第3章卫星通信系统

3.5.1 VSAT卫星通信概述
一、 VSAT卫星通信的特点
二、 VSAT发展背景及现状 三、 VSAT的分类 四、 VSAT的业务类型及应用 五、 VSAT的关键技术 六、 VSAT系统组成和基本工作原理
与地面网通信网相比VSAT的特点
1. 覆盖范围大，通信成本与距离无关； 2. 可对所有地点提供相同的业务种类和服务质量 3. 灵活性好； 4. 可扩容性好，扩容成本低，开辟一个新通信地 点所需时间短 ； 5. 点对多点通信能力 ； 6. 独立性好，是用户专网，不受电信部门制约 7. 互操作性好， 采用不同标准的用户可跨越不同 的地面网而在同一个VSAT网内进行通信 ； 8. 通信质量好 ; 9. 传播时延大。
USAT(扩频)

特小口径终端(天线直径小到0.25一0.3米),可能 是目前使用的最小的双向数据通信地球站。 利用非常复杂的新型的混合扩频调制和新颖的 多址技术以降低干扰的影响。

USAT又称为移动式VSAT(MSAT)，原来安装 在车上，所以后来改进成固定应用。
TSAT(T1－载波小口径终端)
中国的VSAT现状(续)
卫星资源日益丰富
• 亚洲一号 • 亚太一号 • 证券业 • 期货业 • 银行业
• 中星五号 • 亚洲二号 • 定坐定位系统 • 汽车零售系统 • 报纸版面传输
VSAT通信网市场迅速扩大
• 证券业
中国的VSAT现状(续)
深圳、上海证券交易所都建立了卫星通信专用网。 全国各大证券公司均为方便用户、又为发展自己 建立专用网。目前我国每天的证券交易都通过卫 星通信进行。利用了VSAT系统，证券交易可在远 离上海、深圳的全国任何角落进行。
系统组成-小站天线
系统组成-小站天线
系统组成-小站ODU
系统组成-小站IDU
卫星转发器


目前一般采用同步卫星透明转 发器 目前主要采用Ku波段，但采用 C波段还是Ku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。
基本工作原理
（以某国家级数据VSAT专用网为例） 系统采用星形网络结构、TDM/SCPC方式， 工作于C波段。
3.5.1 VSAT卫星通信概述
一、 VSAT卫星通信的特点
二、 VSAT发展背景及现状 三、 VSAT的分类 四、 VSAT的业务类型及应用 五、 VSAT的关键技术 六、 VSAT系统组成和基本工作原理
卫星通信的发展历史
初期阶段 第一代VSAT
第二代VSAT
初期阶段(1980~1983年)
以采用C波段为主要标志，并且只能提供单 收和低速数据业务。
第一代VSAT(1983~1988年)
以采用C波段为主要标志，并且只能提供单 收和低速数据业务。
第二代VSAT(1988~1988年)
VSAT已从单纯数据型向数据、话音、图形 等综合业务方向转化，并且开始采用网状结构， 具备了前面所述的主要优点。 。
与传统卫星通信网相比VSAT的特点
1. 面向用户而不是面向网络 ； 2. 小口径天线，天线口径一般小于2.4m ； 3. 智能化功能强 ； 4. 安装方便 ； 5. 低功率的发射机，一般几瓦以下 ； 6. 集成化程度高，VSAT从外表看只能分为天线、 室内单元（IDU）和室外单元（ODU）三个部 分； 7. VSAT站很多，但各站的业务量较小 ; 8. 一般用作专用网而不像传统卫星通信网那样主 要用作公用通信网 。
• 期货业
上海金属交易所、深圳金属交易所、上海粮 油交易所、上海商品交易所、郑州粮油交易所等， 全部采用VSAT系统用于行情发布以及成交撮合。 全国绝大多数期货交易都离不开VSAT系统。
中国的VSAT现状(续)
• 银行业
中国人民银行、中国银行，已经有了卫星通信网， 而工商银行、建设银行、农业银行等也在逐步组 建部分VSAT通信网。 建立VSAT网是全国金融业电子化的重要内容。
VSAT的业务类型及应用
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FR 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，充分说明了 VSAT的灵活性。（P119 表3.5.2）
中国的VSAT现状
国家开放VSAT经营业务
自1993年国务院发出“国发（1993）55号”文件以 来，邮电部已经为十多家卫星通信经营公司颁发了 经营许可证，并加强了行业指导与管理，使VSAT 经营业务走上了规范化。

