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作者 | 一席VSAT

本文原载于《卫星与网络》杂志2019年6月刊

“客有歌于郢中者,其始曰《下里》、《巴人》,国中属而和者数千人。其为《阳阿》、《薤(xi)露》,国中属而和者数百人。其为《阳春》、《白雪》,国中有属而和者,不过数十人。引商刻羽,杂以流徵,国中属而和者,不过数人罢了。是其曲弥高,其和弥寡。”

——《宋玉对楚王问》

上面是战国时期宋玉和楚王之间很有名的一段对话。对话虽短,但却包含了好几个成语——高深典雅、通俗易懂和高深典雅,而用这三个成语来描绘移动通讯技能的开展却是较为恰当。

确实,移动通讯刚开端第一代(1G)的时分悦,选用的是最为简略的FDMA(频分多址)技能,那时懂得其原理的人不行胜数,简直一切人都能说出个子丑寅末,可谓通俗易懂;但等到了2G以TDMA(时分多址)技能为主的时分[1],懂得其原理的人就一会儿少了许多,只需为数不多的人才干真实了解,可谓高深典雅;而等到了3G的CDMA和4G的OFDMA的时分,一般人也就只知道个词儿了,真实懂得其原理的人已然百里挑一,可谓高深典雅。

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这一现象相同也适用于卫星通讯。尽管卫星通讯的来源早于移动通讯,但其开展却远没有移动通讯那么快,迄今停止常见的技能也仅仅只适当于移动通讯中1G的FDMA和2G的TDMA。而SCPC[2]、MCPC[3]、MF-TDMA[4]、TDM/TDMA[5]、TDM/MF-TDMA、DVB/RCS[6]等等,则底子上仍是这两种技能的变形和组合,并没有什么本质上的改动。

在卫星通讯的一切体系中,TDMA技能,尤其是纯TDMA技能[7]最为杂乱,比较于SCPC、MCPC等FDMA技能都要难明得多。不过尽管看似杂乱,但假运用马路交通来作比方,了解起来也并非难事。

马路上的TDMA

假如咱们把天上的卫星比作一座城市,那么卫星上的那些转发器就比方是这座城市中的一条条大街。在这些大街上都铺设有宽宽的马路,而马路上则区分有好几条车道。这些车道有的宽,有的窄,有的可以行进高速的机动车,有的则只能通行低速的非机动车,而这就比方卫星上不同带宽的频率信道。

马路两旁有各式各样的单位,如酒店、商场、校园、医院、政府机关、写字楼等等。这芝士焗饭些单位就比方是卫星网中的各个地上站,这些单位中各式各样的物品就比方是地上站中的数据、话音和图画等事务,而这些单位中担任运送物品的车辆就比方是把事务发射上星的载波。这儿的对应联系是:

★ 卫星转发器——马路

★ 卫星信道——车道

★ VSAT卫星地上站——单位

★ 载波——车辆

★ 用户事务——单位中的物品

有的单位大,物品多,数据、话音、图画,大巨细小、五花八门什么货都有;有的单位小,物品巧斗鬼子少,只需零零星星一点点数据。这些单位尽管有许多不同,但有一点却是相同的,那便是出门儿在外都要上马路。

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底子的TDMA

来自不同单位的车辆在马路上行进的时分都是一辆接着一辆,依照必定的次序分时占用车道,这便是TDMA(时分多址),即依照“时”间把马路上的车道划“分”给“多” 个不同地“址”的单位。(参见图1)

图1 TDMA(时分多址)示意图

这样的车道假如不止一条,而是有多条,就叫MF-TDMA(多频时分多址)。(参见图2)为了防止追尾,在同一车道上行进的车辆有必要坚持相同的速度,这便是TDMA同步(Synchronization)。

图2 MF-TDMA(多频时分多址)示意图

而为了完结TDMA同步,就有必要有一个可以让咱们都遵从的一致口令,比方“齐步走”和“一二一”等,这就叫作同步参看(Reference)。而担任喊发这一口令的站点就叫作同步参看站(Reference Station)。在一些VSAT网络中,同步参看站也被叫作网络控制中心(NCC—Network Control Center)、网控站(Network Control Station)或主控站(Master Station)等等。

