【正文】 24 (4)組網(wǎng)要求不同。由于話音通信對(duì)傳輸實(shí)時(shí)性要求很強(qiáng)，而衛(wèi)星通信傳播延遲較長(zhǎng)，因此，用戶的要求通常是希望網(wǎng)內(nèi)任意兩個(gè) VSAT小站能夠直接通話而不是經(jīng)過(guò)主站轉(zhuǎn)發(fā) (雙跳會(huì)使響應(yīng)時(shí)間超過(guò) 1 s，用戶不易習(xí)慣 )。這個(gè)要求決定了 VSAT電話通信網(wǎng)應(yīng)該采用網(wǎng)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 125 設(shè)計(jì) VSAT電話通信網(wǎng)所遇到的重要問(wèn)題之一是提供足夠的線路和交換設(shè)備，使電話用戶得到適當(dāng)合理的服務(wù)質(zhì)量。同時(shí)，還要避免使用過(guò)多的設(shè)施而造成費(fèi)用過(guò)高，要做到這一點(diǎn)，工程技術(shù)人員就需要知道網(wǎng)路上載送的話務(wù)量 (或業(yè)務(wù)量 )的某些性質(zhì)。要使這項(xiàng)工作合乎科學(xué)，就有必要有某些客觀的度量方法和某些適當(dāng)規(guī)定的度量單位。 126 1)話務(wù)量 (業(yè)務(wù)量 ) 話務(wù)量又叫話務(wù)量強(qiáng)度，是度量用戶使用電話設(shè)備頻繁程度的一個(gè)重要量，是一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值。它可分成流入話務(wù)量和完成話務(wù)量。流入話務(wù)量 (或呼叫話務(wù)量 )是指每小時(shí)呼叫次數(shù)和每次呼叫平均占線時(shí)間的乘積。假定每小時(shí)呼叫 C次，其中接通 Cc次， 平均占線時(shí)間為 t0，則流入話務(wù)量為 A=Ct0 (41) 而完成話務(wù)量則為 Ac=Cct0 (42) 其單位為歐蘭 (Erlang)，簡(jiǎn)記為 e。 127 可以看出，用 e作單位的話務(wù)量 A，可理解為一個(gè)平均占用時(shí)長(zhǎng)內(nèi)話源發(fā)生的平均呼叫數(shù)，還可理解為同時(shí)發(fā)生的呼叫次數(shù)，也即同時(shí)占用的信道數(shù)。 例如，某系統(tǒng)平均呼叫率為 200次每小時(shí)，而系統(tǒng)平均通話的時(shí)間為 h， 則 A＝ 200 ＝ 10 e。 128 2)呼損率 (阻塞率 ) 呼損率即呼叫不通的概率，它只考慮因系統(tǒng)不能提供服務(wù)而丟失的呼叫，不包括因被叫忙而不通的呼叫。在全部 C次呼叫中，如果接通 Cc次， 顯然，沒有接通的次數(shù)為 CL=C－ Cc， 則損失話務(wù)量為 AL=CLt0=(C－ Cc)t0=A－ Ac (43) 它與所進(jìn)行的呼叫話務(wù)量之比稱為呼損率 B，即 (44) CCAAB LL ??129 例如，呼損率為 10％， 即表示呼叫丟失概率為 10％，也即在該系統(tǒng)中平均 10次呼叫會(huì)有 1次因系統(tǒng)阻塞而丟失。阻塞率也稱為系統(tǒng)的服務(wù)等級(jí)，阻塞率越小意味著服務(wù)等級(jí)越高。 顯然，在一個(gè)通信系統(tǒng)中，提高信道效率與降低阻塞率是有矛盾的。對(duì)于一定的用戶和一定的話務(wù)量而言，信道數(shù)越多，則阻塞率就越低，服務(wù)等級(jí)就越高，但信道效率卻 越低。 130 3)忙時(shí) 系統(tǒng)的實(shí)際話務(wù)量是隨機(jī)變化的。所謂忙時(shí)，是指系統(tǒng)的業(yè)務(wù)最忙的一小時(shí)區(qū)間。實(shí)際上，各個(gè)電話用戶在任何時(shí)間都可能使用他的電話，然而一天中有幾個(gè)時(shí)間可能比其他時(shí)間用得更多一些。通過(guò)對(duì)大量用戶的統(tǒng)計(jì)，就可能得到典型的一天平均呼叫的估計(jì)圖形。電話用戶的使用情況，在周末和周日與日常上班日的情況是不同的。