+一席VSAT

這是漢武帝在思念早逝的愛妃李夫人，恍惚之間而見其身影時(shí)所做的《李夫人歌》。

別看中國古代有四大美女，但她們都不如李夫人，因?yàn)樗齻兠恳晃欢贾徊贿^占有“沉魚落雁”和“閉月羞花”中的半個(gè)成語，而李夫人卻一人獨(dú)占兩個(gè)成語，比她們每個(gè)人都足足高出了6dB，其中一個(gè)就是《李夫人歌》中的“姍姍來遲”，而另外一個(gè)則更是大大的有名。

當(dāng)然，這里想說的既不是四大美人，也不是漢武帝和李夫人，而是衛(wèi)星通信中的SCPC單路單載波技術(shù)，是SCPC中的那些“是邪非邪”。因?yàn)榻?jīng)過多年的運(yùn)行，很多用戶都發(fā)現(xiàn)基于SCPC技術(shù)的VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)往往需要占用大量的帶寬。即使花費(fèi)了巨額租金，也總是覺得帶寬不夠用，諾大的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)沒有多少站點(diǎn)能夠同時(shí)運(yùn)行。而幾年下來，花費(fèi)在帶寬上的租金，都可以重新再建設(shè)好幾個(gè)新的VSAT網(wǎng)絡(luò)了。

這是怎么回事兒呢？SCPC為什么會(huì)消耗這么多的帶寬呢？有什么辦法能夠?yàn)镾CPC衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)省帶寬嗎？

其實(shí)，真正的SCPC系統(tǒng)自打休斯公司退出中國市場以后[1]，就已經(jīng)很少見到了。取而代之的一些系統(tǒng)雖然自稱SCPC，或貌似SCPC，實(shí)際上卻并不是SCPC，而是MCPC系統(tǒng)。那什么是真正的SCPC？什么又是MCPC？兩者之間又有什么差別呢？

在此之前，我們曾經(jīng)以馬路交通為例，較為輕松地對TDMA時(shí)分多址技術(shù)進(jìn)行過一些比喻。而在這里，對于SCPC和MCPC，用馬路交通來打比方卻要費(fèi)勁得多。但盡管如此，我們還是不妨在這里做一番嘗試和努力吧。

是耶非耶的SCPC單車

SCPC屬于FDMA頻分多址衛(wèi)星通信體制，是一種簡單易用、歷史悠久的VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)，其英文原文為“Single Channel Per Carrier”，中文翻譯則為單路單載波。

非耶SCPC

對于FDMA，恐怕很多人都不會(huì)感到陌生，因?yàn)檫@正是第一代移動(dòng)通信（1G）所采用的無線信道訪問技術(shù)，而其代表性的產(chǎn)品就是摩托羅拉公司那形似磚頭的大哥大。想當(dāng)年，在單位開會(huì)或朋友聚餐的時(shí)候，誰要是把這樣的大磚頭往桌上一戳，那可是權(quán)力和財(cái)富的象征?。∧敲催@里就從一個(gè)只有兩座衛(wèi)星地面站，彼此之間進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)通信的、最為簡單的場景出發(fā)，先看一看真正的SCPC是怎么回事兒。

圖1 缺了一半兒SCPC（點(diǎn)到點(diǎn)）

如圖1所示為站點(diǎn)-A和站點(diǎn)-B之間進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的衛(wèi)星通信。其中：

●站點(diǎn)-A在頻點(diǎn)f1上占據(jù)一路信道（信道-1）向站點(diǎn)-B 發(fā)射一個(gè)連續(xù)載波（載波-1），由站點(diǎn)-B接收并解調(diào)。

●站點(diǎn)-B則在另一頻點(diǎn)f2上占據(jù)另一路信道（信道-2）向站點(diǎn)-A發(fā)射另一個(gè)連續(xù)載波（載波-2），由站點(diǎn)-A接收并解調(diào)。

這樣，兩座衛(wèi)星地面站通過這種非常簡單的方式，就可以十分輕松地實(shí)現(xiàn)彼此之間的雙向通信了[2]?；蛟S在不少人的心目中，以為這就是SCPC了，而實(shí)際上這距離真正的SCPC還差著一半呢。

是耶SCPC

前面已經(jīng)提到，SCPC的英文原文是“Single Channel Per Carrier”，其中第一個(gè)“C”的含義為信道，第二個(gè)“C”的含義為載波，所以SCPC的完整直譯應(yīng)為“單路信道單載波”。這里，大家對于第二個(gè)“C”的載波之意一般都還是很清楚的，但對于第一個(gè)“C”的信道之意卻往往比較容易模糊，有時(shí)會(huì)誤以為是“衛(wèi)星信道”。而實(shí)際上這個(gè)“C”在此處指的是“業(yè)務(wù)信道”，指的是用戶的每一路話音、每一路數(shù)據(jù)或每一路視頻業(yè)務(wù)，所以SCPC的完整意譯應(yīng)該是“單路業(yè)務(wù)單載波”。

