尊龙凯时人生就是搏

　　文 | 任佳熙 郭威

　　转 | 卫星与网络

　　通讯卫星是运行在差别地球轨道上的人造地球卫星。通讯卫星通过反射或中继无线电信号

，实现地表、天空、太空以及深空间的无线通讯。卫星通讯系统由空间段、地面段和用户段组成

，其中空间段指卫星或者卫星星座；地面段指建于地球外貌用来监测和控制卫星的关口站和控制中心；用户段指配备了能够吸收和发射无线电信号天线的终端

，包括地球站等牢靠终端

，手机、电脑等便携式终端

，以及车载、机载、船载等移动终端

，通过差别的卫星通讯组网计划

，实现空间段、地面段和用户段的统一协作。

　　高通量卫星依附多点波束、频率复用和高增益波束三项要害手艺

，不但实现了频谱资源的高复用率

，地区规模的广笼罩率

，大大提升了通讯容量；也为卫星通讯平台从支持星状组网向网状组网升级转变提供了可能性

，多点波束通过波束成形手艺将空间支解为多个互不重叠的逻辑信道

，点波束内部以及互不相邻的点波束之间都可以使用相同频率举行通讯

，这切合TDMA网状组网在统一频段多点同时通讯的内在要求。

　　一、古板高通量卫星VSAT星状网先容

　　卫星通讯平台是VSAT卫星通讯网络的基础

，大大都高通量卫星只能支持星状VSAT卫星通讯网络

，基础缘故原由在于卫星自己提供的是星状网卫星通讯平台。目今一样平常常见的GEO静地轨道高通量卫星（如协同1号和中星16号）所支持的VSAT卫星通讯网络都是星状网。

　　在一颗星状组网的高通量卫星笼罩规模下

，VSAT远端站只能吸收来自于某一关口站(Gateway Station

，亦称信关站)所发出的出境载波。而VSAT远端站所发出的入境载波

，则也只能所有无条件地回传到关口站。

　　在一颗星状组网的高通量卫星笼罩规模下

，VSAT远端站只能吸收来自于某一关口站(Gateway Station

，亦称信关站)所发出的出境载波。

　　倘若差别点波束下的VSAT远端站之间有营业需要互通的话

，则必需经由一个或多个关口站转发

，通过卫星双跳才华实现。纵然两个VSAT远端站肩并肩职位于统一个用户波束之下

，它们之间的通讯也都必需经其上属关口站的转发才华实现

，如下图所示：

　　两个VSAT远端站肩并肩职位于统一个用户波束之下

，它们之间的通讯也都必需经其上属关口站的转发才华实现

　　即在一颗高通量卫星的笼罩规模内

，VSAT远端站只能与关口站通过卫星单跳直接互通

，而VSAT远端站之间则必需经由关口站转发

，通过卫星双跳才华实现间接互通。只管这种星状的卫星通讯网络能够为用户提供十分经济的VSAT装备和很是低廉的通讯效劳

，但在传输时延、自主可控和清静可靠等方面的性能

，却保存着许多缺乏之处。

　　例如

，在清静可靠性方面

，若是关口站所在波束遭到了滋扰

，或关口站自己因降雨降雪或装备故障等缘故原由而失效

，则其下辖所有远端站点

，甚至整个网络都将无法正常事情而完全瘫痪。

　　二、型高通量卫星VSAT网状网测试

　　差别的卫星通讯网组网计划不但需要地面上的关口站和终端具备一定的条件

，也离不开卫星通讯平台的支持。新型高通量卫星通讯平台为了知足用户无邪的组网需求

，需要顺应VSAT全网状网拓扑结构。以Intelsat的EpicNG卫星通讯平台为例

，数字负载手艺提供了古板高通量卫星无法实现的多项功效

，尤其是恣意波束内的自觉自收,以及恣意波束之间的星上交链毗连

，都为用户组建VSAT卫星通讯网络提供了更强的无邪性、自主性、可靠性和清静性。下面将着重先容Intelsat团结诺达卫星通讯系统公司(ND SATCOM)等相助同伴在其EpicNG系列高通量卫星下所举行的VSAT网状网的测试。