在發(fā)生事故或天氣突然變化等情況時(shí)，很可能發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)圖形所不能預(yù)測(cè)的局部變化。典型的 24 h呼叫特性曲線如圖 415所示。高峰的幅度是相對(duì)的，垂直標(biāo)度的單位取決于所考慮的用戶抽樣的規(guī)模。 131 一個(gè)系統(tǒng)的用戶并不都在忙時(shí)打電話，只有一部分業(yè)務(wù)量集中在忙時(shí)。忙時(shí)業(yè)務(wù)量和每天總業(yè)務(wù)量之比稱為忙時(shí)集中系數(shù)。例如，每天 1000次電話中若有 300次是在忙時(shí)打的，則忙時(shí)集中系數(shù)為 。一個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)等級(jí)要看它在忙時(shí)的阻塞率如何，忙時(shí)的服務(wù)令人滿意，則其他時(shí)間就不成問(wèn)題了。因此忙時(shí)業(yè)務(wù)量是重要的參數(shù)，而用 24 h來(lái)平均的每小時(shí)業(yè)務(wù)量是沒有什么意義的。 所以，設(shè)備的設(shè)置是以標(biāo)準(zhǔn)忙時(shí)統(tǒng)計(jì)為基本依據(jù)。至于有時(shí)由于沒有預(yù)料到的對(duì)電話業(yè)務(wù)的臨時(shí)需要，電話網(wǎng)偶然的超負(fù)荷，致使服務(wù)質(zhì)量下降也在所難免，也是可以接受的。 132 圖 415 典型的 24 h呼叫特性曲線 133 4)歐蘭 B公式 這里我們來(lái)討論信道數(shù) N、話務(wù)量 A和阻塞率 B之間的關(guān)系。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，電話業(yè)務(wù)的呼叫過(guò)程基本上都滿足下列條件： (1)話源數(shù)足夠大，遠(yuǎn)大于信道數(shù)，因此可以認(rèn)為單位時(shí)間內(nèi)呼叫次數(shù)的平均值是一個(gè)常數(shù)。 (2)每一條輸出信道都可被任一個(gè)輸入的話源所使用。 (3)阻塞概率較小，故可以認(rèn)為流入話務(wù)量和完成話務(wù)量近似相等。 134 (4)各個(gè)站的呼叫是隨機(jī)發(fā)生的，呼叫的占用時(shí)長(zhǎng)服從指數(shù)分布，各站之間的呼叫是相互獨(dú)立的。 (5)采用回絕制的交換方法，即發(fā)生呼叫時(shí)，若輸出信道已被占滿，就直接回絕呼叫用戶的要求，造成一次呼叫損失 (即阻塞 )。 由話務(wù)理論可知，滿足上述條件時(shí)，信道被占用的概率服從歐蘭分布。具有 N個(gè)信道的通信系統(tǒng)，若某一個(gè)用戶呼叫時(shí)，恰好 N個(gè)信道已被占用，這時(shí)就造成阻塞，其阻塞率B分布服從 135 (45) 此即歐蘭 B公式，因 B是 N和 A的函數(shù)，故記為 B(N， A)?？梢钥闯觯? (1)如果給定 N個(gè)信道，要求傳達(dá)話務(wù)量為 A，則阻塞率可由歐蘭 B公式算出。反之，給定信道數(shù) N和阻塞率 B，能傳送的話務(wù)量可由上式的反函數(shù)算出；當(dāng)給定阻塞率 B及話務(wù)量 A，那么信道數(shù) N也就可以確定。 ???NiiNiANAANB0),(??！136 (2)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)經(jīng)常遇到的問(wèn)題是：①給定各發(fā)射站、接收站和轉(zhuǎn)發(fā)器所允許的阻塞率 B，然后根據(jù)所傳送的話務(wù)量來(lái)確定系統(tǒng)所需提供的總信道數(shù) (即通信容量 )，進(jìn)一步再確定所需的衛(wèi)星功率、頻帶以及調(diào)制、解調(diào)方式；②若由于技術(shù)條件限制，只能提供一定數(shù)量的信道數(shù)N，則根據(jù) N及所要求的阻塞率 B來(lái)限制各站之間的話務(wù)量 A。 137 圖 416 歐蘭 B公式曲線圖 138 (3)根據(jù)歐蘭 B公式列出的函數(shù)表稱為歐蘭表。