Transcript 第5章VSAT卫星通信网

第5章 VSAT卫星
通信网
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第5章 VSAT卫星通信网
5.1 VSAT卫星通信网的基本概念及其特点
 5.2 VSAT网的组成及网络结构
 5.3 VSAT业务类型及应用
 5.4 VSAT数据通信网
 5.5 VSAT电话网
 5.6 国内外VSAT生产厂商及典型型号和性能
 5.7 VSAT网的总体方案设计

2
5.1 VSAT卫星通信网的基本概念及其特点
VSAT = Very Small Aperture Terminal(甚
小口径终端) ，天线口径通常为0.3-2.4m
 20世纪80年代开始发展起来的，一般由大量
具有甚小口径天线的智能化小型或微型地球
站与一个(或几个)大站协同工作，构成一个
VSAT卫星通信网，能够支持范围广泛的数据、
话音、图像及其他综合电信及信息业务。

3
VSAT的特点
① 小口径天线，天线口径0.3-2.4m，设备
②
③
④
⑤
简单，体积小，重量轻，功耗小，造价
低，安装、维护和操作简便
组网灵活，易扩展和改进
多种业务可以在一个网内并存，适于多
种数据率和多种业务类型：数据、话音、
图象等
可建立直接面对用户的直达电路
集成化程度高，VSAT从外表看只有天线、
室内单元(IDU)和室外单元(ODU)三部分 4
⑥ 智能化功能强，可无人操作
⑦ 覆盖范围广，特别适合用户分散、业务量
轻的边远地区和用户终端分布范围广的专
用通信网
⑧ 独立性好，一般用作专用网，用户享有对
网络的控制权，而不用作公用网。其网络
结构、技术性能、设备特性和网络管理都
可以根据用户的要求进行设计和调整
⑨ 互操作性好，采用不同标准的用户可以跨
越不同的地面网而在同一个VSAT网内进行
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通信
5.2 VSAT网的组成及网络结构
5.2.1 VSAT网的组成
VSAT卫星通信系统是由包括网控系统在内的
主站、卫星转发器和若干VAST小站组成的。
通常采用星形网络结构。
 (1)主站(中心站)
 主站也叫中心站(中央站)或枢纽站(HUB)，是
VSAT网的心脏。它与普通地球站一样，使用
大型天线，天线直径一般约为3.5m～8m
6
（Ku波段）或7m～13m（C波段）。

7
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，作为业务中
心。
 同时在主站内还有一个网络控制中心，负责
对全网进行监测、管理、控制和维护。
 由于主站涉及整个VSAT网的运行，其故障
会影响全网正常工作，故其设备皆有备份。
为了便于重新组合，主站一般采用模块化结
构，设备之间采用高速局域网的方式互连。

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9
(2)小站(VSAT)
 VSAT小站由小口径天线、室外单元（ODU）
和室内单元（IDU）组成。


VSAT天线有正馈和偏馈两种形式，正馈天
线尺寸较大，而偏馈天线尺寸较小、性能好
（增益高、旁瓣小），且结构上不易积冰雪，
因此常被采用。
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VSAT小站的室外单元 (ODU)主要包括固态
功率放大器、低噪声放大器、上/下变频器及
其检测控制电路等模块的电子成套设备。
 室外单元的组件紧密地集成在一起，其结构
防水、易散热、便于安装，通常设置在天线
馈源附近。

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13
14
至IDU
室外单元（ODU）
15
来至ODU
室内单元（IDU）
16
室内单元(IDU) ，分数据为主和话音为主的
两种类型，主要包括：
1、信源编码器
 波形编码器。最常用32kbit/s的
ADPCM(自适应差分脉码调制)方式，这
种编码方式在保证高质量的话音性能前提
下，与普通PCM编码方式相比，可使频带
压缩一半，如NEC的NEXTAR-VO系统。
 参量编码器。常用的有CELP(码激励线性
预测)，速率4.8~16kbit/s；RELP(残余激
励线性预测)，速率4.8kbit/s、9.6kbit/s、
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16kbit/s，如休斯公司的TES系统。

2、回波抵消设备
3、话音激活设备
4、调制解调器
 VSAT小站功率带宽受限，通常采用功率和
频带利用率较高的QPSK或BPSK调制方式。
它们都是成熟、性能优良的实用技术。
5、差错控制设备
 主要采用前向纠错编码(FEC)技术。
 目前普遍采用1/2码率，K=7的卷积编码，
以及维特比算法译码，可使系统获得
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3~5dB的编码增益。
6、图像压缩编译码器
 会议电视系统，未压缩前的比特率为
36.5Mbit/s，压缩后1.5~2Mbit/s；可视电
话由5.2Mbit/s压缩到56kbit/s。
 有关的压缩技术标准有JPEG、H.261、
MPEG等。
 常用的图像压缩标准是H.261，会议电视
系统压缩后的最低码率为384kb/s。
 MPEG-2主要用于广播电视部门对音视频
信号进行数字化处理，如数字视频广播、
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高清电视传输等。
7、接口设备
 如数据端口、话音接口、LAN接口、串
行接口等。
8、监控器
 每个VSAT终端配置一个监控器，用以
监视和控制设备的状态和信道，保持网
络管理系统和控制信道处于良好状态。
它可以监视室外单元、也可以监测小站
内的信道单元。
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室内外单元之间通常以同轴电缆连接。
 室内和室外单元通常采用固化部件，便于安
装与维护，整套设备结构紧凑、造价低廉、
环境要求低，可直接与数据终端连接。

