转文:KA波段卫星地面关口站异地备份,规避雨天链路中断

目前卫星通信主要使用 C、Ku 频段,但 C、Ku 频率资源、卫星轨道位置已非常拥挤,所以更高频段(如 Ka 频段)被启用。Ka 频段本身的频率范围比传统 C、Ku 固定卫星通信(FSS)频段大 4 倍,而且 Ka 频段的应用带来了多点波束之间的“频率复用”,允许在不同地域重复使用相同的信号频段,因此单颗 Ka 高通量卫星(HTS)的通信容量能超过 100Gb/s,是传统卫星容量的许多倍。

Ka 频段信号传输易受恶劣天气影响,极端天气的大雨或暴雨,能产生大于 50dB 的空间传输损耗。对于如此大的传输损耗,常规的载波调制/编码自适应技术、自动上行功率控制,不再能保证链路畅通。

根据降雨量的不同,国际电联(ITU)将全世界分成不同的雨区(A、B、C、D、E、

F、G、H、J、K、L、M、N、P、Q),例如某个区域属于“F”区,表示此区域平均每年有 0.01%时间的降雨量会达到 25 毫米/小时;而一个热带雨林的“P”区,平均每年有 0.01%时间的降雨量会达到 145 毫米/小时。降雨量的多少、工作频段、地球站位置、天线仰角等多因素共同影响对 Ka 频段卫星通信的信号损耗。强降雨(>70 毫米/ 小时)能带来超过 50dB 的信号衰减。因此,如果要达高链路可用度,必须要对卫星通信系统进行一些特殊设计,使之有足够的雨衰余量。

建立一个距离很远的异地关口站,是一个好办法。如下图所示,两个异地关口站采用 2 套天馈系统,主用天馈和备份天馈。平常情况下关口站采用主用天馈系统,但一旦遭受恶劣天气,所有射频(RF)信号将被切换至备份天馈。

 

转文:KA波段卫星地面关口站异地备份,规避雨天链路中断_第1张图片

主用站和备份的异地站,距离越远越好。虽然热带地区的雨团直径会小至 2 公里,但要实现系统高可靠性,主用站和备份站之间的距离,最好大于 30 公里。但当达到 100 公里的距离时,两地的降雨情况已不再相关,因此, 建议两个场地之间的距离为 30~100 公里。

下图展示关口站(基带系统)、主用站和异地备份站之间通过 L-band 双向光纤电路连接,并由快速射频(RF)开关单元来执行切换操作。通过将信号快速切换到无雨或最小降雨区,用户的正常应用将不会受影响,网络可靠性和正常业务,得以保证。

 
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Ka 频段的卫星通信系统通常为时分复用(TDM)体制,要在关口站和天馈系统之间

100 公里的距离采用光纤射频传输系统,需要妥善处理主用天馈和备用天馈之间的传输时延。为了均衡时间延迟,可以在到主用天馈的光链路中加入调节时间延迟(如10 纳秒步进)的光学延迟器。

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