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VSAT卫星通信 VSAT卫星广域网应用
 
( 2007/11/27 17:29 )

卫星广域网(SWAN,Satellite Wide Area Network)可视为一个高速主干网络,它能提供可变带宽设计,以便局域网(LAN)与城域网(MAN)互联。在SWAN中,高速率的VSAT能根据输入的业务量向用户动态分配带宽,同时,用户还可以为其广域网络灵活配置VSAT拓扑。
 
  据研究表明,局域网中的信息长度、终端效率和用户终端数据速率相差几个数量级,业务量变化动态范围很大。在这方面,现有的地面公用分组网存在一定缺陷,而利用VSAT组成的SWAN可提供大面积覆盖、高度的网络灵活性和业务量自适应性带宽连接,并且可以克服地面WAN的局限性,对各种局域网络互联具有吸引力。

VSAT网络

VSAT是英文Very Small Aperture Data Terminal的缩写,中文为甚小口径数据终端。VSAT是一种具有甚小口径天线的智能卫星通信地面站,很容易在用户办公地点安装。运行时通常由大量的这类卫星地面站(称为小站)与一个大型中枢地面站(称为主站)协同工作,组成VSAT网,用以支持广大范围内的双向综合电信和信息业务。
 
  VSAT系统有三个特点:
 
  1.小型化的地面站可以方便地架设在办公地点,口径为1.2-2.4米。
 
  2.智能化的地面站。整个VSAT网络包括大量的VSAT在内,将通信与计算机技术有效地结合在一起,使得信号处理、业务的自适应性和网络控制等有不同程度的智能化。

3.具有处理双向综合电信和信息业务的能力。
 
  根据VSAT系统所传输的业务种类,其网络大致可分为:星型网、网状网和混合网。
 
  星型网是以传输数据业务为主的系统,所以在VSAT组成的SWAN中以星型网络应用最为广泛。

星型网以主站为中心,与各个远端VSAT小站构成星型通信网。主站既可向全国广播公共信息业务,也可分别与各个VSAT小站以“一跳”(Single-hop)方式建立各自的双向通信业务联系。并且主站可以作为中枢,以“两跳”(Double-hop)方式沟通任意两个VSAT小站之间的通信线路。

通常,主站对远端VSAT小站的通信是将数据进行打包、复接,以一个时分多路复用(TDM)的载波发射出去,而各个VSAT小站则根据自己的地址码,从接收的TDM载波中识别出传输给本站的数据包,经过解调,还原成数据流后送给相应终端设备。各个VSAT小站对主站的通信是将各个小站的数据按照一定的用户协议组成一个时分多址(TDMA)载波发送给主站。

VSAT X.25 网络

X.25是数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备(DCE)之间的接口规程。VSAT网可以视为X.25分组交换网,VSAT小站作为分组交换网络的DCE使用。用VSAT网组成的X.25网络不同于地面分组网,所以在VSAT的分组网中需要加一个集中器(Concentrator)。在若干VSAT小站X.25端口上,分组数据被卫星链路送到主站,通过主站集中器集中流向某个端口,这个端口连接到X.25的主机(Host)或分组交换机(Packet Switching Note)上。

采用集中器后,DTE工作时如同与分组网相连,同时,分组网工作时如同只与一个DTE相连,因此,不会影响通信。而且,多个VSAT小站公用一个主站端口可以节约通信费用。

VSAT X.25 网的三种配置

1.有分组交换机的分组交换网

这是最常用的网络配置方式。利用交换机,分组网可以提供灵活、多样的功能以满足不同用户的通信要求。在VSAT卫星分组网中,由于所有分组数据都通过主站,因此分组交换机一般放置在那里。
 
  当两个VSAT小站要建立通信时,需要分组交换机的支持。其中一个VSAT小站的用户终端(DTE)要建立虚呼叫时,它发送“呼叫请求”(Call Request)分组。分组通过空间链路到达主站,再被送到交换机。经交换处理后,“入呼叫”(Incoming Call)分组被送回主站,再次通过卫星链路到达被叫VSAT终端。如果被叫终端接受请求,就发送“呼叫接受”(Call Accepted)分组,呼叫接受分组的传输过程和上述过程相同。总之,VSAT小站→卫星→主站→分组交换机→VSAT主站→VSAT小站,这是两个VSAT用户终端通信时分组数据的流程。

2.无分组交换机的分组交换网

在很多应用场合中,远端的VSAT小站用户终端只与某个主机通信。例如,数据采集、中心数据库和集中编码等。不需要两个VSAT用户终端之间的通信,也就不用分组交换机。虽然分组交换机是分组交换网的重要组成部分,但对于覆盖面积非常广的卫星广域网来说,相距遥远的VSAT主站与小站之间可以通过卫星建立直接连接。卫星呈现为一种对所有地面站都透明的信道,无需路由选择和交换。
 
  为了模拟分组交换机的接口模式,主站端口被定义为X.25 DCE并与X.25主机(Host)相接。

3.LAPB点对点的配置

LAPB(Link Access Procedure Balanced,平衡型链路访问规程)被广泛应用在X.25数据链路层中,它通过置异步平衡模式(SABM)命令要求建立链路。用LAPB建立链路只要求由两个站中的任意一个站发送SABM命令,另一个站发送UA响应即可建立双向的链路。

在VSAT的分组网中,主站和小站之间完成点对点的LAPB协议,即在卫星链路中只传送LAPB。

没有分组层,使得数据不具备交换和路由选择功能,但减少了处理时间,增加了吞吐量。
 
  LAPB的点对点配置的分组网有以下特点:

不允许小站对小站的呼叫,只有小站对主站的通信。
 
  只能完成点对点的通信。

比较适合交互式的业务。不适合文件传输,因为空间传输时延的影响,文件传输会中断。

VSAT数字数据网

数字数据网,又称DDN网,提供端到端的透明数字连接。它方便快捷地将异地的终端设备连接起来,中间不做任何处理。
 
  在VSAT网中,如果能实现BITT(BIT Transparent,透明位传送)协议,就可以完成透明传输用户数据的功能,即DDN网功能。

利用VSAT卫星网可以实现以下DDN网功能:
 
  1)利用VSAT网建立VSAT远端用户到主站的双向透明连接如果有两个终端需要通信,一个在主站附近,另一个在远端,而且他们的通信要求透明,VSAT会利用TDM或TDMA双向卫星共享信道,建立VSAT小站与卫星、卫星与主站之间的双向联系。VSAT小站把进入端口的数据不做处理地直接打成适合卫星传输的包输入卫星信道,传到主站,主站按照相反的过程解包,恢复原始数据流。

由于卫星传输覆盖面广的特点,在完成上述过程时没有中间结点和用户线,最大限度地减少了故障点,增加了可靠性。
 
  2)利用VSAT网建立VSAT远端用户之间双向透明连接  当两个远端用户终端要求通信时,分别在两个VSAT小站上建立小站与主站的双向透明信道,然后利用短接装置把两个端口短接。

3)点对多点的单向透明传输

主站用户终端向若干单向VSAT用户终端传播数据。

4)点对多点的双向透明传输

主站用户终端同时与若干双向VSAT用户终端通信。
 
  VSAT在广域网的应用还有很多,这里只简单地介绍了两种(X.25与DDN)最简单、最广泛的应用。随着计算机和数据通信技术的发展,具备许多卫星通信优势的VSAT将会得到越来越广泛的应用。

   来源:C114
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