無線寬帶接入---寬帶衛星接入技術

一、概述

衛星通信(SATCOM)網絡基本上可以分為兩大類：彎管道衛星中繼和空中交換。

SATCOM提供高速Internet接入和多媒體信息業務，諸如交互視頻和多播等。

表中綜合了一些衛星通信系統, 它們可利用IP或ATM技術或兩者的結合。

表. SATCOM系統

GEO即同步衛星，離地球最遠，位于離地球3600公里的軌道上，它是與地球同步的，即它環地球飛行的速度與地球自轉的速度相同, 因而只需幾個GEO就可覆蓋全球。這樣的高度引起約250ms的傳播時延，所以適宜用于電視廣播、視頻點播和不對稱數據業務，而不宜用于交互的實時業務。

MEO是中地球軌道衛星，離地球10000~20000公里，其傳播時延約80ms，它不與地球同步，為覆蓋全球，需較多個衛星，但其數量遠小于LEO。

LEO是低地球軌道衛星，在離地球800~2400公里的上空飛行，往返時延僅0.03秒，這對于傳送時延敏感型業務如交互式多媒體業務十分有效，可用于高速數據接入、音頻和視頻業務、遠程醫療、電子商務、遠程教育等。由于離地球較近，為覆蓋全球，必須使用多個衛星。

二、 衛星通信的類型

1. 彎管道衛星中繼和空中交換

在彎管衛星中繼中，衛星轉發器只執行信號放大和頻率轉換，不進行信號的檢波、解碼和規程轉換，它和信號格式無關，對規程是透明的，原則上任何用戶，只要有適當的終端，都可接入到衛星上，也稱為衛星中繼ATM(SR-ATM)。

空中交換則需要星上處理(OBP)，也稱為衛星交換的ATM(SS-ATM)，可提供更優越的網絡性能，包括OBP、OBS(星上交換)、OBR(星上路由)等。OBP又可分為以下三類：

第一類：基帶OBP、OBS、OBR

第二類: 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比僅僅是信號放大和頻率變換的功能多得多，其功能包括解調、解復用、誤碼檢測和糾正、路由等，還包括數據交換、數據緩存、復用等。

信號再生技術通常被用于改善S/N，減小誤碼率，對ATM over SATCOM的運行而言，這是特別重要的。

除了信號再生和交換外，基帶OBP還使用束形成技術、動態的天線增益和覆蓋的按需分配等。

三、 幾項關鍵技術

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，星上設備的價格便宜些，其它系統較多的采用Ka波設(26.5-40)GHz，因為這個Ka波段的技術較成熟，用戶終端的價格較便宜。

2. GEO和LEO

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

LEO則相反，時延小，但覆蓋面積比GEO小得多，需較多數量的衛星，而且它要經受大氣摩擦，壽命僅10-12年，因而有的公司在計劃采用LEO和GEO的混合方案。

3. 增強的TCP

正在研究TCP/IP在衛星鏈路上的各種性能，以及TCP的各種實現方案，包括慢的初始算法。提供大的帶寬時延乘積的能力，塞控制，誤差恢復等。

4. IP、ATM和QoS的保證

IP、ATM或兩者的結合如IP/ATM，有望成為有效的未來多媒體信息網絡的骨干技術。未來的趨勢是不斷增加的、靈活的、面向分組的和QoS有保證的網絡。

5. SATCOM上IP的安全性

當電子商務業務增加時，必須做到網絡的可靠和安全。由于衛星鏈路的寬廣的覆蓋區域，信號的遮斷和錯誤可能性會增加。Internet規程安全{IPSec}機構必須保證確信、鑒權、完整性、接入控制和密鑰管理。確信意味著只有適當的用戶能接入信息，鑒權需要用戶的惟一性和有權接入的證明，完整性意味著信息未受破壞，接入控制應保證只有有權用戶才能接入，密鑰管理是一個關鍵問題，應提供一個有效的方法動態地產生密鑰。

6.IP路由和ATM交換

正在進行用于SATCOM的各種IP路由技術的研發，包括隧道、網絡地址翻譯、基于約束的衛星路由技術。

大多數寬帶商業衛星系統是基于ATM的，交換/路由是通過自己專用的規程完成的，它們是ATM、IP/ATM、封裝和隧道的組合。

四、 結束語

未來的衛星通信系統將能提供一系列寬帶業務。衛星系統可應用OBP或傳統的轉發器。星座可以是LEO、MEO或GEO，及其組合。綜合地面和衛星網絡，能更好地實現把基于Internet的業務送到最后1公里的用戶終端。