当有多条车道时,车辆从一条车道转移到另一条车道上继续行进,就叫作MF-TDMA中的跳频(Frequency Hopping)。(参见图3、图4)单位把车辆从路周围驶入车道的方法有好几种,有随机式的、固定式的等等。这些在卫星通讯中就叫作信道的拜访方法(Access Scheme),有关概况将在后续章节中逐个介绍。

图3 MF-TDMA跳频之前

图4 MF-TDMA跳频之后

假如车道不是被一个单位所独占,而是为多个单位所共用,则为带宽同享(Bandwidth Sharing)。带宽同享的方法也有许多,包含DAMA[8]和PAMA[9]等等。其间,依据各个单位的出车要求和实践车流量,把车道小兔子,新浪网主页-NBA 总决赛,记载詹姆斯最终的年代,场表里新闻发布上的空间和时刻按需进行分配,就叫作带宽的按需分配(DAMA和BoD)[8];但假使不论单位的实践需求,就把车道上的空间和时刻预先固定地摊派给各个单位,则叫作带宽的固定分配或预分配(PAMA)。

当然,带宽也可以不同享。比方某条车道在一段时刻内被一个单位独占,即仅答应该单位的车辆在这条车道上行进,其它单位的车辆悉数禁行,便是带宽不同享。如前所述,在TDMA中,车道本来是可以依照DAMA或PAMA方法为多家单位所同享的,但假使把整条车道都只分配给一个单位运用,即该车道上只需一个单位的车辆行进时,通讯方法就和FDMA技能中的SCPC类似了。不过其间的不同是,尽管TDMA可以被当作SCPC运用,但SCPC却不能反过来变作TDMA。

假如某条车道发作了拥堵,咱们自然而然地把车辆转移到其它较为宽松和晓畅的车道上继续行进,然后使各个车道上的流量趋于平衡,这就叫作负载均衡(Load Balancing)。(参见图薇依笙5、图6)

图5 负载均衡(前)

图6 负载均衡(后)

某些车辆异乎寻常,有的带有特别标志,比方闪灯鸣笛的救护车和消防车;有的则出自特别场所,比方从皇宫里开出的贵宾车队。比较于其它一般车辆,这些特别车辆具有更高的等级,可以优先占用车道通行,而其它车辆则有必要让行,这便是QoS。

QoS直译为服务质量(Quality of Service),而其意义则是指:因为不同品种的事务具有不同的性质,对网络的要求也不相同,如话音和视频会议等实时事务关于带宽、时延和颤动的要求很高,而文件传输、电子邮件和网页阅读等非实时事务则要求相对较低一级,所以这些事务可以被区分为不同等级,在分配带宽时予以区别对待。如前文说到的PAMA,以及图7中所示的消防车和救护车为救活消防和抢救病患而优先占用车道2的景象, 便是两种优先级十分高的QoS。(参见图7)

图7 QoS(服务质量)

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TDMA的“熊出没”

TDMA技能广泛出没于星状网和网状网等各种茂盛的VSAT卫星通讯网络中。

每条马路上都聚集着各式各样的车辆,这些车辆从五湖四海来,到四菊苣面八方去。当它们有必要经由某一交通枢纽(Hub)进行中转才干抵达意图地的话,这便是星状网;而假如它们不用经由Hub中转即可直达意图地的话,这便是网状网[10]。(参见图8)

图8 星状网(左)和网状网(右)

在历史上,大型的稀路由星状网多选用TDM/TDMA技能,其间TDM意为时分复用,是主站(Hub)将发往一切VSAT远端站的信息在时刻上进行复用后,以播送的方法发送出去,所以其占用的信道及发射的载波被叫作出境信道和出境载波,英文上则有Outbound、Outroute和Downstream等多种叫法(见图9左)。与出境信道和出境载波相对应,VSAT远端站回传给主站所占用的信道和发射的载波叫作入境信道和入境载波,英文上也有Inbound、Inroute和Upstream等几种叫法,而TDMA则其实只呈现在了入境信道里,即仅仅VSAT远端站在向主站回传信息时才是鲁斯兰娜TDMA方法(见图9右)。所以说,TDM/TDMA星状网实践上只需一半选用了TDMA技能,并不是纯粹的TDMA网。