21
(3)卫星转发器
 卫星转发器又称为空间段，一般采用工作于
C或Ku波段的同步卫星透明转发器。在第一
代VSAT网中主要采用C波段转发器，从第二
代VSAT开始，以采用Ku波段为主。具体采
用何种波段不仅取决于VSAT设备本身，还取
决于是否有可用的星上资源。
 卫星转发器造价很高，空间部分设备的经济
性是VSAT网必须考虑的一个重要问题，因此，
可以只租用转发器的一部份，地面终端网可
以根据所租用卫星转发器的能力来设计。 22

VSAT的工作频段

C频段
 电波传播条件好、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。
 由于与地面微波线路干扰问题，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
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制了数据传输速率的提高。
Ku频段
 与C频段相比，不存在与地面微波线路互
相干扰问题，架设时不必考虑地面微波线
路而可随地安装。
 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。
 天线尺寸一样时，天线增益比C频段高
6~10dB。
 因此，目前大多数VSAT系统主要采用Ku频
段。

24
VSAT按波段分类
 C波段VAST，6/4GHz，一般C频段VSAT
站的天线口径为2.4m、1.8m、1.2m
 Ku波段VAST，14/12GHz，一般天线口
径1m左右，如1.2m、1m、0.75m、0.6m
 Ka波段VAST，30/20GHz，天线口径
0.6m甚至更小
 在相同的条件下（例如相同的频段、相同的
转发器条件）话音VSAT网的小站为了实现小
站之间的直接通信，其天线明显大于只与主
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站通信的数据VSAT小站。

VSAT系统主站与小站的比较
主站发射功率大于小站
 主站的天线尺寸比小站大得多
 主站的具有网络管理和控制的功能

26
按照通信方式，VSAT系统可分为单向和双向
VSAT系统。
 单向VSAT系统
VSAT只具有单向传输功能。
一般是单向接收，数据广播系统。图像和
数据等信号从中心站传输到许多单收VSAT
终端。如证券公司的数据信息发布系统。
也有单向发送，数据采集系统，比如新闻
数据采集系统，气象数据采集系统。

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单向VSAT数据广播系统
28
单向VSAT新闻数据采集系统
29

双向VSAT系统
VSAT与主站，或VSAT与VSAT之间可进
行交互通信，它由中心站控制许多VSAT终
端来提供数据传输、语音和传真等业务。
如电话传输用的VSAT系统。
主战发送给VSAT的信号称为外向
(outbound)传输或出境。
VSAT发送给主站的信号称为内向
(inbound)传输或入境。
30
通信卫星
中央地球站
VSAT用户小站
双向VSAT系统
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5.2.2 VSAT网的网络结构
VSAT卫星通信网常见的有星形网、网状网、
混合网
(1)星形网(Star network)
 通常由一个主战对应若干小站组成，小站只
能和主站通信，小站之间通信要通过主站，
要经过双跳形式才能通信。

32
33
卫星VSAT星形网的组成和路径
34
星形网是以传输数据业务为主的系统。
 点到多点的单向星形网。广播式网络由主站向
远端VSAT小站传输数据、图象、电视等业务，
而不需要VSAT小站向主站回传业务信息。数
据采集式网络则各VSAT将信息数据分别发送
给主站，然后由主站综合处理。
 点到多点的双向通信星形网。以主站为中心，
与各个远端VSAT小站构成星形通信网。主站
既可以向全网广播公共信息，也可以分别与各
个VSAT小站以“单跳”方式进行双向通信。
各小站之间不能直接通信，一定要经过主站转
35
接，增加了传输信息的时间。

(2)网状网(Mesh network)
 网状网允许任何两个VSAT地球站之间进行直
接通信。它是无中心的分散的网络结构，但
一般会选一个站作为主控站，对全网进行监
控和管理，主控站不作业务转接。
 网状网是以话音通信为主的系统。
 适合于话务量较大，各远端站之间通信业务
较多的情况。在这种网络结构中，任何两站
之间的通信不会出现“两跳”问题，避免了
双跳时延。
36
37
卫星VSAT网状网的组成和路径
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(3) 混合网(Hybrid architecture)
 星形网与网状网的混合体。
 网形结构：
 实时性要求高的业务，如话音
 点对点通信
 星形结构：
 实时性要求不高的业务，如数据
 点对多点通信
 系统的信道分配，设备性能的监控、计费
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等由主站来完成（集中控制）
主站
VSAT
VSAT
VSAT
VSAT
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星形网最适合于广播、收集等进行点到多点
的通信应用环境，主要用于数据传输。小站
天线口径比较小，但网络时延比较大。
 网形网适合于点到点之间进行实时性通信的
应用环境，主要用于话音传输。没有双跳时
延，但VSAT小站天线口径很难进一步缩小。
 混合网最适合于点到点或点到多点之间进行
综合业务传输的应用环境。对卫星资源的利
用率比较高，网络比较大，传输业务范围比
较广，适合于既有话音业务又有数据业务的
情形。但网络结构比较复杂。
41

