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   双向IPSTAR卫星宽带通讯系统的概述
作者:  出处:  更新时间: 2011年04月04日 

2003年5月开始实施的党员现代远程教育系统工程,自开通以来从依托鑫诺一号到依托亚太六号传输数据,所建立的党员远程教育系统都是卫星单向接收站点。这种纯接收的站点所收到的消息受发送端的限制,站点没有选择权,不能满足其的个性化需求,它的这个弊端越来越明显。随着近近几年卫星技术的发展和互联网络时代的到来,下一阶段的党员远程教育系统的卫星服务模式应到位为定位“双向宽带互动式学习卫星教育系统”。双向宽带卫星具有容量大、接入方便,是国家地面宽带互联网的补充,满足现在党员远程教育站点上网学习的需要,变被动的资料接收为主动的、有目的的上网搜集资料,查阅信息。可重点服务中西部和边远地区互联网接入,完美的解决好最后一公里的问题。它完全兼容现有的党员远程教育系统,,同时可服务于灾害应急、远程医疗等需要。

IPSTAR卫星宽带通信系统采用比常规卫星VSAT系统更先进的技术,是非常成熟的双向宽带卫星服务系统。它是建立在定点于东经119.5度轨道位置的IPSTAR大容量多波束卫星的基础上的一座天基宽带网络,由中国卫通独家承办利用IPSTAR系统进行的各项服务。IPSTAR系统与传统卫星通信网络相比,具有容量大、技术先进等优势。与地面网相比,它无处不在,可以覆盖我国国土内的任意角落。IPSTAR系统的全IP终端传输速率可达4Mbps/2Mbps、链路动态分配(DLA)等特点,使IPSTAR系统可适应几乎所有的现有业务,包括话音、Internet接入、视音频多媒体交互、数据传输、企业网互连、会议电话、会议电视和多媒体内容广播等。

双向IPSTAR卫星宽带通讯的硬件系统

双向IPSTAR卫星宽带通信的硬件系统由IPSTAR卫星、业务关口站和小口径天线地面终端组成,是一个完全基于IP技术的宽带卫星通信广播系统。它采用星状拓扑结构。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。从关口站到低成本地面终端的宽带数据流量,通过基于一个或多个正交频分复用(OFDM)信道之上的时分复用(TDM)平台进行发送。为提升性能,这些前向信道还使用了高效的传输方式,包括增强产品编码(TPC)和更高阶的调制(8PSK)。而在小站到关口站的方向,也就是回传链路方面,窄带信道使用同样有效的传输方式,并进行复用,还使用了基于应用条件的各种多址方式,这些方式包括供登录信息使用的ALOHA,以及供回传数据使用的时隙ALOHA或TDMA。为IPSTAR卫星宽带系统的网络结构示意图。

1、IPSATR卫星

IPSATR卫星是新一代宽带卫星,由美国Space system;/Loral(SS/L)制造,卫星型号FS一1300L,输出功率14KW,在轨寿命为12年。该卫星于2005年8月11日在法属圭亚那发射,定点于东经119.5度轨道位置,覆盖亚太l7个国家和地区,提供Ku波段84个点波束、3个成型波束和7个区域广播波束,以及18个Ka波段波束,共计114个转发器。

IPSTAR卫星的动态带宽管理系统(DLA)可根据天气的随时变化动态调整编码和调制方式,从而可以最大限度地降低雨衰给通信链路带来的影响,减小传输链路的中断率。通过空分复用技术并结合卫星与关口站之间使用可用额率更宽的Ka波段,使有限的频率资源在IPSATR卫星上得到了最充分和有效的利用。IPSATR卫星的总容量高达45Gbps,远远高于传统卫星,这有效地降低了单位带宽使用容量的成本,使更经济地为用户提供宽带接入和通信服务解决方案成为了可能。