图9 TDM/TDMA星状网中的出境(左)和入境(右)

而纯粹的TDMA网,不论是星状网,仍是网状网,包含主站和VSAT远端站在内的一切站点发射出来的载波都是TDMA(参见图10)。

图10 TDMA星状网(左)和网状网(右)

不只于此,有必要说到的是,即便是在许多的SCPC网络中,也有用到TDMA技能。比方在SCPC/DAMA网络中,尽管每个站点的首要事务都是经过SCPC载波进行传输的,但主站和VSAT远端站互相之间的信令传输,却常常是专门经过一个小型的TDM/TDMA网络来支撑的,而其间VSAT远端站至主站方向的入境信令,则相应的也是TDMA方法。

最简略的TDMA

常常听到一些有关TDMA互相对立的说法:有的说TDMA技能适合于简略的、稀路由的、事务量很轻的VSAT小站运用,比方超市、加油站和乡村电话等;有的则说TDMA技能适合于杂乱的、归纳的、事务量较重的大型地上站运用,比方石油天然气、航空控制和电信骨干网等。这一轻一重,一大一小,可谓冰火两重天,很简略令人利诱和手足无措。可实践上,这些看似对立的说法都没有错,它恰恰发映出了TDMA技能广大的适应性。所以,下面就从几种最常见的TDMA通讯方法动身,提醒一下TDMA技能在不同场合中的运用。

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从A开端

“When you read you begin with A-B-C,小兔子,新浪网主页-NBA 总决赛,记载詹姆斯最终的年代,场表里新闻发布when you sing you begin with Do- Re-Mi.”读书先学A-B-C, 歌唱先学哆-来-咪。这是电影《音乐之声》歌曲“哆来咪”中的一句歌词,它告知咱们凡事都应从A开端,所以咱们首要就先学习一个英文单词-Access。

这是一个在无线、蜂窝、移动和卫星通讯网络中出镜率都十分高的词汇,FDMA、TDMA、CDMA、PAMA和DAMA中最终的那个A就都是Access。Access本意为“存取”,在卫星通讯中则常被译作“拜访”或“接入”,其意是指网络中的各个站点在发射载波时,是以何种方法去拜访、占用和同享卫星的带宽资源和功率资源的。比方FD日本成人MA为频分多路拜访(或接入)方法,TDMA为时分多路拜访(或接入)方法,CDMA为码分多路拜访(或接入)方法等,而专业术语则都别离简称为频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)等。

因为本文只介绍TDMA,所以就以马路交通为例专讲各个单位的车辆是如何故时分多址的方法去占用车道的,而这其间则又可进一步细分为随机拜访(RA)、固定拜访(DA),以及这二者互相组合而得到的几种拜访方法。

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RA随机拜访方法- Aloha

假如每个单位在开车上路时从不遵从什么调度或指挥,也从不预先调查一下路况,而是为所欲为就往马路上冲,那么这就叫作随机拜访(RA- Random蚕食嫩妻 Access)方法。(参见图11)

图11 RA随机拜访方法

VSAT网络中有一个十分有名的随机拜访技能叫作Aloha。Aloha很风趣,运用也很广,在TDM/TDMA、SCPC/DAMA和TDMA/DAMA网络中都能见到它的身影。这儿首要引证几段与Aloha有关的叙说:“因为世界上最早的无线电核算机通讯网络是1968年由美国夏威夷大学研讨的,意图是希望经过无线播送、无线通讯和分组交流核算机网络,完结一点到多点的数据通讯,使得散布在夏威夷群岛上的多个用户都可以拜访并运用中心核算机,然后处理这些岛屿之间的通讯问题,故以当地人的问候语Aloha命名。”

