【解决方案】O-EYE VSAT卫星通信网传输系统
O-EYE VSAT卫星通信网传输系统解决方案
1、总体概述
1.1、卫星通信技术简介
卫星通信技术，是利用同步静止卫星或低地球轨道卫星作为中继站来转发或反射无线电信号，在两个或多个地球站之间进行的传输的技术。卫星通信是近几十年来得以迅速发展的一种尖端技术的通信手段。它最突出的优势是覆盖范围大，其它任何通信手段都无可比拟。通过多样的卫星通信技术，能够实现语音、数据、互联网、视频等等多种媒体信息的混合传输。另一方面，随着卫星终端技术的不断开发，卫星通信已经全面进入宽带、高速时代，与地面光纤通信可以相得益彰。在灾难恢复、应急通信、地面线路备份及WWAN（包括GSM、CDMA、3G等）和WLAN等通信手段的延伸等情况下均发挥出了无可替代的作用。
【图1】卫星通信网三层传输结构示意图
现代卫星通信网基本上可分为两大类：一类是单星组成的卫星通信网络，另一类是多星组成的卫星通信网络。这些网络又可以按业务不同分为固定通信业务网络、移动通信业务网络和电视直播业务网络。
【图2】卫星通信网传输典型组网
卫星通信网拓扑结构的发展由单星固定通信业务（VSAT通信）可见一斑。VSAT通信最早使用的是星状网，现已发展到多种网络结构，如网状网、星状与网状的混合网、卫星通信链路与地面通信链路的混合网（分为VSAT站作网关和VSAT站作远端用户两种）。
多星组成的地球静止轨道卫星通信网络包括：提供国际固定通信业务的全球覆盖的Intelsat（国际通信卫星）系统，以及提供国际移动通信业务的全球覆盖的Inmarsat（国际移动卫星，原名国际海事卫星）系统。这两个系统网络由各自分布于三大洋上空的地球静止轨道卫星、遍布全球的地球站和辅助地面链路组成。多星组成的低地球轨道卫星通信网络包括提供移动通信业务的全球覆盖的Iridium（铱星）系统、Globalstar（全球星）系统和 Orbcomm（轨道通信）系统。这些系统网络由各自分布于低地球轨道上的数十颗卫星、遍布全球的地球站和辅助地面链路组成，其中Iridium（铱星）系统各卫星之间还建立了星间链路。
【图3】应用实例：采用卫星通信网传输方式的海岛信息处理站
1.2、卫星通信的优势
1.2.1 、覆盖范围大，传输距离远
理论上只要在静止轨道上等间隔布局3颗卫星就可以覆盖全球范围。所以无论距离多远，只要在卫星波束覆盖到的地方均可进行通信和传输。用卫星通信技术实现越洋传输，洲际传输都是完全可行的。
1.2.2 、传输容量大
随着卫星通信技术的不断发展，传输容量也愈来愈大。卫星通信信道从以前的C频段（6/4 GHz），Ku频段（14/12 GHz）逐渐拓宽，现在已拓展到Ka频段（30/20 GHz）。C频段的可用带宽为500 MHz～800MHz；Ku频段的可用带宽为500 MHz～1000 MHz；而Ka频段的可用带宽可达到3500MHz。因此，Ka波段卫星通信系统可为高速卫星通信、千兆比特级宽带数字传输、高清晰度电视（HDTV）、卫星新闻采集（SNG）、VSAT业务、直接到户（DTH）业务及个人卫星通信等新业务提供一种崭新的手段。
1.2.3、传输可靠性高
误码率一般在Pe ≤ 10-7～10-10之间。由于卫星链路大部分是在大气层以上的自由空间传播，属于恒参信道。其特点传输损耗小，电波传播稳定，不易受通信两点间的各种自然环境和人为因素的影响。即便是在陆地灾难发生的情况下，也能维持正常通信。因而灾难恢复时的应急通信手段当属卫星通信首当其冲。
1.2.4、广播特点和多址通信
除广播是卫星通信一大特点外，卫星通信还具有多址联接功能。卫星所覆盖区域内的所有地球站都能利用同一卫星进行相互间的通信，即多址联接。
1.2.5、建设成本与距离无关
地面微波中继系统或电缆载波系统的建设投资和维护费用都随距离的增加而增加，而卫星通信的地球站至卫星转发器之间并不需要线路投资，因此，其成本与距离无关。
1.2.6、适用范围广
地球站的建立不受地理条件的限制，可建在边远地区、岛屿、汽车、飞机和船舶之上。
1.3、卫星通信的缺点
1.3.1、固有的信道延迟
由于同步卫星轨道距离地球三万六千多公里，两地球站之间电磁波的传播距离达7200公里，经卫星中继转发一上一下，因而造成大约270毫秒的端至端单向传播的固定信道延迟，这是卫星通信无法避免的缺点。
1.3.2 、雨衰
采用Ku以上波段进行卫星通信时，受雨衰的影响较大。
1.3.3 、特殊时期传输中断
特殊季节和时段可能会发生日凌中断、星蚀等现象。日凌一般发生在“春分”，“秋分”季节。
1.3.4 、成本较高
卫星发射成本非常高，而其寿命设计通常是十几年。
1.4、VSAT卫星通信技术与市场发展简介
VSAT（Very Small Aperture Terminal，直译名称“甚小口径终端”）通信是二十世纪八十年代初发展起来的一种高尖端卫星通信新技术。VSAT通信将计算机技术和卫星通信技术首次完美结合起来，它能广泛支持双向/单向通信，为各行各业的用户组网，承担数据、话音、图像等通信业务的传输。九十年代初期开始引进我国以来，VSAT通信犹如雨后春笋般地迅速在神州大地开展起来，为中国的卫星通信市场带来了巨大的社会效益和时效性。
九十年代的VSAT通信具有如下特点：
- 通信体制：TDM/MF-TDMA（多数），TDMA
- 通信标准：无通用标准，各家自成一体。
- 低速（稀路由）：在TDM/TDMA星状网里，出向载波最高支持到512 Kbps，入向载波最高支持到256 Kbps。
- 带宽：可动态分配。
- 价格：昂贵
1.4.1、VSAT卫星通信技术的优点
VSAT通信之所以得到发展，除了它本身固有卫星通信的优势外，它还有两个主要特点：
