第六章-《卫星通信》典型卫星通信设备简介

第六章典型卫星通信设备简介任课老师：温洪明电子与电气工程系通信教研室1、IBS系统为专网设计的综合数字业务系统，目的是为了适应信息时代的需要充分利用卫星资源，扩大服务对象，加强商务业务的拓展。2、IBS所传输的中速率的数字业务

相对于低速的SCPC（56kbps）和高速的TDMA（120Mbps）而言。体制上，IBS属于TDM/QPSK/FDMA，传输的是全数字化信息，基带采用TDM复用方式，调制方式为连续的QPSK方式，多址方式为FDMA；属于多路/QPSK/FDMA。3、IBS的主要特点数字化：数字加密、FEC应用、提高了保密性和可靠性。业务种类多：语音、电传、数据、会议电视。投资省：相当于FDM/FM的数字化和SCPC的容量拓展。6．1概述4、IBS的具体应用

数字电话、会议电话、电视会议、高速传真、批量数据传输、电子转账、远地报刊印刷、主计算机之间互联、专用线路电话网和各PABX之间的互联、CAD/CAM、电子文件分配、音频节目内容分配。6．1概述一、系统组成

数据通信中心远离地球站，而且数据不在地球站落地时。如果数据通信中心跟地球站在一起，就无需2M复接器和PCM光端传送，直接从保密机送往M：N开关，经SM2900调制解调器送给射频单元。二、工作原理

数据通信中心的各种数字信号（中心计算机、数据、电传、数字电话）等经过SDM-T128K数字复用设备复用为128Kbps的高速数据，经过加密后，送往M:N倒换开关，在经过SM2900调制解调器调制为70MHz或140MHz的中频信号，中频合路后送往上变频器，高功率放大器，通过天线发射到卫星；在接收端，接收天线收到的信号，送往LNA，下变频器变频为70Mhz或者140MHz的中频信号，经中频分录后送往M:N倒换开关，经SM2900解调后，有保密机解密后，SDM-T数字复用设备完成数字信号的分接，还原成原来的数据。

6．2

IBS系统的组成及工作原理

6．2

IBS系统的组成及工作原理SM2900ModemM:N自动到换开关SM2900ModemU/CD/CHPALNA双工器SM2900ModemM:N自动到换开关SM2900Modem射频系统保密机SDM-T数字复用设备计算机电传长途话勤务6.3

SDM－T数字复用设备1、复用方式时分复用TDM：不同时间片上将不同支路信号复接，主要用于点对点方式，其效率一般可以达到95%。统计时分复用STDM

分组打包方式逐包低将不同支路的信号复接，信道是按照分组方式的并且是只有在需要的时间才分配。效率通常为200%。2、SDM-T复用器简介SDM-T利用TDM复用方式和先进的语音压缩算法，最高可压缩27倍、可以复用1路高速数据、5路低速数据和8路语音或者传真。SDM-T复用器具有动态带宽分配功能，6．3．1概述高速数据传输数据通道1数据通道2数据通道3数据通道4数据通道5插槽1插槽2插槽3插槽4插槽5插槽6插槽7插槽8网络管理系统15.2kbps同步19.2kbps同步9.6kbps同步4.8kbps同步1.2kbps同步15.2kbps同步16kbps语音VC-0114.4kbps语音VFC-012.4kbps语音VC-029.6kbps语音VC-029.6kbps语音VC-01G3传真中继FR-014kbps语音VFC-028kbps语音VFC-019.6kbps异步网管信息SDM-T规程卡V.11/V.35/RS-449/RS-2329.6-128kbps同步SDM-T功能框图前面板6．3．2SDM－T硬件机箱组成SDM-T复用器的后面板SDM-T观察系统状态、设置参数、监视事件和测试结果等。6．3．2SDM－T硬件机箱组成1、数据通道1-5：1-5是低数据通道，分别支持异步数据速率300-9600bit/s或者同步数据速率1.2-19.2kbit/s。2、高速数据通道：支持1.2-15.2kbit/s。许多速率可以在configuration菜单中找到，其他的速率要在DBA控制下才能实现。3、复合链路通道：工作于同步状态，速率9.6-128kbit/s两个SDM-T之间的复合链路必须是全双工同步透明通道，标准的SDM-T支持内部和外部链路时钟。4、NMS（网络管理系统）口：提供ACTView为SDM-T安装软件和查看事件等等。是一个异步、8bit、无校验、1位停止为的DB25的RS-231接口，不能作为数据通道，不占据复合链路信道带宽，仅仅是外部设备控制SDM-T的工具。5、扩展槽：SDM-T允许插入8个扩展卡，如VC-0101、FRC-01等。6、开关、电扇和熔丝。