“Aloha技能于70年代初研制成功,成为最早和最底子的无线数据通讯协议,之后又进行了一些改善,呈现了时隙Aloha、预定Aloha等技能,并被广泛运用于卫星通讯网络中。如在TDM/TDMA星状网中的TDMA入境信道上,以及SCPC/DAMA网络的TDMA信令信道上,就常常选用Aloha 技能。”

这儿无妨用一个住户较多、散布却较为涣散的太平洋别墅小区来给Aloha技能打个比方(图12-14):

图12 Aloha无磕碰

图13 Aloha简直无磕碰

图14 Aloha有磕碰

起先,小区里只需一家名叫汤加的住户(图12)。因为只需一户人家,没有街坊,所以没有什么过往车辆,汤加可以独享小区中的车道。尽管冷清,但长处却是汤加在开车上路时可以十分随意,直接往路上冲就行(亦即RA随机拜访),而历来不用忧虑和其它车辆发作磕碰。

但不久,小区搬来了一户名叫塞班的街坊,这就变成了两户人家共用小区中的车道。尽管汤加和塞班谁都没能独享车道,但因为每户人家的私车都只需两三辆,平常车道上依然仍是没有什么过往车辆,所以开车上路时仍是可以很随意的,底子不会发作磕碰(图13)。

但跟着小区的日益兴隆,入住的人家越来越多,汤加和塞班的周围又陆陆续续搬来了马绍尔、贝劳、所罗门、瑙鲁、塔希提、斐济等等更多的新街坊,小区中的路途也日益繁忙,过往车辆也逐步增多。这时,假如各家各户仍是冒莽撞失、马马虎虎就开车上路的话,就简略与其他人家的车辆发作磕碰了。跟着住户及车辆的增多,发作磕碰的几率也就越来越大(图14)。

发作磕碰后,Aloha的处分方法也很简略,那便是磕碰车辆有必要全都撤回各家,在等候一段时刻今后才干够再试一次从头上路,这就叫重传(Retransmission)。由所以推延了一段时刻之后的重传,并且仍是随机的,所以再次磕碰的可能性就会减小,而成功上路的时机也就会相应增大。

当然有可能在重传的时分再一次发作磕碰,那依据Aloha的罚则就都再撤回各家,等候一段时刻之后再次重传。不过依照规则,这一回的处分力度就要加大了,等候时刻就要延长了,比方要在前一次等候时长的基础上再推延一倍,才干够再次重传。即每撞一次,就推延一倍。如此加倍加倍再加倍,推延推延再推延,只需传输没有成功,加倍推延仍需尽力,直到传输成功停止。

明显,这样做是有价值的。一个便是时刻被耽误了,即传输时延会变长。假如是交互式通讯,还需求等候回信儿的话,那呼应时刻也就更慢了;另一个便是空间也被糟蹋了,即在发作磕碰的那段时刻里,因为杂乱无章满是乱码,信号底子无用,所以带宽也就被糟蹋掉了。跟着磕碰的增多,呼应时刻和整个信道的运用率都会逐步恶化,而依据理论核算,卫星信道的运用率在选用时隙Aloha技能时最高也只需36.8%(11)(见图15,有关时隙的意义在后文中有相应介绍),即卫星信道中将近2/3的带宽都被糟蹋了。

图15

已然可能会呈现磕碰,呼应时刻随之也会变慢,信道运用率也很低,那为什么还要用Aloha这么个劳什子?这是因为Aloha尽管看起来有些莽撞,不务正业不着调,但却有着两个适当可贵的长处和诱人之处。

一是假使出门撞大运没有碰上其它车辆,那么信号就可以被一次性地成功发送出去了。由所以先斩后奏,没有什么先请求、再同意、后发送等来来往往、反反复复、啰里烦琐的进程,所以Aloha在卫星通讯中反而可以成为一种传输时延最短,呼应时刻最快,完结事务最为干脆利落的上佳挑选了。

二是当用户的事务都是十分随机的、零零散散的、小数据量的事务时(即术语中常说的稀路由事务),“仅需很少带宽即可支撑许多用户”,这关于寻求一本万利的VSAT网络运营商和服务提供商来说诱惑力太大了,而典型运用则是遍布全国的不计其数家超市连锁店和加油站等信用卡买卖事务。(图16)