圖 416是根據(jù)歐蘭表作出的 A、 N、 B函數(shù)關(guān)系曲線族的一小部分。從中可看出：當(dāng)阻塞率 B一定時(shí)，話務(wù)量愈大，所需信道數(shù) N就愈多，信道效率 h也就愈高。即若 A1A2… Ai… ，則N1N2… Ni… 及 h1h2… hi… 。但當(dāng)話務(wù)量超過(guò)某一數(shù)值后， A和 N近似成線性關(guān)系，此時(shí)，信道效率 h=A/N近似為一常數(shù)。當(dāng)信道數(shù) N一定時(shí)，話務(wù)量 A愈大，阻塞率 B也就愈大。 139 1)VSAT電話通信網(wǎng)的組成 VSAT電話通信網(wǎng)的組成如圖 417所示。 2)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 對(duì)于使用靜止衛(wèi)星的 VSAT電話通信網(wǎng)而言，用戶通常要求任意兩個(gè) VSAT小站能夠直接通話而不是經(jīng)過(guò)中心站轉(zhuǎn)發(fā)。這一要求決定了 VSAT電話通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)子網(wǎng)是網(wǎng)形結(jié)構(gòu)，而控制子網(wǎng)是星形結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)控制中心所在的站被稱為中心站。網(wǎng)絡(luò)控制中心負(fù)責(zé)處理 VSAT電話通信網(wǎng)的交換功能，完成網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)視、控制、管理、衛(wèi)星信道頻率分配和系統(tǒng)診斷等。 140 圖 417 話音 VSAT網(wǎng)的組成 141 3)衛(wèi)星信道 VSAT電話通信網(wǎng)中通常有如下兩類衛(wèi)星信道： (1)業(yè)務(wù)信道。 VSAT電話通信網(wǎng)通常采用電路交換 (即線路交換 )方式，這是由電話業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性決定的。 VSAT電話通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)子網(wǎng)中，業(yè)務(wù)信道 (話音信道 )較多采用簡(jiǎn)單易行的單路單載波按需分配的 SCPC/QPSK/DAMA方式，有時(shí)也可采用時(shí)分多址按需分配的 TDMA/DAMA方式，還有可變帶寬的 TDMA方式以及多路單載波 MCPC方式，模擬CFM方式也有應(yīng)用，但已逐漸被數(shù)字系統(tǒng)所代替。除了按需分配信道資源方式之外，在少數(shù)大業(yè)務(wù)量站間也可分配一定數(shù)量的固定預(yù)分配 (PAMA)信道或分時(shí)預(yù)分配信道。 142 (2)控制信道。 VSAT電話通信網(wǎng)的控制子網(wǎng)相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)。在控制子網(wǎng)中有兩種公用控制信道，中心站到遠(yuǎn)端小站采用 TDM廣播信道，小站到中心站采用 ALOHA、 SALOHA或 其它改進(jìn)型。 這種方式技術(shù)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，因此在實(shí)用系統(tǒng)中應(yīng)用較多。 143 VSAT網(wǎng)的總體方案設(shè)計(jì) 對(duì)于 VSAT衛(wèi)通信網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要根據(jù)用戶的需要，有效地利用衛(wèi)星資源，以較低的投資達(dá)到所要求的通信質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)性能，即性能價(jià)格比好。 VSAT網(wǎng)的總體設(shè)計(jì)主要包括：通信體制的確定、工作頻段的選擇、主站及 VSAT規(guī)模的確定、典型鏈路的計(jì)算、造價(jià)評(píng)估等。