民航C波段卫星通信网络系统
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北京东城
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作者吴志军 编著
出版社科学出版社
ISBN9787030529794
出版时间2017-06
装帧平装
开本16开
定价88元
货号1201540977
上书时间2024-12-31
商品详情
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目录
第1章 中国民航C波段VSAT卫星通信网络 1
1.1 概述 1
1.2 VSAT系统组成 2
1.3 VSAT网络拓扑及协议 6
1.3.1 VSAT网络拓扑结构 6
1.3.2 VSAT网络协议 8
1.3.3 VSAT网络工作原理 12
1.4 VSAT远端站的组成 14
1.5 中国民航C波段VSAT卫星通信网络概况 18
1.5.1 网络控制系统 19
1.5.2 TES网络系统 21
1.5.3 PES网络系统 23
第2章 中国民航TES系统 25
2.1 TES系统概述 25
2.2 TES系统组成 26
2.2.1 TES网控站 26
2.2.2 网络管理和控制 34
2.2.3 网关站 36
2.2.4 远端站 37
2.3 TES远端站 37
2.3.1 TES远端站组成 38
2.3.2 TES远端站室外单元 40
2.3.3 TES远端站室内单元 47
2.4 TES远端站系统相关技术 55
2.4.1 语音压缩技术 55
2.4.2 话音激活技术 57
2.4.3 回波抵消技术 58
2.4.4 维特比FEC译码技术 59
第3章 TES网络信道和链路连接 60
3.1 TES网络信道 60
3.1.1 网络信道概述 60
3.1.2 卫星信道的分配方式 64
3.1.3 带宽分配 64
3.2 TES网络控制系统链路 68
3.3 TES网络链路连接 70
3.3.1 话音链路连接 70
3.3.2 数据链路连接 76
第4章 TES远端站安装 87
4.1 现场调查 87
4.2 TES远端站室外设备安装 92
4.3 TES远端站室内设备安装 92
4.3.1 机架安装 92
4.3.2 机箱安装 95
4.3.3 信道单元安装 101
4.4 TES远端站接口特性 106
4.4.1 CU板接口 107
4.4.2 机箱接口 115
4.4.3 RFM板接口 117
4.4.4 机箱电源和RFE 电源接口 118
4.4.5 机架IF接口 118
4.4.6 连接头与针 119
4.5 IFL电缆 119
4.6 环路连接头 122
第5章 TES远端站室外单元安装 123
5.1 EFDATA RFT-500 ODU 123
5.1.1 EFDATA RFT-500性能指标 123
5.1.2 EFDATA RFT-500典型地球站 125
5.1.3 EFDATA远端站调试 127
5.2 V2型室外单元(ODU) 133
5.2.1 V2型TES远端站 133
5.2.2 V2型TES远端站参数设置 135
5.2.3 RFM板运行 148
5.2.4 V2型TES远端站调试 149
5.3 VITACOM CT-2000 ODU 150
5.3.1 设备描述 150
5.3.2 技术指标 156
5.3.3 设备安装 159
5.3.4 设备操作 163
5.3.5 本地监控 165
5.3.6 系统连接 171
第6章 入网开通 173
6.1 入网开通准备 174
6.1.1 远端站入网开通记录 174
6.1.2 所需信息 174
6.1.3 工具和设备 177
6.1.4 通信配合 178
6.2 装载CU非易失性随机存储器 178
6.2.1 给CU加电 179
6.2.2 DOS版本软件给CU装载NVRAM 179
6.2.3 Windows版本软件介绍 183
6.2.4 Windows环境下CU2装载NVRAM 184