5.2.3 VSAT网多址协议
1、频分多址(FDMA)
 在VSAT系统中用的最多的是单载波单路
SPSC，即每一个小站分配一个信道。特别
是在以传输话音业务为主的VSAT系统中，
大量采用SCPC方式，与按需分配相结合，
可以大大提高卫星信道利用率。
 典型代表为美国休斯公司的话音地球站
（TES, Telephony Earth Station）系统 。42

优点：
 技术成熟，设备简单，造价低廉。
 与按需分配(DAMA)方式结合，端站增减、
业务扩容都比较方便。
 相比多路复用FDMA方式，各地球站发射
功率大小仅与本站发射的载波（信道）数
有关，与整个VSAT系统的信道数（即系
统总通信量）无关。业务量小的地球站可
以发射较小的功率，从而降低了小站的成
本。
43
缺点：
 卫星转发器的多载波会不可避免地导致互
调产物产生，使得转发器降低功率工作，
转发器的功率利用率比较低。
 小站天线直径较大，Ku波段为1.2m～
1.8m，C波段为1.8m～2.4m。
 当C波段工作在大城市时由于地面微波干扰
严重，选址不方便。
44
2、时分多址(TDMA)
 此体制特别适合于网络容量大、地球站少的
情况。它的缺点是随着地面站数目的增加，
将导致延迟增长很快。VSAT这种站数多的
系统单纯使用TDMA方式是不合理的。
 VSAT系统中，TDMA是与FDMA以及频率跳
变结合在一起共同发挥优势，即FDMATDMA方式。避免使用较大的TDMA载波，
降低了小站发射功率和成本。
 典型代表为日本NEC公司的NEXTAR系统。
45
优点：
 TDMA是一种先进的系统，能更充分、更
方便、更有效的使用各种数字技术。
 无互调干扰，转发器可以工作于饱和状态，
其功率利用率比较高，可达90%以上。
 与按需分配(DAMA)方式相结合，信道利
用率高，系统容量大。
 网中各站发射或接收所用的频率和时隙均
可调整，灵活性好，扩容方便。
 缺点：
 必须做到全网准确地同步，这就相应提高
46
了设备和系统的复杂度，成本也随之加大。


TDMA方式下，常用的信道分配方式有：
预分配TMA (TDMA/PAMA)
按需分配TDMA (TDMA/DAMA)
比特流方式
组合访问TDMA (CA/TDMA)
自适应多址方式 (AA/TDMA)——目前在
大型VSAT网中，采用的最为先进的多址方
式，例如NEC公司的NEXTAR系统
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3、码分多址(CDMA)
 适用于传输速率较低的业务，用于较小的系
统，尤其是军用通信系统，也可用于广播式
系统中。
 主要用于C波段，常用方案是直接序列扩频
(DSSS)。
 典型代表为GTE spacenet公司的产品，其数
据广播采用CDMA方式。
48

优点：
 抗干扰能力强。扩频增益很大，大大降低
了功率谱密度，减小了与地面微波及邻星
之间的干扰，特别是C波段地面微波干扰
较多的地区，抗干扰非常有效。
 降低了网络峰值功率要求，且隐蔽性好。
 可降低C波段天线口径，用1.2m天线即可
实现双向通信，单收站只需0.6m天线。
小站简单、造价低。
 内向采用CDMA避免了碰撞问题，且对过
载不敏感
49

缺点：
频带利用率低，一般仅为百分之十几，网
络容量较小。
设备比较复杂，接收方对每个VSAT发送
站都需要相应的解调设备，不适合话音通
信。
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4、随机多址(RA)
 主要用于突发型信息业务，应用广泛。
 P-ALOHA方式下的系统成本与复杂性最
低，实现最为容易，但它的吞吐量低，只
适用于短信息的处理；
 S-ALOHA因为需要全网同步，所以其系
统成本与复杂性较高，但其吞吐量也很大，
适用于定长的信息；
 SREJ-ALOHA的系统成本与复杂性较低，
吞吐量性能也很好，非常适合于传输短或
中等的变长信息数据。
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5.3 VSAT业务类型及应用
除了个别宽带业务外，VSAT卫星通信网几乎
可支持所有现有业务，包括话音、数据、传
真、LAN互连、会议电话、可视电话、低速图
像、可视电话会议、采用RF接口的动态图像
和电视、数字音乐等。
 VSAT网可对各种业务分别采用广播（点→多
点）、收集（多点→点）、点-点双向交互、
点-多点双向交互等多种传递方式，充分说明
52
了VSAT的灵活性。

