同步衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通信(2

同步衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通信(2)——稅世鵬
2    網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通信
2.1  網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通信的主要任務(wù)
    網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通信的作用是為衛(wèi)星網(wǎng)與用戶終端之間的通信提供保障。它的主要任務(wù)包
括（但不限于）下列幾方面：
    ·為整個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)提供同步服務(wù)，即在統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)和頻率基準(zhǔn)下，保障衛(wèi)星網(wǎng)各
節(jié)點(diǎn)同步工作；
    ·在節(jié)點(diǎn)之間傳送資源管理、網(wǎng)絡(luò)管理信息；
    ·在信關(guān)站之間傳送信令。
2.2  網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通信鏈路
    網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通信是衛(wèi)星網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間的信息（數(shù)據(jù)）傳送，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的內(nèi)部通信鏈
路構(gòu)筑了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通信，使用Ku頻段。在同步軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)中，設(shè)計(jì)了三種內(nèi)部
通信鏈路，示意圖如圖2。
   （1）地面節(jié)點(diǎn)向衛(wèi)星發(fā)送信息的鏈路
    ·有效載荷控制鏈路門(PCL）：NCC向有效載荷發(fā)送指令，注入波束形成參數(shù)。
    ·衛(wèi)星控制鏈路（Command):SCC向衛(wèi)星發(fā)送控制指令。
   （2）衛(wèi)星向地面節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的鏈路
    ·有效載荷同步信號(hào)鏈路（PSL）：有效載荷向地面節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)間基準(zhǔn)和頻率基準(zhǔn)。
    ·有效載荷應(yīng)答鏈路（PRI）：有效載荷向NCC發(fā)送指令執(zhí)行結(jié)果和有效載荷狀態(tài)信
息。
    ·衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)流鏈路（TML）：衛(wèi)星向SCC發(fā)送星上遙測數(shù)據(jù)。
   （3）地面節(jié)點(diǎn)之間經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的鏈路
    ·地面節(jié)點(diǎn)通信鏈路（TNCL）：由NCC與GS之間的星形鏈路群和GS與GS之間的網(wǎng)狀
鏈路群組成，如圖3所示。所有的TNCL，都經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)。
    ·網(wǎng)絡(luò)幀基準(zhǔn)鏈路（NFR）：發(fā)信瑞為NCC，經(jīng)衛(wèi)星環(huán)回地面，由NCC、GS接收。NFR
用于測量NCC-衛(wèi)星往返傳播延遲，向GS提供網(wǎng)絡(luò)的絕對幀號(hào)。
    ·信關(guān)站幀基準(zhǔn)鏈路（GFR）：每個(gè)信關(guān)站按照分配的載波和時(shí)隙發(fā)送幀基準(zhǔn)，經(jīng)
衛(wèi)星環(huán)回發(fā)端信關(guān)站，以測量GS-衛(wèi)星往返傳播延遲。
    NCC與SCC通常位于同一地點(diǎn)，在互聯(lián)的局部網(wǎng)上進(jìn)行二者之間的信息（數(shù)據(jù)）傳送。
2.3  網(wǎng)絡(luò)同步
    同步是指衛(wèi)星網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)在時(shí)間和頻率上取得一致，按照相同的定時(shí)協(xié)調(diào)操作。
    衛(wèi)星、信關(guān)站和網(wǎng)絡(luò)控制中心都有自己的時(shí)鐘源（銣鐘振蕩器），以產(chǎn)生本地主時(shí)
鐘，再經(jīng)時(shí)鐘分配單元生成各種定時(shí)和頻率信號(hào)。這樣，衛(wèi)星和地面節(jié)點(diǎn)NCC、GS就有
各自的時(shí)鐘序列和工作頻率，網(wǎng)絡(luò)同步就是要使所有節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘序列嚴(yán)格同步，工作頻
率完全一致。
    同步軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)采用主從同步方式，以衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的時(shí)間、頻率作為同步基
