Ka波段上運(yùn)行著數(shù)據(jù)速率最高的最先進(jìn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。由于Ka波段頻率的傳輸質(zhì)量在很大程度上取決于天氣條件，因此需要仔細(xì)規(guī)劃和選擇合適的系統(tǒng)配置。

Ka波段站點(diǎn)分集配置依賴DWDM射頻-光纖傳輸系統(tǒng)和冗余切換單元，虹科可以提供最合適的解決方案，確保最大的系統(tǒng)可靠性和可用性。

01

介紹

衛(wèi)星通信系統(tǒng)用于提供包括語音、數(shù)據(jù)或視頻信號(hào)在內(nèi)的多種服務(wù)。由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)不依賴于現(xiàn)有的通信基礎(chǔ)設(shè)施，基本可以實(shí)現(xiàn)所有地區(qū)的通信，不受偏遠(yuǎn)地區(qū)或地理位置的影響，能有效解決地面網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集和傳輸過程中覆蓋性不足、可靠性弱等痛點(diǎn)，且具有更快的響應(yīng)速度。

衛(wèi)星通信一般使用L、S、C、X、Ku和Ka頻段，為減小損耗,普遍使用在0.3-10GHz或30GHz附近頻段。目前，衛(wèi)星通信系統(tǒng)在全球部署了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，來用于廣播、數(shù)據(jù)、多媒體服務(wù)和蜂窩回程。

02

Ka波段傳輸

傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信以C波段和Ku波段傳輸頻率為基礎(chǔ)，而如今的軌道位置高度擁擠，基本上只能通過使用額外的頻帶來提供額外的帶寬。因此，Ka波段衛(wèi)星受到了高度關(guān)注，以應(yīng)對(duì)日益增長的數(shù)據(jù)傳輸速率需求。

除了提供額外的頻率外，在Ka波段運(yùn)行的衛(wèi)星通信系統(tǒng)還具有多種優(yōu)勢(shì)。Ka波段的可用頻率范圍大約是傳統(tǒng)C波段和Ku波段的4倍。此外，Ka波段傳輸通常使用多點(diǎn)波束，即“頻率多址”，允許以相同頻率同時(shí)向多個(gè)地理區(qū)域傳輸不同信號(hào)（除了多址技術(shù)的運(yùn)用之外，復(fù)用技術(shù)也很常見）。

Ka波段的高傳輸頻率允許高度集中的點(diǎn)波束和更小的天線，從而在高數(shù)據(jù)速率下提供經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。先進(jìn)的“高通量衛(wèi)星”（HTS）就是在Ka波段運(yùn)行，每顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)容量超過100GBit/s。

然而，在Ka波段運(yùn)行的衛(wèi)星通信系統(tǒng)還面臨著一些挑戰(zhàn)，需要通過專業(yè)設(shè)備和成熟的系統(tǒng)配置來應(yīng)對(duì)。惡劣天氣條件會(huì)嚴(yán)重影響Ka波段傳輸，特別是對(duì)于Ka波段的衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)，降雨造成的額外大氣損耗將超過30dB，在這種情況下，如自適應(yīng)波形技術(shù)或自適應(yīng)功率控制技術(shù)之類的常規(guī)衰落余量方法不足以對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，而站點(diǎn)分集配置為實(shí)現(xiàn)可靠的系統(tǒng)提供了不同解決方案。

03

Ka波段站點(diǎn)分集

下圖顯示了Ka波段站點(diǎn)分集配置的示意圖。通信系統(tǒng)由兩個(gè)天線站點(diǎn)建立，一個(gè)主天線站點(diǎn)和一個(gè)分集天線站點(diǎn)，即備用站點(diǎn)。在惡劣天氣條件下，數(shù)據(jù)流量將切換到分集天線站點(diǎn)。通常，主天線站和分集天線站之間的距離為30-100 km，射頻L波段信號(hào)通過光纖進(jìn)行傳輸。

下圖顯示了Ka波段站點(diǎn)分集配置的詳細(xì)示意圖。數(shù)據(jù)中心與主天線站點(diǎn)或備份天線站點(diǎn)之間分別采用雙向光鏈路傳輸信號(hào)，為了在主天線站和分集天線站之間轉(zhuǎn)發(fā)L波段信號(hào)，采用虹科DEV快速射頻切換單元來執(zhí)行切換操作。由于Ka波段傳輸系統(tǒng)主要使用時(shí)分復(fù)用（TDM）信號(hào)，因此需要補(bǔ)償主天線站和分集天線站之間產(chǎn)生的時(shí)間延遲。

為了均衡該時(shí)間延遲，在與主天線站點(diǎn)的光鏈路中采用以10 ns為單位的可調(diào)時(shí)間延遲的光延遲線。為了在數(shù)據(jù)中心和分集天線站之間橋接足夠長的光學(xué)距離，采用了光密集波分復(fù)用（DWDM）傳輸系統(tǒng)，該DWDM系統(tǒng)能夠在一根光纖上傳輸多達(dá)49個(gè)射頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)最高數(shù)據(jù)速率的傳輸。

雙向Ka波段站點(diǎn)分集配置詳圖

為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性和可用性，還可以采用設(shè)備冗余。上圖顯示了數(shù)據(jù)中心和分集天線站點(diǎn)之間采用1+1冗余配置的雙向光鏈路示意圖。以虹科冗余開關(guān)為例，射頻信號(hào)通過一個(gè)主模塊和冗余發(fā)射模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換和傳輸，并通過一個(gè)主模塊和冗余接收模塊進(jìn)行接收和轉(zhuǎn)換。在主發(fā)射模塊或主接收模塊發(fā)生故障或丟失的情況下，接收端冗余開關(guān)切換至備用設(shè)備，確保信號(hào)傳輸保持最高的質(zhì)量和正常運(yùn)行時(shí)間。