图16 加油站和超市连锁店

比方购物客户在某一超市挑选好一大堆产品后排队等候付款,而营业员从开端点货到完毕收款,利索点儿的话大李嘉琪概也需求一两分钟的时刻。假如是用信用卡结算,则整个买卖进程便是超市的VSAT远端站与总部的Hub中心站之间往复几回的信用卡信息传递,而每次传输的信息量只不过几个到几十个字节罢了。明显,为这样的站点分配固定的带黑陨石炸鸡宽并不合算,因为它并不是继续或固定频率的事务,事务发作了数据量也不是很大。所以针对这种典型的、大型的稀路由数据事务,运用很少很少的带宽,选用Aloha 这样的随机拜访技能来支撑是再合算不过的了。

假如专业一点儿的话,在TDMA网络中通常会整出个帧结构,画出其间的时隙组成。如图17所示即为RA随机拜访时示意性的TDMA帧结构(留意这儿仅仅是示意性的,并不严厉)。

图17 全RA时隙TDMA帧结构

如图17所示,在TDMA网络中, 沿着时刻可以把信道区分小兔子,新浪网主页-NBA 总决赛,记载詹姆斯最终的年代,场表里新闻发布成为一个接一个的小小的时刻段,这些时刻段被称作时隙(Time Slot,缩写为TS),其巨细单位可以用“比特/秒(bps)”来表明,如16kbps时隙、64k小兔子,新浪网主页-NBA 总决赛,记载詹姆斯最终的年代,场表里新闻发布bps时隙等。这些时隙可以是等长的,也可以是不等长的。在TDMA网络中,带宽便是以时隙的数量来表征的,比方站点-A占用了1个16kbps时隙传输话音,或站点-B占用了6个64kbps(合计384kbps)时隙传输视频等等双子母。这与在SCPC和MCPC等FDMA频分多址网络中带宽以频率的宽度来表征,如某个站点发射的载波的带宽是多少kHz或多少MHz是不相同的。

在图17所示的帧结构中,从TS-1到TS-12的一切时隙都是RA时隙,意思是说这儿的每个时隙都是自在的,都可以被用于恣意站点的随机拜访。

看到这儿,关于在选用Aloha技能的TDMA卫星通讯网络中呈现磕碰,尽管咱们会感到百般无奈(花落去),但假如对核算机网络通讯有一些了解的话,或可对Aloha有一种似曾相识(燕归来)之感。因为在核算机通讯中,以太网的数据链路层上就有一种叫作CSMA/CD带抵触检测的载波侦听多路拜访的技能(英文原文为Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection),其实就与卫星通讯中的Aloha技能同诞生于那所夏威夷大学。但二者不同的是,CSMA/CD进行了一些改善,多了个载波侦听的序幕,即核算机终端首要要侦听一下以太网总线上是否现已有数据事务在传输,只需发现总线处于闲暇状况时才干够发射数据。

而在许多卫星通讯网络中,比方在典型的TDM/TDMA星状网的Aloha操作中,因为VSAT远端站只能接纳主站从其他一个独立的信道中专门宣布的TDM出境载波,而接纳不了TDMA入境载波,所以无法直接知道TDMA入境信道(适当于核算机网络里的以太网总线)上的忙闲状况,因此就只好简略处理,没摸着石头就过河。

当然,经过接纳主站的TDM载波,VSAT远端站也可以直接得悉TDMA入境信道中哪些时隙可用,哪些时隙不行用,然后防止发作抵触,进步信道的运用率。但这一进程是被迫的,和以太网中CSMA/CD中的自动侦听仍是不相同的。

VSAT卫星通讯网络中的这一原理和进程,会在今后的章回中做进一步介绍。不过籍此或许咱们都现已可以感觉到,在卫星通讯网络、无线通讯网络,以及移动通讯网络,乃至地上有线通讯网络和核算机通讯网络中,其实有许多技能都是相通的。