业务
数据
应用
数据库、气象、新闻、仓库管
理、遥控、金融、商业、远地
印刷品传递、报表、零售等
传真（Fax）
单向新闻广播、标题音乐、广
告和空中交通管制
广
播
图像
和
分
音频
配
业 电
务 视 TVRO(电视单收) 接收文娱节目
BTV(商业电视) 教育、培训、资料检索等等
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业务
应用
收集和监 数据 新闻、气象、监测、管线状态
控业务
图像 图表资料和凝固图像
视频 高压缩监视图像
双向交互
信用卡核对、金融事务处理、销售点
型业务
数据 数据库业务、集中库存控制、
(星形拓
CAD/CAM、预订系统、资料检索等
扑)
CPU-CPU、DTE-CPU、LAN互连、电子
双向交互 数据 邮件、用户电报等
型业务
话音 稀路由话音和应急话音通信
(点对点)
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电视 压缩图像电视会议

按通信业务性质，VSAT系统可分为
(1)数据传输系统
 主要以传输数据为主
 例如证券公司用的信息发布系统、银行系
统用的资金结算系统等，它们都是以传送
数据为主，通常是分组交换网。
 典型的小型地球站为美国休斯公司的PES
系统。数据速率异步最大19.2kbit/s，同
步1.2~64kbit/s。
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(2)话音传输系统
 主要以传输话音为主。
 例如稀路由电话系统、专用电话通信网等，
它们都是以传送话音为主，通常是电路交
换网。
 典型的话音VSAT系统为美国休斯公司的
TES系统。它采用频分多址的单载波单路
(SCPC)体制，按需分配多址(DAMA)方式，
话音速率为9.6kbit/s、16kbit/s、32bit/s，
数据传输速率为4.8~64kbit/s。
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(3)综合卫星业务网系统
 主要以综合业务为主的VSAT系统
 该类VSAT系统可以用作数据传输、语音
传输、会议图像传输、图文传输等，
 典型的综合业务VSAT系统为日本NEC公
司的NEXTAR系统。数据传输速率
9.6kbit/s~2Mbit/s。分为多种系统，适合
话音传输、交互式数据传输、数据广播等
多种业务。
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5.4 VSAT数据通信网
5.4.1 卫星数据网的主要特点
1. 数据传输和交换可以是非实时的。
2. 传输数据是随机地、间断地使用信道。
3. 峰值和平均传输速率相差很远。
4. 数据业务种类繁多。
5. 一般采用分组传输方式。
6. 数据广播网中，地球站成本低、数量多。
7. 数据传输必须高度准确和可靠。
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5.4.2 VSAT网络体系结构

VSAT通信网为数据终端设备相互连接提供通
道，按OSI参考模型，只提供下三层服务。
物理层
链路层
网络层
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5.4.3 卫星时延补偿
VSAT网络的数据链路层提供主站与远端站之
间以及VSAT站与用户之间的可靠数据传输。
其中，主站与远端站之间的链路控制协议是
为卫星链路专门设计与优化的，以保证在长
传输时延的环境下能有效工作。
 采用了协议仿真技术，也称协议欺骗。

60
5.4.3 VSAT数据网的响应时间
响应时间：从用户终端发出信息到收到主站
的响应信号的时间间隔。
 在VSAT通信系统中，不同的业务应用，对响
应时间的要求也不同。交互式业务与查询业
务一般要求响应时间为2~4s，而邮件业务或
批量数据业务对响应时间要求并不严格，可
长达几十秒、几分钟甚至更长。
 典型的查询业务响应时间数据如下：
61


(1)小站→主站
小站处理延时(含线路连接延时、处理延时
和排队等待延时)：最小50ms
卫星链路延时：250ms
随机分配/时分多址延时：20ms
主站前端处理延时：最小50ms
寻址延时：通常取250ms
主机接续和处理延时：处理延时的取值范
围较大，此处取1s
62
小站→主站的延时合计：1.62s
(2)主站→小站
主站前端处理延时：50ms
卫星链路延时：250ms
小站处理、寻址及接续的延时：250ms
主站→小站的延时合计：550ms
 由此，VSAT数据网交互式业务的响应时间为：
2.17s。

63
5.5 VSAT电话网
5.5.1 VSAT电话网的特点
 电话通信与数据通信的区别主要有：
 通信内容不同。因为电话通信是实时通
信，对传输时延要求很高。
 通信对象不同。对传输差错的要求不同。
 组网要求不同。
64

