卫星新技术-IPSTAR宽带卫星技术及应用

1、王晓亚 1201120467IPSTAR宽带卫星通信系宽带卫星通信系统技术及应用统技术及应用卫星通信的特点广播特性通信距离远建站费用不随通信距离而变化业务开通迅速、灵活支持非对称传输支持的业务种类多，能传输电视、广播、电话、数据等多种业务类型Page 2卫星应用的现状（一）卫星已经得到了广泛的应用广播电视领域-电视和电台节目广播、新闻采集（SNG）、节目分发、节目交换电信领域-IDR业务、话音通信、数据传输、Internet宽带接入、寻呼联网金融领域-银行结算、股票交易及行情发布、地面网络备份教育领域-远程教育专用通信网-Intranet联网、企业信息网络互联、数据采集、生产遥控/遥测、电视会

2、议 Page 3卫星应用的现状（二）由于地面通信网络的完善，卫星通信遭遇的竞争越来越激烈在大容量、低价格的光纤通信网络的冲击下：原大量通过卫星传输的IDR、数据专线、电话等业务逐渐萎缩宽带接入等新兴应用，由于价格因素，不能进入家庭等大众市场由于其天然的广播特性，卫星电视广播业务一枝独秀，但国内的政策管制，也限制了其进一步的发展Page 4地面通信也不是万能的 虽然地面通信网络容量大、价格低廉，但也存在着一些问题：不能无缝覆盖对于全国性电路需求，由于分属不同的运营商，协调难度大在点多面广的情况下，综合费用高 末梢电路可靠性较差，发生阻断时恢复时间长以上地面网络的不足正是卫星通信的长处，卫星通信可

3、以作为地面通信必要的补充和延伸卫星通信是不可或缺的通信方式Page 5天地一体的综合业务平台-IPSTARIPSTAR系统，是一座建立在大容量多波束的IPSTAR-1卫星基础上的宽带卫星通信网络IPSTAR-1卫星总容量达45Gbps，是一颗传统通信卫星容量的20-30倍 IPSATR-1卫星的单位带宽容量的成本远低于传统卫星IPSTAR系统具有充分的比较优势推翻人们脑海中卫星通信“昂贵”的观念充分发挥了卫星通信的”无处不在、业务开通灵活便捷”等优势Page 6IPSTAR系统示意图Page 7Ka频段Ku频段PSTNInternet骨干网骨干网用户数据中心用户数据中心IPSTAR系统概览IP

4、STAR系统是一个完全基于IP技术的宽带卫星通信广播系统由IPSTAR-1卫星、业务关口站和小口径天线地面终端组成拓扑结构：星型关口站工作于Ka频段，端站工作于Ku频段即关口站到终端的前向链路为Ka上行，Ku下行终端到关口站的返向链路为Ku上行，Ka下行 由IPSTAR-1卫星完成Ka-Ku频段的交链端站与地面宽带网络以及相互之间的业务连接和交换由关口站完成 Page 8关键技术参数Page 9 IPSTAR IPSTAR 用户终端天线：84,120,180 cm84,120,180 cmBUCBUC：0.25, 1, 2W0.25, 1, 2W IPSTAR IPSTAR 关口站NOC, D

5、ata Center, NetworkNOC, Data Center, Network8.1m Ka8.1m Ka波段天线7.6m Ku7.6m Ku波段天线 (广播波束)回传链路回传链路: MF-TDMA 多频的2.11 MHz通道最高支持 4 Mbps/通道 用户接口速率:按照需要最高可达4 Mbps回传链路回传链路 前向链路前向链路: TDM-OFDM 每个OFDM 载波可复合最多16个 3.375MHz的通道 用户接口速率: 按照需要最高可达8.9 Mbps 前向载波(Outbound)速率:最高达139 Mbps 前向链路前向链路IPSTAR-1卫星卫星IPSTAR-1卫星制造商:

6、 美国劳拉空间系统公司卫星型号: FS-1300L卫星功率: 14 KW发射重量: 约6500 kg设计寿命: 12年发射时间: 2005年8月11日运载火箭: Ariane 5Page 10IPSTAR-1卫星的覆盖范围Page 11轨道位置：东经119.5o卫星容量45 Gbps (前向25/回传20，支持1300万用户)以上为使用120cm天线计算得出的标称容量94个波束覆盖整个亚太地区84 个点波束3 个成形波束7 个广播波束 以及18 个Ka-band馈电波束IPSTAR-1卫星对中国的覆盖Page 12点波束点波束成型波束成型波束广播波束广播波束l 2323个KuKu波段双向点波束

7、覆盖中国中东部地区l 1 1个KuKu波段单向广播波束重叠覆盖中东部地区l 1 1个双向成形波束覆盖中国西部地区l 通信容量:约12Gbps12Gbpsl 3个关口站：北京、上海、广州IPSTAR关口站的构成Page 13IPSTAR用户终端天线射频子系统IPSTAR TOLL发射发射机机 &STAR 接收机接收机IPSTAR 网络管理系统本地内容服务器IPSTAR TOLL & STAR接口XXIPSTAR TCP加速器“NettGain”VoIP 网关Internet 骨干网IPSTAR关口站IPSTAR关口站IPSTAR关口站的主要功能：接入控制、授权、故障管理、配置管理、性能管理和计费