卫星通讯并不是那么的居高临下、遥不行及、神秘莫测,而是彻底可以走下神坛、返璞归真,和咱们交融在一起六合一家亲的。了解这一点并进行愈加广大的讨论和深化的研讨,关于在不久的将来布置LEO(低轨)和MEO(中轨)卫星星座,完结六合一体化会是十分有利的。

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DA固定拜访方法- TDMA/ PAMA

可是,假如VSAT远端站并不是稀路由事务,而是其他一种天壤之别,乃至彻底相反的景象,即每个站点的事务都是继续不断的,或许都是十分深重的重型事务,例如:

●电信骨干网中的E1数字电路:事务量为每路2.048Mbps;

●专用通讯网中的视频会议:事务量为每路256kbps~2Mbps;

●应急通讯网中的高清视频传输:事务量为每路2Mbps~20Mbps;

●数据收集(SCADA)网中的实时数据收集和实时视频监督:每路事务量不大(如4.8~128kbps),但却接二连三,要求继续和安稳的高QoS优先级带宽确保;

●数字集群、一键通(PTT)、HF/VHF话音通讯和雷达数据传输:每路事务量不大,如话音为8kbps,数据仅为2.4~16kbps等,可一旦呈现, 就要求安稳的带宽、固定的时延和极小的颤动(jitter)等最高QoS优先级确保;

●等等……

在这些情况下,假使还选用固执的Aloha技能自由自在、自在散漫、为所欲为的话,可就要出大费事了。可以幻想,在各个单位都有声势赫赫的大队车辆蜂拥而至、横冲直闯的马路上,磕碰必定会一再发作,交通必定会严峻堵塞,直至最终彻底瘫痪(参见图18),就像在得悉申奥成功之后北京长安街上的那个夜晚。而在时隙Aloha中,跟着事务量的不断添加,TDMA信道的运用率在到达36.8%的最高值后就会开端下降,事务就会越来越难以传出,呼应时刻也会越来越慢,而带宽也就会越来越多地被糟蹋掉。

图18 Aloha严峻磕碰

当然处理这一问题最简略的方法便是征用土地、拓展马路、添加车道,以取得更多带宽,缓解交通压力。但这种作法不免有些粗犷,不只经济性差,并且还简略引发民怨。所以Aloha这样的随机拜访技能并不适用于事务量继续安稳或十分深重的卫星通讯网络,而在这种情况下,对应于RA随机访小兔子,新浪网主页-NBA 总决赛,记载詹姆斯最终的年代,场表里新闻发布问方法,还有一种DA固定拜访方法可供选用。

假如预先区分好时刻段(时隙)十一,并方案好每个单位只答应在其间的一个或几个固定的时刻段里才干够开车上路,其它时刻则有必要按车不动,那么在TDMA中这种拜访方法就叫作固定拜访(DA- Dedicated Access)(13)。为了可以对剪不断、理还乱的TDMA技能由浅入深、按部就班地进行了解,这儿暂时先描绘一种DA固定拜访中最为简略和原始的方法-PAMA。如图19所示,在这种DA方法中咱们都事前做好了约好,在行车的时序上都预先进行了规划并固定进行了分配,所以各个单位只需准时开车上路,就不用忧虑遭到磕碰。即时隙在这种DA方法中不会因磕碰而被糟蹋,一切时隙都能用于传输事务,故信道运用率在除掉额定开支(14)的情况下可以到达100%。这关于支撑各站均有接二连三的、继续安稳的,以及事务量很重的运用是十分有利的。

图19 DA固定拜访无磕碰

比方TDMA技能早年就曾经在电信骨干网中运用宝玑于洲际间、世界间和城际间的局用交流机互联,支撑大型电信关口站之间的E1/T1干线电路衔接及事务传输,而国家与国家之间, 都市与都市之间的话音通讯则可谓日日夜夜、奔腾不息,是十分典型的重型事务。

例如,一条标准的E1数字中继电路的速率为2048kbps,可一起承载30路传统的64kbps(PCM编码)话音。假如在卫星转发器上开设一路速率为120Mbps的高速TDMA信道,即便在没有选用数字紧缩、数字插空(DSI)、按需分配(DAMA)、统计时分复用(STDM)等技能的情况下,也可以在几座大型关口站之间一起传输1800路话音。