下面就以話音通信應(yīng)用為例，分別展示一下在點(diǎn)到點(diǎn)、星狀網(wǎng)以及網(wǎng)狀網(wǎng)等場景下，各個(gè)站點(diǎn)利用SCPC技術(shù)以固定占用專用的衛(wèi)星信道的方式（即PAMA），彼此之間相互通信時(shí)的情景。

如圖2、圖3、圖4所示，每個(gè)站點(diǎn)中的每一部話機(jī)都會(huì)與一個(gè)專用的衛(wèi)星Modem直接相連并進(jìn)行調(diào)制[3]。在休斯公司早年的TES（Telephony Earth Station）VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，這樣的一路話音Modem被稱作CU（Channel Unit）信道單元。當(dāng)某一站點(diǎn)中的某部話機(jī)與其它站點(diǎn)中的另外一部話機(jī)相互通話時(shí)，每一部話機(jī)產(chǎn)生的話音業(yè)務(wù)，都會(huì)通過其專用的衛(wèi)星Modem被調(diào)制成一個(gè)連續(xù)的數(shù)字載波（如64kbps、32kbps等），然后獨(dú)立地占據(jù)一路衛(wèi)星信道傳送到對端站。

圖2 完整的SCPC（點(diǎn)到點(diǎn)）

圖3 完整的SCPC（星狀網(wǎng)）

比如，以圖4網(wǎng)狀網(wǎng)中的話機(jī)A2與話機(jī)C1之間通話為例：

●站點(diǎn)-A中的話機(jī)A2所產(chǎn)生的模擬話音，通過話音接口經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)字編碼后，進(jìn)入SCPC Modem-A2進(jìn)行調(diào)制，成為一個(gè)連續(xù)的載波。

●該載波經(jīng)上變頻器、功率放大器（圖中均略去）和天線等設(shè)備后發(fā)送上星，固定占用中心頻率為f3的信道-3的那一段帶寬（如60kHz）。

●與此同時(shí)，站點(diǎn)-C 里的SCPC Modem-C1也在固定地接收并解調(diào)信道-3中來自于SCPC Modem-A2的載波，經(jīng)解碼及數(shù)模轉(zhuǎn)換后還原出原來的模擬話音，再送給話機(jī)C1。

這樣，就實(shí)現(xiàn)了話機(jī)A2到話機(jī)C1方向的話音傳輸；反之同理。由于每個(gè)載波里傳輸?shù)闹挥幸宦吩捯魳I(yè)務(wù)，所以是單路業(yè)務(wù)單載波，而單路業(yè)務(wù)單載波才是SCPC的真正含義。

SCPC/PAMA

需要提示一下的是，上面幾張示意圖中的帶寬分配方式都采用的是PAMA固定分配（Permanent Assigned Multiple Access）或預(yù)分配（Preliminary Assigned Multiple Access），衛(wèi)星上的各路信道全都是專用的信道，即每一路話音業(yè)務(wù)及其載波，都是固定地占用一段專門屬于自己的帶寬。而不管這部話機(jī)是否在打電話，這路信道及帶寬都不會(huì)給其它話音業(yè)務(wù)或其它站點(diǎn)使用，簡單地說其實(shí)就是專線。

《馬路上的衛(wèi)星》系列通常是將地面站比喻為單位，將載波比喻為車輛，將每個(gè)單位中的人員和貨物比喻為各種業(yè)務(wù)。那么這里就以單位員工每天乘車上下班為例，試著給SCPC打個(gè)比方。

如果單位里的每位員工都騎著單車（大陸地區(qū)叫自行車）上下班，并且各自獨(dú)占一條車道行駛，就叫單路單載波（SCPC）。（參見圖5）

這時(shí)，一輛單車只運(yùn)送一人，一條車道只行駛一部單車，也就是一路信道中只傳輸了一個(gè)載波及一路業(yè)務(wù)。這里需要特別注意的是，這條車道是這輛單車的專用車道（PAMA），即只允許這一輛單車在上面騎行，而不允許其它單車使用。即使這部單車已經(jīng)到達(dá)了目的地，不再需要這條車道，其它單車也不得占用，也不可以在上面騎行。

而當(dāng)某個(gè)單位有多部單車同時(shí)駛出時(shí)，就相當(dāng)于某個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)射了多個(gè)載波[4]，而每個(gè)載波則還是只傳輸一路業(yè)務(wù)。