8、数据采集；卫星及地面网络资源管理；收集、存储、统计和处理计费信息；为用户终端提供基于IP的包交换；提供IPSTAR系统与地面网络之间的接口 服务于中国地区的关口站有三座，分别位于北京、上海和广州，相互之间通过地面光缆相连接 Page 14IPSTAR端站Page 15专业系列室外单元 (ODU): 室内单元 (IDU): IPSTAR终端可与IP 兼容，可与现有的各种网络应用、实用程序和硬件接口結合。因此，设计提供有各种不同的终端配置选择，满足各种用户的需要。IPSTAR用户终端由两部分组成：室内单元（IDU）：高性能的IPSTAR卫星调制解调器室外单元（ODU）：专门为IPSTAR 室内单元

9、进行优化选择的室外单元系统Page 16全新的IPX-3200（iCON）卫星调制解调器，以最诱人的价格保证高性能和双向连接的轻松宽带互联网接入。特点:4 Mbps / 2 Mbps IPSTAR 系统兼容内置CPU 适应性编码和调制（ACM）Turbo 产品编码IPSIPSTAR端站室内单元TAR终端：专业系列IPSTAR 的IPX-9200 企业系列卫星调制解调器可安装到19”机架上，并可方便地连接到PC 网络或其它网络设备。坚固的设计适合苛刻的环境、农村及大负荷应用。IPX-9200 最高下载速率4 Mbps，上传2 Mbps，适合从可靠的IP 电话服务到视频会议以及广播质量的卫星新闻采

10、集(SNG)服务等大多数的宽带应用。IPSTAR室外单元室外单元系统专门为IPSTAR室内单元配合使用进行优化，包括：Page 17Page 18IPSTAR的优势IPSTAR服务结构Page 19地面部分地面部分回传链路接口和信号QoS、流量优先级别IPSTAR 链路部分链路部分TOLL: CoS/MCG STAR: CoS/调制/信道类型远端站部分远端站部分用户网络配置用户/用户终端设备端站配置IPSTAR应用和市场区间Page 20IPSTAR系统采用的新技术空间段采用“蜂窝状”多点波束覆盖，有效提高了带宽和频率的利用率 动态功率管理系统可根据天气的变化优化每个波束的功率输出，从而提高星

11、上载荷功率的利用率，并保持良好的链路可用度地面段新的编码和调制技术的采用，大大提高了信道的传输效率（达到2.4-3.5bps/Hz），降低了地面设备对功率的需求（可以使用更小的天线和功放，从而降低了硬件成本），提高了卫星链路的可用度动态带宽管理（DLA）技术能动态地调整带宽（调制或编码方式）以满足天气条件的变化，从而保证链路的高可用性Page 21调制和编码率的自适应调整Page 22雨衰导致的Es/No 或 C/N 变化传统固定的传统固定的调制和编码率调制和编码率自适应调整的自适应调整的调制和编码率调制和编码率调制编码自适应技术可以带来更高的传输吞吐量和更高的链路可用度IPSTAR系统的综合

12、优势（一） 系统得到最优化设计IPSTAR系统是由IPSTAR-1卫星、关口站和用户终端有机结合的一个天地一体的全IP宽带接入网络。自IPSTAR项目之始，卫星载荷、关口站和用户终端既是作为整个系统的子系统进行优化设计的，因此相互之间可以做到有机的结合和协调链路可靠性高IPSTAR系统采用了星上动态功率管理和动态带宽管理等新技术，解决Ka和Ku波段卫星通信降雨衰耗大的问题，使IPSTAR系统的链路可靠性和传输性能得到了最大的保证系统安全性高 IPSTAR系统采用Ka+Ku频段空间交链技术和跳频技术，可有效防止不法信号对卫星的干扰，较完全开放的传统卫星有更高的安全性Page 23IPSTAR系统

13、的综合优势（二）系统容量大IPSTAR系统可提供中国地区使用的容量达12Gbps，是目前可提供中国使用的其它传统卫星容量的总和 卫星资源成本低 IPSATR卫星的单位带宽容量的成本远低于传统卫星 终端设备成本低 IPSTAR系统是针对消费者市场而设计，目标终端数量将达数百万，这足以将用户终端的设备价格降到最低Page 24IPSTAR系统能做什么？IPSTAR系统是一座完全基于IP包交换技术的天基宽带通信系统，业务能力上具有普适性IPSTAR系统可提供包括语音、数据、会议电视、互联网宽带接入、信息和视频广播等在内的综合业务Page 25宽带接入Page 26家庭接入家庭接入单向接收宽带视频内容

14、电话拨号或ADSL回传社区宽带接入社区宽带接入商业网点宽带接入商业网点宽带接入热点、学校、咖啡馆等办公室宽带接入办公室宽带接入直接直接IP内容广播内容广播单向接收IPSTAR关口站关口站Data CenterNOCInternet骨干网骨干网内容提供商内容提供商PSTN企业总部企业总部家庭宽带接入家庭宽带接入 包括电话、视频内容，使用双向终端企业网宽带接入企业网宽带接入Page 27应急通讯视频会议Page 28IPSTAR 或地面专线公司总部分支机构IPSTAR关口站中心教室教师边远学校实时组播节目卫星新闻采集-视频回传Page 29互联网或专线IPSTAR关口站支持传输新闻剪辑、照片和新闻报道等文件，上传速度可达2Mbps2Mbps支持MPEG4MPEG4、Windows Media 9Windows Media 9等压缩视频格式，降低带宽消耗支持广播质量的MPEG4MPEG4视频流直播，最大速度可达2Mbps2Mbps支持实时双向互动和视频会议，现场记者和中心记者之间可进行实时互动交流支持互联网、电子邮件、VoIPVoIP、VPNVPN等其他基于IPIP的应用 远程教育Page 30IPSTAR关口站地面专线流媒体服务器边远学校中心学校教师屏幕Hub教