shiron 卫星通信系统工作原理
2. InterSKY带宽有效性
2.1先进的双向ACM
在提供卫星宽带服务时，卫星的资源包括有超过三分之一的业务费用(运营成本)。两种最昂贵的资源：带宽和功率，在服务质量和可用性方面扮演决定性的因素。
Shiron InterSKY 双向宽带卫星通信系统，通过双向自适应编码和调制(ACM)以及宽带处理(BWP)技术降低卫星运营成本来满足市场和客户的需求。并且在任何时间，任何天气状况下提供最高的服务质量。
InterSKY现场验证的DVB S2 解决方案与动态的FDMA专利技术，与双向ACM相结合，与高品质连接性一起提供超过30%更大的空间段效率。比其他任何同类系统提供更多的“bps/Hz”，InterSKY领先于竞争对手，以较低的成本提供更好的宽带卫星连接性。旨在管理和提供最高的可用性和最小的卫星资源，这项技术提供了合并和嵌入式功能：
l 先进双向ACM
l AUPC
l 波束转换操作
l 多卫星集中ACM 操作
l 具有饱和转发器和在转发器边缘操作的能力
l 为简单网络实现和操作设计
双向的ACM始终以最低的卫星资源提供最高可用性，每个VSAT根据其当地天气情况和卫星覆盖面积，单独动态地选择MODCOD，以达到在全部地点实现最佳链路预算。
一个结合了BoD（带宽按需分配），TRC(传输速率控制)和APC(自动功率控制)的MCD（多信道解码器）允许ACM在入向在大的动态范围内运行，从而能能对抗大的雨衰减并且保持高可用性的链路连接。
2.1.1 出向先进的ACM技术
下面的图示“DVB-S2增益”代表”“每赫兹吞吐量”范围，DVB-S和DVB-S2方案之间典型的对比。
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DVB-S2方案 |
增益流量 |
| DVB-S |
DVB-S2(CCM) |
~29% |
| DVB-S2(VCM) |
~66% |
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| DVB-S2(ACM) |
~130% |
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| DVB-S2 (Shiron先进的ACM) |
~170% |
图 4: DVB-S2吞吐量增益
Shiron先进的ACM 技术实现了最高总的吞吐量，通过每个VSAT根据覆盖增益和气候状况动态选择最好的编码和调制。所需要的理想吞吐量，通过平均覆盖区域及平均降雨几率分布的办法进行流量平均分配而获得。在一个有许多站点的大地区，每个站点具有独立的气候条件，实际吞吐量将接近于计算的平均吞吐量，变化非常小。如果每个VSAT吞吐量被保持固定，增加的MODCOD(调制及编码)会降低带宽或者消耗DVB-S2 运营商的资源。
2.1.2 入向先进的ACM技术
一个结合了BoD（带宽按需分配），TRC(传输速率控制)和APC(自动功率控制)的MCD(多信道解码器)允许一个ACM在入向大动态范围内操作，且能对抗大量降雨衰减并且保持高效的链路连通性。
现有入向ACM包括以下主要组成部分：
l MODCOD选择(QPSK，3/4；8PSK，2/3；8PSK，8/9)
l 动态的APC和BoD
l 动态的TRC
根据网络环境，InterSKY选择上述参数最佳的结合，以便优化卫星资源(带宽和功率)并且满足用户要求(例如：服务模式，可用性，利润)。
2.1.3 多雨地区双向的ACM
在很多地区，多雨天气和雨季经常影响卫星服务有效性。为了保持服务水平，运营商不得不购买更大的动力资源和/或购买昂贵的户外驱动单元（ODU）来抵抗恶劣天气。
另外，世界当今的市场趋势已经从C波段改变到KU波段。对KU波段的不利因素是其对雨衰的敏感，这在一张大的降雨地区地图(见下图)例如拉丁美洲，亚洲和非洲特别成问题。结果导致，服务提供商必须为Ku波段的运行的解决方案支付昂贵的费用，而且这些方案有时候根本就不会使用。
InterSKY旨在为所有天气情况下提供杰出的服务。配备专利技术结合“防雨”技术、自适应的编码及调制(ACM)，自动卫星上行链路功率控制(AUPC)和传输速率控制(TRC)，系统提供高品质的连接性并且实际上是防雨的。
在保持低成本Ku波段终端收益的同时，提供类似于C波段的高可用性。