针对中国宽带接入市场和通信服务市场,IPSTAR卫星专门设置了覆盖中国地区的波束,其中23个Ku波段双向点波束覆盖中国中东部地区,一个双向成型波束覆盖中国西部地区,通过点波束合成产生的一个Ku波段单向广播波束重叠覆盖中东部地区,这些波束可以为中国用户提供约12Gbps的通信容量。中国及周边地区波束覆盖情况,其中:点波束中心平均EIRP=58.7 dBW;;成型波束中心平均EIRP=53.4 dBW;;广播波束边缘处(EOC)EIRP=50.1 dBW;。

2、IPSTAR关口站

IPSTAR宽带卫星系统共设置18座业务关口站,分布于中国、韩国、日本、泰国、东南亚、澳大利亚等卫星服务区。

IPSTAR卫星的有效载荷为弯管式转发器,不做任何星上处理和交换,用户地面终端与地面宽带网络以及相互之间的业务连接和交换均由关口站完成,因此可以说关口站是整个IPSTAR宽带卫星系统的核心。

IPSTAR关口站工作在Ka频段,主要由与地面网络连接的关口设备、网管系统、资源管理系统、计费系统、基带设备、射频和天线系统等组成,主要功能包括: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,使覆盖中国地区的点波束、成形波束和广播波束以及约12Gbps的卫星容量成为一个整体,从而构建了一座覆盖中国全境,提供经济的双向宽带接入服务,又可提供广播服务的天基宽带网络。

3、地面用户终端

高度集成化的IPSTAR用户终端由一台高性能、低成本的一组室内单元套件(IDU)和一组室外单元套件(ODU)组成。站点整套设备的报价为3万元左右,年使用费5000元左右。与室内单元套件配合工作的各种室外单元都是经过特别设计与定制的,符合IPSTAR规格要求。IPSTAR室内单元包括卫星调制解调器(CB);室外单元包含天线(直径从0.84到1.8米)、上变频器模块(BUC)(1—2W)、低噪声下变频器(LNB)和馈源。

高性能的双向卫星调制解调器(CB),可通过以太网接口或USB接口提供双向宽带接入,适合单个或多PC环境。IPSTAR用户终端支持最大下载速率4MbPS,最大上传速率2Mbps。其基本特性包括:动态链路分配(DLA)、TCP力口速、IP转发、NAT、DHCP、GRE隧道VPN、组播、自动登录和在线软件升级等。

一般,点波束下使用的天线口径为0.84—1.2米,区域波束下使用的天线口径为1.8米。位于中国中东部地区、IPSTAR一1卫星点波束覆盖范围内的IPSTAR用户终端站使用1.2米口径天线+1W ODU;;位于中国西部地区、IPSTAR一1卫星成形波束覆盖范围内的IPSTAR用户终端站使用1.8米口径天线+2W ODU;。

以当前最高效的IPSTAR宽带卫星平台为基础,再配合先进的IPSTAR关口站和高效的IPSTAR空中接口,IPSTAR用户终端可以为党员远程教育系统提供丰富的宽带卫星解决方案。

4、终端的安装与连接

天线一般安装在地面或是房顶上,在接收信号的方向上,要求没有遮挡物,如建筑物、高压线、铁塔、树木等。另外要求尽量避离工厂、公路旁等嘈杂区和各种无线电和微波的干扰。地面可以安装在水泥地上,如果没有则需做一块尺寸为:1m x; lm; x; 0.2m;带钢筋的水泥板。按照操作手册组装卫星天线,室内单元(CB)的RX和TX通过两根75欧姆的同轴电缆和避雷器与室外单元相元LNB和BUC分别相连,千万不能接颠倒了。

双向IPSTAR卫星宽带通讯的软件系统

与对现在党员远程教育系统的亚六卫星不同,双向IPSTAR卫星宽带通讯的对星工作非常麻烦。它需要用专门的对星软件,所以它的对星工作需要专门的工程师来进行。因此双向IPSTAR卫星宽带通讯的软件系统包括对星软件(IUAT)和调制解调器(CB)的使用软件。以北京关口为例,工程师要配置PC测试并测试CB和PC之间连通。打开PC的TCP/IP协议,配置IP地址、子网掩码、默认网关,首选DNS服务器。

