基站备份卫星传输方案

GSM基站备份卫星通信平台

方案建议书采用卫星通信技术建立200个GSM基站业务备份小站。本系统按照20%的备份比例设计，即同时可支持40个小站开通业务。采用卫星通信技术建立通信链路满足以下业务：GSM基站与基站控制器间的中继连接，满足至少三个载频的基站中继使用。系统采用C频段，系统可用度不低于99.9%。设备采用必要的数据压缩技术，减少对卫星带宽的占用。用户需求建议方案方案设计本设计采用基于Linkstar系统的中继链接。使用Linkstar小站和主站链路，小站和主站端各增加一套优化复用器，该复用器采用压缩优化技术可以实现以下业务：GSM基站（BTS）与基站控制器间（BSC）的中继连接Abis链路，接口为E1/BNC。满足至少三个载频的基站中继使用。优化复用器设备采用数据压缩技术，可以有效减少对卫星带宽的占用。以下为系统设计框图。1小站设备部分：型号数量1.1C波段卫星天线3米2001.2射频单元5W2001.3LNB2001.4Linkstar小站室内单元LinkstarRCST2001.5CX-U1010优化复用器包括：1×E1Abis4×EthernetCX-U1010-1E12002主站设备部分：2.1C波段卫星天线6.2米12.2射频单元40W12.3LNB12.4CX-U1280优化复用器CX-U1280-8E1252.5Linkstar

主站系统1设备清单CX-U优化复用器的主要优

点

该方案采用当前成熟的GSM回传技术，可对无线接入网(RAN)进行优化并对话音中继进行压缩。可以减少地面蜂窝回传业务的带宽需求，从而避免网络运行带来的巨大开销，最终使得网络运营成本大大降低。具体包括：减少运营费用在高效传输业务的同时减少了传输容量的需求巨大的带宽节省

GSM基站Abis业务流：将带宽减少至原来的50%

站点的集成：回传通信容量压缩率高达3:1

话音中继压缩：压缩率达16:1－20:1服务质量保持不变保证话音质量和服务完整性透明的Abis业务流传输；不影响话音质量DCME(数字电路多路复接设备)话音压缩

DCME话音压缩技术为运营商提供一种可靠而高效的方法，在不牺牲服务质量的前提下，提高了原有线路的通信容量。采用先进的GSMAMR（自适应多速率话音编码）方式，该技术在任何卫星信道上都可以应用，为灾害后重建的通信保障提供了一种高效的方案，并通过中继备份的方法改进了服务的质量。技术特点有：高压缩比：高达16:1的蜂窝话音中继压缩率，20：1的电路话音压缩率•高等级的话音质量•低廉的开销，无需敷设地面线路DCME指标-支持G.729和AMR(自适应多速率话音编码）-话音静默期压缩和DSI（数字语音插空）-T.30传真(V.39)-调制解调器传输(V90/V32/V32bis/V22/V22bis)-7号信令优化传输(FISUspoofing技术)-CAS、DTMF、MFCR2和CCS信令传输-端到端连通性检测，故障查找，重建连接。RAN（无线接入网络）优化

针对RAN优化的解决方案为运营商提供了一种减少RAN传输开销的简便方法。基于对GSM网络Abis业务流的优化再加上统计复用技术，RAN优化器可以节省3倍的带宽，并实现在BTS/BCS和网络传输设备之间的透明连接。RAN优化器规格：-支持GSM网络中FR（全速率话音编码）、EFR（增强全速率话音编码）、HR（半速率话音编码）和AMR(自适应多速率话音编码)等多种声码器优化且无需话音压缩及转换。-EDGE业务压缩-信令/话音/数据优先级的设定-支持CDMA和3GUMTS/W-CDMA业务-对CDMA－3G业务优化（包括ATM空闲信元的去除）-7号信令的插入与优化（Ater

接口）-端到端Abis连通性检查-动态Abis端口映射-与GSM设备透明连接-传输信道实时监控优化复用设备可以支持以下典型厂家基站设备：Ericsson Nokia AlcatelSiemens Huawei

