vsat：甚小孔径终端（VSAT）卫星网络拓扑结构及接入方式

甚小孔径终端（VSAT）卫星网络拓扑结构及接入方式

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文章目录

• 甚小孔径终端（VSAT）卫星网络拓扑结构及接入方式
• 前言
• 一、VSAT网络类型
• • 1.星型拓扑结构网络
  • 2.网状拓扑结构网络
• 二、VSAT网络接入方式
• • 1.TDM/FDMA（时分复用/频分多址）
  • 2.SCPC/FDMA（每载波单信道/频分多址）
  • 3.TDMA（时分多址）
  • 4.CDMA（码分多址）
  • 5.DAMA（按需分配多址）

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前言

VSAT 是 Very Small Aperture Terminal 的缩字，直译为甚小口径卫星终端站。本文主要是叙述了VSAT卫星网络类型及接入方式。

一、VSAT网络类型

• VSAT网络从传输方向上分为：单向VSAT网络和双向VSAT网络；
• VSAT网络从传输方式上分为：点对点通信、点对多点通信（广播）、交互式通信、多点对点（收集式）通信、多点对多点（多边）通信；
• VSAT网络从拓扑结构上分为：星型拓扑结构网络、网状拓扑结构网络。

1.星型拓扑结构网络

这种网络是由一个（或者几个）中心站（hub）和多个远程VSAT站组成；
中心站一般是天线直径为5~11m的大功率地球站，担负网络管理、控制 、信道分配和通信等任务；
所有的VSAT站均站中心站的控制下并与其通信；
在星型网络中又可以分为三种形式：单跳、双跳、单双调混合

• 单跳网络，是使用最早、最普遍的星型网络，实现了VSAT站与中心站之间的通信；
  出站链路（out bound）：中心站通过卫星到VSAT站的链路；
  入站链路（in bound）：VSAT站通过卫星到中心站的链路；
  中心站通过线路与计算机直接相连，或者通过地面线路连接到地面电话网或数据网进行数据交换；
  注意！！！VSAT站之间无法进行通信
• 双跳网络，各个VSAT站之间可以通过中心站进行通信，即中心站可以将一个VSAT站的呼叫传输到另外一个VSAT站；
• 单、双跳网络：综合了单跳网路个双跳网络两种形式。

2.网状拓扑结构网络

星型拓扑结构网络实现VSAT站之间的通信需要经过双跳连接（ 中间需要经过中心站两次上星 ），会造成通信的延时； 网状拓扑结构中没有中心站，通常VSAT站的RF发射功率和天线直径比星形拓扑结构网络的大； 主要支出的是在网状拓扑结构网络中需要指定一个VSAT站作为集中控制中心（NCC），用来担任网络的管理和控制。

在网状拓扑结构网路中VSAT和NCC之间进行信令传送，而各个VSAT站之间的的通信则采用网状连接；

二、VSAT网络接入方式

VSAT网络通信的接入（多址）方式是极其重要的，决定了VSAT的性能规范，也决定了网络系统业务量和线路的延时，在选择多址方式上需要兼顾卫星容量利用率、线路延时、信道容量、简易型、组网灵活性等因素。

1.TDM/FDMA（时分复用/频分多址）

通常用于星型网络**中心站**的**出站链路**，采用连续TDM载波，典型信息速率：57.6Kb/s、153.6Kb/s、256Kb/s、512Kb/s。

2.SCPC/FDMA（每载波单信道/频分多址）

通常用于各个远程VSAT站向中心站发送数据的**入站链路**，每个VSAT站采用SCPC/FDMA方式向中心站发送数据，典型信息速率：1.2Kb/s、2.4Kb/s、4.8Kb/s、9.6Kb/s。其优点是线路延迟小、线路专用；缺点是线路利用率低，灵活性差。

3.TDMA（时分多址）

传统的TDMA方式是根据网络内站数的多少划分给每个站一个固定的时间间隙，而在VSAT网络中，与传统的TDMA方式有很大的差异，比较典型的有：

• S-Aloha（时隙-Aloha）方式
  Aloha和S-Aloha都是随机争用卫星信道。Aloha是纯随机，既没有预约，也没有分配时隙，主要用于突发数据通信，发送短文。
  S-Aloha是其基本思想是把时间分成若干个相同的时间片，所有用户在时间片开始时刻同步接入网络信道，若发生冲突，则必须等到下一个时间片开始时刻再发送。该方法避免用户发送数据的随意性，减少了数据冲突，提高了信道的利用率，并且其吞吐量可以增加到纯Aloha的一倍。
• R-Aloha（预约-Aloha）方式
  这种预约方式是在时隙-Aloha上开一个预约时间间隙，对较长的数据采用分组预约的方式，以传输长数据，对较短的数据采用随机方式，当VSAT站有数据需要发送到中心站时，需要先向中心站发送申请表明需要发送的通信信息量，中心站再按入站载波把定量的TDMA时隙分配给申请的VSAT；
  当有多个VSAT申请时，则需要排队。
• Stream（数据流），主要是用来传输较长的的连续数据（大文件、语音或者视频等），由于每个VSAT都已经分配了固定的卫星容量，当只有少量用户使用时才会采用这种接入方式，缺点是浪费空间段。
• AA-TDMA（自适应-时分多址），根据通信量的大小自动调整VSAT通信时隙宽度。

4.CDMA（码分多址）

• 这种接入方式与其它卫星网络的CDMA方式无太大差别 , 根据需要采用适当位数的扩频编码 , 不同的vSAT站有不同的地址码 。 当中心站与若干个 ( 如N个 ) vsAT站通信时 , 将所要传输的N个信号用指定的
  N种不同的脉冲编码进行扩频调制 , 同时使用一个出站载波频率传给N个vsAT站 , 只要各vsAT站的接收机使用各自规定的脉冲码来解调 , 它们便可分别接收到相应的原始信号 。
• 扩频cDMA与FDMA不同的是它使用单一的载波频率,与TDMA不同的是它同时向所有的接收点通信。
  这种方式具有窄带抗干扰能力及较好的保密通信能力

5.DAMA（按需分配多址）

DAMA方式为按需分配多址方式。在稀路由环境通信中,采用像SCPC、传统的TDMA这样的固定分配方式浪费空间段 , 为了提高效率 , 使用一种有效提高卫星信道利用率的技术—DAMA技术 。 这样可以在每呼叫( eallbyeaxl)基础上建立卫星线路 , 大量的vsAT站按需享用卫星容量 , 较好利用空间段 。