典型的VSAT网主要由主站、卫星和大量的远端小站(VSAT)组成,通常采用星状网络结构,如图6-17所示。
图6-17 VSAT网组成示意图
1.主站(中心站)
主站又称中心站(中央站)或枢纽站(hub),它是VSAT网的重要组成部分。与普通地球站一样,主站使用大型天线,其天线直径一般为3.5~8 m(Ku波段)或7~13 m(C波段),并配有高功率放大器(HPA)、低噪声放大器(LNA)、上/下变频器、调制解调器及数据接口设备等。主站通常与主计算机放在一起或通过其他(地面或卫星)线路与主计算机连接。
为了对全网进行监测、管理、控制和维护,一般在主站内(或其他地点)设有一个网络控制中心,对全网运行状况进行监控和管理,如实时监测、诊断各小站及主站本身的工作情况、测试信道质量、负责信道分配、统计、计费等。由于主站涉及整个VSAT网的运行,其故障会影响全网的正常工作,故其设备皆设有备份。为了便于重新组合,主站一般采用模块化结构,设备之间采用高速局域网的方式互联。
2.小站(VSAT)
小站(VSAT)由小口径天线、室外单元和室内单元组成。VSAT天线有正馈和偏馈两种形式,正馈天线尺寸较大,而偏馈天线尺寸小、性能好(增益高、旁瓣小),且结构上不易积冰雪,因此常被采用。室外单元主要包括GaAsFET固态功放、低噪声场效应管放大器、上/下变频器和相应的监测电路等。整个单元可以装在一个小金属盒子内直接挂在天线反射器背面。室内单元主要包括调制解调器、编译码器和数据接口设备等。室内、外两单元之间以同轴电缆连接,传送中频信号和供电电源,整套设备结构紧凑、造价低廉、全固态化、安装方便、环境要求低,可直接与其数据终端(计算机、数据通信设备、传真机、电传机等)相连,不需要地面中继线路。
3.空间段
VSAT网的空间部分是C频段或Ku频段同步卫星转发器。C频段电波传播条件好、降雨影响小、可靠性高、小站设备简单、可利用地面微波成熟技术、开发容易、系统费用低。但由于有与地面微波线路干扰问题,功率通量密度不能太大,限制了天线尺寸进一步小型化,而且在干扰密度强的大城市选址困难。C波段通常采用扩频技术降低功率谱密度,以减小天线尺寸,但采用扩频技术限制了数据传输速率的提高。通常Ku频段与C频段相比具有以下优点:
1)不存在与地面微波线路相互干扰的问题,架设时不必考虑地面微波线路而可随意安装。
2)允许的功率通量密度较高,天线尺寸可以更小,传输速率可更高。
3)天线尺寸一样时,天线增益比C频段高6~10dB。
虽然Ku频段的传播损耗特别是降雨影响大,但实际上线路设计时都有一定的余量,线路可用性很高,在多雨和卫星覆盖边缘地区,使用稍大口径的天线即可获得必要的性能余量,因此目前大多数VSAT系统主要采用Ku频段。我国的VSAT系统工作在C频段,这是由于目前所拥有的空间段资源所决定的。
由于转发器造价很高,空间部分设备的经济性是VSAT网必须考虑的一个重要问题,因此可以只租用转发器的一部分,地面终端网可以根据所租用卫星转发器的能力来进行设计。