無(wú)線寬帶接入---寬帶衛(wèi)星接入技術(shù)

一、概述

衛(wèi)星通信(SATCOM)網(wǎng)絡(luò)基本上可以分為兩大類(lèi)：彎管道衛(wèi)星中繼和空中交換。

SATCOM提供高速I(mǎi)nternet接入和多媒體信息業(yè)務(wù)，諸如交互視頻和多播等。

表中綜合了一些衛(wèi)星通信系統(tǒng), 它們可利用IP或ATM技術(shù)或兩者的結(jié)合。

表. SATCOM系統(tǒng)

GEO即同步衛(wèi)星，離地球最遠(yuǎn)，位于離地球3600公里的軌道上，它是與地球同步的，即它環(huán)地球飛行的速度與地球自轉(zhuǎn)的速度相同, 因而只需幾個(gè)GEO就可覆蓋全球。這樣的高度引起約250ms的傳播時(shí)延，所以適宜用于電視廣播、視頻點(diǎn)播和不對(duì)稱(chēng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而不宜用于交互的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。

MEO是中地球軌道衛(wèi)星，離地球10000~20000公里，其傳播時(shí)延約80ms，它不與地球同步，為覆蓋全球，需較多個(gè)衛(wèi)星，但其數(shù)量遠(yuǎn)小于LEO。

LEO是低地球軌道衛(wèi)星，在離地球800~2400公里的上空飛行，往返時(shí)延僅0.03秒，這對(duì)于傳送時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)如交互式多媒體業(yè)務(wù)十分有效，可用于高速數(shù)據(jù)接入、音頻和視頻業(yè)務(wù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、電子商務(wù)、遠(yuǎn)程教育等。由于離地球較近，為覆蓋全球，必須使用多個(gè)衛(wèi)星。

二、 衛(wèi)星通信的類(lèi)型

1. 彎管道衛(wèi)星中繼和空中交換

在彎管衛(wèi)星中繼中，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器只執(zhí)行信號(hào)放大和頻率轉(zhuǎn)換，不進(jìn)行信號(hào)的檢波、解碼和規(guī)程轉(zhuǎn)換，它和信號(hào)格式無(wú)關(guān)，對(duì)規(guī)程是透明的，原則上任何用戶，只要有適當(dāng)?shù)慕K端，都可接入到衛(wèi)星上，也稱(chēng)為衛(wèi)星中繼ATM(SR-ATM)。

空中交換則需要星上處理(OBP)，也稱(chēng)為衛(wèi)星交換的ATM(SS-ATM)，可提供更優(yōu)越的網(wǎng)絡(luò)性能，包括OBP、OBS(星上交換)、OBR(星上路由)等。OBP又可分為以下三類(lèi)：

第一類(lèi)：基帶OBP、OBS、OBR

第二類(lèi): 中頻/射頻(IF/RF)處理和交換

第三：支持通信

2.基帶處理

基帶OBP比僅僅是信號(hào)放大和頻率變換的功能多得多，其功能包括解調(diào)、解復(fù)用、誤碼檢測(cè)和糾正、路由等，還包括數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)緩存、復(fù)用等。

信號(hào)再生技術(shù)通常被用于改善S/N，減小誤碼率，對(duì)ATM over SATCOM的運(yùn)行而言，這是特別重要的。

除了信號(hào)再生和交換外，基帶OBP還使用束形成技術(shù)、動(dòng)態(tài)的天線增益和覆蓋的按需分配等。

三、 幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

1. 頻段的選用

由表中 可知，Skybridge選用Ku波段(12.4-18)GHz，頻段較低，星上設(shè)備的價(jià)格便宜些，其它系統(tǒng)較多的采用Ka波設(shè)(26.5-40)GHz，因?yàn)檫@個(gè)Ka波段的技術(shù)較成熟，用戶終端的價(jià)格較便宜。

2. GEO和LEO

GEO的好處是覆蓋范圍比LEO大，但傳播時(shí)延比LEO大，而且其升空所需費(fèi)用也高。

LEO則相反，時(shí)延小，但覆蓋面積比GEO小得多，需較多數(shù)量的衛(wèi)星，而且它要經(jīng)受大氣摩擦，壽命僅10-12年，因而有的公司在計(jì)劃采用LEO和GEO的混合方案。

3. 增強(qiáng)的TCP

正在研究TCP/IP在衛(wèi)星鏈路上的各種性能，以及TCP的各種實(shí)現(xiàn)方案，包括慢的初始算法。提供大的帶寬時(shí)延乘積的能力，塞控制，誤差恢復(fù)等。

4. IP、ATM和QoS的保證

IP、ATM或兩者的結(jié)合如IP/ATM，有望成為有效的未來(lái)多媒體信息網(wǎng)絡(luò)的骨干技術(shù)。未來(lái)的趨勢(shì)是不斷增加的、靈活的、面向分組的和QoS有保證的網(wǎng)絡(luò)。

5. SATCOM上IP的安全性

當(dāng)電子商務(wù)業(yè)務(wù)增加時(shí)，必須做到網(wǎng)絡(luò)的可靠和安全。由于衛(wèi)星鏈路的寬廣的覆蓋區(qū)域，信號(hào)的遮斷和錯(cuò)誤可能性會(huì)增加。Internet規(guī)程安全{IPSec}機(jī)構(gòu)必須保證確信、鑒權(quán)、完整性、接入控制和密鑰管理。確信意味著只有適當(dāng)?shù)挠脩裟芙尤胄畔?，鑒權(quán)需要用戶的惟一性和有權(quán)接入的證明，完整性意味著信息未受破壞，接入控制應(yīng)保證只有有權(quán)用戶才能接入，密鑰管理是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，應(yīng)提供一個(gè)有效的方法動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生密鑰。

6.IP路由和ATM交換

正在進(jìn)行用于SATCOM的各種IP路由技術(shù)的研發(fā)，包括隧道、網(wǎng)絡(luò)地址翻譯、基于約束的衛(wèi)星路由技術(shù)。

大多數(shù)寬帶商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)是基于ATM的，交換/路由是通過(guò)自己專(zhuān)用的規(guī)程完成的，它們是ATM、IP/ATM、封裝和隧道的組合。

四、 結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)將能提供一系列寬帶業(yè)務(wù)。衛(wèi)星系統(tǒng)可應(yīng)用OBP或傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)器。星座可以是LEO、MEO或GEO，及其組合。綜合地面和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，能更好地實(shí)現(xiàn)把基于Internet的業(yè)務(wù)送到最后1公里的用戶終端。