VSAT电话网具有以下特点：
 地球站数量较多，但各站话务量除中心站
外，一般较小。
 可供VSAT电话网利用的卫星转发器功率
和频率资源受限。
 对话音质量要求一般较高。
65
5.3.2 VSAT电话网的技术体制
1、话音VSAT网的网络结构
 对于使用同步卫星转发器的话音VSAT网，可
以分为业务子网和控制子网两个部分。
(1)业务子网
 由于话音通信的实时性要求，通常业务子网采
用网状网结构，电路交换方式。
 业务子网多采用SCPC频分多址，信道资源由
中心站集中控制按需分配(DAMA) ，可使全网
所需的卫星信道数和地球站信道单元数节约 66
50%以上。
(2)控制子网
 话音VSAT网的控制子网相当于一个数据网。
 控制子网是星形网结构，网络控制中心所在
的地球站称为中心站。
 小站和中心站之间一般采用TDM/ALOHA体
制，即外向传输采用TDM，内向传输采用
ALOHA、S-ALOHA或其它改进型ALOHA
协议。此种方式技术简单、造价低，因此在
实际系统中应用较多。
67
2、话音VSAT网按需分配呼叫过程
 按需分配的呼叫过程有三个基本阶段：
 (1)呼叫建立
主叫方通过控制信道向网控中心发出呼叫
申请信息，网控中心在确认卫星信道和被
叫方设备有空闲的条件下，向主叫方和被
叫方分配卫星信道，主叫方和被叫方进行
导通测试，建立线路。
在这个阶段，网控系统的主要任务是在规
定的时间内建立线路，并使插入的附加呼
68
损尽可能小。
主呼端
(PBX)
主呼站
(VCU)
网控中心
(SCC)
被呼站
(VCU)
被呼端
(PBX)
摘机
确认
电话号码
呼叫申请
信道分配
话音信道
信道分配
测试
呼叫建立过程
送铃音
69
(2)通话
线路建立后，通信双方进行通话或数据传
输。
 (3)拆线
通话结束后，由通话的主叫方或通话双方
(取决于系统设计)向网控中心发出通话结束
信息，网控中心发回确认并回收资源(包括
卫星信道和用户信道设备)。
在这个阶段，网控中心的主要任务是及时、
准确地回收空间资源和地面资源。

70
用户端
(PBX)
挂机
卫星站
(VCU)
网控中心
(SCC)
卫星站
(VCU)
用户端
(PBX)
话 终 拆 线
拆线
响应
挂机
通话完毕
确认
确认
话终拆线过程
71
5.6 国内外VSAT生产厂商及典型型号和性能
1、美国休斯(Hughes)公司
 话音地球站(TES,Telephony Earth
Station )主要特性
① 工作波段：C、Ku
② 网络特性：按需分配(DAMA)、单路单载
波(SCPC)
③ 信号传输速率：话音9.6kbit/s，16kbit/s，
32kbit/s，数据4.8~64kbit/s
72

数据通信个人地球站(PES, Personal Earth
Station )主要特性
① 工作波段：C、Ku
② 数据速率：异步最大19.2kbit/s，同步
1.2~64kbi/s，Direct PC为2Mbit/s
③ 误码率：110-7
④ 天线直径：1m, 1.2m, 1.8m, 2m, 2.4m
⑤ 端口数：4个端口卡(最多32个可选多端口
选择卡)，一个话音卡
73
2、日本NEC公司
 NEXTAR主要特性
① 工作波段：C、Ku
② 多址联接方式：AA/TDMA、SCPC
③ 信道分配方式：预分配(PAMA)、按需分
配(DAMA)
④ 传输速率：9.6kbit/s~2Mbit/s
⑤ NEXTAR-IV: 自适应/时分多址VSAT系统
NEXTAR-CLVR：透明信道VSAT系统
NEXTAR-VO：数字话音通信VSAT系统
NEXTAR-RO：数字单向接收VSAR系统74
 NEXTAR-IV：用于交互式批文件传送， 多
址方式为AA/TDMA，信道分配方式为
PAMA，数据速率64kbit/s
 NEXTAR-CLVR：用于同步数据传输，多址
方式为SCPC，信道分配方式为PAMA，数
据速率为9.6kbit/s~2Mbit/s
 NEXTAR-VO：用于话音和异步数据传输，
多址方式为SCPC，信道分配方式为PAMA、
DAMA，语音编码方式为ADPCM
 NEXTAR-RO：用于数据广播，多址方式为
SCPC，数据速率为9.6kbit/s~2Mbit/s
75
3、泰国新卫星(Shin)公司
 IPSTAR主要特性
工作波段：Ku、Ka
接入方式：TDMA-DAMA，Aloha
发送数据速率：最高2 Mbps
接收数据速率：最高4 Mbps
调制：QPSK, 8-PSK 调制
天线直径：0.75m, 1.0 m, 1.2 m, 1.8 m
76
4、以色列吉来特(Gilat) 公司
 SkyEdge主要特性
工作波段：Ku、C
多址方式：FDMA-TDMA
传输速率：60kbit/s~2Mbit/s
调制：入境GMSK，出境QPSK或8PSK
信道编码：Turbo编码
天线直径：Ku波段(0.5m~1.2 m)，C波段
(1.8 m)
77
5、中国世纪卫星公司
 RT-10000主要特性
工作波段：Ku、C
网络特性：多址TDMA，信道分配DAMA
数据速率：32kbit/s~2Mbit/s
RT10000-Voice ：话音通信
RT10000-Online ：同一个卫星信道中综合
处理话音和数据业务
RT10000-Connect ：提供高速率、网状数
据服务
RT10000-BBU ：可级联多个端口用于话音、
78
传真和带内数据应用
5.7 VSAT网的总体方案设计
总体方案设计，主要包括三个方面
1. 使用总体。主要研究论证使用要求，进行
概念设计，提出比较合理的技术总体要求。
2. 技术总体。包括空间段卫星的选择，地球
站的体制论证，卫星线路计算，各种参数
优化，网络设计等。
3. 工程建设总体。主要制定建设规范，实施
计划、方法、步骤，开通程序及经费预算。79