　　2018年2月1日至6月30日

，Intelsat国际通讯卫星公司(以下简称Intelsat)团结其相助同伴

，在欧洲使用Intelsat Epic史诗级系列HTS(高通量卫星)对VSAT网状网(以下简称HTS网状网)举行了测试。其中

，在空间段上选用了Intelsat的IS-33e卫星平台

，而在地面段上则选用了德国诺达卫星通讯有限公司(ND SATCOM GmbH

，以下简称诺达公司)的SKYWAN 5G VSAT卫星通讯系统举行组网。

　　以下为详细情形先容。

　　IS-33e高通量卫星的轨道位置相当优越

，在空间中位于东经60o

，其星下点基本上处于亚洲、非洲、欧洲和澳洲的正中心。不但于此

，IS-33e高通量卫星的笼罩也相当完善

，其整星基本上笼罩了亚洲、非洲和欧洲全境。见下图：

　　IS-33e亚洲、非洲和欧洲点波束笼罩图

　　HTS网状网的测试是在欧洲举行的

，测试站点选在了法国的巴黎

，德国的莱比锡、狐城和腓特烈港

，以及波兰的华沙。这些站点均位于IS-33e笼罩区的西北边沿

，而波束则响应地选用了能够笼罩这些站点的K28、K29和K33号等三个点波束。见下图：

　　IS-33e欧洲点波束笼罩图及测试站点位置示意图

　　加入测试的站点的详细情形如下表所示：

　　以下照片为部分加入测试的站点：

　　部分加入测试站点照片

　　整个测试分为两个阶段举行。其中

，第一阶段为在简单点波束中的网状网测试

，而第二阶段则是在三个点波束中的网状网测试。

　　第一阶段(2018年3月7日~4月12日)：

　　首先

，自2018年3月7日至4月12日举行了第一阶段的测试。这一阶段的测试是在K29号这一个点波束中举行的

，在该波束中笼罩有腓特烈港、莱比锡和狐城等3个站点

，其中腓特烈港站被设置为主控站(Master)

，而莱比锡站和Intelsat的狐城站则被设置为从控站(Slave)。

　　凭证测试妄想

，卫星带宽共计有5.2MHz

，即在K29号点波束上动用了相邻的两段2.6MHz Epic子信道。而在这5.2MHz带宽内则设置了2路TDMA信道

，其中一起带宽为1.35MHz

，另一起带宽为3.3MHz。凭证链路盘算

，理论上这两路信道中的载波速率能够划分抵达4.5Mbps和11.0Mbps。详见下表：

　　由于本次测试的主要目的是考察网状网中卫星通讯链路的连通性和稳固性

，以是在现实测试中凭证SKYWAN 5G卫星通讯系统的手艺特点

，并没有使用“4/5FEC+32PSK”这样的ModCod(调制编码)组合

，而是接纳了“6/7FEC+16APSK”ModCod组合

，以及1.1倍的TDMA信道距离(滚降系数0.1)。见下图：

　　第一阶段测试：单带宽分派示意图

　　下图所示则为在K29号点波束中的上行链路和下行链路的星上自环关系：

　　第一阶段测试：单点波束卫星通讯链路自环示意图

　　如图所示

，在K29号点波束中

，地面站发射的上行信号都通过卫星又环回到了本波束中的下行吸收上。即

，在该点波束中

，各个站点都是能够通过卫星单跳直接互通的

，虽然这也同时需要VSAT卫星通讯系统能够支持。

　　下图所示为经由15小时所测出的腓特烈港主控站的误码率：

　　第一阶段测试：腓特烈港站点误码率

　　如图所示

，经对腓特烈站点举行测试

，TDMA通讯链路的突发丧失率仅为6.3x10-9

，而误码率则仅为5.0x10-12

，都很是低。这不但证实晰在单个点波束中网状网的卫星通讯链路是完全流通的

，并且还十分稳固

，因而组建网状网是完全可行的。

　　　第二阶段(2018年5月7日~6月18日)：

　　2018年5月7日至6月18日举行了第二阶段测试。这一阶段的测试动用了K28、K29和K33号等三个点波束

，以及其笼罩之下的巴黎、腓特烈港、莱比锡、狐城和华沙等多个站点。其中

，腓特烈港站和Intelsat的狐城站被设置成为互为异地备份的主用主控站(Master)和备用主控站(Backup Master)