1.4.1.1、地球站设备结构简单
VSAT卫星通信地球站设备结构简单，全固态化，尺寸小，耗能小，系统集成与安装方便。VSAT站设备通常只有室内和室外两个单元。而且体积小巧轻便，安装，拆装都极为方便。所以，它既可以方便地安装在用户指定的固定站点，也同样适合于建立移动的卫星通信地球站。这样，无论何时何地，小小的VSAT终端都可以通过卫星链路直接与中心站（主站）通信或与另一远程终端通信，不需要任何别的中继手段。这样大大方便了用户的使用，而且大大降低了设备成本，因而具有明显的经济效果。
1.4.1.2、组网方式灵活方便
VSAT卫星通信组网方式灵活方便。在VSAT系统中，通信网络结构形式可分为星形网络、网状网络和混合网络三类，它们各具特色。
- 星状网络：是由一个中心站或主站及若干个VSAT远程终端组成。主站具有较大口径的天线和较大功率的发射设备。中心站除负责网络管理外，还要承担各个VSAT小站之间信息的发送与接收，即为各小站间提供传输信道和交换功能，因此主站具有控制功能。一个星形网络可以容纳数百个及至上千个远端站，网络内所有远端站都与主站建立直接通信链路，可直接通过卫星一跳相互通信。小站与小站之间不能直接进行通信，必须经过主站转接，按“两跳”方式构成通信链路。所以，星形网络特别适于各小站与主站之间传输高速数据业务。
- 网状网络：它同样由一个主站和若干小站组成，即全网远端站之间可以实现“单跳”通信，无须再经过主站转接。但必须有一个主控站（即Master）来发送控制信令及管理信道分配。从而使得远端站之间的通信传输时延比星状网减少一半，只有0.27秒。因此特别适合于对延迟敏感的语音业务及其它实时业务。
- 混合网络：是融星状网络和网状网络于一体的网络，集中各自有利的方式完成链接。网中具备网状功能的VSAT远端站之间可以不通过主站的转接，而直接进行端到端的一跳通信。
1.4.2、VSAT卫星通信技术主流发展历程及展望
VSAT通信技术目前已相当成熟，而且新技术，新产品在不断开拓VSAT通信市场的应用，进入九十年代中期后，VSAT通信又进入一个全新的时代，由低速窄带向宽带高速发展，随internet业务的迅猛发展，卫星通信的宽带业务也应运而生。以IP为平台的宽带卫星通信系统相继诞生。宽带卫星通信系统相比90年代传统的VSAT产品，其信价比可以说无与伦比。因而使得新一代的VSAT通信在价格上有了更明显的竞争优势，同时有了更强大的功能和活力，运营更加方便。
| 年代 | 通信体制/标准/技术特点 | 应用范围 |
| 1980～1990 |
|
点到点通信 低速星状组网 |
| 1991～1995 |
|
低速数据，话音，分组交换网等。 |
| 1995～2001 |
|
数据、VoIP、视频等多媒体业务 互联网业务 |
| 2002～2010 |
|
互联网业务 视频流传输 VPN（虚拟专用网） 视频会议 VoIP（支持QoS） 广播、组播功能 远程监视 GSM Backhaul WLAN延伸 数据采集与监控系统（SCADA） |
| 2002～2010 |
|
互联网业务 TCP/HTTP加速 电子邮件和即时消息 文件传输 视频流传输 VPN（虚拟专用网） 视频会议 VoIP（支持QoS） 广播、组播功能 远程监视 GSM Backhaul WLAN延伸 数据采集与监控系统（SCADA） |
2、需求分析
2.1、基本需求
- 工作波段：Ku波段
- 中心站位置：胜利油田信息中心
- 中心站天线口径：6.2m
- 中心站功放：100W
- 胜利油田平台站天线口径：1.8m
- 胜利油田平台站功放：8W（最终依据链路计算确定）
- 胜利油田船载动中通天线口径：1.0m或1.2m
- 远端固定站功放：16W（最终依据链路计算确定）
- 网络拓扑：星网结合
- 业务类型： 数据、语音、图像、视频会议等综合业务
- 用户接口：10/100 Base-T以太网口，RJ45。
- 主控站最高发送速率：6Mbps
- 远端站最高发送速率：2Mbps
- 站点规模：1个中心站、10个胜利油田平台站站、2个船载动中通站，共13个站点。
- 支持动态带宽分配和固定带宽分配功能，有效利用和节约卫星带宽资源。
- 系统支持不小于50个端站的管理能力，并具扩展能力，后期可平滑扩容与升级。
- 卫星主控站与固定子站之间的链路可用度不小于99.9%，移动站与主站之间链路可用度不小于99.7%。
2.2、建设目标
应急卫星通信系统，是作为胜利油田通信系统建设项目的重要组成部分，主要包含通信设备有：卫星通信主站1套，胜利油田平台站10套，卫星船载动中通站2套。
建设一套技术先进、实用、可靠性高、组网灵活、安全保密性强、资源共享的卫星通信系统。可以在胜利油田平台站或船载站实时监控海面视频图像信息、可以和中心站打电话、发传真，召开电视电话会议、发送接收胜利油田内部数据、发送接收E-Mai、l、收看卫星电视节目。
2.3、建设原则
系统是应对突发事件的重要通信保障手段，极端情况下，甚至是实现应急信息畅通的唯一手段。因此，在系统建设过程中将严格遵循以下几个原则：
2.3.1、高可靠性原则
在系统设计、设备选型、软件开发中严格按照系统可靠性要求，加强对各部件的质量控制，一律采用满足失效率要求的高等级产品，相应要求，全方位提高系统的可靠性，临时组网时保证在应急情况下第一时间（15分钟内）开通网络，并连续不间断地稳定运行，保障突发情况下的信息畅通，系统关键设备要采用冗余设计，提高系统的容错能力。
2.3.2、强适应性原则
为保证在各种自然环境和突发灾害情况下的通信畅通，VSAT网系统设计、设备选型、结构设计时，加强对抗震、防雷、防爆、抗风、防雨雪、耐热耐寒等的系统设计，确保系统在极恶劣的环境条件下正常使用。