MotorolaZTE Nortel 卫星主站组成及技术特点介绍本系统主站拟采用6米C波段天线、40WBUC（采用1:1备份方式），以提高系统可用度。主站产生一个符合DVB-S标准的出境载波。该信号中既包含用户数据，也包含网络控制信息。出境载波采用QPSK调制方式，并采用连续卷积和所罗门编码方案。DVB出境载波可以根据需要改变，以便满足网络吞吐量的要求。封装器IP封装机（IPE）接收出境IP数据包，然后采用多协议封装（MPE）技术将其插入MPEG-2帧中，最后生成一个IP-Over-DVB的出境数码流。IPE具备并被配置为将来自TDU的节目参考时钟（ProgramClockReference,PCR）和其它外部广播的MPEG源复接到出境DVB数码流中，DVB调制器接收到复接的DVB数码流后，将其调制到中频，再发送到上行链路的射频（RF）通路中。网关信道单元LinkStar

入境业务通过网络主站接收通路从低噪声变频放大器到接收机架。一个LinkStar

网关信道单元（GCU）接收和解调一路入境TDMA信号，并从中提取IP数据包。接收机架中装有与接收以太网交换机相连的一组多个GCU。IP数据包通过交换机到达网关路由器，然后再继续进入外部网络。为了保持TDMA帧与PCR的同步，TDU与GCU连接在一起。每个TDU可以最多支持15个GCU。可以通过增加机架来加入额外的GCU。每个RNCC最多可以增加到三个扩充机架，每个机架都有自己的TDU。为了在不同地点的多个用户之间共享卫星带宽，LinkStar

系统采用了一种独特的MF-TDMA动态的带宽按需分配信道复用协议。就LinkStar

而言，正是采用了这种高效的体系结构，从而减少支持大量远程终端所需要的入境卫星信道容量。在网络主站配有一组MF-TDMA解调器，即网关信道单元（GCU），接收来自远程RCST的多个载波。GCU终端设计具备L波段中频接口，可以跨转发器工作。GCU包括一个MF-TDMA解调器、一个帧同步器卡和一个地面10BaseT

通信接口。每个GCU接收NCC指定的一条MF-TDMA载波。LinkStarGCU调制解调器可被配置解调不同符号速率的信号。这种多速率载波的功能可以支持各种网络配置，采用不同功率和口径大小的远程终端射频单元和天线。这一特性保证网络服务提供商（NSP）在向各种不同用户提供服务时，能够根据用户不同的通信业务量要求，提供不同成本的终端设备。156kbps312.5kbps625kbps1.25Mbps2.5Mbps这种多速率的功能可以支持各种网络配置，满足远程RFT和天线尺寸的不同要求。利用这一特性，网络服务提供商（NSP）就能够向各种客户提供服务，这些客户可以具有不同的通信量和成本要求。TCP加速LinkStar

网络中的TCP加速子功能系统克服了卫星链路时延对TCP传输效率的限制（IP协议限制业务吞吐量取决于接收端TCP窗口的尺寸）。网络主站中的TCP加速模块运行在Sun工作站上，只接收来自路由器（如采用基于路由策略的Cisco路由器）的TCP通信业务。通过一台备份Sun工作站，TCP加速子功能系统实现1:1的冗余备份，同时它还提供一种浮动IP地址方案。终端设备中的TCP加速软件模块内置于LinkstarRCST终端中。TCP加速层被添加在终端中的IP层之上，该功能支持每个终端的TCP数据传输的最高速率可高达10Mbps。基于GPS的时钟LinkStar

网络主站利用高稳定度的、基于GPS的参考时钟生成同步定时信号。GPS接收机向LinkStar时钟分配单元（TDU）提供一个10MHz时钟信号。该单元随即生成一个网络参考时钟（PCR），并将其发送到IPE插入MPEG码流中。为了确保DVB信号的时钟同步，GPS接收机还向DVB调制器提供时钟。

服务质量(QoS)对于IP网络来说，网络的服务质量（QoS）是一个非常重要的性能。在LinkStar

网络中，服务质量的问题在入境和出境信道中都被考虑到。在LinkStar

网络主站，利用可选的服务质量管理器可以对出境通信业务进行应用层的优先级设定。服务质量管理器能够支持下列功能：速率策略、优先级策略、动态分割和TCP速率控制。利用速率和优先级策略，可以为重要的应用例如VoIP、视频会议、远程医疗和其它应用等分配最高的优先级，而对于非关键的应用，则可以赋予它们较低的优先级。对于入境信道，LinkStar

采用了内置的区别服务（DiffServ）标准，来保证服务质量。通信业务被分为6个等级的业务流。当对不同等级的业务流进行配置时，带宽将被分配给这些业务流。根据服务应用设定的质量要求，入境信道的带宽将被分配给各条业务流，同时对业务流进行监视。带宽按需分配（BOD）LinkStar系统运行一套对卫星回传信道进行集中带宽优化管理的程序，以更有效地利用空间资源，提供更高水平的用户数据吞吐。带宽管理功能包括固定分配和动态分配：入境链路:FreeAccess（随机占用）:

对交互式的数据应用，更需要对较短的包时隙具有快速的响应时间，这是一种时隙Aloha的复用方式。CIR（预分配的保证信息速率）:

类型和流量相对确定的业务需要在信道分配的整个期间保持所需带宽，在这些情况下，固定带宽将被预分配并保持到配置被重新修改。在某个RCST终端的部分业务能被按这种方式保证一个最小的固定吞吐率以获取较快的响应时效。BandwidthOnDemand（带宽按需分配）:

带宽按需分配（BOD）可对未设定回传信道保证信息速率（CIR）或超出CIR的突发性业务或需动态建立的业务的LinkStarRCST终端提供最佳的服务。当RCST向主站发出带宽申请请求时，时隙将被动态地分配给它们。以这种方式，宝贵的带宽资源仅被分配给所需要的用户，众多小站可共享一个公共的带宽池。CIR－Reallocation（动态分配的保证信息速率）:

LinkStar系统另一个先进的带宽管理功能是将一个CIR指派给一个特定的站点，而当其不激活时，该带宽可提供其它用户使用，该功能称为“CIR－Reallocation”。通常，当一个CIR被指派时，其时隙无论RCST使用与否，一直都被占用。LinkStar系统能够通过运行在“CIR-Reallocation”模式下最佳利用带宽。在这种模式下，CIR时隙仅当RCST需要时才被占用，也即CIR时隙仅当RNCC收到带宽申请时才被占用。剩余的带宽能被用于其它RCST按照BOD方式使用，但这些按BOD方式分配出去的带宽一旦那些CIR终端需要时，将被立即收回并用于CIR模式。每个LinkStar终端都运行一个连续监测用户业务流向的带宽报告程序，RNCC带宽分配功能从所有业务终端采集这些报告，定期运行带宽优化管理算法在两种“公平性”层面上公平、有效地分配可用带宽资源：_OutgoingFairness（输出公平性）—所有从一个特定终端发出的连接按一种公平的方式竞争该终端总的传输容量；_SystemFairness（系统公平性）—所有在网络中的连接按一种公平的方式竞争该系统的传输容量。这种算法提供对应流入用户业务量的变化而按动态方式分配带宽。对于端站RCST终端，通过在网管对其采用CIR，BOD或CIR－Reallocation以及Aloha这些带宽按需动态分配管理，可以最大限度地提高对信道的利用率，保证用户的服务质量，降低用户的网络运营成本。卫星系统网络管理和控制LinkStar

的管理和控制功能是由网络控制中心（NCC）和区域NCC（RNCC）来完成的。LinkStar

系统的网络管理系统（NMS）由于采用了基于Web的设计，因此具有非常友好的用户界面和灵活性。它能够执行典型的网络管理系统功能，例如配置、控制、性能和告警等的管理，还能够进行用户管理和提供计费信息。另外它还提供界面从网络主站向RCST下载软件。NMS的体系结构如下图所示。NCC主要具有下列功能：管理RNCC；管理针对每个单独区域的全部带宽资源的分配；提供与NMS的接口；为网络的配置和管理提供SNMP程序；为配置信息的存储和调用提供接口。一个LinkStar