，而其它站点则均被设置为从控站(Slave)。

　　由于这三个点波束均为IS-33e高通量卫星的边沿波束

，而加入测试的地面站也都处于波束的边沿地区

，仰角都很是低(其中尤以巴黎站为甚)

，以是通讯链路的信道速率并不太高。下表所示为巴黎站对其它站点的链路盘算摘要：

　　下表所示则为笼罩相对较强的华沙站对其它站点的链路盘算摘要：

　　在现实的卫星通讯链路稳固性和误码率测试中

，凭证SKYWAN 5G的手艺特点

，接纳了“3/4FEC+8PSK”ModCod组合

，以及1.1倍的TDMA信道距离(滚降系数0.1)。见下图：

　　第二阶段测试：带宽分派示意图

　　下图所示则为在K28、K29和K33号点波束中的上行链路和下行链路的星上自环和交链关系：

　　第二阶段测试：三点波束卫星通讯链路自环和交链示意图

　　如图

，以K28号点波束为例：

　　· 首先

，在K28号点波束中

，地面站发射的上行信号(橙色)通过自环

，被下行回传到了本波束中(浅黄色)；

　　· 另外

，在K28号点波束中发射的这一上行信号(橙色)还通过星上交链

，被同时下行传送到了K29号和K33号点波束中(深黄色)。

　　K29号和K33号点波束同理。

　　这样

，在恣意点波束中的地面站就都能够通过卫星单跳

，将其上行信号直接下行传送到所有点波束中；而不管地面站处于哪一点波束中

，也都能够通过卫星单跳

，直接吸收到来自于所有点波束中发出的上行信号。如下为示意图：

　　多点波束卫星通讯链路自环和交链关系

　　以此通过星上自环和星上交链

，IS-33e对卫星网络就提供了一个能够举行网状通讯的基础平台

，即可组建VSAT网状网

，虽然这也同时需要VSAT卫星通讯系统能够支持。

　　以下为各个站点的误码率测试效果：

　　第二阶段测试：华沙、狐城、腓特烈港和巴黎站点误码率

　　对以上站点举行的误码率测试从1小时到16小时不等

，效果显示突发丧失率和误码率均为0。这就进一步证实晰

，纵然在多个点波束中

，网状网的卫星通讯链路也同样是完全流通和十分稳固的

，因而组建网状网也是完全可行的。

　　　HTS网状网测试总结

　　通过对基于Intelsat Epic史诗级系列高通量卫星以及SKYWAN 5G卫星通讯系统的HTS网状网举行测试可以看出：

　　· 与一样平常的呈星状或多星状的HTS VSAT网络差别

，使用Intelsat Epic系列高通量卫星和SKYWAN 5G卫星通讯系统

，可以组建VSAT网状网。

　　· 该VSAT卫星通讯网络可以由用户在恣意波束下自行组建(即专网)

，而不必依赖于VSAT运营商的公网

，从而能够有用提高VSAT网络的自主可控性。

　　· 在所组建的VSAT网络中

，用户的主控站(Master)和营业主站(Hub)可以设置在恣意站点

，且可设置多个

，互为异地备份

，从而可以大大提高VSAT网络的可靠性、可用性、隐藏性和清静性。

　　HTS网状网应用和SKYWAN 5G

　　下图所示为HTS网状网的一种应用场景：

　　HTS网状网应用场景示例

　　如图所示为使用IS-33e的K57、K47和K58号点波束在东南亚地区所组建的两个局部VSAT卫星通讯网络的场景

，其中既包括陆基的牢靠站点

，也包括船载的周游站点

，而应用则可为区域性的专网通讯。