设备不同；执行的功能不同；内向和外向业务量不对称；内向和外向信号强度不对称，主站发射功率大得多，以便适应VSAT小天线的要求。VSAT发射功率小，主要利用主站高的