2.3.3、可扩展性原则
在系统设计和设备选型时，一律采用标准的接口规范，保证设备间的相互兼容，并预留与未来的扩容接口，加强系统的后期扩展能力。
2.3.4、安全性原则
卫星通信传输网是应急通信的重要保障平台，系统设计应充分考虑网络的安全性要求。具有界面良好的综合网管系统，能够通过分级管理、密码管理、严格的授权、角色鉴权等机制，保证网络管理的操作安全性。网管软件应实时对故障情况进行声光报警，极端情况下，系统停止载波发射。此外，各主站及子站应配装电信级防火墙设备，电信级可网管三层以太网1000M交换机设备，以有效抵御网络攻击，以满足各类业务扩展及应用需求。
2.3.5、系统先进性原则
充分运用现代卫星通信与网络技术，提高建设起点，确保该系统的先进性，确保系统具有较长的生命周期。
2.3.6、系统经济性
系统设计遵循效益最大化的原则，充分考虑各类资源的合理配置。
2.3.7、系统可维护性
系统设计要提供简单、直观、方便的维护和管理手段，尽量减少维护和管理环节。主要设备能完成故障的检测和告警，能适应分级修理要求，可更换单元平均维修时间不超过30分钟。厂家技术支持解决故障平均恢复时间：不大于24小时。
2.4、其它需求
2.4.1、系统处理能力
考虑到系统的将来的应用升级，要满足可利用现有的卫星通信设备配置的情况下，系统能够进行业务的升级，如后续可以根据应急需要，扩充话音路数、进行多点视频会议传输等。系统的整体设备配置应具备以下能力：
- 主控站：下行接收能力不低于6Mbps，上行发射能力不低于6Mbps
- 平台站：下行接收能力不低于4Mbps，上行发射能力不低于2Mbps
- 船载站：下行接收能力不低于4Mbps，上行发射能力不低于2Mbps
2.4.2、网络管理要求
主控站作为系统的控制中心，具备以下功能：
- 信道资源分配
- 全网时间和频率同步
- 网络管理的配置管理、性能管理与故障管理等功能
- 各终端站登陆鉴权
2.4.3、业务要求
各站点之间能够满足如下业务的传输需求：
- 视频监控图像与召开视频会议
- VoIP语音电话
- 文件、数据传输
- E-mail收发
2.4.4、平均故障时间
设备的平均故障间隔时间应大于50000小时，平均恢复时间：MTBR≤30分钟。
2.4.5、系统扩容
系统具有灵活方便的扩容和升级能力。作为承接前端设备接入和信息汇聚传输两者间的枢纽，信息汇聚点是非常重要的前端点，而目前遇到的一个重要问题是信息汇聚点的电源供应问题。在一般情况下，由于信息汇聚点往往位于前端机房中，因此通常采用本地供电+UPS电源的方式解决电源供应问题，然而，由于各前端点情况不同，部分前端点在供电上仍存在不足。
3、解决方案与配置建议
依据前文对用户业务需求的分析，为完全满足用户业务需求，应采用当前最先进的VSAT卫星通信技术，来组建一个性能优越、组网拓展灵活、全面支持综合业务、设备工作稳定可靠、用户运行维护简单的卫星通信专用网络。 为此，系统设备选型基本技术要点和原则归纳如下：
- 网络拓扑：支持星状/网状/混合网
- 通信体制：支持TDM/TDMA
- 数据接口：以太网10/100BaseT，RJ45
- 支持TCP/IP加速
- 支持QoS
- 支持动态带宽分配、管理方式
- 扩展性好
- 网络管理运行维护简单
- 功耗低，支持多种供电方式
- 设备集成度高，更加小型化
- 全面采用新一代卫星通信和网络技术的系统产品
3.1、最新宽带VSAT卫星通信技术
基于上述基本设计和系统选型原则，在此建议采用卫星通信中采用最新VSAT卫星通信技术的系统设备——O-EYE Advansys 宽带卫星通信系统。该系统不仅可以充分满足项目的所有需求，使得各种通信体制、各种拓扑架构完美地集合在同一硬件之下，并是目前具最佳性价比优势的VSAT卫星通信系统。
另一方面，该系统虽然采用了最新一代的VSAT技术，但它的技术却是基于非常成熟的VSAT体制和技术上发展而来，目前该系统已经在欧洲，北美得到广泛应用，在系统稳定性方面也相当成熟。
数多年来，对于运营卫星数据及多媒体网络的运营商而言，面对的是一个无奈的选择。有时候，系统设备（包括主站和远端站）的总成本可能还比较低，但运营成本却非常高，譬如卫星频带的租用费相当昂贵等；而有时候运营成本较低（包括卫星容量，网络管理等），但设备的投资成本又非常高。这使得卫星通信的运营处于一种尴尬的两难境地。这些因素严重制约了卫星通信的推广应用，使得卫星通信的优势在我们这样一个幅员辽阔的国土上难以充分发挥。
O-EYE Advansys是目前最先进的VSAT卫星通信技术，它通过采用最具创新的组网机制与最新的半导体芯片技术的组合，使得O-EYE Advansys在设备成本和运营成本二者之间进行了全面优化。
O-EYE Advansys卫星通信系统的出现，标志着在站点组成方面，传统的大型、复杂、昂贵的主站+少量终端站构成方式的结束。O-EYE Advansys的网络主站采用了非常紧凑且轻巧的结构，而这样一个小巧的主站，却可以用来支持高达250个远端站的规模。更进一步来说，即使是要无缝拓展到数千个远端站的规模，采用O-EYE Advansys卫星通信系统也十分容易地实现。
相比我们以前看到的那些大型卫星主站来说，O-EYE Advansys的主站不需要庞大的机柜，设备简单，软件功能更强，集成度更高。无论是主站还是远端站，O-EYE Advansys的维护都是非常容易和简单的。这点针对非通信专业的用户来说，使用更方便，维护更简易，维护成本可以降低很多。
3.2、VSAT产品选型分析