网络可以拥有一个或者多个RNCC。RNCC主要负责对与该区域的所有RCST进行控制和管理。RNCC的功能包括区域内的带宽分配、配置信息的获取和分发、及RCST入网和同步的管理。RNCC和NCC分别安装在一个冗余的Sun工作站中。卫星访问体制独特的时分多址与频分多址访问体制（MF-TDMA）使回传路径的效率达到最高。由于任何一个用户站可以在任何时刻在任一信道上发送数据，用户的业务量被自动地分配到整个频带中。因此，用户的业务负载被平衡地分配在所有信道中。先进的电子技术、优化的设计，为空间段资源的高效利用提供了基础，从而提高用户访问效果、增加系统效率及提高网络吞吐量，使整个系统更加经济高效。先进高效的卫星通信体制减少了碰撞，并能够根据小站业务流量做出响应，动态地将信道资源分配给这些用户。通过在CIR和BOD信道之间的动态切换，自动适应日间的大量双向数据和夜间的批文件传输。更佳的负载平衡在标准的TDMA网络中，用户站被分成不同组并指定使用具体的入境信道。而在该网络中，所有VSAT平等地使用整个入境空间段资源。在传统的TDMA网络中，一些组或入境信道上的业务量要高于平均负载，而有些组则比较低。对于那些高于平均业务量的组，响应时间和吞吐量会特别差。而低于平均业务量组，则入境载波利用率会很低。为克服这种潜在的带宽利用率低下的缺点，在该网络中，每个入境信道和用户站的通信方式会不断受到监控，从而合理利用带宽资源。网络自动地进行负载平衡，从而使用户获得最佳的响应时间和最高的吞吐量。VLAN功能对于复杂的网络，管理员面临的挑战之一就是管理多个VLAN端点。LinkStar产品采用新的IEEE802.1Q扩展协议来帮助管理员很好地完成任务。在一些复杂的网络中，服务提供商需要远端单一节点支持多个终端用户。相似的应用案例有很多，诸如在办公楼、石油钻井塔、购物中心及临时性的网络如新闻中心和贸易展览。在这些网络中，每个用户需要并期望通过专有线路连接到所属的办公室。采用802.1Q协议，LinkStar通过使用VLAN支持这些类型的专用联接。利用802.1Q扩展协议，LinkStar可完成VLAN帧封装，或帧标记（tagging）。在封装VLAN时，将VLANID标识符(VID)加入到每个以太网帧中。通过“VLANAware”或802.1Q-capable，位于每个远端站的交换机可以识别这些VID。交换机将会按照VID把业务送到相关VLAN。除了实现VLAN功能，LinkStar还提供DHCP转发功能。这一功能可与802.1Q共同工作。由于复杂的网络一般是由独立的IT管理者拥有和管理的，因此很可能出现IP地址的交叠或重复。通过隔离这些网络，每个VLAN下的设备可以拥有自己的IP地址，无需担忧与位于同一地点的其它端点产生IP地址冲突此外，服务提供商可以在网络中配置任意数量的VLAN连接。在应用VLAN功能时，RCST的快速以太网端口被分割成多个逻辑接口。每个逻辑接口有其自己的IP地址，每个IP地址对应一个VPN。因为IP地址可以重复，因此用VID来标识相应的VPN业务。在远端站的兼容802.1Q的交换机按照接收数据的端口标识数据包。带标记的业务接着被转发至RCST。RCST上有每个VLAN的IP地址。RCST将业务传送到GCU，GCU依次将IP包通过隧道送往TCP加速器。TCP加速器将通过隧道的业务拆包并按802.1Q协议送给PBR。策略路由器PBR运行Cisco的VLAN路由和转发（VRF）功能将业务路由至位于网络地面部分一侧的VLAN。本质上，VRF包括了这样的路由信息，它定义了从用户VPN站到PE（ProviderEdge）路由器的路径。VRF还定义了用户端的VPN成员到PE路由器的路径。VRF包括一个IP路由表，一个CEF（CiscoExpressForwarding）表，一些使用转发表的端口，以及一系列规则和路由协议参数，用来控制路由表中的信息。LinkStar系统出境业务通过策略路由器发送，同样使用预定义的VRF功能。然后使用802.1Q标记帧业务被送至TCP加速器。TCP加速器打包标记帧到一个IP隧道，并发送到RCST。RCST接收到数据包并将它们还原成标记帧给VLAN交换机。利用LinkStar新的VLAN扩展协议，用户和服务提供商可以把网络按VLAN隔离和区分，而无需花费繁重的时间和精力像以往所作的去维护IP地址规划。卫星远端用户站远端站由一个室外天线（C波段）、一个室外单元（ODU）和一个室内单元（IDU）组成，称为返回信道卫星终端。每个RCST都能够接收和解调出境TDM信号，并将必要的网络信息、管理信息和该终端所需要的用户数据分离出来。网络中的RCST采用MF-TDMA方案来回传用户数据和网络管理信息（例如状况、状态、带宽请求、捕获和同步），以便由NCC进行处理。这些返回的TDMA载波的可用带宽是根据需要在RCST之间进行共享的；NCC处理带宽请求，根据数据流量情况，分配给用户适当通道。为了实现高效的速率，RCSTMF-TDMA载波采用QPSK调制方式和最先进的Turbocoding编码技术。返回载波池有几种不同的载波速率，速率的选择将取决于RCST发送要求及天线的尺寸和ODU的功率配置。VSAT网络综合业务平台返回信道卫星终端（RCST)是一个小型的VSAT，它包括一个IDU（室内单元）和一个ODU（室外单元）、一个VSAT天线和一个低噪声放大器。IDU是一个集成单元。通过一个综合电路，可以从出境信号中恢复出MPEG-2流，该综合电路包括一台DVB解调器和多路信号分解器。在这一过程中，主要是解调出境信号，同时多路信号分解器恢复封装在MPEG-2流中的IP分组和时间标记，并通过一个10/100Base-T的接口发送至外部网络。下图4-1给出了VSAT网络综合业务平台RCST的简单方框图。框图BUCTxCPR137LNB