如圖6所示，單位-A、B、C都各有幾名員工，加起來共有10名。如果其中每位員工都騎行一輛單車，各自獨(dú)占一條車道，那么共計(jì)設(shè)置10條車道就可以了。但可以想象，當(dāng)員工成百上千非常多的時(shí)候，用這樣的PAMA方式，為每一位員工及其每一輛單車都單獨(dú)地設(shè)置一條專用車道的話，那整條馬路得鋪設(shè)得多寬哪！

圖4 完整的SCPC（網(wǎng)狀網(wǎng)）

圖5 1輛SCPC單路單載波單車（PAMA）

圖6 三個(gè)單位發(fā)出10輛SCPC單路單載波單車（PAMA）

SCPC網(wǎng)狀網(wǎng)

從網(wǎng)狀網(wǎng)中不難看出，如果采用SCPC通信體制，要想實(shí)現(xiàn)真正的全網(wǎng)狀網(wǎng)（注意是真正的全網(wǎng)狀網(wǎng)，即所有站點(diǎn)之間均可通過衛(wèi)星單跳同時(shí)互通，參見圖8），則當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有N個(gè)站點(diǎn)插入時(shí)：

●在地面段上，每個(gè)站點(diǎn)至少需要配置（N-1）個(gè)Modem，全網(wǎng)所有站點(diǎn)則至少需要配置N×（N-1）個(gè)Modem；

●在空間段上，每個(gè)站點(diǎn)至少需要發(fā)射和接收各（N-1）個(gè)載波，全網(wǎng)所有站點(diǎn)則至少需要發(fā)射N×（N-1）個(gè)載波，衛(wèi)星上則至少需要設(shè)置N×（N-1）路信道。

當(dāng)N很小，即當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很小的時(shí)候，N×（N-1）還不是很大，不易察覺，往往會(huì)被忽視。但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，這一數(shù)目就會(huì)以驚人的速度暴漲。比如：

●當(dāng)網(wǎng)狀網(wǎng)中只有5個(gè)站點(diǎn)時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所需配置的Modem和載波數(shù)量只有5×（5-1）=20個(gè)；

●而當(dāng)站數(shù)增加到10個(gè)時(shí)，這一數(shù)量就會(huì)暴漲到90個(gè)；

●而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)大，增加到50個(gè)站點(diǎn)時(shí)，這一數(shù)量就會(huì)達(dá)到驚人的2450！

顯然，對于Modem廠家和衛(wèi)星公司來說，這樣的SCPC/PAMA網(wǎng)狀網(wǎng)可是塊肥肉。因?yàn)槿绱艘粊?，這就可以銷售大量的Modem設(shè)備，出租大量的衛(wèi)星帶寬，收獲大把的銀子，所以是樁肥得流油的好買賣。但對于用戶來說，這可就不是什么好事兒了。但無奈的是，當(dāng)用戶有所察覺的時(shí)候往往木已成舟、騎虎難下、為時(shí)已晚，只能乖乖就范了。當(dāng)然用戶也可以放棄全網(wǎng)狀網(wǎng)，改做星狀網(wǎng)或殘網(wǎng)狀網(wǎng)；或者再安裝一套對SCPC載波進(jìn)行控制的網(wǎng)絡(luò)控制及管理系統(tǒng)（NCC和NMS），采用DAMA（按需分配多址）技術(shù)組建偽網(wǎng)狀網(wǎng)，以節(jié)省衛(wèi)星帶寬及租金。

立而望之的MCPC班車

SCPC是單路單載波。那么有單路單載波，就有多路單載波。多路單載波的英文縮寫為MCPC，原文則為“Multiple Channels Per Carrier”，其中第一個(gè)“C”的含義仍為“業(yè)務(wù)信道”，而非“衛(wèi)星信道”。如果把SCPC比喻為單車的話，那么MCPC就好比是班車了。

MCPC基本原理

如下即仍然以話音通信為例，先看一看MCPC網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式。

如圖7所示，這是一個(gè)有3個(gè)站點(diǎn)的、簡單的MCPC衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。不難看出，與SCPC相比，MCPC網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)地面站在設(shè)備的配置上就有幾處明顯不同：

●首先，在地面站中，調(diào)制解調(diào)部分不再是一個(gè)個(gè)集調(diào)制和解調(diào)功能于一體的、獨(dú)立和完整的調(diào)制解調(diào)器（Modem），而是一個(gè)獨(dú)立的調(diào)制器（Modulator）和若干個(gè)獨(dú)立的解調(diào)器（Demodulator），即調(diào)制和解調(diào)功能被分離開來了。

●隨之，在調(diào)制解調(diào)部分的中頻輸出和輸入部位，也不再像SCPC地面站中有多個(gè)Modem時(shí)那樣，既有合路器，也有分路器，而是只需要在下行鏈路中安裝分路器，連接那幾個(gè)解調(diào)器就可以了[5]。

