4.2 卫星通信网络

4.2.1 卫星通信网络概述 ^[9]

本节以宽带卫星通信网为例来阐述卫星通信网络一般情况。

一个完整的宽带通信网络由终端用户、核心网、接入网和分发网四部分构成（如图4-7所示）。其中核心网（也称骨干网）由高速交换节点（交换机或路由器）组成，负责大容量的高速连接和交换；接入网位于网络边缘，与用户终端系统进行交互，为用户提供接入服务；分发网介于核心网与接入网之间，用于连接接入网和核心网，并以广播或组播方式将Internet内容推送至边缘的ISP（因特网服务提供商）缓存服务器。

宽带卫星通信系统是全球宽带通信网的一部分。由于该系统具有带宽资源丰富、广域覆盖和组网灵活等特点，因此在核心网、分发网和接入网中都得到应用。它的典型应用如图4-8所示。从图4-8中可以看出，利用该系统点到点的高速传输能力，可为ISP提供干线节点的洲际连接；利用系统点到多点的组播广播能力，可实现Internet内容向边缘缓存服务器的高速推送；利用系统多点到点的共享接入能力，可使众多边远地区的用户利用卫星解决“最后一公里”的接入问题。表4-5～表4-7给出了宽带多媒体卫星通信系统在不同网域中的具体应用模式。

4.2.2 接入网组网方式 ^[9][10]

接入网应用的基本组网方式有网状网、星状网、组播网、广播网四种，其中在网状网系统中，用户终端之间通过卫星可以直接通信（见图4-9），而在星状网系统中，用户终端之间不能互通，需通过中心站进行中转（见图4-10）。其中网状网和星状网可提供双向通信服务，而广播、组播仅能提供单向通信服务。

四种组网方式中，实现难度由低到高依次为广播网、组播网、星状网和网状网。系统实现难度决定了终端的造价，因此，实现难度越大，造价也就越高。从实现角度，通常后一种组网方式能够兼容实现前一种组网方式，如图4-11所示。

宽带多媒体卫星通信系统基本上涵盖了卫星通信系统的各种组网方式，上述四种组网方式每种都有典型的系统，如表4-8所示。

4.2.3 单星组网方式

现以单星固定通信业务VSAT卫星通信系统为例来阐述卫星通信网拓扑结构的发展。最早使用的通信网是星状网，现已发展到多种网络结构。典型的VSAT卫星通信网拓扑结构见图4-12。图中（a）为星状网，（b）为网状网，（c）为星状与网状混合网，（d）为卫星通信链路与地面通信链路混合网之一（VSAT站作网关），（e）为卫星通信链路与地面通信链路混合网之二（VSAT站作远端用户）。

4.2.4 星座组网方式

现有的星座组网方式主要有两种：基于空间卫星的组网（天基星座网络）方式和基于地面网络的组网（地基星座网络）方式。

1.天基星座网络

在天基星座网络中，每颗卫星都是一个具有星上处理能力的网络交换器或者路由器，且存在星间链路。此星间链路具备网络路由能力，空间段在星间链路的协助下具备网络层功能。如图4-13所示。

这种方案特点是不需要在本地关口站或者地面网络支持下，通过星间链路可实现不同卫星覆盖区各个用户终端之间通信。这种系统如低轨道的铱（Iridium）卫星通信系统，静止轨道的军事星（Milstar）通信系统。

2.地基星座网络

地基星座网络中的每颗卫星都是一个空间中继转发器，一般采用“弯管式”频率转移和放大工作模式，以提供卫星自身覆盖区内用户终端之间或用户终端与关口站之间通信，如 图4-14所示。星座中不同卫星覆盖区内用户站间通信必须通过本地关口站和地面网络转接才能进行通信，如图4-15所示。

各星之间通过地面网络互联互通的静止轨道卫星星座有提供国际固定通信业务的全球覆盖的国际卫星（Intelsat）系统和提供国际移动通信业务的全球覆盖的国际海事卫星（Inmarsat）系统，低轨道卫星星座有全球星系统等。