vdc)RxPCwithApplicationSoftwareLinkStarEthernetSwitchRxIFLL-Band(950-1750MHz)24VDC10BaseTIFOutputfromL-BandIFInputtoRFT"F"FemaleCPR229为了满足高带宽、低成本的骨干网IP接入的要求，RCST在卫星联网中采用了最先进的技术。作为VSAT网络综合业务平台网络的一部分，RCST能够接收的最高速率为60Mbps（QPSK），能够发射的最高速率为3Mbps。RCST包括一个DVB接收机、一个脉冲MF-TDMA调制器和一个集成电路板上的LAN（100/10BaseT）接口，它们紧密地安装在一起。RCST用户接口是一个标准的10/100BaseT。TCP加速处理引擎则内置在RCST软件中。每个RCST的最大合成的TCP数据传输速率为10Mbps。RCST还具有一个L波段中频接口。下图给出了VSAT网络综合业务平台终端前部和背部的照片。服务质量保证根据客户的实际需求，中星互联卫星通信系统：充分利用卫星广播覆盖地域广泛、无用户数量限制的特性，采用符合国际通用标准的技术，建设覆盖全国范围的卫星广播网络；具有功能齐全、投资合理、维护方便等特点。为了实现与其他信息资源共享，利用中星互联已有的卫星远端站资源，共享现有主站；通过合理的网络拓扑建设，达到能实现本系统的各项功能并节省投资的目的。系统需要具有良好的开放性和兼容性。中星互联设有管理严格的技术服务机构，拥有一支经验丰富、技术精湛的人才队伍。公司内的技术人员分别接受过各种机构及国外著名公司的正规技术培训，是一支训练有素的专业队伍。同时我公司还得到国内外多家专业公司和机构的技术支持，遇有疑难问题可随时得到支持。中星互联的系统服务包含技术方案咨询、小站技术服务及运营技术服务三个方面。中星互联卫星业务平台向客户卫星系统提供卫星信道动态带宽的资源分配，提供卫星主站及相关地面线路的7*24小时运行维护。中星互联向客户提供用户卫星远端站安装及维护技术服务。系统技术标准根据信息产业部电信管理局《电信服务标准》的4.6项所规定，达到以下各项指标：

甚小地球站(VSAT)通信业务的通信质量指标

系统可用性系统可用性≥99.5％，包含C频段系统和Ku频段系统。由于卫星系统的传输受到大气和降雨等传播条件限制，客观存在一定比例的不可用时间。该指标也与VSAT系统的网络设计和采用的设备相关。数据系统空间段误码率误码率≤10﹣7。数据系统的空间段误码率，指在VSAT用户地球站之间，或在VSAT到关口地球站之间(单跳)单向信道传送数据出现误码的概率。

计费差错率计费差错率≤10－5。计费差错率指出现计费差错的概率。卫星远程系统运行服务标准1、技术方案咨询利用中星互联的行业经验及资源，为用户提供全面的技术解决方案，并在必要时提供技术测试环境及方案，帮助客户解决技术难题，最终根据客户的实际需要提出符合客户利益的最佳技术途径。2、卫星远端站工程安装及维护技术服务根据客户与用户签订的合同，中星互联在接到客户书面派单通知后，与客户协调时间进度，为卫星远程系统提供卫星远端站工程安装与维护技术服务，包括制定进度计划、方案实施设计、客户环境调查、卫星远端站设备安装调试、开通维护、技术支持、用户培训等。

具体工作内容：卫星远端站设备的发货，发货费用由中星互联负责。卫星远端站设备到货及用户工程准备的最终确认，并对用户在工程准备阶段的技术问题进行咨询。卫星远端站电缆铺设、天线安装，包括天线方位、俯仰和极化的调整。在双方协调的时间内完成卫星远端站的安装调试和开通工作，保证用户