基于 IP 的 PCVSAT 在中国的应用

2019-11-04 20:45:19

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供稿：网友

　　前言
　　卫星通信中的宠儿：VSAT通信
　　
　　卫星通信是现代通信领域中的一种无法取代的重要传输方式。在众多的卫星通信系统中，小型卫星地球站－－VSAT卫星通信系统由于具有体积小、容量大、成本低、质量高、覆盖面广、成本与通信距离无关、网络结构灵活、可靠性高、全网时延一致、扩容简便、无需地面公共交换网的支持等特点，其发展速度尤其令人瞩目。
　　
　　VSAT是Very Small Aperture Terminal的缩写，意为“甚小口径终端”，是指天线口径较小（一般小于2米），可直接延伸到用户住地的卫星通信终端设备。大量的VSAT小站与一个中心站协同工作，构成一个卫星通信网络，能够支持范围广泛的单向或者双向数据、语音、图像及其他综合信息业务。
　　
　　同时VSAT卫星通信因其独特的通信特点而具有广播式通信的鲜明优点和优势。同一信息可以通过一次广播，全网接收。
　　
　　小型卫星地球站－－VSAT卫星通信系统由于符合我国幅员辽阔，地形复杂的国情，发展速度尤其令人瞩目。国家近年来对VSAT业务实行了开放政策，任何部门和单位只要通过邮电部电政司的审批，便可建立专用的、面向特定用户群的VSAT通信网络。这一政策无疑更进一步地促进了我国VSAT卫星通信业务的发展。在短短的十几年时间里，我国投入运营的VSAT网络就达80个之多，治理运营着几万个VSAT小站。
　　
　　近年来，随着民族信息产业的兴起，卫星信息广播作为卫星通信领域的一种新型业务得到了飞速发展，并成为VSAT通信系统中增长最快的业务。在我国现有的VAST网络中，信息广播型网络占一半，约40个网络。全国约有三十多个网络控制中心，治理营运着近万个信息广播小站。这些信息广播系统目前已基本满负荷运行，但仍然无法满足经济发展对信息业务日益增长的需求。
　　
　　卫星广播的新标准DVB-S
　　目前，DVB业务在世界上许多国家已经实现。DVB业务所使用的标准DVB-S（Digital Video Broadcasting Satellite，卫星数字电视广播），与以往的模拟电视业务相比，数字电视不仅在节省频谱资源、提高节目质量方面带来了一场革命，而且，在传送业务信息方面，也开辟了一个新的时代。DVB-S标准具有如下几点主要特点：
　　
　　既可用于标准数字电视又可用HDTV。因为无论标准数字电视还是HDTV经压缩编码和复用后，都变成了二元比特流，只是比特率有所不同，对传输系统是没有区别的。
　　
　　适用于不同带宽的卫星转发器。
　　
　　凡符合MPEG-2编码和复用标准的数字电视业务都可进入DVB-S传输系统，因为传输系统的信道帧格式是与MPEG-2的TS包格式相匹配的。　　答应用户传送不同电视业务结构的节目，其中可包括多路不同的声音和数据业务，所有业务码流通过时分复用最终都在一路数字载波上传输。
　　
　　DVB-S标准中主要规范的是发送端的系统结构和信号处理方式，对接收端则是开放的，各厂商可以开发各自的DVB-S接收设备，只要该设备能够正确接收和处理发射信号，并满足DVB-S中所规定的性能指标。
　　
　　遍布世界各地的互联网络的要基：ip传输协议
　　现在包围在我们四周的Internet互联网络世界，正在以高速发展速度在前进，它使我们享受到了更多的交流机会和全新的生活方式，对我们的生活发挥着越来越重要的作用。而遍布世界的不同网络进行通信互连的根本是：IP协议。1998年全世界的Internet用户已经达到1.4亿户， 2003年将超过5亿户。我国1998年仅200万户，发展速度很快，1999年底已达890万户，比1998年增长3倍。而在IP互联网飞速发展的同时也带来了更多的新的商机和市场。
　　
　　同时，互联网的IP协议采用多目IP和广播IP来支持数据广播传输。但存在数据重复发送，浪费地面线路的宝贵带宽资源。
　　
　　个人用户接入互联网时存在的问题
　　目前家庭电脑上网基本上只有电话线连接MODEM一种方式，虽然MODEM的速率不断提高以达到33.6Kbps，56Kbps的产品也相继推出，但其物理极限是64Kbps，潜力有限。这样的速度无法胜任越来越多的网络多媒体应用需求。随着交互式多媒体应用逐渐成为现实，要求网络的吞吐量也越来越大。
　　
　　1998年美国的电子邮件已经超过了传统的纸质普通邮件。基于IP的信息量每年增长10倍，而话音量增长10％，预计IP信息量今年会超过话音信息量。同时，互联网络中大量的，和无序的信息，也使个人用户无所适从，往往是花费了大量的时间和精力却不能得到自己所需要的信息。
　　
　　基于IP的PCVSAT系统－－－新的解决方案
　　现在，使用PCVSAT卫星平台技术，通过VSAT卫星网络（或者有线电视网络）和一条电话线，以比普通MODEM快一百倍浏览因特网，通过网络学习、娱乐、购物，享受到先进的数据服务如视频会议、视频点播、网上音乐、网上电视、网上MTV的乐趣；已经由深圳经天公司在自行研制的 PCVSAT卫星数据广播系统的平台上完全实现。