準(zhǔn)，即把從衛(wèi)星高精度測鐘振蕩器導(dǎo)出的時(shí)鐘和頻率作為衛(wèi)星網(wǎng)的基準(zhǔn)信號(hào)。由PSS將
基準(zhǔn)送往地面各節(jié)點(diǎn)，使得地面節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘和頻率與衛(wèi)星的基準(zhǔn)信號(hào)一致。
    地面節(jié)點(diǎn)的銣鐘振蕩器周期性地接受GPS信號(hào)的校正，衛(wèi)星銣鐘振蕩器按照地面指令，
周期性地進(jìn)行偏移修正。
    有效載荷同步信號(hào)（PSS）傳送衛(wèi)星的幀長和幀邊界，即以幀長為間隔，周期性發(fā)送
脈沖串。地面節(jié)點(diǎn)接收PSS，按其提供的幀長和幀邊界，確定各節(jié)點(diǎn)接收衛(wèi)星通信載波
TDMA幀的開始時(shí)間，并從中提取TDMA突發(fā)信號(hào)。這樣，地面各節(jié)點(diǎn)都按照PSS提供的統(tǒng)一
定時(shí)進(jìn)行接收操作。
    由于NCC和GS的地理位置不同，它們與衛(wèi)星之間的傳播延遲各異，傳播延遲偏移量為 
Di（i＝1，2，3…n，n為地面節(jié)點(diǎn)數(shù)）。NCC用環(huán)回的NFR測量NCC-衛(wèi)星往返傳播延遲，
信關(guān)站用環(huán)回的GFR測量GS-衛(wèi)星往返傳播延遲，通過比較、計(jì)算得到Di。Di決定地面各
節(jié)點(diǎn)發(fā)送通信載波TDMA幀的時(shí)間提前量或滯后量。經(jīng)Di修正，地面節(jié)點(diǎn)發(fā)送的通信載波
TDMA幀將同步到達(dá)衛(wèi)星，并與衛(wèi)星的幀邊界重合。
    PSS鏈路的頻率是傳送到地面節(jié)點(diǎn)的頻率基準(zhǔn)。當(dāng)衛(wèi)星的銣鐘振蕩器發(fā)生漂移（頻偏），
或由于衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的“多普勒效應(yīng)”，PSS的頻率將發(fā)生偏移。地面節(jié)點(diǎn)根據(jù)PSS的標(biāo)稱頻
率和實(shí)際測得的PSS頻率，計(jì)算對頻偏的修正值，并用該值修正發(fā)射載波和接收載波的頻
率。NCC還對衛(wèi)星振蕩器的頻偏作修正計(jì)算，將計(jì)算的修正值送往SCC，由SCC通過Command
鏈路向衛(wèi)星發(fā)送指令，實(shí)施對衛(wèi)星頻率基準(zhǔn)偏移的修正。
    同步還包括幀號(hào)同步。由NCC為衛(wèi)星網(wǎng)定義絕對幀號(hào)FN，NCC將FN嵌入由它發(fā)送的NFR
中，信關(guān)站接收NFR，并從中提取FN，以用于控制信道。
2.4  資源管理和網(wǎng)絡(luò)管理
    同步軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)是一個(gè)龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，擁有向廣大用戶提供服務(wù)的眾多資
源，包括頻譜／頻率、功率、點(diǎn)波束、控制信道和通信信道等。如何分配和調(diào)度這些資源，
直接關(guān)系到衛(wèi)星網(wǎng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益。網(wǎng)絡(luò)管理的內(nèi)部通信主要是在節(jié)點(diǎn)之間傳送配
置、狀態(tài)、安全、記帳和告警等信息。
    對衛(wèi)星網(wǎng)的資源管理，總體上采用以集中控制下的預(yù)分配為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度模式。
資源由地面控制中心NCC集中控制，NCC向每個(gè)信關(guān)站預(yù)分配資源。在衛(wèi)星網(wǎng)運(yùn)行過程中，
當(dāng)覆蓋區(qū)內(nèi)通信量分布發(fā)生變化，或信關(guān)站要求增加（減少）資源擁有量而向NCC發(fā)出請
求時(shí)，NCC將作實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整。NCC分配給信關(guān)站的資源，由信關(guān)站自主分配給用戶使用。
    資源管理、網(wǎng)絡(luò)管理中的內(nèi)部通信主要由TNCL的星形鏈路群、PCL，和PRL承擔(dān)。NCC
將資源分配信息、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整信息經(jīng)TNCL送信關(guān)站，信關(guān)站的配置、狀態(tài)、告警、記帳
信息和增加（減少）資源的請求，亦經(jīng)TNCL向NCC傳送。涉及衛(wèi)星的資源管理和網(wǎng)絡(luò)管理
的內(nèi)部通信由PCL和PRL承擔(dān)。PCL向衛(wèi)星有效載荷發(fā)送配置、校準(zhǔn)指令，注入波束形成參
數(shù)。PRL將指令執(zhí)行結(jié)果、有效載荷的狀態(tài)和告警等信息送往NCC。
2.5  信令傳送
    為了支持用戶終端在各信關(guān)站管理的服務(wù)區(qū)之間和衛(wèi)星網(wǎng)與地面蜂窩網(wǎng)之間漫游，信
關(guān)站與信關(guān)站之間將有與移動(dòng)應(yīng)用部分（MAP）相關(guān)的信令傳送，包括位置修改、呼叫傳
遞和認(rèn)證信息等。MAP信令經(jīng)TNCL的網(wǎng)狀鏈路群傳送。