6.2.5 Windows环境下CU3装载NVRAM 191
6.3 Lir和Lit的默认值 198
6.4 室外单元调试 199
6.4.1 调试方法一 199
6.4.2 调试方法二 201
6.5 测量和调整接收功率 206
6.6 粗调发送功率 209
6.7 CU软件下载 209
6.7.1 自检诊断 209
6.7.2 装载引导软件 210
6.7.3 装载软件 211
6.7.4 运行模式 212
6.8 发送功率细调 213
6.9 CU环路测试 216
6.10 入网开通总结 218
6.11 最终检查和测试 219
6.11.1 检查连接 219
6.11.2 检查接地 219
6.11.3 检查业务 219
6.12 入网开通记录 219
第7章 TES系统运行及操作 224
7.1 信道管理 224
7.1.1 控制信道 224
7.1.2 业务信道 225
7.2 信道单元数据率 225
7.3 高级数据链路控制 226
7.4 频率池的概念 227
7.5 网络寻址技术 229
7.5.1 网络编号方案 229
7.5.2 拨号处理 230
7.6 TES硬件控制器和指示灯 230
7.6.1 Ⅱ型机箱控制器和指示灯 231
7.6.2 HDC控制器和指示灯 231
7.7 信道单元控制器与指示灯 232
7.7.1 LED显示 232
7.7.2 指示灯 233
7.7.3 复位按钮 233
7.8 系统的启动过程 234
7.8.1 CU启动 234
7.8.2 信道单元框 236
7.8.3 CU的M&C 236
7.8.4 CCU的启动 237
7.9 备份切换 238
7.10 MCU 238
7.10.1 MCU监控同一机箱内的CU板和RFT 239
7.10.2 MCU监控其他机箱内的CU板 239
参考文献 240
内容摘要
本书介绍中国民航C波段卫星通信网络系统基本组成和结构，主要讲述VSAT的卫星通信TES的组网方式、网络组成拓扑和系统设备安装、调试及运行的相关内容，涉及民航C波段卫星通信地球站的维护规程、管理规则和值班制度等。
精彩内容
靠前章 中国民航C波段VSAT卫星通信网络
卫星通信已经成为我国民航空中交通管理(Air TraffiCManagement，ATM)中用于分组交换、电报、气象、雷达联网及甚高频(Very High Frequency，VHF)遥控系统的主要传输手段[1]。目前，中国民航使用C和Ku两种波段的甚小口径终端(Very Small Aperture Terminal，VSAT)卫星系统。VSAT卫星通信网络是指利用大量小口径天线的小型地球站与一个大站协调工作构成的卫星通信网络，可以通过它进行单向或双向数据、话音、图像及其他业务通信[2]。
这里，仅针对中国民航空中交通管理C波段VSAT卫星通信网络进行介绍。
1.1 概述
中国民航C波段VSAT卫星通信网络的建成为空中交通管理(简称空管)、航空公司、民航各单位的话音、数据等通信信息的传递提供了可靠的手段，为保证飞行安全与正常、推动民航系统的通信现代化进度起到了主要作用[3]。
“八五”期间我们在全国民航机场建成了以北京为主站，广州为备用网控站，全国97个卫星地球站的全国民航电话地面站(Telephone Earth Station，TES)话音专用通信网和个人地面站(Personal Earth Station，PES)数据专用通信网络，构成了中国民航C波段卫星通信网络。
“九五”期间，利用日元贷款余款又在全国尚未建立卫星地球站的机场和甚高频转播台台址上建设了65座卫星地球站，截止到“九五”末期，中国民航TES卫星通信网络的地球站数量已达162座，PES 网的地球站数量已达95座。并且为满足通信发展需求，“九五”期间，购买了鑫诺一号卫星的一个36MHz转发器，作为民航C波段卫星通信网的空间段资源。
根据国务院、中央军委空中交通管制委员会(简称国家空管委)的要求，军民航卫星网必须互相联网，以达到信息共享的目的。“九五”期间，建成了军民航卫星联网站28座。为军民航之间进行空管信息传输、飞行动态通报、雷达联网、电报信息传输等提供了有效的通信手段[4]。