建設(shè) VSAT網(wǎng)，首先要進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，要從使用、技術(shù)、工程及經(jīng)濟(jì)方面，優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 144 總體方案設(shè)計(jì)包括使用總體、技術(shù)總體、工程建設(shè)總體三個(gè)方面。 (1)使用總體。主要研究論證使用要求，進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，提出比較合理的技術(shù)總體 要求。 (2)技術(shù)總體。包括空間段衛(wèi)星的選擇、地球站的體制論證、衛(wèi)星鏈路計(jì)算、各種參數(shù)優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等。 (3)工程建設(shè)總體。主要制定建設(shè)規(guī)范，實(shí)施計(jì)劃、方法、步驟，開通程序及經(jīng)費(fèi) 預(yù)算。 145 “用戶需求書”是 VSAT網(wǎng)總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù)。用戶不一定了解通信技術(shù)，需求書只是從使用角度提出需求的內(nèi)容、數(shù)量和質(zhì)量等最基本的要求。總體方案設(shè)計(jì)首先應(yīng)在用戶的配合下，對(duì)“用戶需求書”進(jìn)行研究分析，制定合理的使用總體方案，并且確定技術(shù)總體的要求。 146 1) VSAT網(wǎng)可傳輸數(shù)據(jù)、電話、傳真、圖像，并能召開電話會(huì)議、電視會(huì)議，開辦遠(yuǎn)程電教等多種業(yè)務(wù)。要開通某種業(yè)務(wù)，就必須給地球站配置相應(yīng)的硬件和軟件設(shè)備。也就是說(shuō)，業(yè)務(wù)種類越多，地球站就越復(fù)雜，體積就大，成本也就高。所以，要綜合多方面因素，比較權(quán)衡，區(qū)別情況，哪些是主要的業(yè)務(wù)，哪些是次要的業(yè)務(wù)，哪些業(yè)務(wù)必須在 VSAT網(wǎng)中解決，哪些業(yè)務(wù)可在公用網(wǎng)中去解決，這些都要周密調(diào)查研究，合理安排。還有，用戶需要建立什么樣結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，就要搞清網(wǎng)中各業(yè)務(wù)點(diǎn)之間的距離和業(yè)務(wù)往來(lái)關(guān)系，從而決定網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 147 VSAT網(wǎng)最基本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是星形數(shù)據(jù)網(wǎng)和網(wǎng)形電話網(wǎng)。 20世紀(jì) 90年代又有了數(shù)話兼容、星形網(wǎng)與網(wǎng)形網(wǎng)合一的VSAT網(wǎng)。先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)管理可以通過(guò)改變網(wǎng)絡(luò)管理軟件來(lái)改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。所以， VSAT組網(wǎng)非常靈活，可以滿足各種用戶的需求。 148 2)需求數(shù)量 (1)建設(shè)規(guī)模。建設(shè)規(guī)模即建站數(shù)量多少，它取決于分散各地業(yè)務(wù)部門的數(shù)量及其地理分布狀況?？紤]地理分布狀況是因?yàn)橛行I(yè)務(wù)部門相距很近，之間又有通信線路連接，這種情況可共建一個(gè) VSAT站；有些部門地處通信發(fā)達(dá)地區(qū)，公用網(wǎng)的線路可以利用，可采用公用網(wǎng)線路與 VSAT聯(lián)網(wǎng)方式，不必建 VSAT小站?？