SDM-T复用器是一个基于多路的数字信号处理器，PRORAK中存储着它的软件程序。PROPAK应用了EEPROM技术，从而只需插入SDM-T即可重新编程。一般出厂时EEPROM中已固化好程序，当然我们也可用计算机或ACTView的NMS(网络管理系统)通过本地或远程的异步命令口重新下装。PROPAK中EEPROM包含两类软件：系统工作程序，缺省的设置参数。6．3．3

PROPAK模块（规程卡）6．3．4SDM-T复合链路

复合链路必须是同步工作的，速率9.6-128kbit/s，128kbit/s只能是外部时钟。

SDM-T需要一个同步、全双工的透明数据链路将多路语音、数据及其传真等信息传输至远程终端，这种链路可以是卫星Modem、微波Modem、DSU/CSU（数据服务单元/信道服务单元）、多路信道或者其他可以提供同步全双工的透明数据设备，当然数据速率要符合要求。1、复合链路的系统定时：SDM-T的复用链路可以设成内定时间、外定时、环路定时或者旁路定时。2、复合链路的控制信号：RS-232提供RTS（4针）和DTR（20针），CD在8针，一方面显示于LNK等，另一方面在系统事件中记录，无需更多信号。3、相连接的设备：可以连接DCE（如modem）、DSU（数据服务单元）、NTU（网络测试设备）或者其他多路复用器。6．3．5

SDM-T数据信道1、异步数据处理：5个低速通道支持以下异步速率：300bit/s、1200bit/s、2400bit/s、4800bit/s、9600bit/s；数据格式为：8bit数据、无校验、1bit停止位；SDM-T不检测校验位；异步模式时，收到的信号SDM-T去掉停止位和截止位，再发送，类似于数据压缩，节省带宽。不需要定时，传输速率取决于设备的设置，无需DBA。

每个SDM-T都有6个数据通道，5个低速数据通道。同步工作最高可达到19.2kbit/s，异步可以达到9.6kbit/s，第六个为高速数据通道，只支持同步数据，速率远高于其他5个通道。6．3．5

SDM-T数据信道2、同步数据处理：

所有六个数据口均能处理1.2-19.2kbit/s的同步数据，高数据通道最高可工作于115.2kbit/s。通道都是透明全双工，不依赖于任何数据协议。所有的数据通道的数据速率之和不超过可用的链路带宽。3、连接设备的定时：内定时、外定时、环路定时所连接的设备决定定时方式。4、数据通道的控制信号：数据通道是DCE，每个数据通道有5个控制信号。DTR和RTS是从所接设备的输入信号；DSR、CD及CTS均是到所接设备的输出信号。

6．3．6语音传真模块1、VC－01语音卡：通过RJ11连接器（OPX或者SLT）或者RJ45连接器（E&M）提供单一的语音通道。2、传真中继卡(FRC－01)语音口：语音口上的RJ11及RJ45接头座。传真口：用J45接头（8线）支持E&M、OPX、SLT方式。PSTN口：用RJ11接头（11线）只支持SLT方式。3、在线语音传真卡(VFC－01)