O-EYE Advansys系列产品的所有技术，基于当前业已成熟的最先进VSAT技术，并在此基础之上进行突破和创新，而且其性价比与其它VSAT产品相比优势较为明显。下面介绍O-EYE Advansys E-SAT系列产品与市场上其他同类产品相比的主要优势及特点。
3.2.1、组网模式的灵活性
该系列产品组网模式的灵活性是迄今为止业界任何一款VSAT产品所无可比拟的。在同一个平台上，硬件无需任何改变，就可以在各种通信体制、各种拓扑架构之间灵活转换，所有转换只需要软件来设置。这样的组网方式，非常适合用户的组网需求和应用特点。O-EYE Advansys E-SAT系列产品的特点包括：
- 同一个硬件平台下支持多种通信体制：在SCPC、TDM/TDMA，TDMA任意体制中转换，只需软件确定
- 同一个硬件平台下支持多种拓扑：可支持多样化的的拓扑架构，在点对点专线、星状网、网状网、树状网之间任意转换，也可以组成一个多拓扑的混合网，只需在网管上改变定义而已。
- 在全球各地的应用中，O-EYE Advansys E-SAT系列产品的所有通信体制和拓扑方式都已被充分地测试并验证通过，证明其技术非常成熟。
3.2.2、LDPC编码方式
O-EYE Advansys E-SAT系列产品是最先将LDPC编码应用在TDMA载波上的系列产品。
众所周知，LDPC编码技术是当前业界公认的最先进的、效率最高的纠错编码方式，它使得卫星解调器的Eb/No接收门限值比所罗门编码、Turbo编码都还要更低。被认为最接近香农公式的理论值，至少在相当长一段时间内无可逾越。
LDPC编码已经成熟地在一个DVB-S2标准的TDM载波上得以应用，而在TDMA载波上业内还没有任何其它同类厂商做到用LDPC编码。目前业内其他厂商一般在TDMA载波上采用Turbo编码，O-EYE Advansys E-SAT系列却成功地将LDPC编码应用到了TDMA载波上，这可以为用户在端站上节省发射功率。
3.2.3、主站、端站硬件模块相同
O-EYE Advansys E-SAT系列产品的主站和移动站的硬件模块完全相同，仅在安装软件有所不同。这确保了用户备品、备件的一致性和维护方便性，在业内是一个创新。
在传统的VSAT模式中，主站通常是庞大、复杂的，必须有相当专业基础的且经过专门培训的技术人员来维护。O-EYE Advansys E-SAT系列产品的而主站、端站的硬件构造相同，使得用户的维护变得极为简单、易行。也大大增加了用户备件的一致性。
3.3、VSAT产品组网拓扑
基于O-EYE Advansys E-SAT系列产品的突出优势，在本项目中的组网非常容易实施，而且也非常灵活。在本项目中，建议采用TDMA全网状组网，其拓扑示意图如下：
【图 4】O-EYE Advansys E-SAT系列产品的TDMA组网拓扑示意图
采用TDMA组网的特点如下：
- 所有站点之间的通信，在空间链路上全部为一跳实现。因此，语音、视频会议等实时通信大大减小了空间信道的延迟，会话质量将变得更连贯、更顺畅。
- TDMA组网为无主站模式。意即任何一个端站都可以根据需要定义为主控站。依据技术需求，静中通站可以做为主控站的异地备份。届时一旦需要，通过网管定义，立即转换角色，静中通站替代原主控站担当主控站的角色。
- 主控站具备网络管理功能。满足技术需求中的所有功能。主控站担负为网内端站发送申请信令、动态分配带宽等任务。还可以提供网内工作状态监控、报警等。
- 主控站包括静中通站（备份主控站）设备均为冗余配置。
3.4、VSAT产品配置方案
配置方案依据技术需求，做出以下配置：
3.4.1、主控站配置
- 室外Ku 100W 功放+ LNB
- 主控站天线：Ku 6.2m 环焦天线
- 主控站室内卫星基带系统：E-SAT 8000（冗余配置）
- 主控站网管系统
- 视频监控网管系统
- 电视电话会议系统
- VoIP子系统
3.4.2、平台固定站配置
- 室外 功放+ LNB
- 静中通站天线：Ku 1.8m 抛物面天线
- 室内卫星基带系统：E-SAT 1000
- 室内视频监控设备
- 室内电视、电话会议系统
- VoIP语音网管
- 网络交换机等
3.4.3、船载动中通移动站配置
- 室外功放+LNB
- 固定站天线：Ku 3.7m 抛物面天线
- 室内卫星基带系统：E-SAT 1000
- 室内视频监控设备
- 室内电视、电话会议系统
- VoIP语音网管
- 网络交换机等
3.4.4、通信体制和拓扑架构
通信体制/拓扑架构上，采用TDMA/网状结构。根据以上配置，一个具备网状拓扑的应急卫星通信网络组成的示意图如下。
【图 5】胜利油田卫星通信网络组成示意图
3.5、载波分配和占用带宽分析
根据项目技术需求：
- 主控站发送和接收能力必须达到6Mbps；
- 固定站接收能力要求达到4Mbps，发送能力要求达到2Mbps；
- 同时对占用卫星带宽又提出限制，通常业务占用卫星带宽不大于2MHz，而前期总占用卫星带宽不得超出6MHz。
综合考虑这些条件，我们分别考虑分配一个3.2 Mbps的TDMA载波情况，满足日常常规业务；及分配一个6Mbps的TDMA载波满足业务应急使用。在这两种情况下，除主控站占用大约几十KHz的带宽做为控制信道，发送申请信令及一些管理信息外，其余带宽供包括主控站在内的四个站点通信使用。
3.5.1、常规业务载波带宽
第一种情况，满足常规业务设置一个3.2Mbps的TDMA载波，TDMA载波采用QPSK ，LDPC 5/6，载波效率 95%。这样，我们根据公式计算卫星需要占用的载波带宽：
载波符号速率 ＝ 信息速率 ÷ (调制因子 × FEC编码率 × 载波效率)
＝ 2,000Kbps ÷ (2 × 5/6 × 0.95)
≈ 1266Ksps