●另外，在調(diào)制解調(diào)器部分和用戶話機(jī)之間，還增加了個(gè)復(fù)用器。復(fù)用器的英文原文為Multiplexer，常被簡寫為MUX，而其主要功能之一則是對多路話音業(yè)務(wù)進(jìn)行復(fù)用及解復(fù)用。

在此設(shè)備基礎(chǔ)之上，MCPC在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)操作中也頗具特色，有著與SCPC很不一樣的運(yùn)行方式。

一方面，對于發(fā)射來說，每個(gè)站點(diǎn)無論有多少路話音，載波都只會(huì)發(fā)射一個(gè)，而不再是多個(gè)。即各個(gè)站點(diǎn)把發(fā)送給其它所有站點(diǎn)的話音業(yè)務(wù)，在經(jīng)過數(shù)字化處理后，如A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字編碼壓縮等，都會(huì)通過MUX以時(shí)分的方式復(fù)用成為一股數(shù)據(jù)流，再送往調(diào)制器，調(diào)制成為一個(gè)連續(xù)的載波，固定地占用一路衛(wèi)星信道廣播發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的其它所有站點(diǎn)。

這里需要注意的是，雖然載波只有一個(gè)，數(shù)據(jù)流只有一股，但由于其中含有多路話音業(yè)務(wù)，所以是MCPC多路單載波，而不是SCPC單路單載波。

圖8 全網(wǎng)狀網(wǎng)（真網(wǎng)狀網(wǎng)）和半網(wǎng)狀網(wǎng)（殘網(wǎng)狀網(wǎng)）

而另一方面，對于接收來說，每個(gè)站點(diǎn)中的各個(gè)解調(diào)器也都會(huì)分別接收和解調(diào)其它各個(gè)站點(diǎn)發(fā)出的MCPC載波，以實(shí)現(xiàn)彼此之間的互聯(lián)互通。如圖7，每個(gè)站點(diǎn)就都配置了兩個(gè)解調(diào)器，如站點(diǎn)-B中配置的解調(diào)器BA和解調(diào)器BC，就分別用來解調(diào)站點(diǎn)-A和站點(diǎn)-C發(fā)出的MCPC載波-A和MCPC載波-C，從而實(shí)現(xiàn)與站點(diǎn)-A和站點(diǎn)-C的同時(shí)互通。當(dāng)然，在各個(gè)解調(diào)器所收到的MCPC載波中，是會(huì)含有發(fā)給其它站點(diǎn)的話音的，而這就需要接下來在后面的MUX中做進(jìn)一步的處理，將發(fā)送給其它站點(diǎn)的話音濾除，而只留下發(fā)送給本站的話音。

這里，需要特別注意一處很容易被忽略的地方。在一個(gè)有著N個(gè)站點(diǎn)的MCPC網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)站點(diǎn)只有在配置了N-1個(gè)解調(diào)器的情況下，才能同時(shí)接收和解調(diào)所有其它站點(diǎn)發(fā)出的載波，才能組建真正的全網(wǎng)狀網(wǎng)，即所有站點(diǎn)均可通過衛(wèi)星單跳同時(shí)互通。否則，如果某一站點(diǎn)中的解調(diào)器少于N-1的話，則該站點(diǎn)就不可能同時(shí)接收和解調(diào)所有其它站點(diǎn)發(fā)出的載波了，因而也就無法與這些站點(diǎn)同時(shí)互通，也就不是什么全網(wǎng)狀網(wǎng)，而只能算是部分網(wǎng)狀網(wǎng)，或殘網(wǎng)狀網(wǎng)了。（參見圖8）

比如在圖7中，如果站點(diǎn)-B和站點(diǎn)-C里都只有一個(gè)解調(diào)器，就會(huì)變成如圖9中的樣子：

●在站點(diǎn)-A中配置有兩個(gè)解調(diào)器，能夠分別解調(diào)站點(diǎn)-B發(fā)出的MCPC載波-B和站點(diǎn)-C發(fā)出的MCPC載波-C；

●而在站點(diǎn)-B和站點(diǎn)-C中卻都只有一個(gè)解調(diào)器，都只用于解調(diào)站點(diǎn)-A發(fā)出的MCPC載波-A。

圖9 MCPC地面站及網(wǎng)絡(luò)傳輸多路話音業(yè)務(wù)（非網(wǎng)狀網(wǎng)）

這樣：

●有兩個(gè)解調(diào)器的站點(diǎn)-A是可以同時(shí)與站點(diǎn)-B和站點(diǎn)-C通過衛(wèi)星單跳直接雙向互通的。

●而站點(diǎn)-B卻由于沒第二個(gè)解調(diào)器，不能再接收和解調(diào)站點(diǎn)-C發(fā)出的載波，所以是不能和站點(diǎn)-C直接互通的。站點(diǎn)-C同理。