傊岩磺锌衫玫囊蛩乜紤]進(jìn)去，既要滿足使用要求，又要盡量減小建設(shè)規(guī)模、提高經(jīng)濟(jì)效益。 149 (2)業(yè)務(wù)量。所謂業(yè)務(wù)量，這里指的是話務(wù)量和數(shù)據(jù)量的大小及分布。第一是話務(wù)量分析，話務(wù)量分析主要在于研究話務(wù)量與阻塞率、信道數(shù)及其分配的動(dòng)態(tài)匹配關(guān)系。第二是數(shù)據(jù)量分析，在數(shù)據(jù)傳輸中，數(shù)據(jù)量常用傳輸速率表示，有碼元傳輸速率 R、比特傳輸速率 Rb和消息傳輸速率 Rm三種表示方法。 在 VSAT網(wǎng)中，信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量一般以消息傳輸速率表示。例如，我們從“用戶需求書”中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知，某金融 VSAT網(wǎng)的各站之間每日傳結(jié)賬務(wù)數(shù)據(jù)合計(jì) 840萬(wàn)筆。根據(jù)報(bào)文長(zhǎng)短、編碼格式等情況，采用每筆賬 200字節(jié)，每字節(jié) 8 bit，按每天工作 6 h計(jì)，則 Rm＝ 840 104 200 8/ (3600 6)＝ 622 kb/s。 150 3)需求質(zhì)量 通信質(zhì)量包括傳輸信號(hào)的質(zhì)量和可靠性。 (1)傳輸信號(hào)的質(zhì)量。第一，數(shù)字電路的通信質(zhì)量與采用的語(yǔ)音編碼數(shù)碼率、調(diào)制制度以及傳輸誤碼率有關(guān)。一般語(yǔ)音編碼的數(shù)碼率越高，語(yǔ)音質(zhì)量越好。調(diào)制制度不同，信號(hào)噪聲比也不同，影響通話質(zhì)量。語(yǔ)音編碼的數(shù)碼率和調(diào)制制度是通信技術(shù)體制選擇的問(wèn)題。在通信技術(shù)體制確定之后，通信質(zhì)量主要由傳輸誤碼率 Pe決定，一般增量調(diào)制 (DM)要求 Pe≤10－ 3， PCM要求 Pe≤10－ 4。 151 用戶對(duì)話音質(zhì)量的要求往往是希望盡可能好，這意味著語(yǔ)音編碼的數(shù)碼率提高，設(shè)備復(fù)雜，占用信道帶寬增加，信道費(fèi)用也就增加。因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)協(xié)助用戶分析實(shí)際需要，提出合理的要求。第二，衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量好壞還主要取決于差錯(cuò)率，包括碼元差錯(cuò)率、比特差錯(cuò)率和碼組差錯(cuò)率。 152 (2)可靠性。 VSAT網(wǎng)的可靠性包括衛(wèi)星、信號(hào)傳輸和地球站三個(gè)方面。衛(wèi)星可靠性一般都很高，可以滿足用戶的要求。傳統(tǒng)的衛(wèi)星傳輸信道有“恒參信道”之稱，信號(hào)傳輸穩(wěn)定可靠。而 VSAT終端在許多情況下不易選址，且天線口徑較小，波瓣較寬，難以避免所處環(huán)境中遇到的電磁干擾。因此，地球站 (含網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備 )的可靠性是建立 VSAT網(wǎng)所須重點(diǎn)考慮的部分。地球站的各個(gè)分系統(tǒng)都采用某種備用方式，以提高它的可靠性。一般情況下，硬件的可靠性是表明它在設(shè)計(jì)條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，正常運(yùn)行不出故障的概率。 153 使用最為廣泛的衡量可靠性的參數(shù)是平均故障時(shí)間 (MFFT，Mean Time to Failure和平均維護(hù)時(shí)間 (MFFR， Mean Timeto Restoration，包括確認(rèn)失效發(fā)生所必需的時(shí)間以及維護(hù)所需要的時(shí)間 )。地球站的可用