＝ 1.266Msps
载波占用带宽 ＝ 载波符号速率 × (1 + 滤波器滚降系数)
＝ 1.266 × (1+ 0.35)
≈ 1708 KHz
＝ 1.7 MHz
由以上计算得出，常规业务在一个2 Mbps的TDMA载波里，占用带宽 ＜ 2MHz。
3.5.2、应急业务载波带宽
第二种情况，应急情况时业务量增大，分配一个6 Mbps的TDMA载波，其中TDMA载波采用QPSK ，LDPC 5/6，载波效率 95%。这样，我们根据公式计算卫星需要占用的载波带宽：
载波符号速率 ＝ 信息速率 ÷ (调制因子 × FEC编码率 × 载波效率)
＝ 6,000 Kbps ÷ (2 × 5/6 × 0.95)
≈ 3790 Ksps
＝ 3.79 Mbps
载波占用带宽 ＝ 载波符号速率 × (1 + 滤波器滚降系数)
＝ 3.79 × (1+ 0.35)
≈ 5117 KHz
＝ 5.117 MHz
这样既满足了对主控站及端站的发送能力的要求，也符合需求中对前期卫星占用最大带宽的要求。
3.5.3、载波分配示意图
【图 6】TDMA载波占用卫星带宽示意图
这是目前启动阶段的最合理最经济的配置。待到后期业务增长需要时，随站点的增加，可再扩容TDMA载波。目前是一个四个站点组成的网状拓扑结构，随站点数目的增加，我们可以将该网组合成一个混合网的拓扑架构: TDM/MF-TDMA（星状网）+ TDMA（局部网状网）。这样可以更加充分地发挥星状网的集中管理及资源共享的优势，又可以满足部分站点对网状的需求，使得组网的合理性及效率大大增加。
综上所述，这是一个前瞻性很强，组网非常灵活的解决方案。对非专业的用户组网，带来极大的灵活性和方便性。
3.6、链路预算及租用卫星建议
依据亚洲3S卫星在目的使用区域的覆盖情况，我们与卫星公司交流后，做了一个链路预算。计算前提条件如下：
- 卫星主控站与固定子站之间的链路可用度不小于99.9%，移动站与主站之间链路可用度不小于99.7%；
- TDMA FEC 2/3， Eb/No 4.2 dB, 误码率小于10-7，
- 主控站天线Ku 6.2m （功放指定100 W）
- 主控站发送能力 6 Mbps
- 胜利油田平台站天线 Ku 1.8m
- 胜利油田平台站发送能力 6 Mbps
- 胜利油田船载动中通站Ku 1.0m或1.2m
- 固定站发送能力 6 Mbps （考虑到共享一个6 Mbps的TDMA载波，因此固定站的发送能力也必须达到 6 Mbps）
经过初步链路计算得出：
- 胜利油田平台站需要配置Ku 8W功放。
- 胜利油田船载动中通站需要配置 Ku 16W功放。
4、系统设备描述
4.1、O-EYE Advansys E-SAT系列卫星路由器
4.1.1、独一无二的多拓扑（All-in-One）特性
O-EYE Advansys卫星路由器的最大亮点为 “全合一”（All-in-One）技术。即基于同一个 、通用的硬件平台，支持各种不同体制的架构。各种不同运行模式的支持由所选择的软件而决定，无需硬件替换或现场访问。
基于数字信号处理技术和半导体集成芯片的最新进展，使得有可能在以上各种传统独立的通信体制和拓扑之间跨接缝隙，做到无缝连接。O-EYE Advansys已经做到了这一点。整个系统的核心就是O-EYE Advansys的技术团队针对卫星链路进行优化而专门研发的高性能卫星路由器。全功能一体化设备的软件定义功能、超小型化体积及其低耗电都达到业内最领先水平。
以O-EYE Advansys E-SAT系列产品中的E-SAT 1000为例来说，它支持TDMA全网状、TDM/TDMA星状网、SCPC及混合网的拓扑设置。用户在使用中，根据应用情况或运营模式的变更可随时改变拓扑设置。
4.1.1.1、TDM/TDMA星状拓扑
在TDM/TDMA星状网络里，所有远程站点的数据都通过TDMA信道上传到中心主站；中心主站也可以通过TDM载波实行上传下达，对所有远端站点或部分站点或单个站点进行广播，组播或单播。如下图所示：
【图 7】E-SAT 1000组成的TDM/TDMA网络
4.1.1.2、TDM/TDMA+TDMA半网状/多级树状拓扑
在上图中，我们还可以看到在该星状架构里，也可实现部分站点之间的网状通信，也就是远端站到远端站之间的“一跳”通信。实现网状通信，可以根据用户的需要进行软件设置。如果对于构建一个树状的网络管理架构，就可以在网络里允许部分远端站之间开通一跳通信。
【图 8】典型的树状管理结构示意图
对于这样一个多级的树状管理结构，便可以在一个TDM/TDMA的星状拓扑网络下，叠加若干个局部的网状网，即可实现这种多级树状的拓扑架构。多级树状拓扑的实现，如下图所示：
【图9】E-SAT 1000组成的树状拓扑网络
4.1.1.3、TDMA Hubless全网状拓扑
另外，E-SAT 1000还可以定义成全网状的TDMA网络，如下图所示：
【图 10】E-SAT 1000组成的TDMA全网状网络拓扑示意图
在一个纯TDMA的全网状模式下，可以任意选择一个远端站设置为主控端站。由它作为TDMA网里发送、管理控制信令的主控站。这个主控站是可以根据需要和设置变换的。
4.1.1.4、SCPC/DVB-SCPC点对点/点对多点拓扑
此外，E-SAT 1000还可以设置成SCPC方式工作；如下图所示：
【图 11】E-SAT 1000组成的SCPC网络
4.1.1.5、混合网拓扑
前面介绍的几种拓扑形式，还可以混合方式定义，即可组成一个混合网的拓扑架构。
综上所述，O-EYE Advansys革命性的技术，带来巨大的成本优势，无论体制改变，拓扑改变，主站和终端的角色互换，都不需要额外的投资，仅需要轻松地在软件上改变配置便可实现。而这种组网投资成本也将会非常节省、非常实用。