所以說，這樣的網(wǎng)絡(luò)并不是全網(wǎng)狀網(wǎng)，而是一個(gè)只能在局部范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)部分站點(diǎn)之間通過衛(wèi)星單跳雙向互通的半網(wǎng)狀網(wǎng)或殘網(wǎng)狀網(wǎng)。而具體到圖9中的例子，則是一個(gè)以站點(diǎn)-A為中心的小型星狀網(wǎng)。

MCPC不僅可以用來傳輸多路話音，而且還能傳輸包括多路數(shù)據(jù)、話音和視頻等在內(nèi)的多種不同的綜合業(yè)務(wù)，且各個(gè)站點(diǎn)發(fā)射的載波速率也可以各不相同。

如圖10所示，在該衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中有8kbps話音、64kbps數(shù)據(jù)和384kbps圖像等3種業(yè)務(wù)。其中：

●站點(diǎn)-A有1路話音和1路圖像業(yè)務(wù)，經(jīng)MUX復(fù)用后發(fā)射出了1個(gè)速率為392kbps（8+384=392kbps）的中等速率的MCPC連續(xù)載波[6]。

●站點(diǎn)-B則有1路話音、1路數(shù)據(jù)和1路圖像業(yè)務(wù)，經(jīng)MUX復(fù)用后發(fā)射出了1個(gè)速率為840kbps（8+64+384=456kbps）的較高速率的MCPC連續(xù)載波；

站點(diǎn)-C只有2路話音和1路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，經(jīng)MUX復(fù)用后發(fā)射出了1個(gè)速率為80kbps（8×2+64=80kbps）的較低速率的MCPC連續(xù)載波。

MCPC班車

前面提到SCPC單路單載波有點(diǎn)兒像馬路上的單車。倘若仍以員工上下班為例來比喻的話，那MCPC多路單載波技術(shù)就好比是每個(gè)單位給所有員工都安排了一輛班車，在一條較寬的車道上一起上下班。這時(shí)，一輛班車?yán)锿瑫r(shí)運(yùn)送了很多人，也就是每個(gè)載波中同時(shí)傳輸了多路業(yè)務(wù)。（參見圖11、12）

圖10 MCPC地面站及網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)、話音和視頻等多路綜合業(yè)務(wù)

圖11 某個(gè)單位發(fā)出1個(gè)MCPC多路單載波（班車）

圖12 三個(gè)單位各發(fā)出1個(gè)MCPC多路單載波（班車）

因?yàn)樗腥藛T都被集中在一起，單位只發(fā)出了一輛班車即將所有人員都送走，所以MCPC的這種情形曾經(jīng)也被稱作單站單載波（SCPS-Single Carrier Per Station），意為從一個(gè)站點(diǎn)里總是只發(fā)射一個(gè)載波。不過需要注意的是，SCPS中前面那個(gè)C的含義可就不是信道（Channel）了，而是載波（Carrier）了，即SCPS和SCPC（Single Channel Per Carrier）的差別并不只是在第4個(gè)字母上，它們在第2個(gè)字母上的含義也不相同。

當(dāng)然，大一些的單位人員較多，有可能需要?jiǎng)佑枚嗖堪嘬囁腿耍@就相當(dāng)于從一個(gè)站點(diǎn)里要同時(shí)發(fā)射多個(gè)MCPC載波?？扇绱艘粊?，就又會(huì)像SCPC多載波操作那樣為避免互調(diào)干擾而引入回退，從而造成功放利用率的降低，失去單載波操作的優(yōu)勢，得不償失了，所以在實(shí)際應(yīng)用中采用得較少。而本文對這種單站多MCPC載波的情形也就不討論了。

MCPC/PAMA

這里需要注意的是，SCPC是每個(gè)單位中的每個(gè)人窄窄地占用了一路單車車道，而MCPC則是每個(gè)單位寬寬地占用了一路大車車道，兩者的形式是不太一樣的。不過，雖然形式不同，但有一點(diǎn)卻是相同的，那就是無論是SCPC中的單車，還是MCPC中的班車，在路上行駛的時(shí)候都會(huì)固定地占據(jù)一條專用的車道。其間不管這條車道是否空閑，都不允許其它車輛同道而行，而這則是與TDMA最不一樣的地方。在TDMA網(wǎng)絡(luò)中，在同一條車道上，是可以有來自于不同單位的多部車輛一同行駛的[7]。