5.6.1 用户需求分析

“用户需求书”是VSAT网总体方案设计的依
据，需求书只从使用角度提出需求的内容、
数量、质量等最基本的要求，据此制定合理
的使用总体方案，并确定技术总体的要求。
1、需求内容
2、需求数量
3、需求质量
80
5.6.2 确定使用的卫星
空间卫星一般有专门的卫星公司来经营。建
网部门可购买卫星转发器或租用卫星转发器
或信道，组成自己的卫星通信网络。
 选择卫星主要考虑：卫星的轨道位置，卫星
天线的覆盖区域，工作频段，卫星EIRP值，
卫星工作寿命，价格与服务。

81
5.6.3 通信体制的选择

卫星通信的技术体制主要指基带信号处理方
式，调制解调方式，多址联接方式，信道分
配与交换方式。
82
5.6.4 链路预算

通过计算，比较、权衡、安排系统中的各种
参数，使之满足使用及传输质量要求，并能
充分利用卫星转发器的频带、功率资源，提
高使用效率。
83
5.6.5 网络设计
确定网络结构、技术体制和信道配置。
 确定建网方式
 自建网管方式：自己建设主站及网络管理
中心，租用一定数量卫星信道，并自建大
量VSAT小站，构成完全独立的专用网络。
 共用网管方式：租用主站及网络管理中心，
自己只要建VSAT小站，构成独立的通信
业务网络。

84
5.6.5 工程设计
卫星通信地球站选址要求
1. 地球站要具有足够宽的卫星视界。卫星轨道
可见弧度约为120 。
2. 要了解周围干扰源的分布情况，并将干扰电
平控制在一定数量级内。包括地面微波站、
雷达系统、高压线、机场等多种干扰。
3. 要有良好的地理条件，天线朝向处无阻挡。
天际线与天线仰角之间净空足够大。
85

4. 气象条件要好，避免台风、暴雨、大雪、
结冰的影响，天线要有抗风能力，防冰雪
能力。
5. 对大型天线要选择地质稳定、地面滑动和
沉降小的地区。另外，大型地球站与市内
终端室的距离不宜太远。站址附近要有可
靠的商用电源、交通方便，水源充足，做
好距城镇不远，便于工作人员等使用。
6. 天线基础位置必须尽量靠近卫星终端站设
备机房，以减少馈线损耗。
86

1.
2.
3.
4.
5.
6.
天线和室内单元的安装要求
天线位置选择
电磁环境测试
天线基础施工要求
卫星小站天线、室外单元必须接地。天线和
室外单元的接地端应与单独接地线相连。
机房环境的要求，包括工作温度、相对湿度
等要求。
供给卫星小站室内单元的电源，电压、频率
必须稳定，最好由UPS供电。
87
例1：“村村通电话工程”

我国提出在“十五”计划期间实现村村通电
话的奋斗目标。根据我国农村通信的特点，
急待解决通信问题的绝大多数农村处于远离
城市和交通沿线的偏远山区，如果采用光缆
或微波作为通信手段，不仅施工困难，投资
费用高，而且覆盖范围很有限。所以解决我
国农村通信应主要依靠VSAT卫星通信，并结
合其它的辅助手段如450MHz无线接入方式
88
等。

在村通工程建设中，六大运营公司都不同程
度地选用了VSAT卫星通信接入方式解决村通
工程中西部及北部偏远、深山村寨通电话的
问题。有的利用已建系统或新建系统；有的
组建了星状网或网状网；有的选用了Ku波段
或C波段；有的选用了电路交换技术或IP技
术，以及电路/IP技术等，各个方案是有所差
异的。
89
各运营商采用VSAT卫星通信接入方式
实现通电话的行政村数量情况
90
公司
中国移动
中国联通
中国网通
IP
基于技术 电路交换
电路IP
组网方式 星状网
星状网
星状网
Ku
Ku
C
频段选择
开通业务
话音
话音
话音, 上网, 传真
1.2m天线,
远端站
1.2m天线， 1.2m天线，可带
可带4~16
特点
可带4个用户
上百个用户
个用户
山西、广西、
远端站 四川、青
河北、内蒙古、
新疆、宁夏、
分布
海234个
北京近1000个
安徽共600个
委托村民看护，
远端站
运营商
运营商
运营商提供技术
91
维护
自己维护
自己维护
支持
我国农村VSAT系统应用的对象是地处偏僻的
边远村镇，交通不便，自然环境条件恶劣，
经济比较落后，技术力量差。鉴于这种情况，
对农村VSAT系统的一般性能要求如下：
1) VSAT小站应具有多种接口。农村VSAT小站
的终端设备应配备多种接口，以支持多种业
务，一般要支持数字压缩话音、话音带内数
据、三类传真(速率4.8Kbit/s)，也可以提供
应急电话和付费电话服务。同时也可以与小
型交换机或其它无线接入设备相连接。按照
我国农村实际情况，一个VSAT小站应配置
92
2～3个信道为宜。

