无线宽带接入---宽带卫星接入技术

一、概述

卫星通信(SATCOM)网络基本上可以分为两大类：弯管道卫星中继和空中交换。

SATCOM提供高速Internet接入和多媒体信息业务，诸如交互视频和多播等。

表中综合了一些卫星通信系统, 它们可利用IP或ATM技术或两者的结合。

表. SATCOM系统

GEO即同步卫星，离地球最远，位于离地球3600公里的轨道上，它是与地球同步的，即它环地球飞行的速度与地球自转的速度相同, 因而只需几个GEO就可覆盖全球。这样的高度引起约250ms的传播时延，所以适宜用于电视广播、视频点播和不对称数据业务，而不宜用于交互的实时业务。

MEO是中地球轨道卫星，离地球10000~20000公里，其传播时延约80ms，它不与地球同步，为覆盖全球，需较多个卫星，但其数量远小于LEO。

LEO是低地球轨道卫星，在离地球800~2400公里的上空飞行，往返时延仅0.03秒，这对于传送时延敏感型业务如交互式多媒体业务十分有效，可用于高速数据接入、音频和视频业务、远程医疗、电子商务、远程教育等。由于离地球较近，为覆盖全球，必须使用多个卫星。

二、 卫星通信的类型

1. 弯管道卫星中继和空中交换

在弯管卫星中继中，卫星转发器只执行信号放大和频率转换，不进行信号的检波、解码和规程转换，它和信号格式无关，对规程是透明的，原则上任何用户，只要有适当的终端，都可接入到卫星上，也称为卫星中继ATM(SR-ATM)。

空中交换则需要星上处理(OBP)，也称为卫星交换的ATM(SS-ATM)，可提供更优越的网络性能，包括OBP、OBS(星上交换)、OBR(星上路由)等。OBP又可分为以下三类：

第一类：基带OBP、OBS、OBR

第二类: 中频/射频(IF/RF)处理和交换

第三：支持通信

2.基带处理

基带OBP比仅仅是信号放大和频率变换的功能多得多，其功能包括解调、解复用、误码检测和纠正、路由等，还包括数据交换、数据缓存、复用等。

信号再生技术通常被用于改善S/N，减小误码率，对ATM over SATCOM的运行而言，这是特别重要的。

除了信号再生和交换外，基带OBP还使用束形成技术、动态的天线增益和覆盖的按需分配等。

三、 几项关键技术

1. 频段的选用

由表中 可知，Skybridge选用Ku波段(12.4-18)GHz，频段较低，星上设备的价格便宜些，其它系统较多的采用Ka波设(26.5-40)GHz，因为这个Ka波段的技术较成熟，用户终端的价格较便宜。

2. GEO和LEO

GEO的好处是覆盖范围比LEO大，但传播时延比LEO大，而且其升空所需费用也高。

LEO则相反，时延小，但覆盖面积比GEO小得多，需较多数量的卫星，而且它要经受大气摩擦，寿命仅10-12年，因而有的公司在计划采用LEO和GEO的混合方案。

3. 增强的TCP

正在研究TCP/IP在卫星链路上的各种性能，以及TCP的各种实现方案，包括慢的初始算法。提供大的带宽时延乘积的能力，塞控制，误差恢复等。

4. IP、ATM和QoS的保证

IP、ATM或两者的结合如IP/ATM，有望成为有效的未来多媒体信息网络的骨干技术。未来的趋势是不断增加的、灵活的、面向分组的和QoS有保证的网络。

5. SATCOM上IP的安全性

当电子商务业务增加时，必须做到网络的可靠和安全。由于卫星链路的宽广的覆盖区域，信号的遮断和错误可能性会增加。Internet规程安全{IPSec}机构必须保证确信、鉴权、完整性、接入控制和密钥管理。确信意味着只有适当的用户能接入信息，鉴权需要用户的惟一性和有权接入的证明，完整性意味着信息未受破坏，接入控制应保证只有有权用户才能接入，密钥管理是一个关键问题，应提供一个有效的方法动态地产生密钥。

6.IP路由和ATM交换

正在进行用于SATCOM的各种IP路由技术的研发，包括隧道、网络地址翻译、基于约束的卫星路由技术。

大多数宽带商业卫星系统是基于ATM的，交换/路由是通过自己专用的规程完成的，它们是ATM、IP/ATM、封装和隧道的组合。

四、 结束语

未来的卫星通信系统将能提供一系列宽带业务。卫星系统可应用OBP或传统的转发器。星座可以是LEO、MEO或GEO，及其组合。综合地面和卫星网络，能更好地实现把基于Internet的业务送到最后1公里的用户终端。