4.1.2 、优异的解调器信噪比（Eb/No）特性
为达到一个给定误码率（BER）所需要的信噪比（Eb/No）是衡量任何一个解调器性能的基本指标。对于给定误码率所需的Eb/No越低，就意味着卫星容量的利用率越好。
在VSAT网络中，很多出向信道MODEM中的解调器，由于都采用基于DVB-S/S2标准的芯片装置，这样无论是哪一厂家制造的前向信道解调器，其性能或多或少都基本相近。
可是，对于TDMA入向信道或回传信道的解调器，各个厂家产品的性能则会有很大的不同。O-EYE Advansys卫星通信系统在业界是首个目前唯一将当今公认的性能最优异的LDPC前向纠错编码技术在TDMA回传信道上得以实现。
在达到误码率BER＝10-7前提下，所需门限信噪比Eb/No仅为4.2dB（QPSK，FEC＝2/3）。这比相同条件下基于所罗门级联卷积码的编码方式，门限信噪比（Eb/No）低2dB；比采用较具竞争力的Turbo编码技术，门限信噪比（Eb/No）还要地大约1dB左右。
由此可见，相比其他许多竞争技术，在O-EYE Advansys网络中其回传信道解调器所需更低的信噪比（Eb/No）这一特性，在卫星容量上又转换为多达40%的额外增益！
4.1.3、出向信道的高带宽效率
O-EYE Advansys出向信道采用当前最先进的LDPC编码。由于仅是利用DVB-S2的物理层信令，而传输依然是用原始的IP数据包传输，因而封装开销就可以非常非常低。相比目前流行的DVB-S/S2系统，因其需要将IP数据包封装成MPEG的包格式后，再在空间链路上传输；因而O-EYE Advansys省去了这一开销，大约得到一个显著的30%以上的出向带宽效率增益。O-EYE Advansys的出向效率经测算可高达98%！
4.1.4 、入向信道的高带宽效率
O-EYE Advansys入向信道也采用当前最先进的LDPC编码技术。这在目前其它任何一个VSAT厂商都没有做到，属于独此一家。其它采用TDM/TDMA通信体制的厂商，回传链路的编码技术大都采用所罗门或Turbo方式。这是O-EYE Advansys系统一个独具的亮点。由于相对DVB-RCS标准和IPoS标准等，O-EYE Advansys没有Aloha和Burst的封装开销，这使得回传信道的开销非常低。入向信道的带宽效率可高达95%！
在卫星网络里，大部分基于动态分配带宽的方法，都基于时分多址（TDMA）时隙的变化。一个TDMA系统的效率取决于其帧结构，包开销大小，以及时隙资源管理器的性能等，是否能够迅速地和有效地给每一个单一单元的有效业务分配到可用的容量，避免协议转换的浪费以及数据“填充”和重传。
在O-EYE Advansys系统里执行的TDMA算法接近TDMA性能可能的最高理论值。快速有效的轮询（polling）和预约方法，通用的封装以及在回传链路上接近零开销的数据包传输，都体现在O-EYE Advansys系统的设计之中，致力于系统的几近理想化。
与“纯信道”模式的SCPC方式比较，O-EYE Advansys的TDMA算法提供高达95%的信道利用率。经证实，O-EYE Advansys的TDMA算法与其它竞争的VSAT相比，在带宽利用率方面，大约优于15%以上。
4.1.5、灵活的扩展性及速率特性
O-EYE Advansys技术还有一个十分显著的特性，即可以从很低的符号速率起步。在支持DVB-S/S2的TDM/TDMA网络里，通常出向载波的最低起始速率也要求在1Msps。这对许多业务集中在回传信道上的用户来说，出向信道占用的带宽确实造成一种浪费。
而O-EYE Advansys的TDM载波最低速率可以从256Kbps起步，最高可达85Mbps。而TDMA载波最低可以从133 Kbps起步，最高可达6.5Mbps。这就确保了用户可以最低的资本投入以及适应那些低端业务需求的网络（例如SCADA）。例如，一个带有250个全网状终端的网络，或者一个带有250个节点、每个节点都有吞吐量限制的星状网，都能够容纳在仅130KHz的卫星带宽里。
同时，当业务需求增长时，系统的可扩展能力也非常强。这是另外一个特性，使得O-EYE Advansys技术成为独一无二的、在带宽效率和系统可扩展性二者之间形成无可竞争的性能。
4.1.6 、高吞吐量特性
O-EYE Advansys卫星路由器拥有非常优秀的吞吐量特性：
- 在SCPC体制或TDM/SCPC体制下，发送和接收的IP数据速率均最高可达85Mbps。
- 在TDM/TDMA体制下，出向载波的最高发送速率可达85 Mbps；远端站回传载波的最高速率可达6.5Mbps。
- 在全网状TDMA体制下，发送和接收的最高IP速率均最高达6.5Mbps。
以上均为在用户以太网端口处可测得的足以支撑的实际吞吐量值。因此，具备如此之高吞吐量的终端完全可以用在那些带有很重业务内容的广播网络里，例如IPTV和高清DSNG等。另外，强大的内置IP路由器也完全可以支撑这样一个卫星业务量的，每秒能够处理高达20000个数据包。
4.1.7、快速的网络启动及恢复特性
位于偏远地区，供电中断的情形时有发生，这对服务商来说是一个挑战。因为中断后卫星系统的恢复时间是衡量服务品质的一个重要因素，也是用户是否满意的一个重要指标。一般来说，即使业内其他厂商最先进的VSAT系统大概一般也需要几分钟以后才可以恢复，而O-EYE Advansys刷新了这一记录：全网中断后重新启动的平均恢复时间仅需要20秒左右。
4.1.8、节能的电源工作模式