假使均匀到4个站点,则每个站点在运用一个TDMA M至尊帝君odem的情况下就可以完结与一切其它站点的全网状网衔接,并传输450路话音,或15条E1电路。因为各个站点以及卫星转发器上均为单载波操作,无需考虑多载波回退,所以网络的传输容量,以及地上站功放和卫星转发器的功率功率都远远优于FDMA网络。

二三十年前,在地上通讯网络还不兴旺的时分,其时的邮电部设置在北京、上海、广州和乌鲁木齐的4座电信关口站选用的便是这种高速TDMA的卫星通讯方法。

如图20所示即为这一DA固定拜访方法的示意性TDMA帧结构:如图所示,从TS-1到TS-12的一切绥德县暴雨时隙都是DA时隙,并且每个时隙都现已被预先分配给了某一站点,并只用于该站点的事务传输。这便是前面说到的PAMA,其英文全称 为 “Prel小兔子,新浪网主页-NBA 总决赛,记载詹姆斯最终的年代,场表里新闻发布iminary Assigned Multiple Access”,意为预分配多址。如TS-1至TS-3被预先分配给了北京,专用于北京传输事务;TS-7至TS-9被预先分配给了广州,专用于广州传输事务等等,以此类推。

图20 全DA时隙TDMA帧结构

因为每个时隙适当于被永久地、固定地分配给了某个站点,所以在英文中也有把这种方法叫作“Permanent Assigned Multiple Access”,其间Permanent译为永久的、不变的,全文缩写也为PAMA,而实践功用则与预分配是相同的。又因为这个PAMA呈现在了TDMA网络中,所以又常被连写成TDMA/PAMA,意为在TDMA网络中选用了时隙(即带宽)预分配技能 [15]。

留意这儿的时隙并不用定被均匀PAMA,而是可以依据各个站点的事务量,有的站点分得多,有的站点分得少,如图21所示。

图21 DA时隙的不均匀PAMA分配

乃至在极点情况下,一切时隙都被PAMA给一个站点运用,即整条车道都被某一单位独占,而不与其它单位同享,那么此刻的景象就适当于SCPC(单路单载波)或MCPC(多路单载波)(16)了,如图22所示。

图22 DA时隙悉数PAMA分配给一个站点

尽管比较于RA中的Aloha,在DA的PAMA方法中马路上不会发作磕碰,可假使预先分配给某个单位的时刻段已到,但该单位却没有开车上路,那么这个时刻段上的马路就会呈现闲暇,因为依照约好,其他单位此刻此刻都有必要按车不动。反映到卫星信道上则是呈现了闲暇的时隙,也便是带宽上产生了糟蹋。(参见图23)

图23 DA固定拜访中的时隙糟蹋

如此一来,RA有糟蹋,DA中的PAMA也会有糟蹋。那又该如何是好呢?电缆载流量且听下回分解。

跋文:高速TDMA

和低速TDMA的变迁

如前所述,尽管高速TDMA体系的传输容量很大,地上站功放和卫星转发器的功率功率也都很高,但因为每个站点不论其实践事务量有多少,Modem出口的突发速率都有必要相同高,所以都需求装置大口径天线(如16~32米)和装备大功率功放(如700~3000瓦)。加之前期的TDMA技能在许多方面还不是十分先进和成熟,如解调门限高和同步不安稳等,除了需求装备大功率功放外,还需求装备高精度的时钟,所以地上站不只造价昂扬,维护起来也十分费事,因此只适用于站数很少的场合,没能被广泛地运用于VSAT领域中。

与之构成鲜明对比的,反却是低速的TDMA技能在稀路由的VSAT星状网中却得到了适当广泛的运用,这便是前面讲到的Aloha。相关于在只需少量几个站点之间传输重型事务的网状网,TDMA在大型星状网中支撑千百个V照相机SAT远端站向中心站(Hub)传输稀路由事务,则完满是其他一番光景。