VFC-01卡的功能：RJ11连接器（OPX或者SLT）或者RJ45连接器（E&M）和单一语音或者传真源相连。

VFC-01卡对于传真中继的操作：专用网和公用网的中继传输6.4

SM2900调制解调器SM2900调制解调器原理监控板：微处理器系统，IBS/IDR定帧器（IFU）和工程勤务通道(ESC)，完成监视、控制Modem的各项功能。调制器板：加扰器、差分编码器、Viterbi和序列编码器、调制器解调器板：解调器、载波捕获和跟踪电路、位定时恢复电路等。前面板：左半区是电源开关、按键和LCD，右半区是内部三块板LED指示。6．4．1SM2900调制解调器的组成

SM2900调制解调器最高数据速率2304kbit/s，而SM2900PLUS由于更换了监控卡（M&C）和改进了调制解调器，可以传输8448kbit/s。SM2900调制解调器原理方框图

发送部分6．4．2SM2900调制解调器的工作原理SM2900发送原理图

接收部分SM2900接收原理图6．4．2SM2900调制解调器的工作原理数字Nyquist滤波器：前向纠错译码器位定时恢复电路载波恢复电路6．4．3基本操作方式

SM2900Modem可以利用前面板按键和液晶显示在本地进行控制，也可以利用机箱后面的串行遥控接口(J10)进行遥控，同样也能用前面板后面的一个RS232本地控制口(J17)插入一个手持键盘显示终端进行控制，其功能与前面板本地控制一样。Modem的这三种控制方法优先级相同。对于各种控制命令采取“先来先执行”的原则。本地控制通过前面板按键和液晶显示来设置Modem的一系列参数。SM2900的控制菜单采用树型结构，操作方便。主菜单分为4个部分：检查(CHK)、编程(PROG)、计算(CALC)和校准。6．4．4监控接口监控接口部件主要由两种功能：一是在地面接口和Modem之间提供电路连接；二是管理所用Modem的控制和监视功能。

监控单元必须做到用户既可由RS485接口设置命令，也可由前面板按键设置命令。电源启动时，自动调取上一次的设置参数，电源关闭将自动保存这一次的设定值。如果数据遭到破坏，它将按缺省值去设置。监控单元提供RS－485接口（在机箱后面板上），监控单元可工作于300、600、1200、2400、4800、9600、19200bit/s，这些速率的选择可由前面板LCD结合按键完成。校验和单元地址也可通过菜单选择。6.4.5

IFU和ESC1、卫星业务IBSIESS309Rev3IDRIESS308Rev6SMSIBS7-40ERev2E2、IFU的模式IE/SMS：一般是加1/15的报头。IDR：1544kbit/s以上加96kbit/s报头，512的按IBS模式，384kbit/s以下不加报头Tx：直通（锁相环去抖动、FIFO缓冲器），Rx：缓冲器（先入先出提供可变长度的缓冲）

3、反向告警IBS／SMS反向告警IDR反向告警反向告警原理图

6．5

MS298信道倒换开关1、MS298M：

中频倒换卡、信道卡和倒换控制器及显示。

2、MS298的工作状态测试模式：数据分析卡完成自环模式：地面自环、中频自环、卫星自环。手动倒换：用于禁止备份和切换自动倒换：组成3、MS298自动倒换单元的控制系统总线

：RS485网络，连接MS298主计算机遥控系统：遥控接口和数据结构与SM2900监控接口相同

6．5．1

MS298信道倒换开关基本工作原理6．5．2MS298的组成1、前面板按键液晶显示发光二极管(LED)2、监控卡(M&C)微处理器、存储器和键盘、显示器、主计算机、测试卡、信道卡、中频卡的接口电路MS298前面板

