卫星新技术-IPSTAR宽带卫星技术及应用

1、王晓亚 1201120467,IPSTAR宽带卫星通信系统技术及应用,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、

2、电视会议 ,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

3、足正是卫星通信的长处，卫星通信可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-IPSTAR,IPSTAR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 6,IPSTAR系统示意图,Page 7,IPSTAR系统概览,IPSTAR系统是一个

4、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 用户终端 天线：84,120,180 cm BUC：0.25, 1, 2W,IPSTAR 关口站 NOC, Data Center, Network 8.1m Ka波段天线 7.6m Ku

5、波段天线 (广播波束),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,前向链路,IPSTAR-1卫星,IPSTAR-1卫星,制造商: 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 5,Page 10,IPSTAR-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

6、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 12,23个Ku波段双向点波束覆盖中国中东部地区,1个Ku波段单向广播波束重叠覆盖中东部地区,1个双向成形波束覆盖中国西部地区,通信容量:约12Gbps 3个关口站：北京、上海、广州,IPSTAR关口站的构成,Page 13,IPSTAR 用户终端,天线,射频子系统,IPSTAR TOLL发射机 &STAR 接收机,IPSTAR 网络管理系统,本地内容服务器,IPSTAR TOLL & STAR接口,IPSTAR TC

7、P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 14,IPSTAR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

8、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

9、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 17,IPSTAR的优势,IPSTAR服务结构,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 TOLL: CoS/MCG STAR: CoS/调制/信道类型,远端站部分 用户网络配置 用户/用户终端设

10、备 端站配置,IPSTAR应用和市场区间,Page 20,IPSTAR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

11、调整,Page 22,雨衰导致的Es/No 或 C/N 变化,自适应调整的调制和编码率,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

12、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 23,IPSTAR系统的综合优势（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 24,IPSTAR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

13、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 单向接收宽带视频内容 电话拨号或ADSL回传,社区宽带接入,商业网点宽带接入 热点、学校、咖啡馆等,办公室宽带接入,IPSTAR关口站,Data Center,NOC,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,Page 27,应急通讯,视频会议,Page 28,IPSTAR 或地面专线,公司总部,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2Mbps 支持MPEG4、Windows Media 9等压缩视频格式，降低带宽消耗 支持广播质量的MPEG4视频流直播，最大速度可达2Mbps 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、VoIP、VPN等其他基于IP的应用,远程教育,Page 30,IPSTAR关口站,地面专线,流媒体 服务器,边远学校,中心学校教师,组播信号,屏幕,Hub,教室显示器,答疑,视频会议 服务器,内容分发,Page 31,