国外知名公司纷纷打入中国 • 美国休斯网络系统公司 • 以色列吉来（GILAT）卫星网络公司 • 科学亚特兰大（SCIENTIFIC ATLANTA） • 日本NEC
第三章
卫星通信系统
3.5 VSAT卫星通信系统
VSAT是Very Small Aperture Terminal的简 称，译为“甚小孔径终端”，意译应是“甚小 天线地球站”。
3.5 VSAT卫星通信系统
3.5.1 VSAT卫星通信概述
3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5
VSAT网的网络结构及组网形式 VSAT网的通信体制 VSAT网的体系结构 VSAT网的未来发展
按VSAT的性质、用途、网络结构和某些特征来对 其分类，会多种分类法 。 此处，仅介绍一种在VSAT领域流行的一种分 类方法，即根据调制类型、传输速率、天线口径、 应用和成本等综合特点分成如下几类： (1) VSAT（非扩频 ） (2) VSAT（扩频 ） (3) USAT（扩频 ） (4) TSAT（ T1－载波小口径终端） (5) TVSAT（图象、话音、数据、TVRO、 BTV、HDTV ）
典型的主站设备原理框图
连 接 主 计 算 机 的 线 路 接 口 发 送 HPA UC 外向 调制器 PCE PCE
控 制 总 线
IF
接 收
内向 解调器
接 口 DC
LNA
HUB 控制接口
典型的小站设备原理框图
连 接 数 据 终 端 设 备 解 调 调 制
LNC
基带 处理器
HPC
IDU
ODU
3.5 VSAT卫星通信系统
外向传输 （北京） 内向传输
基本工作原理
外向传输：主站通过卫星向小站方向传送数据。 外向信号由主计算机组成57.6kb/s的TDM 数据流； 数据流经CFEC、扩频，BPSK调制、变频 和放大后通过卫星以广播方式向网中所有 远程小站发送 ； 各小站接收到的群信号经变频、解调、解 码等，从数据流中找出送往自己的信号， 送到本地终端 ； 若需要发送的总速率超过57.6kb/s，可通过 增加主站外向TDM载波数的方法解决。
对于话音VSAT网， 业务中心和控制中心 可在一起，也可不在 一起。通常把控制中 心所在的站称为主站/ 中心/枢纽站。
系统组成-小站
小口径天线 直径：0.25m～3m 室外单元(ODU) 含GaAs FET固态功放、 低噪声场效应放大器、上 在 相 同 条 件 下 ， 下变频器和相应的监测电 话音VSAT网的小 路。 站天线明显大于 数据VSAT网小站 的天线。 室内单元(IDU) 含调制解调器、编译 码器和地面接口设备的等 。
3.5.1 VSAT卫星通信概述
一、 VSAT卫星通信的特点
二、 VSAT发展背景及现状 三、 VSAT的分类 四、 VSAT的业务类型及应用 五、 VSAT的关键技术 六、 VSAT系统组成和基本工作原理
VSAT的关键技术
空间技术 网络技术
地球站技术
地球站技术
要使VSAT能得到更广泛的应用，必须使VSAT进 一步小型化，降低VSAT的成本，为此须解决以 下关键技术： 信号处理技术 集成电路技术 天线技术 接口技术 抗干扰技术
另外，许多中央部委都建立了VSAT网，如： 气象局、海关、国内贸易部、水利部、农业部等。
3.5.1 VSAT卫星通信概述
一、 VSAT卫星通信的特点
二、 VSAT发展背景及现状 三、 VSAT的分类 四、 VSAT的业务类型及应用 五、 VSAT的关键技术 六、 VSAT系统组成和基本工作原理
VSAT分类