因为VSAT远端小站的事务量十分稀小,发射的TDMA载波的速率只需几kbps至几十kbps,最多也不过几百kbps,并且又由所以星状网,VSAT远端站只需与中心站互通,而中心站装置的又通常是大口径天线和大功率功放,所以VSAT远端站的收发压力就可以减轻许多,只需求装置一面小口径天线(如0.6~1.8米)和一枚小功率功放(如0.5~2瓦)就可以了,完结起来比网状网的TDMA要轻松得多。(参见图16中的天线)

可是,跟着TDMA技能在多频TDMA(MF-TDMA)、纠错编码和时钟同步等诸多方面的不断进步和成熟,现在即便是适当高速的TDMA网络也不用装备大功率的功放和高精度的时钟了。由此而导致的费用下降,则使得TDMA不管在稀路由事务网络,仍是在重型事务网络都可以一显身手,得到越来越广泛的运用。

注释:

[1]2G移动通讯网络以TDMA技能为主,但也有一些运营商的2G网络部分选用了CDMA技能。

[2]SCPC意为单路单载波(Single Channel Per Carrier),归于FDMA频分多址通讯体系。

[3]MCPC意为多路单载波小兔子,新浪网主页-NBA 总决赛,记载詹姆斯最终的年代,场表里新闻发布(Multiple Channels Per Carrier),归于FDMA频分多址通讯体系。

[4]MF-TDMA意为多频时分多址(Multiple Frequency TDMA),是有多路频率信道的TDMA技能,适当于TDMA+FDMA两种通讯体系的组合。

[5]TDM意为时分复用(Time Division Multiplexing)。

[6]DVB意为数字视频播送(Digital Video Broadcasting),RCS意为经过卫星信道回传(Return Channel via Satellite)。DVB/RCS是一种世界标准化的TDM/TDMA卫星通讯体系,其出境一致选用DVB标准(包含DVB-S、DVB-S2和DVB-S2X等),而入境则一致遵从RCS标准,其意图是希望不同厂家所出产的主站和VSAT远端站设备可以在同一网络中互相兼容互通。而本质上,DVB/RCS则仍归于TDM/TDMA 卫星通讯体系。

[7]卫星通讯中的TDMA技能包含纯TDMA(含MF-TDMA)和TDM/TDMA(含TDM/MF-TDMA)两种。其间纯TDMA技能是网络中的一切站点及一切方向上的载波均为TDMA方法;而TDM/TDMA技能则只需VSAT远端站发往主站的入境载波才为TDMA方法,主站发往VSAT远端站的出境载波则为TDM接连载波,仍需以频分方法独占一段带宽,所以整个体系并不是纯粹的TDMA。

[8] DAMA意为按需分配多址(Demand Assigned Multiple Access),BoD意为带宽按需分配(Bandwidth on Demand)。尽管两者在按需分配方面功用相同,但BoD则更突出了带宽的分配会依据实践事务量的改变而进行调整。

[9]PAMA意为固定分配多址(Permanent Assigned Multiple Access),或预分配多址(Preliminary Assigned Multiple Access)。

[10]有关网状网的剖析可参看《马路上的卫星之4—从路由看网络》。

[11]在选用时隙Aloha技能时,TDMA信道的运用功率A=(1/e)x100%=36.8%。有数学控的读者假如想知道这个心爱的e是个什么劳什子,1/e又是怎样得来的话,就请自行查阅材料和推导吧,听说跟个什么叫泊松散布的有纠葛。

[12]DA在有些当地也是Demand Assignment(按需分配)的缩写,很简略与这儿的Dedicated Access(固定拜访)相混,所以需求额定留意。

[13]TDMA中的额定开支包含TDMA包头和时隙维护距离等。

[14]假使这样的PAMA发作在SCPC网络中,则被写作SC樱花庄的宠物女孩PC/PAMA。

[15]SCPC和MCPC是有差其他。有些实为MCPC的VSAT体系,却常常被有意或无意地叫作SCPC,然后引发不少误解,其缘由可参看《马路上的卫星之3-SCPC单车和MCPC班车》。

附录:英文缩略语及中译文注释一览表

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