同步卫星移动通信系统的网络内部通信(2

同步卫星移动通信系统的网络内部通信(2)——税世鹏
2    网络内部通信
2.1  网络内部通信的主要任务
    网络内部通信的作用是为卫星网与用户终端之间的通信提供保障。它的主要任务包
括（但不限于）下列几方面：
    ·为整个卫星网提供同步服务，即在统一的时间基准和频率基准下，保障卫星网各
节点同步工作；
    ·在节点之间传送资源管理、网络管理信息；
    ·在信关站之间传送信令。
2.2  网络内部通信链路
    网络内部通信是卫星网节点之间的信息（数据）传送，网络节点之间的内部通信链
路构筑了网络内部通信，使用Ku频段。在同步轨道卫星移动通信网中，设计了三种内部
通信链路，示意图如图2。
   （1）地面节点向卫星发送信息的链路
    ·有效载荷控制链路门(PCL）：NCC向有效载荷发送指令，注入波束形成参数。
    ·卫星控制链路（Command):SCC向卫星发送控制指令。
   （2）卫星向地面节点发送信息的链路
    ·有效载荷同步信号链路（PSL）：有效载荷向地面节点发送时间基准和频率基准。
    ·有效载荷应答链路（PRI）：有效载荷向NCC发送指令执行结果和有效载荷状态信
息。
    ·卫星遥测数据流链路（TML）：卫星向SCC发送星上遥测数据。
   （3）地面节点之间经卫星转发的链路
    ·地面节点通信链路（TNCL）：由NCC与GS之间的星形链路群和GS与GS之间的网状
链路群组成，如图3所示。所有的TNCL，都经卫星转发。
    ·网络帧基准链路（NFR）：发信瑞为NCC，经卫星环回地面，由NCC、GS接收。NFR
用于测量NCC-卫星往返传播延迟，向GS提供网络的绝对帧号。
    ·信关站帧基准链路（GFR）：每个信关站按照分配的载波和时隙发送帧基准，经
卫星环回发端信关站，以测量GS-卫星往返传播延迟。
    NCC与SCC通常位于同一地点，在互联的局部网上进行二者之间的信息（数据）传送。
2.3  网络同步
    同步是指卫星网各节点在时间和频率上取得一致，按照相同的定时协调操作。
    卫星、信关站和网络控制中心都有自己的时钟源（铷钟振荡器），以产生本地主时
钟，再经时钟分配单元生成各种定时和频率信号。这样，卫星和地面节点NCC、GS就有
各自的时钟序列和工作频率，网络同步就是要使所有节点的时钟序列严格同步，工作频
率完全一致。
    同步轨道卫星移动通信网采用主从同步方式，以卫星节点的时间、频率作为同步基
准，即把从卫星高精度测钟振荡器导出的时钟和频率作为卫星网的基准信号。由PSS将
基准送往地面各节点，使得地面节点的时钟和频率与卫星的基准信号一致。
    地面节点的铷钟振荡器周期性地接受GPS信号的校正，卫星铷钟振荡器按照地面指令，
周期性地进行偏移修正。
    有效载荷同步信号（PSS）传送卫星的帧长和帧边界，即以帧长为间隔，周期性发送
脉冲串。地面节点接收PSS，按其提供的帧长和帧边界，确定各节点接收卫星通信载波
TDMA帧的开始时间，并从中提取TDMA突发信号。这样，地面各节点都按照PSS提供的统一
定时进行接收操作。
    由于NCC和GS的地理位置不同，它们与卫星之间的传播延迟各异，传播延迟偏移量为 
Di（i＝1，2，3…n，n为地面节点数）。NCC用环回的NFR测量NCC-卫星往返传播延迟，
信关站用环回的GFR测量GS-卫星往返传播延迟，通过比较、计算得到Di。Di决定地面各
节点发送通信载波TDMA帧的时间提前量或滞后量。经Di修正，地面节点发送的通信载波
TDMA帧将同步到达卫星，并与卫星的帧边界重合。
    PSS链路的频率是传送到地面节点的频率基准。当卫星的铷钟振荡器发生漂移（频偏），
或由于卫星运动的“多普勒效应”，PSS的频率将发生偏移。地面节点根据PSS的标称频
率和实际测得的PSS频率，计算对频偏的修正值，并用该值修正发射载波和接收载波的频
率。NCC还对卫星振荡器的频偏作修正计算，将计算的修正值送往SCC，由SCC通过Command
链路向卫星发送指令，实施对卫星频率基准偏移的修正。
    同步还包括帧号同步。由NCC为卫星网定义绝对帧号FN，NCC将FN嵌入由它发送的NFR
中，信关站接收NFR，并从中提取FN，以用于控制信道。
2.4  资源管理和网络管理
    同步轨道卫星移动通信网是一个庞大的复杂系统，拥有向广大用户提供服务的众多资
源，包括频谱／频率、功率、点波束、控制信道和通信信道等。如何分配和调度这些资源，
直接关系到卫星网的运行效率和经济效益。网络管理的内部通信主要是在节点之间传送配
置、状态、安全、记帐和告警等信息。
    对卫星网的资源管理，总体上采用以集中控制下的预分配为基础的实时动态调度模式。
资源由地面控制中心NCC集中控制，NCC向每个信关站预分配资源。在卫星网运行过程中，
当覆盖区内通信量分布发生变化，或信关站要求增加（减少）资源拥有量而向NCC发出请
求时，NCC将作实时动态调整。NCC分配给信关站的资源，由信关站自主分配给用户使用。
    资源管理、网络管理中的内部通信主要由TNCL的星形链路群、PCL，和PRL承担。NCC
将资源分配信息、实时动态调整信息经TNCL送信关站，信关站的配置、状态、告警、记帐
信息和增加（减少）资源的请求，亦经TNCL向NCC传送。涉及卫星的资源管理和网络管理
的内部通信由PCL和PRL承担。PCL向卫星有效载荷发送配置、校准指令，注入波束形成参
数。PRL将指令执行结果、有效载荷的状态和告警等信息送往NCC。
2.5  信令传送
    为了支持用户终端在各信关站管理的服务区之间和卫星网与地面蜂窝网之间漫游，信
关站与信关站之间将有与移动应用部分（MAP）相关的信令传送，包括位置修改、呼叫传
递和认证信息等。MAP信令经TNCL的网状链路群传送。