为配合雷达联网，完成雷达信号引接，中国民航利用C波段TES卫星通信网，共配置了50多条4800～9600bit/s 速率的数据线路，为雷达信号的传输提供了质量良好的固定时延、透明的传输信道。
中国民航C波段VSAT卫星通信网络自建立以来，以较快的速度平稳发展。在建立之后，中国民航C波段卫星通信网络使用亚太一号通信卫星。1998年9月开始使用鑫诺1号(SINOSAT-1)通信卫星，占用整个8B转发器。中国民航C波段卫星通信网络具有很大的覆盖面积，主要面向亚太地区。该网络覆盖了中国整个地区，并覆盖了中国周边国家。现在使用该网络的国家除中国外有蒙古、朝鲜、韩国、越南和尼泊尔等[5]。
1.2 VSAT系统组成
VSAT系统天线口径小到可直接安装在用户房顶或附近，并且结合其他优选的技术措施，具有独特的优点[2]。图1.1所示是VSAT系统与传统卫星通信系统的典型应用。
图1.1 VSAT系统与传统卫星通信系统的典型应用
如图1.1所示，VSAT站直接安装在用户附近，它摆脱了用户对地面引接线路的依赖。例如，用户A可以通过A站、卫星和另一地的C站直接与用户C通信。VSAT应用发展很快的另一个原因是用户可以利用VSAT技术在短时间内组成自己的专用通信网，而且用户站的增减、地点的改变都很方便。
和一般的卫星通信系统一样，典型的VSAT卫星通信网络由中央站(包括网络管理系统)、许多VSAT站和通信卫星三部分组成[6]。典型的VSAT卫星通信网络组成结构如图1.2所示。
图1.2 典型的VSAT卫星通信网络组成结构
1．中央站
中央站又称中心站或枢纽站，它是VSAT网络的核心。中央站由主计算机、前端处理机、中心站接口单元、调制解调器、射频电子设备以及天线构成。现分别加以说明。
(1) 用户数据通信设备：它包括主计算机和前端处理机。通常，主计算机通过前端处理机与中心站接口单元连接。
(2) 中心站接口单元：它在链路级协议(多址内向链路和时分复用外向广播链路)和计算机的前端通信处理机之间提供接口。
(3) 调制解调器：对于星状网络结构，中心站对内向多址信道和外向广播信道调制方式的选择有所不同，外向时分复用信道通常选用二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)或正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)方式，而内向多址信道通常选用相移键控(Phase Shift Keying，PSK)以及通断键控(On-Off Keying，OOK)方式。中心站所选用的调制解调器应该是连续性发射和突发式接收的方式。
(4) 射频(Radio Frequency，RF)电子设备：中心站射频电子电路单元包括低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)、高功率放大器(High Power Amplifier，HPA，简称高功放)和上、下变频器。通常，LNA的噪声温度在190～235K 范围内。HPA的额定功率取决于所发送的外向时分复用(Time Division Multiplexing，TDM)载波的数目。对于小的专用网，中心站采用5～10W的固态功率放大器(Solid State Power Amplifier，SSPA)，而对于大的公用网，则需要一个或多个高功率(1～2kW)的行波管放大器(Travelling Wave Tube Amplifier，TWTA)。
主站发射机的高功率放大器输出功率的大小，取决于通信体制、工作频段、数据速率、卫星转发器特性、发射的载波数以及VSAT接收站G/T 值的大小等多种因素，一般为数十瓦到数百瓦。
(5) 天线：星状结构是以使用大型中心站天线为基础的，中心站天线的尺寸一般在Ku波段为3.5～8m，C波段为7～13m。由于中心站的费用是由大量地球站来共同承担的，所以使用大天线并不会对每个地球站的费用有太大的影响。