InterSKY 解决方法保证，在某个位置出现有衰减时，系统将自动调整编码和调制保证它的可用性。根据ACM服务器分析的位置状态，从DVB调制器发送给远端网关的的每一个帧都可能有不同编码和调制。DVB上行链路的上行链路功率控制器保证DVB发送功率始终是在控制之中。AUPC 算法应用于监控DVB信号接收的Eb/N0电平。每当发射功率电平的测量值显示偏离相关参数的预先配置时，AUPC 将发送一个控制命令来纠正发射功率电平。
双向的ACM始终以最低的卫星资源提供最高可用性，每个VSAT根据其当地天气情况和卫星覆盖面积，单独动态地选择MODCOD以达到在全部地点实现最佳链路预算。
2.1.4 先进的ACM管理
Shiron 先进的ACM技术根据每个VSAT覆盖增益和气候条件动态选择最佳的编码和调制结合方式，达到最高吞吐量，同时以最有效的方式管理卫星资源（功率和带宽）
ACM 控制器收集所需的信息并且从几个方面考虑优化方式：
l 每个VSAT的MODCOD双向（入向&出向）优化
l 最优功率的卫星资源利用以及结合以下参数的带宽平衡
l DVB S2转发器饱和
l 在非饱和转发器状态下入向和出向之间的载波
l 在多个入向之间的载波
所需要的理想吞吐量，通过平均覆盖区域及平均降雨几率分布的办法进行流量平均分配而获得。如果每个VSAT的吞吐量被保持固定，增加MODCOD(调制及编码)会降低带宽或者消耗DVB-S2 载波的资源。
在下列分析过程中我们在每个地区假设两种工作模式：方式1：“最高的MODCOD”可以用于基于卫星EIRP和地面站功能的地区，这种可用性与这样的MODCOD对应，称作“衍生可用性”。方式2：“要求可用性”与“衍生MODCOD”相对应。每个地区普遍存在这两种模式。
图 6: Availability vs. MODCOD & BW
2.2 带宽处理(BWP)技术
2.2.1 MF-TDMA运营商困境
传统的MF-TDMA系统在中心站使用单载波TDMA 接收机接收回路并且每个VSAT属于专用的入向波段。MF-TDMA 解决方案的主要缺点之一是主站的成本随着流量和种类的增加而迅速增加。由于MF-TDMA，载波的速度被固定，载波在几个VSAT之间共享，而且它的传输速度是这个载波的全部VSAT成员速度的总计。分配给一个终端的某个载波必须在此载波的传输速上度运行，即使它的实际流量处于低速状态。这就意味着增加EIRP以及网络中每个VSAT相应的ODU(天线和BUC)的大小，结果导致每个终端的成本显著增加。另外，为了降低终端成本，每个运营商VSAT的数量必须减少，这就意味着要增加载波的数量，结果主站的解调器和接收机的数量就要增加，因此大大增加了方案的成本。
在保持低成本终端的愿望(最小的瞬时数据传输率和最小ODU)和保持中心站低成本的愿望（每个TDMA运营商最小数量的VSAT和中心站最小数量的解调器和接收机）之间是有冲突的。这种冲突被定义为MF-TDMA 运营商困境。
MF-TDMA 运营商困境
| 低成本投入的中心站（拥有少的解调器）导致每个终端投入高的成本（大型ODU) |
或者 |
高成本投入的中心站（拥有多的解调器）只能支持低成本的终端（小型ODU） |
InterSKY 技术提供带宽处理的概念来解决MF-TDMA 运营商困境，并且允许低成本的中心站（最小数量的接收机）和低成本终端（最小的ODU）结果显著地降低了解决方案的费用。
2.2.2 BWP 多信道解调器（MCD）
一个新颖的解决方案是BWP多信道解调器(MCD)，通过一个高级的配置软件无线电技术，有能力处理一个固定数量的带宽，不管有多少载波占用这个带宽。MCD同时解调所有这样的载波。MCD的结构和功能描述如下图。
因此，前面提到的矛盾被消除了，并且通过分配最小的瞬时数据传输率终端成本被降低到最小。MCD和资源管理系统相结合使低成本宽带卫星解决方案的建立成为可能。而且,它允许资源管理系统激活某种流量类型的自适应增强模式,达到最佳频谱利用率。
图7：多信道解调器（MCD）结构和功能
我们来看一个通过卫星的宽带互联网的回路链接子系统（RLSS）。如果MCD 被用作回程链路的一堆可编程接收机，那么大家都想使用一个不仅支持MF-TDMA 操作，而且可以灵活地修改载波速度和带宽的接入方案。这将促使人们开发MCD的能力来调解很多窄带信号或者一定带宽上的很少的宽带信号，通过跟MF-TDMA 解决方案比较，在这个解决方案里载波的速度是固定的，分配给一个终端的某个载波必须在此载波的传输速上度运行，即使它的实际流量处于低的速度。
