第4章 星上交换与处理技术_20120924.ppt

一、星上交换技术 （一）星上交换及必要性 大容量宽带卫星需要很高的EIRP和G/T值，点波束可以满足此要求。信息交换不仅在同一波束的不同用户之间进行，还要在不同波束用户之间进行。 星上交换设备根据用户信息的不同种类、目标地址，对信息进行分类、打包和安排合适的传输路径，完成信息的高效传输。 对于星载基带交换，首先要将射频信号变成中频，解调后得到基带信号，再进行交换。基带信号携带目标信息，星上交换开关将传送到同一目标的信息打包，提供给相应的转发器，经过调制并上变频后，发往相应的目标。 星上交换：卫星系统的业务数据、信令、测控及网络管理信息，其交换均在星上完成。 IPSTAR-1卫星的覆盖范围 IPSTAR-1卫星对中国的覆盖 星上交换的必要性 减少传输时延 提高频谱使用效率 解决大容量的信息高速交换问题 星载多波束需要星载交换来改善业务传输的实时性，星间链路可以扩大覆盖范围，需要星上交换完成星间路由。 星上交换的优点 组网灵活，信息传输效率高 有效载荷上下行可以选择不同的频段和带宽，且用户和用户之间的业务交换不必经过关口站进行，频率利用效率高 信息处理可在基带进行，有利于对信息进行再生或加密处理，提供信息传输的抗干扰能力和安全性 星上交换需考虑的因素 业务类型 语音业务：电路交换 低速数据业务：分组交换 宽带多媒体业务：ATM快速分组交换 业务量 小业务量：电路或分组交换 大业务量：ATM交换 网络结构 星形结构：交换在关口站进行 网状结构：主要的交换在星上进行，地面关口站主要承担系统内用户与系统外用户之间的接口及简单交换任务 （二）星上交换的实现方法 对微波信号进行交换 转发器装有交换功能的受控微波开关矩阵，在多波束卫星上利用动态接续矩阵进行波束射频信号交换 对基带信号进行交换 将星上接收的所有射频信号进行下变频到中频，解调得到基带信号后再交换 （三）星上交换体制 星载电路交换 星载分组交换 星载ATM交换 星载IP交换 星载MPLS 收发双方在通信前建立一条被双方独占的物理传送通路，可以是时隙/子频带/扩频码。若利用时隙来承载业务，在通信过程中该时隙电路由收发双方固定使用，只有当双方通信结束，其他用户才能再用。网络资源利用效率较低。 在星间链路切换时，需要重新进行时隙电路的分配和大量的信令处理，用户的服务质量很难得到保证。 现有星载电路交换技术 星载交换－时分多址（SS/TDMA） 星载交换－频分多址（SS/FDMA） 星载交换－码分多址（SS/CDMA） 星上交换－频分多址(SS-FDMA) 星载电路交换的优缺点 优点 不需要在业务信号中携带通信协议 星上设备可靠性高，费用较低 缺点 每次建立链路需要通过控制信道向中心站申请，信道频繁切换时效率低 不在星上解调，会使噪声累加，传输性能恶化 难以实现链路资源的统计复用 星载分组交换 星载分组交换：以数据分组为交换单位，数据分组携带源地址、目标地址等信息，在星上交换节点采用存储转发的传输方式。基于统计复用技术，分组通过排队、调度等处理共享带宽资源。分为星载ATM交换和星载IP交换。 星载ATM交换：ATM信元为53字节的定长短包，实现对链路资源的时分统计复用。在星上完成多路复用/分接、信道编码/解码、星上快速分组交换。 星载IP交换：将数据封装在传输层协议数据单元中，然后添加IP控制信息，形成IP分组。IP分组在数据链路层被封装在数据帧中传输。路由是核心，路由器节点对分组进行选路、转发以及路由表的管理。 星载分组交换的优缺点 优点 对链路带宽资源采用时分统计复用，能够实现带宽的按需分配 星地上下行链路分开设计，实现各自的最优化 缺点 系统实现与特定的体制相关联，星上交换软件升级困难 星载分组交换需要解调、译码变成基带后交换，交换完成后需要重调制、重编码，增加了星上载荷及系统的复杂性 星载分组交换必须重新设计信元的长度和格式以适应卫星通信系统的业务信息流程、应用特点和要求。 可以采用两类长度的定长包格式来承载各类业务、信令、测控和网管信息的传送。 短包负责承载时延敏感的低速话音业务 长包针对数据业务、系统信令、测控和网络管理信息的数据类信息传送 电路交换和分组交换的比较 效率：电路交换为固定复用,利用效率低;分组交换为统计复用,利用效率高。 切换：电路交换切换时需要复杂的信令处理重新进行电路的建立、维护和拆除,实现切换较复杂。分组交换不需要复杂的信令处理,实现切换较简单。 业务接入：电路交换较难实现,分组交换较易实现。 结论：分组交换比电路交换在效率、切换和业务接入几个方面有较大的优势。 星载ATM交换技术 星载ATM交换技术的特点和要求 星上设备尽量简单，减少硬件数量及复杂度 星载ATM交换信令和管理功能尽量简单有效，尽量将复杂的控制功能放在地面站 星载设备要求具有高可靠