2) 农村VSAT系统应尽可能使用Ku波段，便于
显著减小地球站设备和天线体积；
3) 农村VSAT系统以话音通信业务为主。为了
充分节约卫星转发器资源，降低卫星租费，
应采用先进的话音压缩编码方式。实践证明，
每路话音压缩到6.4Kbit/s或4.8Kbit/s，语言
自然度仍然比较好；
4) 因为我国每个省的管辖范围较大，人口较多。
一个农村VSAT系统通常包括几千个到上万
个远端小站。在主站的网络操作人员能够做
到更新小站参数、对系统软件升级、打开或
93
关闭远端小站；
5) 低功耗，高可靠性。低功耗和高可靠性是农
村VSAT系统的重要要求，VSAT小站应具有
使用太阳能供电的能力。一个VSAT站的功
耗应不超过50w，并具有良好的抗干扰性能。
应能适应于室内温度为0～+40C，和我国版
图覆盖区域室外温度变化-40C~+60C；
6) 体积小，重量轻，运输安装方便。农村
VSAT小站的室内设备重量一般不超过4Kg，
其体积应尽可能地减小，以适应运输方便、
安装快捷的要求。同时，为了便于在灾区或
其它特殊情况下架设临时站的需要，还应该
94
提供可选择的三角架和便携箱；
7) 经济性能。面对我国边远地区的经济现状和
广大农民的实际消费能力，一个农村VSAT
系统的投资费用如果平均分摊到每个VSAT
站(2～3个话路) 大约为3万元人民币，则基
本可行。而为了降低卫星电话设备昂贵、通
话费用较高的问题，信产部和运营商将采取
进行一定的资费补贴，并执行农村用户包年
使用的政策，以降低使用费用。
95
2004年，中国移动启动了村通一期试点工程，
其中在四川的甘孜、阿坝、凉山三州建设了
130个VSAT站点。为减少工程风险，试点工
程采用租用主站的方式建设，三州分别采用
了中国卫通的IP Star系统、中国网通及卫讯
公司的Linkstar系统、中信及Gilat公司的
DialAway系统。
 中国移动在2005年村通卫星通信网工程中，
采用了北京航天科工世纪卫星科技有限公司
提供的Solante VSAT卫星通信系统，主站建
在北京，四川、青海分别建设了191个和40
96
个远端站，2006年青海增加60个远端站。

97
中国移动Solante VSAT卫星通信系统
 网络结构
主要传输话音，为减小延时，业务子网采
用网状网结构，两个远端站之间的通信可
在卫星网内直接建立，即实现“单跳”通
信。
控制子网采用星形结构。
为了提高电路利用率和方便管理，VSAT
用户与中国移动用户、其他运营商用户及
国际用户之间的呼叫均通过VSAT用户归属
省份的移动关口局转接，即VSAT中心站通
98
过E1接口分别连接四川成都GMSC1、

多址方式
采用MF-TDMA（多频-时分多址）体制，
这对低成本、低功率的小用户终端传送较
低的传输速率很适宜。
 信道分配方式
采用中心站集中控制的按需分配信道方式。
 话音压缩采用8kbps的语音编码 G.729 标准
算法，每40Kbps 的TDMA 突发分为4个时隙，
可支持4 路单向的话音通道。
 内置的回声抵消模块符合ITU G.165 标准，
99
可提供电信级的话音质量。

与话音应用配套的信令支持、路由、计费等功
能，以及RT10000 系统特有的多网关网状结构，
使得话音应用与PSTN、GSM、CDMA 等各公
共网络无缝联结。
 RT10000-Voice 话音终端可选配IP 数据接口，
提供话音应用的同时可提供数据服务。
 主站解决方案
中国移动村通VSAT主站设备主要由系统的
网管设备、关口站设备和华为的C&C08交换
机组成。所有关键设备都考虑了热备份设计，
以保证电信级网络的高可靠性要求。
100