MS298内部卡的配置分布6．5．2MS298的组成3、信道卡包括到开关的地面数据接口和到主用、备用信道单元的数据及其控制接口，数据接口实现数据业务和时钟的主用、备用之间的转换功能，也实现环路测试功能，控制接口完成状态的收集和控制功能，信道卡也可以把测试图样送至备用单元以验证其是否正常。4、中频开关卡提供上下变频器与MS298之间的中频接口，及其MS298与信道之间的接口，支持70MHz和140MHz的中频设备。该卡完成主、备中频信号的倒换和中频信号的环路功能。中频开关卡有两种：收卡和发卡。5、数据分析卡内部含有两个测试图样发生器，独立发送测试图样给备用信道单元。1、9100通用调制解调器（UMOD）：具有多种数据速率、多种调制方式、多种编码方式，能提供多种地面接口和中频接口的特征。2、UMOD可以应用的场合用作IDR／IBS和SMS标准的开放网调制解调器作为HNS公司GeminiVSAT网组成部分3、UMOD的功能UMOD用于数据终端设备DTE和射频或者上下变频器设备之间，完成调制解调和前向纠错编码，提供开放的网络帧结构，多普勒缓存和数据复接。发送和接收功能系统功能：监控、自测试诊断、时序产生、备份、自环和BERT。6．6

9100通用调制解调器9100调制解调器SCPC／MCPC典型应用

1、用户接口模块（CIM）：连接用户设备和UMOD的功能模块。EIARS-232、EIARS-422/449或者CCITTV.35。ITU-T（CCITT）G.703：支持平衡T（D1），平衡或者非平衡E1（CEPT），平衡或者非平衡T2（DS2），非平衡E2等接口。2、背板：作为CIM和UMOD母版之间的一个内部接口3、地面数据接口：DIM、GIM4、内部成帧单元：IDR、IBS、SMS5、信道编码：信道编码发送接口、扰码、差分编码、前向纠错编码6、发送滤波器：数字型，FIR/NCO7、调制器：支持BPSK和QPSK8、发送综合器：产生调制器所需要的本振信号，（52-88MHZ和104-176MHz）9、发送中频级：放大指定载波信道到所需要的载波电平。6．6．1发送链路6．6．2接收链路1、背板2、接收中频级：LNA、AGC3、接收综合器：高于20或者40MHZ，取决于70或者140MHZ4、接收滤波器5、解调器：载波恢复相位偏差检测、BTR、接收功率检测和AGC控制，捕获扫描控制、Es/No确定。6、信道译码：7、内部帧单元IFU：对所接收的数据做缓冲以适应准同步工作或者消除由于卫星漂移引起的多普勒相关时序问题；支持ESC的监视前置码和提供后向告警功能。8、地面数据接口：DIM、GIM9、用户接口模块(CIM)6．6．3系统功能1、控制处理器(CP)UMOD的操作者可以通过软件指令来设置UMOD参数监视及控制UMOD单元2、定时产生器提供UMOD所需的除控制处理器和比特速率时钟之外的所有时钟信号。包括一个发送定时产生器(TXTG)和一个接收定时产生器(RXTG)。

6．6．4监视和控制1、UMODl-PAK机箱面板键盘控制／显示提供指令、控制和监视能力2、终端软件3、UMOD间M&C通信M&C多址接口多址总线上的竞争UMODl-PAK机箱前面板

6．6．5环路测试和比特误码测试功能

1、在执行环路测试前，使用者首先要确定测试哪一段链路。(1)、只测试近端UMOD的内部部件；(2)、测试UMODRF设备和卫星；(3)、同时测试本端和远端的UMOD的全环路测试。

2、环路测试中频环路、极端环路、远端环路、同时环路3、BERT描述正常链路地面数据接口IFU环路6．6．6UMOD定时设置1、环路定时系统在环路定时系统里，远端(被叫)UMOD采用从近端(主叫)UMOD的发送信号种提取的接收恢复定时信号(RT)来为其发送数据(SD)定时。被叫UMOD必须能够承受由于多普勒效应和通过卫星链路时的传输延时等造成的发送时钟的变化。否则会造成丢失与接收数据的同步。外时钟环路定时方式内时钟环路定时方式2、独立定时系统(1)、两端使用时钟源（外时钟产生发定时，收定时为恢复时）(2)、独立定时方式（内部振荡器产生发定时，收定时为恢复时）6．6．7工作状态1、初始化：UMOD方式、TES信道单元方式2、系统诊