doc]军事卫星通信的数字视频广播体系结构doc

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　　doc军事卫星通信的数字视频广播体系结构军事卫星通信的数字视频广播体系结构,军电信动态》年第期摘要卫星的使用已使数字信息传输市场获益巨大最近几年,卫星终端硬件已得到了显着的改进和完善随着直接到用户(消费者)的卫星业务的扩大,硬件的价格已经有了明显的下降在过去年里,一系列卫星数据组网接口和协议标准已经非常成熟,以至在不同卫星供货商的终端设备之间能够很容易地实现互操作,这和目前部署的主要基于专用接口和端到端协议的系统完全不同一种已经迅速发展起来的卫星广播标准是数字视频广播(DVB)DVB最早是由欧洲电信标准协会当作欧洲标准设计的,作为在电缆和卫星广播设施上传输压缩数字图像(数字影视压缩标准一)的一种机制最近对这个标准进行了扩展,将与标准化的TDMA反馈信道业务(RCS)规范相结合的因特网协议(IP)数据包括了进去这个标准使建立一个功能强大的基于卫星的包含有IP和视频数据的信息传输网络成为了可能位于华盛顿的美国海军研究实验中心(NRL)的卫星与无线网络实验室对DVB的评估始于年这项工作的早期阶段是和国家航空航天局的格伦研究中心一起完成的,而最近的工作主要集中在国防部特殊的应用上本文对DVB标准进行了综述,并给出了NRL对协议进行的早期评估的一些结论讨论了几种DVB覆盖参考结构重点放在了美国海军的全球广播系统(GBS)上,讨论了在GBS上使用DVB的非对称数据网络最后,作者提出了已设计好的测试台结构,用来更直接地演示国防部使用的DvB的适用性,而这些最早是保密的引言数字视频广播是一种能通过卫星和传统的有线电视基础设施进行数字信息传输的具有显着优点的协议,它处于一组结构化部件的中心最初在欧洲作为一种用于广播电台的执行数字影视压缩标准一(m’EG一)的压缩数字图像的协议此协议已得到扩展,能执行因特网协议本文仅讨论基于卫星系统的DVB用于卫星业务的DVB信息传输结构由若干个部件构成,除传统卫星系统常见的这些部件如上下变频器,放大器,低噪声块放大器(LNB)以及天线外,还包括了封装器,多路复用器,调制器,接收机和TDMA控制器从一个中心网络设备到大量多达几千个远程工作站的单向广播来说,DVB结构模型是最佳的但规范也支持双向交互业务,而该交互业务是利用DVB规范扩展中的一个称为反馈信道业务(RCS)来实现的因此,DVB远程工作站可配备成单收站或配备成使用RCS的双工发收站DVB数据业务在数据速率上通常是高度非对称的,中心站远程工作站的数据信道通常支持每秒几十兆的数据速率基于TDMA的RCS反馈信道通常限制在每秒几千比特,使用RCS规范最高能达到每秒l千比特图l给出了DVB结构的概貌,该结构具有双向综合的数据视频链路海军研究实验中心从年开始一直在更好地理解这种技术的潜在实现模型,积极地对DVB标准进行评估DVB体系结构在支持国防部任务的成功配置方面具备了几个关键点:众多供应商支持的国际标准标准化的基于TDMA的反馈信道业务可扩展到非常高的数据速率的主站到远程站的广播信道一天生就能支持媒介到那些地面网络的数据速率因为部署的数量大,部署远端站DVB硬件的费用非常低廉由主站管理的用于条件选取的标准化安全机制图I用于海军战斗群的DVB全双工网络低速率的反馈信道业务(RCS)提供TDMA的用户轮询能力DvB规范DVB规范可分成两个主要部分,下面将分别进行讨论第一部分是用于主站到远程站的媒介传输的定长DVB数据包,第二部分是DVB反馈信道业务(RCS)对主站到远程站广播,DvB样式利用了一个包含字节的定长数据包已设计好的DVB数据包能传送EG一的视频,但它也适用于因特网协议(IP)数据包的封装这个字节的DVB数据包包括支持虚拟信道的地址信息,还有实现条件选取机制的安全信息因为主站到远程站的连接通常由卫星广播信道实现,所以,所有的接收站都能收到全部的内容条件选取(CA)使广播设备能确定哪些站或哪一组站被允许接收哪个内容成为了可能DVB硬件中的标准高速率接口称为异步串行接口(ASI)ASI以Mbs的固定速率传送DVB数据