 <网管设备>
 主站的网管设备包括网络控制单元设备、网
管工作站及软件。
 网络控制单元设备的功能是网络控制信道的
发射和接收，控制信道中的信息包含全网同
步、带宽/时隙的分配、呼叫请求、链路的
释放指令等。
 网管工作站是运行网管软件的平台，在主站
配置了2台互为备份的SUN工作站。同时还
配置了3台SUN工作站作为远程网管，分设
在四川、青海和中国移动集团总部。远程网
101
管和主站的网管通过地面光缆连接。
 同时根据中国移动的要求，开发了计费前
置机应用程序。计费前置机提取网管和交
换机产生的呼叫详细记录，将其转换为符
合青海、四川两省的话单格式，使青海、
四川两省的计费中心可远程提取话单，对
用户进行管理。
102
103
 <关口站设备>
 采用的是单一网关设计，网关设在北京主
站。四川、青海两省的远端站通过卫星线
路与北京的关口站建立通信，然后通过地
面线路接入各地的移动网络。但任何两个
远端站之间的通信可在卫星网内直接建立，
即“单跳”实现网状网功能。
 北京的关口站配置考虑了充分的冗余，配
置了28个关口站单元，每个单元提供4个
E&M接口与交换机连接。
104
 <交换接口设备>
 主站采用“华为”C&C08机作卫星交换
接口设备，该设备技术成熟，满足需求。
105

远端站解决方案
该网络包括青海41个、四川191个远端站，
每个远端站提供2-4路电话。Solante
VSAT系统语音终端标准配置4路语音接口，
建设初期为中国移动的项目配置了2路语音
接口。当需求增加时，只需增加2个语音接
口模块，即可低成本地扩展到4路语音终端。
考虑农村的环境，世纪卫星公司提供了室
外型的VSAT终端设备，能抵抗恶劣的外部
环境。实践证明，在严寒的冬天零下20度
的情况下，VSAT终端仍能继续正常工作。
106
107
中国卫通采用IPStar VSAT系统实现青海、西
藏、甘肃、内蒙等省地处偏远、交通不便、
环境恶劣、气候多变地区的 村通任务。
 网络特性：
星形结构。所有业务传输都要经过中国卫
通北京关口站转接。
带宽按需分配。
IPSTAR卫星核心的设计是三网合一，同时
支持话音、数据、视频的可靠传输。实际
中，采取一次安装、分步实施的方式，先
实现村通电话，其他功能可在后台按要求
108
开通，终端无需做任何改动。

109
例2：上海证券交易所双向VSAT通信网
http://www.sse.com.cn/sseportal/teleport
al/Products/Vsat1/vsat_magazine/1part/li
st.html
 上海证券交易所双向VSAT卫星通信网是配合
上海证券交易所无形席位的交易方式而建立
的。1996年底确定方案，1997年6月开始安
装小站。

110
该通信网选用美国美国卫讯全国有限公司
SkyRelay和休斯网络系统公司ISBN/PES系
统的VSAT产品，一期工程各400个小站，共
800个远端小站。
 系统结构
 上海证券交易所的VSAT通信网用于各券商与
交易所主机的互联，采用标准的TCP/IP协议，
实现券商的证券买卖委托的实时和即使成交
回报的传输。网络采用星形结构，将各证券
营业部的分散信息集中至交易所，经过交易
主机处理，再将信息传回至各营业网点。 111

VSAT技术的发展
面对通信技术领域的激烈竞争，VSAT卫星
通信技术将会不断向前发展，主要表现在以
下几个方面。
1) 向更高频段发展：继C波段和Ku波段之后，
未来的VSAT系统将开发和使用Ka波段和毫
米波段，以便进一步扩展工作频带、增大系
统容量、减小设备体积、避开与其它无线通
信系统之间的干扰。当前一些国家已经建立
112
了实用化的Ka波段VSAT系统。

2) 向高速率、大容量发展：以前提供商用
VSAT系统的入境链路传输速率最大为几百
Kbit/s，现在可以达到2Mbit/s，以后达到
5Mbit/s，能够充分满足各种高速业务的需
要。与此同时，主站及其网管系统能够支持
的远端小站数目也将大幅度的增加。
3) 提供多种业务服务：VSAT系统不仅可支持
数据、话音、图象业务，也能够提供多媒体、
帧中继、Internet、IP等多种业务。它在实
现移动通信的远距离组网和信息高速公路分
支线路连接方面将担负着重要的角色。 113
4) 提高智能化功能：网络管理系统是VSAT网络的心
脏和灵魂，决定了智能化程度水平的高低。随着软
件技术的发展，VSAT系统在设备的实时远程监视
与控制、故障诊断、业务量统计、自动记费等智能
化管理方面都将提高到一个新水平，更便于操作人
员进行使用、管理和维护。
 总之，VSAT卫星通信系统将以微电子技术、软件
技术、通信与计算机等先进技术为基础，带动
VSAT系统的整体技术不断革新。从而提高VSAT系
统的通信容量、业务种类和智能化水平，充分节约
卫星转发器资源，使通信设备达到简单、小型、廉
价、可靠、实用的目标。
114
115
116
宽带接入
电视会议
117
企业专网
118
数据采集
119
话音通信
120