O-EYE Advansys终端，支持电源休眠模式，并支持LAN口数据唤醒功能，O-EYE Advansys卫星路由器功耗仅为≤ 10W。
4.2、主站/远端站产品简介
4.2.1、E-SAT 1000
E-SAT1000是一款体现革命性技术的VSAT产品，在这款卫星路由器里，集所有通信体制（SCPC，TDMA/SCPC, TDM/TDMA, TDMA）与各种拓扑（点对点，星状，混合网，全网状）为一体（All-In-One）。下图为O-EYE Advansys卫星路由器E-SAT 1000的实物图：
【图 12】E-SAT 1000卫星路由器
一个E-SAT 1000可支持250个远端站。如果支持更大的规模，可通过2个以上的E-SAT －1000组合，即可实现支持更大规模的网络。其不同体制、不同角色（主站或终端）的转换只需要通过软件定义来改变。这就是这。下图为E-SAT 1000的内部架构示意图：
【图 13】E-SAT 1000卫星路由器的内部架构示意图
E-SAT 1000的性能指标如下：
【图 14】E-SAT 1000的性能指标一览
4.2.2、E-SAT 8000
E-SAT 8000外型设计成一个可以安装在19英寸标准机架上的1U机箱。前面讲过，在TDM/TDMA网络里当支持的站点数超过250个以后，做主站角色的E-SAT 1000可以组合成多个即可以支持更大规模的网络。而E-SAT 8000是2个E-SAT 1000的组合，另外可外接网络管理系统（NMS）服务器，构成一个支持更大网络规模的主站。下图为E-SAT 8000的实物图：
【图 15】E-SAT 8000实物图
下图为E-SAT 8000的内部结构示意图。
【图 16】E-SAT 8000内部结构示意图
4.2.3、E-SAT 2000
E-SAT 2000有别于传统的VSAT终端。它不代表是一个单一的卫星MODEM，也不仅仅是一个卫星路由器，而是一个多媒体综合业务应用终端。它首先具有卫星MODEM和卫星路由器的强大功能，并且将一些主要的多媒体应用系统物理叠加，集成为一个具有全新概念的“4S”性能的综合业务平台。所谓“4S”概念代表如下意义：
- 功能丰富：一机实现视频、语音、数据的接入，天线跟踪控制，卫星网配置，监控及业务状态显示等。
- 灵活智能：一机实现SCPC，TDM/TDMA，TDMA多通信体制，支持点对点，点对多点，星状，网状，树状，混合网等多拓扑结构。
- 易于便携：体积为33cm×26cm×7cm，重量为3.3KG
- 价格优势：采用E-SAT 2000多媒体综合业务应用终端，其投资额仅为传统积木组合的2/3。
E-SAT 2000除了满足E-SAT 1000的全部指标外，还支持如下业务及主要指标：
4.2.3.1、视频业务
- 单路视频监控及采集，支持H.264编码
- 标清（704×576）：码率≥ 0.5Mbps
- 高清（1280×720）：码率≥ 1 Mbps
- 全高清（1920×1080）：码率≥ 2 Mbps
- 单路视频会议（选配），支持H.323、H.331协议
- VGA：640×480
- 标清：720×576
- 高清：1280×720
4.2.3.2、语音业务
2路VoIP（FXS）
4.2.3.3、数据业务
单路10/100 Base-T以太网端口（RJ45）
4.2.3.4、选配功能
- 嵌入式3G无线视音频接入
- 无线视频传输接入
- O-EYE视频图像增强系统
- 电台/对讲机语音信令转换单元
4.2.4、O-EYE Advansys TDM/TDMA网络管理系统（NMS）
4.2.4.1、网络管理系统（NMS）
O-EYE Advansys NMS是工作在Linux操作系统下的系统网管软件。用户可以使用网络中任意一台被授权的计算机，通过WEB浏览器的帮助访问网管系统。对NMS的访问分为两个级别——Administrator和Guest。
O-EYE Advansys NMS采用SNMP协议周期性地轮询网络中所有被定义的部件，验证系统所响应的参数是否在允许的范围内并将任何偏差记录到NMS上。网络中所有部件的实际状态信息都以一个直观的表格或图形样式在NMS上显示出来。NMS还可以采集并存贮各种用户预先定义的一些关键参数的统计信息，并也能够以图形形式显示出来；或者可以导出到其它外部程序里以备进一步分析。
NMS基于GUI图形界面的设计，支持SNMP，界面友好、直观，如下图所示：
【图 17】网络管理系统（NMS）界面截图
O-EYE Advansys TDM/TDMA网络管理系统主要特点如下：
- 基于 Linux 的小型服务器
- 闪存启动运行
- 稳定的电源中断保护
- 支持HTTP访问和管理
- 支持多用户访问
- 用户化图表
- 业务统计功能
- 网络配置和控制功能
- 路由配置和QoS配置功能
4.2.4.2、配置管理（Configuration Manager）
CM是一个基于Unix/Linux平台的软件工具，可提供多用户的WEB接口。它提供的用户界面非常友好，用以改变系统中任何部件的配置及定义。输入的定义被储存在服务器的硬盘里，作为配置数据库以供相关部件使用。
系统中的部件周期地通过UDP从服务器中申请配置。在其申请下，这些部件获悉其工作模式，ID和当前的配置版本。如果一个较新的配置版本被装在服务器中，则响应会包含其更新的配置。如果当前的配置没有变化，服务器则忽略这些申请。
配置网管（CM）的特点如下：
- 基于高可靠的和以闪存工作的超小型服务器。
- 可以在任何一台外接的Linux操作系统的服务器上工作。安装、维护简便。
- 保护用户现有投资，可以与现有NMS集成在同一台服务器上。
- 支持多用户、多语言的通过Internet浏览器的WEB访问