包然而,像ATM网络支持到基本网络接口的信道一样(该信道以次速率工作),DVB支持虚拟信道数据速率,其速率范围从每秒不到iMb到每秒Mb的信道极限值ASI接口在物理层是由RG一同轴电缆支持的,由于适合BNC(枪刺头型接口)连接器,所以使得支持ASI接口变得十分容易由同轴接口引起的固有的距离限制很容易通过中间转换器或更高级的同轴电缆来克服一一作为定长字节数据包的结果,大多数DVB系统能提供以数据速率工作的能力,该能力与卫星系统的物理定义更加一致,这与原有的结构(如ATM)不同,原有的结构通常将卫星数据速率限制在地面网络天生就能支持的那些速率上例如,不难找到支持每秒Mb数据速率的基于DVB的卫星广播系统,而如果可能的话,基于ATM的系统是很难支持这样的数据速率的对远程站和广播主站之间的数据连接,DVB体系模型确定采用标准化的时分多址(TDMA)体制,它被称为DVB反馈信道规范(RCS)按照预定义准则或按需接入准则将传输时隙分配给远程站的TDMA机制为远程站至中心站间的连接提供了强有力的体制目前的DVBRCS规范在大多数实现上都被限制在kbs然而,根据市场需求,最大的RCS数据速率会随着时间的推移有望增加到高达Mbs,这也是目前用于RCS连接的大多数串行接口数据速率的极限值然而,值得注意的是,能够以Mbs传输数据的终端设备的体积,费用和复杂度大大超过以kbs传输数据的终端设备因此,对消费者使用来说,即使是现有的DVBRCS支持的数据速率也还有很大的增长空间海军研究实验室的DVB测试台为更好地理解这些新的协议和传输机制,海军研究实验室的卫星与无线网络组与DVB销售团体的若干个成员一起建立了一个测试台海军研究实验室的卫星测试平台示意图见图和图除了供应商提供的硬件外,实验室还装备有一个米的Ku波段主站,一个米的远程终端,若干个商用Ku波段卫星收发信机一个装在高机动多用途轮式车上的米Ku波段终端圈定了测试台所使用的天线产品一个专用计算机控制的上行链路功率控制系统提供模拟易出错链路的能力,该链路和受到大气衰减时性能会恶化的链路完全相同实验室里还安装有若干个计算机平台,它们支持像Solaris,RedHatLinux和Windows这样的操作系统DVB在美国海军中的应用除了要理解基于DVB的卫星系统的基本物理和逻辑能力的工作以外,为满足美国海军全球广播卫星(GBS)将数据和视频传输到前线部队的需求,作者们还对DVB的应用进行了评估虽然还有许多工作以及原型样机测试还有待完成,但先期的研究结果已非常令人鼓舞图描绘了如何用DVB覆盖结构为战斗群提供连接的情况在这种情况下,所有的舰船都装备有价格低廉的单收终端反馈信道业务由没有被国防部广泛接受然而,采用现有的技术和元部件来解决这个问题也是可能的,一个过渡性的解图DVB测试台结点,海军研究实验室号楼喝设备l图跟踪天线J单个单元堡坚IL三一i米孔径L室内设备二#lII莹茹图DVB传输结点,室内设备放在搬运天线系统的高机动多用途轮式车(H胁WV)上的一个封闭机柜里众多现有链路来提供,这些现有链路包括海事卫星,或许还可利用大量商业或政府平台提供的新的低速率发送信道提供反馈信道业务安全问题妨碍DVB成为国防部使用中的有效结构覆盖系统的主要限制之一是要支持一类加密在这一点上,基于DVB的系统还没有一类保密机制因此,DVB还r图在现有的具有GBS结构的”前传回送”信道上的非对称利用DVB的概念图决方案很可能涉及DVB多路复用器以及Fastane保密装置该方案还在实验室进行了测试,这也是测试台近期测试任务的一部分结论海军研究实验室已对DVB结构的基本部件进行了研究,并发现了它在国防部应用中的优点,这些优点不仅体现在性能方面,更重要的是体现在费效比方面随着商业领域广泛采用DVB部件和系统,在将传统上处于劣势的国防部用户连接到不断增长的国防部信息设施方面,DVB参考结构很有希望成为一种费效比很好的方案在未来的几个月或几年里,海军研究实验室希望通过建立,评估和演示更复杂的基于DVB的结构来证明这一点译自~MILCOM))(吕晶林勇)一

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