MCD提供一个较好的方案被称为动态的FDMA(突发模式频分多址接入)。动态的BM-FDMA的被定义为一个接入方案，即每个信道在一段时间专门用于一个单接口网关。终端使用带有突发传输的信道，这样允许频率和带宽快速的切换，没有包丢失，每个终端根据其流量和系统负载。因此，动态的BM-FDMA与BoD 功能相结合作为动态的MF-TDMA，当一个终端在某个时间占有一个频率，然后当它的带宽要求改变或者系统负载需要改变时切换到另一频率。不过，它的优势是：可以在瞬时速度上传输，这类似于它的实际流量速度，因此保持终端成本最低。
MCD结合动态的BM-FDMA, 和BoD+纯信道/管理SCPC + 运行的动态随机接入模式是保持终端、中心站和空间段成本最小化的最佳解决方案。
2.3 InterSKY 接入方法和基本的工作模式
2.3.1 自适应接入方案
提供自适应接入的高级组合：BoD+纯信道/管理SCPC+运行的动态随机接入模式，Shiron卫星通信提供以最有效的方式支持各种类型的流量的InterSKY的解决方案。在入向链路中,远端网关使用一个动态的BM-FDMA(突发模式-频分多址)载波和数据传输率达到2048Kbps数据传输以及到主站的网络命令。InterSKY系统提供工作频率和带宽的动态分配。
2.3.2 带宽管理
Shiron的自适应接入方案自然地以BoD方式工作，并且为了保持最佳的卫星资源和高效的连接性，它能够激活流量类型的自适应接入模式。NCC(网络控制中心)在按需环境里提供带宽管理。带宽管理被提供在一台单一或多个转发器/卫星基地上。所有回程通道专用的空间段被活跃的用户共享,并可用于新的需求。共享是基于动态BM-FDMA方案，即每个回程信道都有它自己的载波频率和带宽。
InterSKY系统允许出向DVB-S / DVB-S2载波和回程信道位于不同转发器上。回程信道带宽在转发器的部分上可以被拆分成许多非连续的段。
2.3.3 连接信道分配
在系统配置过程中，用于回程信道的开始频率和终止频率进入网络控制中心。清单在DVB-S / DVB S2 信道上被广播到全部远端网关(VSATs)。
只有当实际数据从用户发送到中心站时，频率信道被动态接入方案分配到每个远端网关。信道的带宽分配是根据测量的实际数据传输率，并且动态的适应于测量的数据传输率。
远端网关(VSAT)监控基于他们测量的流量被嵌入的流量分析仪所感知的连接的用户请求，然后选择一个进入信道来传送一个链接启动请求到InterSKY 中心站的网络控制中心。网络控制中心分配闲置专用信道然后把确认命令送到远端网关。分配给每一个连接的初始信道动态的适应于测量的流量。
当测量的流量不能调整专用信道的建立时，如果所需的数据传输率没超过配置的阈值，接入信道(AC)就可以被使用。如果这个阈值被超过，随机接入(RA)信道将被自动建立。此刻所有低速率流量将通过随机接入信道被传输。随机接入信道可以同时被多个远端网关使用。
2.3.4 带宽按需分配(BoD)操作
如果远端网关感觉流量数据传输率等于或者低于目前被占用的信道，那么会话将以相同的数据速率继续进行。如果流量分析仪感觉到数据率增加而且不能被回程信道调整, 远端网关会给NCC发送一个追加带宽的请求。假设配置参数允许额外的带宽分配, NCC就会给远端网关分配一个频率和新的数据传输率。远程终端重新配置解调器来继续新分配信道上的传输。因此，数据速率根据瞬时的需要在连接中动态地改变。
2.3.5 纯信道/管理SCPC 操作
除了带宽按需分配模式，给InterSKY 网关分配一个永久的固定的带宽是可能的。这被称为纯信道/ 管理的SCPC操作方式，因为网关得到的是它自己的SCPC 回程信道。这种方式被InterSKY系统完全管理，使用APC(自动功率控制)和AFC（自动频率管理）机制来保证保持最大效率来提供SCPC 服务。
2.3.6 动态的随机接入(RA)
InterSKY 提供自适应的、简单的和强大的突发模式随机接入管理，与专用的接入相比，它允许任何一种低速率流量以一种有效的方式进行传输。用户分配到随机接入信道是被管理和控制的，以便平衡负载来降低冲突，从而增加宽带利用率。
此外动态随机接入动态分配方案用于InterSKY系统里所有活跃用户100%的连接，允许超额定购流量。当系统在一种极端连接负载，即最大数量活跃用户和高竞争率情况下工作时，InterSKY网络控制转换为动态随机接入工作模式。这时系统分配新的随机接入信道, 被多个用户共享。
InterSKY™系统配备多种有效带宽分配管理方法。它是由系统运营商来选择功能的结合来满足客户的服务需求。这个平台所提供的多功能性使得以下任何或所的特征用于定制服务。
shiron系统是一个值得在开发的好的卫星通信系统。
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