這聽起來或許會(huì)有些令人費(fèi)解，但如果聯(lián)想一下快速公交（BRT）的運(yùn)行方式就會(huì)更容易明白。在一些較大的城市里，都會(huì)在一些馬路上開設(shè)BRT車道。BRT車道與普通車道并列，它們雖然看上去并無特別之處，但卻是快速公交車所專用，即只允許快速公交車在上面行駛，其它車輛則一律禁行。即使其它車道上已擁堵得水泄不通，而BRT車道上空無一車，普通車輛也只能眼巴巴看著空空如也的BRT專用車道而望洋興嘆。

IP化的MCPC

過去，絕大多數(shù)的VSAT系統(tǒng)，不管是SCPC，還是TDMA，都是通過在IDU（室內(nèi)單元）中插入不同的板卡向用戶提供各種各樣的物理接口，以支持不同的用戶業(yè)務(wù)，如話音中的FXS、FXO、E&M、E1接口卡，以及數(shù)據(jù)中的RS-232、V.35、RS-422/449接口卡等等。像VSAT歷史上幾款很有名氣的SCPC VSAT系統(tǒng)，如美國HNS休斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司的TES，NEC日本電氣公司的NEXTAR-VO，美國SA科學(xué)亞特蘭大公司的SkyLinx等，這些系統(tǒng)就都具有多種板卡，能夠提供并支持各種用戶接口，而每一塊這樣的板卡實(shí)際上也就是一個(gè)SCPC調(diào)制解調(diào)器（Modem）。所以，當(dāng)在一個(gè)VSAT地面站的IDU（室內(nèi)單元）中插入一塊或幾塊這樣的板卡時(shí)，從表面上就一目了然，能夠很容易地看出這個(gè)站點(diǎn)是只有一路業(yè)務(wù)，還是有多路業(yè)務(wù)。見圖13。

圖13 SCPC室內(nèi)單元（IDU）、用戶接口及載波

圖14 SCPC室內(nèi)單元（IDU）、用戶接口及載波

但是，在所有業(yè)務(wù)都IP化的今天，VSAT的IDU（室內(nèi)單元）都已經(jīng)簡化成只有一個(gè)RJ-45以太網(wǎng)接口了，而不管是話音、數(shù)據(jù)，還是視頻業(yè)務(wù)，則全部都可以通過這一個(gè)物理接口以基于IP協(xié)議的方式進(jìn)行傳輸，所以從表面上看很容易給人以一種錯(cuò)覺，好像這個(gè)VSAT只傳輸了一路業(yè)務(wù)。見圖14。

可實(shí)際上，雖然物理接口只有一個(gè)，但在這個(gè)接口上卻同時(shí)流淌著多路IP業(yè)務(wù)。這些不同的IP業(yè)務(wù)是在經(jīng)過路由器、交換機(jī)或集線器后，不知不覺地被匯聚成為一股數(shù)據(jù)流，然后一起進(jìn)入Modem進(jìn)行調(diào)制。而當(dāng)這股IP數(shù)據(jù)流最終通過一個(gè)連續(xù)的載波發(fā)射出去的時(shí)候，雖然貌似SCPC單路單載波，但實(shí)際上卻是MCPC多路單載波！而在這里起到復(fù)用器作用則是身處IDU（室內(nèi)單元）之外的那個(gè)路由器、交換機(jī)或集線器。

可以說，在所有東西全都IP化的今天，其實(shí)基本上已經(jīng)沒有什么SCPC了，取而代之的實(shí)際上都是MCPC。而之所以要注意區(qū)分SCPC和MCPC之間的差別，則是為了讓大家更容易認(rèn)識并理解有些適合與SCPC相配合的技術(shù)（如DAMA），可并不一定同樣適用于MCPC。不能以為SCPC能夠做到的事情，MCPC就也能。所以，將貌似為SCPC，或者宣稱為SCPC，但實(shí)為MCPC的VSAT系統(tǒng)加以識別，就變得非常重要了。

MCPC和TDM

也許有人會(huì)說：“這樣的MCPC看起來不就是TDM時(shí)分復(fù)用嗎？”

不錯(cuò)，多路復(fù)用包括頻分復(fù)用（FDM）、時(shí)分復(fù)用（TDM）和碼分復(fù)用（CDM）等多種方式，而由于這里所講述的幾路數(shù)字話音業(yè)務(wù)是在時(shí)域中，以時(shí)分的方式被復(fù)用在一起的，所以也被叫作TDM。FDM頻分復(fù)用和CDM碼分復(fù)用在衛(wèi)星通信中并不多見，而TDM卻常見于諸多知名的VSAT網(wǎng)絡(luò)，尤其是TDM/TDMA、DVB/RCS等網(wǎng)絡(luò)中主站的出境信道和載波（Outbound）中，所以名氣非常的響亮，以至于被忽略了其實(shí)TDM就是一種MCPC，是MCPC中一個(gè)重要而龐大的分支。