主站通常与主计算机配置在一起，也可通过地面线路与主计算机连接。为了对所有渠道进行监测、控制、管理与维护，在主站还设有网络监控与管理中心，对所有渠道运行状态进行监控管理，如监测地球站和主站本身的工作状况、信道质量、信道分配、统计、计费等。由于主站关系到整个VSAT网的运行，所以通常硬件和软件均配有备用设备。为了便于重新组合，主站一般都采用模块结构，设备之间以高速局域网的方式进行互连。
为了降低VSAT站的成本，其设计尽量简单，而中央站通常规模就做得较大(如天线口径、发射功率等)，功能也比较复杂。为了提高可靠性，中央站通常还要有备份(站备份或设备备份)。
2．VSAT站设备
VSAT站设备(也称远端站或地球站等)是安装在VSAT用户处的独立单元，它提供用户终端设备与卫星信道的接口。
习惯上认为VSAT站由小口径天线、室外单元(Outdoor Unit，ODU)和室内单元(Indoor Unit，IDU)三部分组成。室内单元和室外单元通过同轴电缆连接。VSAT地球站可以采用常用的正馈天线，也可采用增益高、旁瓣小的偏馈天线，当然也可使用卡塞格伦天线。不过，卡塞格伦天线尺寸优选，正馈天线尺寸次之，偏馈天线尺寸很小。室外单元包括砷化镓场效应晶体管(Gallium Arsenide Field-Effect Transistor，GaAsFET)固态功率放大器、低噪声场效应管(Field-Effect Transistor，FET)放大器、上/下变频器及其监测电路等，并把它们组装在一起作为一个部件，配置在天线馈源附近。室内单元包括调制解调器、编译码器和数据接口等。室内和室外单元通常全部采用固态化部件，结构紧凑，安装调试与维护使用方便，并便于直接与数据终端连接。
总体上讲，VSAT站包括数据终端设备(DatATerminal Equipment，DTE)、VSAT远程接口单元(Remote Interface Unit，RIU)、调制解调器(Modem)、射频电子设备以及天线等部分。现分别说明如下。
(1) 数据终端设备：这里的数据终端设备一般是指供事务处理型业务用的数据终端设备。它们以相当低的平均比特速率(50～100bit/s)产生突发块型的数据，且数据块的长度可变。而从主计算机返回的业务量看，数据块的长度一般在很小数据块长度的4～10倍范围内变化，通常通过用户协议格式化为几个传输块。在这种情况下，每个地球站一般支持几个用户终端、VSAT前端处理器或分组装-拆处理器。
(2) VSAT接口单元：它也可称为基带处理器或信道接口单元。地面用户可以利用信道接口单元并通过用户协议进入卫星系统，即提供透明链路以支持用户数据终端设备。
(3) 调制解调器：VSAT站与中心站相反，它接收来自中心站外向时分复用信道的信号，因此，其解调器应是BPSK或QPSK信号解调器。而调制器应是发送突发信号的调制器，即前面所说的PSK或OOK调制器。地球站的典型发送速率一般限制在56～256Kbit/s，而接收速率通常为56bit/s～1.544Mbit/s。
(4) 射频电子设备：它包括固态功率放大器、低噪声放大器和上/下变频电路。对于Ku频段来说，射频电子设备在技术上是比较成熟的，要考虑的主要问题是低噪声放大器的等效噪声温度(典型值为250～300K)和固态功率放大器的额定功率(典型值为l～2W)。
(5) 天线：对于Ku 波段卫星数据网来说，地球站天线的典型尺寸为1.2～1.8m。当然，从用户的角度来说，希望其尺寸越小越好。不过，当天线直径小于lm 时，系统容量将会迅速降低。
除天线以外的上述设备分别安装在室内单元和室外单元中。室内单元主要包括调制解调器、编译码器和数据接口设备等，而室外单元主要包括固态功率放大器、低噪声放大器、上/下变频器和相应的监测电路等。整个室外单元可以装在一个小金属盒内，并直接挂在天线反射器背面。室内、外两单元之间用同轴电缆连接。
为了降低成本，VSAT站通常不设备份(但室内通道单元可以备份)。
因为远端站，即VSAT站是本书的重点内容，关于VSAT站的比较详细的组成部分单独在1.3节中
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