- 直观的图形界面大大减小了培训需求，并增加了可成长性。
- 兼容所有的E-SAT 系统及支持SNMP或可简单回应PING的部件。
- 稳定的、具有时间标记的网络电源中断记录
- 具有互动网络地图及事件记录，可提供音、视频等重要信息告警。
- 先进的统计工具，能够导出统计数据以备进一步分析、
- 在影响到服务质量之前，可以防患于未然。
- 可方便地进行网络配置，具有先进的网络恢复工具
- 在不同的网络运行模式之间，可以自如切换，只需一键搞定。
4.2.4.3、E-SAT NMS/CM 技术规范
| 参数 | 技术特征 |
| 用户接口 | 多用户WEB接口 |
| 界面语言 | 英语 |
| 操作系统 | Linux core 2.3/2.4 |
| 操作系统安装位置 | 媒介：闪存 |
| 数据统计位置 | RAM（每隔3个小时，自动拷贝到闪存上） |
| 监管协议 | SNMP，ICMP |
| 支持的监管器件的最大数目 | 无限制 |
| 支持的设备 | NMS：支持SNMP或响应PING CM：E-SAT 1000和E-SAT 8000系列卫星路由器 |
| 网络管理员传呼 | 支持音、视频通知 |
| 访问限制 | 3级访问：观察者/操作员/最高管理员 |
4.3、系统支持的应用
与时下所有支持宽带的VSAT网络一样，O-EYE Advansys可以支持所有TCP/IP的应用平台。包括：
- 网页浏览、TCP加速、HTTP预提取
- 电子邮件和即时消息
- 文件传输
- 视频流传输
- VPN（虚拟专用网）
- 视频会议
- VoIP（整体解决方案支持QoS）
- 广播、组播功能
- 远程监视
- GSM Backhaul
- 数据采集与监视控制系统（SCADA）
5、设备配置清单及投资估算
【注】详细价格信息请咨询欧艾智能。
| 序号 | 主站设备名称 | 规格 | 品牌型号 | 数量及单位 | 单价（元） |
| 胜利油田中心固定站（主控站） | |||||
| 1 | 卫星通信天线 | Ku波段6.2m固定天线 | 欧艾智能 | 1套 | ? |
| 2 | 功放及高频头 | Ku波段100W功放 锁相环高频头（PLL LNB） |
欧艾智能 | 1套 | ? |
| 3 | 卫星调制解调器/路由器 |
一个硬件平台下可支持多工作模式。包括：
|
欧艾智能 O-EYE Advansys E-SAT 8000 （星网结合拓扑结构） |
1套 | ? |
| 4 | TDM/TDMA网络管理系统（NMS） | 星网结合管理软件 | 欧艾智能 O-EYE Advansys NMS | 1套 | ? |
| 5 | 视频监控系统 | 选配（具体配置请咨询供应商） | 欧艾智能 | 1套 | ? |
| 6 | 远程视频会议系统 | 选配（具体配置请咨询供应商） | 欧艾智能 | 1套 | ? |
| 7 | VoIP语音网管系统 | 选配（具体配置请咨询供应商） | 欧艾智能 | 1套 | ? |
| 8 | 线缆与辅材 | 线缆、辅材、配件、零件、耗材等 | 国产 | 1宗 | ? |
| 投资合计（人民币/元） | ? | ||||
| 胜利油田平台固定站（静中通站） | |||||
| 1 | 卫星通信天线 | Ku波段1.8m固定天线 | 欧艾智能 | 1套 | ? |
| 2 | 功放及高频头 | Ku波段8W功放 锁相环高频头（PLL LNB） |
欧艾智能 | 1套 | ? |
| 3 | 卫星调制解调器/路由器 |
一个硬件平台下可支持多工作模式。包括：
|
欧艾智能 O-EYE Advansys E-SAT 2000 （网状网拓扑结构） |
1套 | ? |
| 4 | TDM/TDMA网络管理系统（NMS） | 网状网管理软件 | 欧艾智能 O-EYE Advansys NMS | 1套 | ? |
| 5 | 视频监控系统 | 选配（具体配置请咨询供应商） | 欧艾智能 | 1套 | ? |
| 6 | 远程视频会议系统 | 选配（具体配置请咨询供应商） | 欧艾智能 | 1套 | ? |
| 7 | VoIP语音网管系统 | 选配（具体配置请咨询供应商） | 欧艾智能 | 1套 | ? |
| 8 | 线缆与辅材 | 线缆、辅材、配件、零件、耗材等 | 国产 | 1宗 | ? |
| 投资合计（人民币/元） | ? | ||||
| 胜利油田船载移动站（动中通站） | |||||
| 1 | 卫星通信天线 | Ku波段1.0m（或1.2m）动中通天线 | 欧艾智能 | 2套 | ? |
| 2 | 功放及高频头 | Ku波段16W功放 锁相环高频头（PLL LNB） |
欧艾智能 | 2套 | ? |
| 3 | 卫星调制解调器/路由器 |
一个硬件平台下可支持多工作模式。包括：
|
欧艾智能 O-EYE Advansys E-SAT 1000 （网状网拓扑结构） |
2套 | ? |
| 4 | TDM/TDMA网络管理系统（NMS） | 网状网管理软件 | 欧艾智能 O-EYE Advansys NMS | 2套 | ? |
| 5 | 视频监控系统 | 选配（具体配置请咨询供应商） | 欧艾智能 | 2套 | ? |
| 6 | 远程视频会议系统 | 选配（具体配置请咨询供应商） | 欧艾智能 | 2套 | ? |
| 7 | VoIP语音网管系统 | 选配（具体配置请咨询供应商） | 欧艾智能 | 2套 | ? |
| 8 | 线缆与辅材 | 线缆、辅材、配件、零件、耗材等 | 国产 | 2宗 | ? |
| 投资合计（人民币/元） | ? | ||||