在TDM/TDMA或DVB/RCS星狀網(wǎng)中，主站把要發(fā)送給所有遠(yuǎn)端站的多路數(shù)據(jù)、話音、圖片、視頻、因特網(wǎng)等業(yè)務(wù)，以TDM時(shí)分方式復(fù)用到一個(gè)少則幾Mbps，多則高達(dá)數(shù)百M(fèi)bps的高速載波里，然后占用一段固定的衛(wèi)星帶寬，廣播發(fā)送到全網(wǎng)。故而主站的這一TDM出境載波實(shí)際上就是一種時(shí)域中的MCPC。

所以說MCPC并不新奇，相反卻相當(dāng)傳統(tǒng)，其中有一個(gè)非常經(jīng)典的傳輸多路數(shù)字話音的應(yīng)用，就是Intelsat國際通信衛(wèi)星公司[8]在IESS-308標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)范的IDR業(yè)務(wù)。IDR譯為中等數(shù)據(jù)速率（Intermediate Data Rate），其典型應(yīng)用就是衛(wèi)星通信骨干網(wǎng)中傳輸E1數(shù)字話音中繼電路，而其簡要的處理過程就是先將30路64kbps的PCM數(shù)字編碼話音以時(shí)分方式復(fù)用到一起，形成一條速率為2048kbps的E1數(shù)字電路（即PCM基群）。見圖15。注意，這30路64kbps PCM編碼數(shù)字話音的復(fù)用，以及E1數(shù)字電路（PCM基群）的形成是在用戶的PBX交換機(jī)一側(cè)實(shí)現(xiàn)的，即用戶的PBX交換機(jī)在這里起到了MUX復(fù)用器的作用。

圖15 E1數(shù)字電路PCM基群幀結(jié)構(gòu)

圖16 IDR點(diǎn)到點(diǎn)E1數(shù)字電路傳輸

接著，這路2048kbps數(shù)據(jù)流即會(huì)被送入一個(gè)IDR衛(wèi)星Modem中進(jìn)行調(diào)制，最后占用一個(gè)固定頻點(diǎn)，以一個(gè)連續(xù)載波的形式發(fā)送上星，傳輸?shù)綄Χ苏军c(diǎn)。圖16所示即為兩個(gè)站點(diǎn)通過衛(wèi)星進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的E1數(shù)字電路傳輸時(shí)的簡略示意圖，采用的通信體制為FDMA頻分多址，遵循Intelsat的IESS-308技術(shù)規(guī)范[9]。

注意，這里說的雖然是一條E1電路，用戶的PBX交換機(jī)和IDR衛(wèi)星Modem之間的連接也只有一個(gè)接口（通常為G.703），傳輸?shù)模菜疲┲挥幸宦?048kbps數(shù)據(jù)流，地面站發(fā)射出來的也只是一個(gè)載波，但這里面卻包含有30路話音，所以嚴(yán)格地講，這個(gè)載波并不是什么單路單載波（SCPC），而是正經(jīng)八百的多路單載波（MCPC）。

MCPC網(wǎng)狀網(wǎng)

相比于SCPC，MCPC在不少方面都有所改善。比如，拿這里的MCPC網(wǎng)絡(luò)與之前介紹的SCPC網(wǎng)絡(luò)相比就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在組建含有N個(gè)站點(diǎn)的全網(wǎng)狀網(wǎng)時(shí)：

●在地面段上，每個(gè)地面站不再需要配置N-1個(gè)完整的Modem，而是只配置1個(gè)調(diào)制器就可以了。這樣，每個(gè)站點(diǎn)只發(fā)射一個(gè)載波，還能避免多載波回退，節(jié)省功放功率，降低地面站的造價(jià)。不過，雖然調(diào)制器減少到只剩下1個(gè)，但解調(diào)器的數(shù)量卻還是需要有N-1個(gè)，否則就不能實(shí)現(xiàn)真正的全網(wǎng)狀網(wǎng)，而只能是半網(wǎng)狀網(wǎng)或殘網(wǎng)狀網(wǎng)了。

●在空間段上，由于每個(gè)站點(diǎn)只發(fā)射1個(gè)載波的緣故，所以衛(wèi)星上的信道及載波數(shù)量也從SCPC全網(wǎng)狀網(wǎng)中的N×（N-1）個(gè)，減少到了N個(gè)。

看起來MCPC似乎有不少改善，但凡事都有利有弊。雖然MCPC系統(tǒng)在地面站的Modem和功放設(shè)備上要比SCPC系統(tǒng)節(jié)省很多，但在帶寬的占用和按需分配上卻會(huì)出現(xiàn)不少麻煩，要付出更多的代價(jià)。