注:因为新CB为出厂时为统一默认配置。所以一般情况下调试第一次使用的CB均可按所示进行配置。

CB的默认IP为192.168.5.100,登录端口为8080,将本机的网卡IP设置成192.168.5.*,然后在开始一运行中输入cmd,然后输入ping 192.168.5.100;(即CB地址)。

如果PC屏幕上面出现如上图的英文吗,则本机的CB是连通的。

1、天线对星软件(IUAT)的使用

安装运行IUAT软件,点“Loadprofile”加载于CHN一+开头的频率文件;加载完成后,重新启动IUAT,更新加载的频率文件。

随后工程师按照软件提示进行对星调试,调试天线的方位角和仰角,直到TOLLES/No数值出现且为最大值时,紧固天线螺丝。接着进行卫星Toll信息扫描,搜索可用的频率。大约需要2—5分钟的搜索过程,如果该过程长期不响应,则可重新运行IUAT。搜索结束后,校准发射功率,调整极化角。进行上行链路质量控制测试,IUAT QC;通过实际电缆线传回的数据报道,当Toll和STAR均显示Pass时为成功。

对星完毕后,更换实际电缆连接到CB,再次重复IUAT所有步骤。再次用Ping的命令,Ping 192.168.1.1;测试CB到卫星地面关口站的链路是否畅通。

2、CB配置软件的使用

工程师启动Internet Explor;浏览器,输入地址http://192.168.5.100:8080/xwebgateway.cgi(划线部分为CB地址,第一次配置使用此默认地址,以后随CB具体配置改变)和党员远程教育软件使用相同,都是在浏览器输入地址。查看窗口右侧“Login status; message;”框中的登陆状态信息,当出现“Login Succeeded;”时为端站登陆卫星网络成功。

首先进行Networking的配置,在Username(用户名)栏中输入“ADMIN”;在Password(密码)栏中输入“operator”;单击Submit;(注:此用户名和密码为系统默认,不可以更改。)然后提交。

继续Networking的配置,NAT选项是否开启要根据业务实际需要。一般情况,选择“Disable”;在Interface项下面的Ethernet Link;一栏中输入CB的新IP地址;CB的新地址一般为网络地址+1,如某CB分得一段IP为:192.168.100.0/24,则CB的IP设置为192.168.100.1,掩码:255.255.255.0,点OK,保存更改。

其次是DHCP配置,调整DHCP Server;项为“Enable”,单击“Edit”,同上在Default Gateway;项中输入CB的新IP地址l92.168.100.1;在Subnet Address;中输入此子网的网络地址192.168.100.0;在NetMask中输入子网掩码255.255.255.0;点OK。在Pools项中添加可用的PC IP;地址范围(192.168.100.2——192.168.100.254);在DNS Server;项中输入由关口站提供的DNS地址(219.141.136.10);点击页面底部的Print/Apply Settings;(应用设置),点击“Commit Change;(提交更改)”。此时会弹出是否提交设置更改的询问对话框,点确定将提交所做出的更改,点取消则设置无效。(若设置有误,则有红色显示)在确认提交更改参数后,CB会在60秒内自动重耕窟动,以更新CB参数信息。至此,两个软件调试完毕,远教站点的PC便可遨游互联网世界了。

双向IPSTAR卫星宽带通讯提供了一个整合的党员远程教育IP平台,将互联网、电信话音和多媒体业务融合为一体,为党员远教站点提供了一个全新的网络信息世界。同时可以依托党员远教站点建成小型的局域网,让附近的群众可以在那里实现接受党员教育、上网搜索致富信息和打电话等各项便民利民的活动,真正实现党员现代远程教育系统工程,是建立。让干部经常受教育,使农民得实惠”长效机制的有效途径。
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 发布人:小石
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