　　
　　构建在PCVSAT数据广播平台上的高速卫星Internet接入技术是一种通过现有普通电话线和卫星公司提供的卫星链路为家庭、办公室提供宽带数据传输服务的技术。卫星Internet接入是非对称数字信号传送，它能够在现有普通电话线和卫星链路组成的网络上提供高达几兆甚至几十兆的高速卫星下行速率；而上行的少量数据由低速的调制解调器就足以承担传输业务。而一颗卫星就几乎可以覆盖整个亚洲地区，可以使营运商的商业营运范围扩大到整个亚洲地区。
　　
　　高速卫星Internet接入技术正在以其高速宽带数据传输率，潜在客户覆盖面广和系统扩容无需增加主站系统投资等诸多不可比拟的优势，给Internet网络带来了全新的Internet接入服务的新概念和新技术，同时也蕴含了无限的商机。
　　
　　基于IP的PCVSAT数据广播系统的构造和功能
　　在传统的数据广播型VSAT系统中，用户终端由一台卫星数字接收机，高速数据接口卡，解复用设备和一台计算机构成。卫星数字接收机是一台独立机箱的设备，它解调出来的数据流要经过高速数据接口卡和解复用器的处理后才能被计算机接收处理。国内现有营运的VSAT卫星数据广播系统都采用这样的构架。这种系统结构设备复杂、成本高，而且通信设备和计算机之间存在传输瓶颈，从而限制了其进一步的应用开发和市场开发。
　　
　　卫星通信领域一系列先进技术的发展使得一种新的VSAT系统构架的实现成为可能。这些技术包括以VLSI/ASIC为基础的高性能通信控制器和处理器；C波段，Ku波段和L波段射频技术和器件的新发展；有效的多址和复接技术；通信协议的标准化；小型化天线技术和高功率卫星技术，以PC机为核心的智能通信终端技术等。这一系列技术的综合应用，使得系统设计人员将VSAT卫星数字接收机、高速数据接口卡和解复用器一体化集成并与PC机融为一体的构想具备了可行性。PCVSAT就是这种构想的产物。在PCVSAT的体系结构中，工程师们将卫星数字接收机、高速数据接口卡和解复用器高度集成为一块PC机的标准总线接口卡，从而实现了VSAT终端与PC机的无缝连接。
　　
　　PCVSAT数据广播系统将视频、音频数据承载在IP协议上网络中进行传输，将IP数据加载在DVB传输流上进行卫星广播。系统完整融合了数字电视（DVB）传输流标准、卫星（VSAT）广播优势、互联网（Internet）IP网络协议，推送（PUSH）新技术。
　　
　　利用卫星广播的推送（PUSH）新技术，可以将文件推送到边远的小站，实现文件的快速发布。通过文件媒体服务器，将文件转变为IP包，经过流控网关，把IP转变为DVB-S流，广播出去；用户通过PCVSAT接收卡，把DVB-S流恢复成IP包，由接收软件恢复为文件。
　　
　　1995年，深圳经天科技公司注册了PCVSAT数据广播系统的商标，同时开始了PCVSAT数据广播系统的研发。
　　
　　1996年11月，第一批PCVSAT卫星数据卡走下生广线，标志着我国自行研制的第一个具有国际九十年代水平的卫星广播系统的诞生。
　　
　　PCVSAT是专门针对高速广播型业务设计的卫星系统，由于采用插卡式结构代替了传统的复杂通信构架，大幅度地降低了成本，提高了系统的可用性和可靠性，为VSAT数据终端最终走向社会大众奠定了基础。同时，PCVSAT在系统设计中充分考虑了未来数字化的信息社会对多媒体通信的需求，系统兼容多媒体传输标准，是一种开放式的多媒体广播平台，具有广泛的应用领域。
　　
　　一、卫星中心站介绍：
　　.DVB复用器：将多路IP数据源分配PID号，同时打包成DVB传输流。
　　
　　接口：输入LAN，输出ASI（BNC）
　　
　　这是DVB广播系统的核心部分，即所谓的MPE部分，采用协议封装的技术，它除了可以接入MPEG-11的传输流外，还可以接入私有数据，至于私有数据是怎样接入的，这与接口模块的选择有关，能提供包括同步数据流、异步数据流、IP数据报等，一般使用多目IP的比较多，在主站端接入多目IP，在DVB接收卡端，送出多目IP，主站和小站的编程接口是Windows Sockets，非常明白、方便。
　　
　　假如对DVB系统有条件接收控制的要求，则需要增加CAS，这可以选择一些专业的CAS公司提供的CA，如：NDS、Vi access、DigiCipher、 Cryptwork、Irdeto Access、MediaGuard、PowerTV等，增加这些CA后，就要求小站的接收卡也支持同样的CAS，一般的DVB接收卡可以通过下载新的Firmware到卡上的EEPROM中来支持新的CAS。
　　
　　2、IP网关：将待发送的IP数据源进行IP CA的加扰，和统计复用
　　接口：输入LAN，输出LAN
　　
　　IP流控网关将多个待发送数据媒体流Media Stream（文件数据、IP数据包、视频节目）等，按照管道Pipe的优先级高低，将管道中的媒体流数据进行统计复用后，写入虚拟数据接口，再打包成DVB帧的数据包，经由同步数据接口传输到卫星调制器，然后由卫星调制器、室外发射天线发送到地球同步卫星进行单向广播发送。

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