欲知后事如何，且聽下回分解。

注釋

[1]同一時(shí)期提供同類SCPC VSAT系統(tǒng)的公司還有NEC日本電氣公司和美國SA科學(xué)亞特蘭大公司等。

[2]這里需要注意一下信道和載波之間的差別，有關(guān)詳情可參閱本系列之《馬路上的衛(wèi)星之一：信道和載波》。

[3]在實(shí)際運(yùn)行中，還有話音接口轉(zhuǎn)換、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換、話音編碼和數(shù)字壓縮等處理過程。為突出重點(diǎn)，圖文中均予以略去。

[4]多載波操作會(huì)帶來許多問題，其中之一就是需要為功率放大器考慮輸入和輸出回退，以避免或降低互調(diào)干擾，而這就又會(huì)在功率上造成浪費(fèi)。互調(diào)干擾是SCPC等FDMA頻分多址技術(shù)中的一項(xiàng)重要課題，有關(guān)技術(shù)分析及文獻(xiàn)非常多，而本文在附錄-1中所給出的則僅僅是一個(gè)非常簡單的介紹。欲知詳情，還請大家自行查閱相關(guān)資料。

[5]為了突出重點(diǎn)，圖中對地面站中的天線、BUC、LNB、合路器和分路器等射頻和中頻部分都進(jìn)行了簡化處理，沒有繪出十分嚴(yán)格的和詳細(xì)的工程連接。

[6]為了進(jìn)行控制和管理，MUX在復(fù)用過程中往往會(huì)增添同步、地址等一些額外的包頭開銷，因而最后載波的比特速率是會(huì)略高于該站中所有業(yè)務(wù)速率之和的。比如，當(dāng)2.048Mbps的E1數(shù)字電路以IDR方式通過衛(wèi)星進(jìn)行傳輸時(shí)，就會(huì)被加上96kbps的包頭，所以從地面站發(fā)射出來的傳輸E1數(shù)字電路的載波，其實(shí)際速率是大于2.048Mbps的（詳見IESS-308）。而為了便于討論，復(fù)用過程中由MUX所增添的這些額外開銷均被簡化和忽略了。

[7]有關(guān)TDMA技術(shù)的介紹，可參閱《馬路上的衛(wèi)星之二：一言難盡的TDMA》。

[8]Intelsat原為國際通信衛(wèi)星組織。

[9]E1也可以通過TDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，并且有著區(qū)別于FDMA的特點(diǎn)和優(yōu)勢。鑒于本篇主要討論SCPC和MCPC等FDMA技術(shù)，故在此略去。

附錄1 多載波功率壓縮和互調(diào)干擾

衛(wèi)星通信地面站和通信衛(wèi)星上的功率放大器都是非線性的。當(dāng)輸入信號不斷增大，接近并進(jìn)入功放的飽和區(qū)時(shí)，輸出信號功率的增長就不再與輸入信號呈正比線性增長，而是增長速度減緩，呈現(xiàn)出非線性，在多載波工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)“功率壓縮”的情況。越接近飽和點(diǎn)，情況越嚴(yán)重。（如附圖1）

同時(shí)，多載波輸入還會(huì)產(chǎn)生新的頻率分量，形成互調(diào)干擾，對頻帶內(nèi)的其它信號造成影響。載波越多越大，進(jìn)入非線性區(qū)越深，互調(diào)干擾就越多和越嚴(yán)重。（如附圖2）

為了減小這些不良的影響，就必須讓功放工作在遠(yuǎn)離飽和點(diǎn)的線性區(qū)域內(nèi)。倒過來說，就是需要選擇更大功率的功放，以保證能夠給出足夠的回退補(bǔ)償，讓所有的載波們都能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)地“回退”到線性區(qū)域里進(jìn)行工作。如：

●對于SSPA固態(tài)功放一般需考慮4dB左右的多載波輸出回退，即約有60%的功率將被浪費(fèi)掉。

●對于TWTA行波管功放一般需考慮7dB左右的多載波輸出回退，即約有80%的功率將被浪費(fèi)掉。

以100瓦功放為例，如果是SSPA固態(tài)功放，則經(jīng)4dB回退后可用的線性區(qū)功率僅為40瓦；而如果是TWTA行波管功放的話，則經(jīng)7dB回退后可用功率就只剩20瓦了。這無疑會(huì)是對功放功率的極大浪費(fèi)，但這是SCPC系統(tǒng)多載波工作情況下所不可避免的。SATNET

附圖1 功放非線性示意圖

附圖2 互調(diào)干擾示意圖

附錄-2 英文縮略語及中譯文注釋一覽表