空间技术
除了以上一些需解决的关键技术外，另外还 包括增大卫星功率技术、宽带传输技术、干扰抑 制技术、多信道Modem技术等。
网络技术
如何更好地把地球站和卫星结合起来，使 VSAT达到最佳的性能/价格比，这就是网络技 术需解决的问题。就目前来看，VSAT网络技 术需解决以下一些关键技术： 多址访问和信道分配技术 网络控制技术 网络协议技术
不需要昂贵、复杂的中心站 可构成网型网络(也可以采用其它拓扑型式) 传输速率高(1.544/2.048Mb/s)。 可构成低价格的综合业务卫星网，速率从 512kb/s 到 6Mb/s( 采 用 一 定 技 术 甚 至 达 24Mb/s)。 工作频率有Ku频段和C频段

TVSAT
用于广播文娱活动(TVRO)和商业电视(BTV) 节目，还可提供图象和高速数据信息业务。
Spar公司的TSAT小站典型配置简图


TSAT
TSAT PABX
计算机
数据复Baidu Nhomakorabea器
TSAT
TSAT
3.5.1 VSAT卫星通信概述
一、 VSAT卫星通信的特点
二、 VSAT发展背景及现状 三、 VSAT的分类 四、 VSAT的业务类型及应用 五、 VSAT的关键技术 六、 VSAT系统组成和基本工作原理

3.5.1 VSAT卫星通信概述
一、 VSAT卫星通信的特点
二、 VSAT发展背景及现状 三、 VSAT的分类 四、 VSAT的业务类型及应用 五、 VSAT的关键技术 六、 VSAT系统组成和基本工作原理
系统组成
小站
主站
室内单元(IDU)
室外单元(ODU)
系统组成-主/中心/枢纽站
天线直径 Ku波段：3.5m～8m C波段: 7m～13m 对于数据VSAT网， 主站既是业务中心又 是控制中心。
• 定座定位系统
中国民航总局、东方航空公司、中国国际旅 行社、以及各连锁酒店、航空公司连锁商店等。
中国的VSAT现状(续)
• 汽车零售系统
从整个世界的VSAT应用来看，汽车零售为其一大 用户，几乎占了VSAT市场的1/4。
• 报纸版面传输
中央报纸：人民日报、解放军报；地方报纸： 深圳特区报、上海新民晚报、解放日报、文汇报 等早就采用卫星报纸版面传送。
3.5.1 VSAT卫星通信概述 3.5.2 VSAT网的网络结构及组网形式 3.5.3 VSAT网的通信体制 3.5.4 数据 VSAT网的体系结构
VSAT(非扩频)

高速、双向交互型传输 采用非扩频的移相键控调制 采用自适应带宽多址协议

天线1.2～1.8米 工作在Ku频段
VSAT(DS，C频段)
主要有美国赤道(Equatorial)公司的两大类产品： C－100 系列 C－200 系列 用于一点对 提供双向数据通 多点单向数据传 信及低业务量的数字 输。 话音业务。

数字化技术 一体化设计技术 标准化技术 加密技术

要加强卫星的竞争力，必须降低卫星的成本、在 不增加卫星重量的基础上增加卫星的容量、利用 率、寻找地面无法实现或很难实现而卫星很容易 做到的新应用，为此需逐步解决以下关键技术： 星上处理与交换技术 多波束/跳波束技术 星上信令能力 中低轨道卫星技术
基本工作原理
内向传输：小站通过卫星向主站方向传送数据。 内 向 信 号 信 息 速 率 可 选 用 2.4 、 4.8 或 9.6 kb/s ； 内向信号经CFEC、扩频，BPSK调制、然 后上变频到分配给各小站的不同载波上发 往主站 ； 内向传输采用PA/SCPC方式，即系统中有 多少个小站，就要有多少载波 ； 主站天线接收的信号经LNA、下变频后送 给相同数量的接收机将这些数据解出后送 给主计算机、相应终端或转发给其它小站。
VSAT发展现状
近几年来，每年的销售额约5.5亿美元，预计 以后每年的增长率仍将在20％左右。 从90年代中期开始，VSAT逐步向第三代发 展，其典型标志是加强网控的功能，即主要由软 件来控制VSAT的操作。 VSAT正在向硬件和软件的标准化方向发展， 以使VSAT设备本身作为一个低层的基本功能平 台，根据用户的需要可以随时通过增加VSAT的 硬件和软件来增强其功能。 VSAT已成为信息高速公路的一部分。