SCPC單車和MCPC班車（第一回）
——《馬路上的衛(wèi)星》之五

2019-11-18 08:14:54一席VSAT

衛(wèi)星與網(wǎng)絡 2019年9期

+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，因為她們每一位都只不過占有“沉魚落雁”和“閉月羞花”中的半個成語，而李夫人卻一人獨占兩個成語，比她們每個人都足足高出了6dB，其中一個就是《李夫人歌》中的“姍姍來遲”，而另外一個則更是大大的有名。

當然，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，是SCPC中的那些“是邪非邪”。因為經(jīng)過多年的運行，很多用戶都發(fā)現(xiàn)基于SCPC技術的VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡往往需要占用大量的帶寬。即使花費了巨額租金，也總是覺得帶寬不夠用，諾大的衛(wèi)星網(wǎng)絡沒有多少站點能夠同時運行。而幾年下來，花費在帶寬上的租金，都可以重新再建設好幾個新的VSAT網(wǎng)絡了。

這是怎么回事兒呢？SCPC為什么會消耗這么多的帶寬呢？有什么辦法能夠為SCPC衛(wèi)星通信網(wǎng)絡節(jié)省帶寬嗎？

其實，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時分多址技術進行過一些比喻。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，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，恐怕很多人都不會感到陌生，因為這正是第一代移動通信（1G）所采用的無線信道訪問技術，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。想當年，在單位開會或朋友聚餐的時候，誰要是把這樣的大磚頭往桌上一戳，那可是權力和財富的象征??！那么這里就從一個只有兩座衛(wèi)星地面站，彼此之間進行點到點通信的、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（點到點）

如圖1所示為站點-A和站點-B之間進行點到點的衛(wèi)星通信。其中：

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

●站點-B則在另一頻點f2上占據(jù)另一路信道（信道-2）向站點-A發(fā)射另一個連續(xù)載波（載波-2），由站點-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“C”的含義為信道，第二個“C”的含義為載波，所以SCPC的完整直譯應為“單路信道單載波”。這里，大家對于第二個“C”的載波之意一般都還是很清楚的，但對于第一個“C”的信道之意卻往往比較容易模糊，有時會誤以為是“衛(wèi)星信道”。而實際上這個“C”在此處指的是“業(yè)務信道”，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，所以SCPC的完整意譯應該是“單路業(yè)務單載波”。

下面就以話音通信應用為例，分別展示一下在點到點、星狀網(wǎng)以及網(wǎng)狀網(wǎng)等場景下，各個站點利用SCPC技術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的情景。

如圖2、圖3、圖4所示，每個站點中的每一部話機都會與一個專用的衛(wèi)星Modem直接相連并進行調(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。當某一站點中的某部話機與其它站點中的另外一部話機相互通話時，每一部話機產(chǎn)生的話音業(yè)務，都會通過其專用的衛(wèi)星Modem被調(diào)制成一個連續(xù)的數(shù)字載波（如64kbps、32kbps等），然后獨立地占據(jù)一路衛(wèi)星信道傳送到對端站。

圖2 完整的SCPC（點到點）

圖3 完整的SCPC（星狀網(wǎng)）

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

●站點-A中的話機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，進入SCPC Modem-A2進行調(diào)制，成為一個連續(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，站點-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C1。

這樣，就實現(xiàn)了話機A2到話機C1方向的話音傳輸；反之同理。由于每個載波里傳輸?shù)闹挥幸宦吩捯魳I(yè)務，所以是單路業(yè)務單載波，而單路業(yè)務單載波才是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。而不管這部話機是否在打電話，這路信道及帶寬都不會給其它話音業(yè)務或其它站點使用，簡單地說其實就是專線。

《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，將每個單位中的人員和貨物比喻為各種業(yè)務。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，并且各自獨占一條車道行駛，就叫單路單載波（SCPC）。（參見圖5）

這時，一輛單車只運送一人，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載波及一路業(yè)務。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。

而當某個單位有多部單車同時駛出時，就相當于某個站點同時發(fā)射了多個載波[4]，而每個載波則還是只傳輸一路業(yè)務。

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，各自獨占一條車道，那么共計設置10條車道就可以了。但可以想象，當員工成百上千非常多的時候，用這樣的PAMA方式，為每一位員工及其每一輛單車都單獨地設置一條專用車道的話，那整條馬路得鋪設得多寬哪！

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)，即所有站點之間均可通過衛(wèi)星單跳同時互通，參見圖8），則當網(wǎng)絡中有N個站點插入時：

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

●在空間段上，每個站點至少需要發(fā)射和接收各（N-1）個載波，全網(wǎng)所有站點則至少需要發(fā)射N×（N-1）個載波，衛(wèi)星上則至少需要設置N×（N-1）路信道。

當N很小，即當網(wǎng)絡規(guī)模很小的時候，N×（N-1）還不是很大，不易察覺，往往會被忽視。但隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大，這一數(shù)目就會以驚人的速度暴漲。比如：

●當網(wǎng)狀網(wǎng)中只有5個站點時，整個網(wǎng)絡所需配置的Modem和載波數(shù)量只有5×（5-1）=20個；

●而當站數(shù)增加到10個時，這一數(shù)量就會暴漲到90個；

●而當網(wǎng)絡的規(guī)模繼續(xù)擴大，增加到50個站點時，這一數(shù)量就會達到驚人的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。因為如此一來，這就可以銷售大量的Modem設備，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，當用戶有所察覺的時候往往木已成舟、騎虎難下、為時已晚，只能乖乖就范了。當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載波進行控制的網(wǎng)絡控制及管理系統(tǒng)（NCC和NMS），采用DAMA（按需分配多址）技術組建偽網(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“C”的含義仍為“業(yè)務信道”，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)絡的運行方式。

如圖7所示，這是一個有3個站點的、簡單的MCPC衛(wèi)星網(wǎng)絡。不難看出，與SCPC相比，MCPC網(wǎng)絡中的各個地面站在設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)部分不再是一個個集調(diào)制和解調(diào)功能于一體的、獨立和完整的調(diào)制解調(diào)器（Modem），而是一個獨立的調(diào)制器（Modulator）和若干個獨立的解調(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Modem時那樣，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)器部分和用戶話機之間，還增加了個復用器。復用器的英文原文為Multiplexer，常被簡寫為MUX，而其主要功能之一則是對多路話音業(yè)務進行復用及解復用。

在此設備基礎之上，MCPC在實際的網(wǎng)絡操作中也頗具特色，有著與SCPC很不一樣的運行方式。

一方面，對于發(fā)射來說，每個站點無論有多少路話音，載波都只會發(fā)射一個，而不再是多個。即各個站點把發(fā)送給其它所有站點的話音業(yè)務，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，都會通過MUX以時分的方式復用成為一股數(shù)據(jù)流，再送往調(diào)制器，調(diào)制成為一個連續(xù)的載波，固定地占用一路衛(wèi)星信道廣播發(fā)送給網(wǎng)絡中的其它所有站點。

這里需要注意的是，雖然載波只有一個，數(shù)據(jù)流只有一股，但由于其中含有多路話音業(yè)務，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，每個站點中的各個解調(diào)器也都會分別接收和解調(diào)其它各個站點發(fā)出的MCPC載波，以實現(xiàn)彼此之間的互聯(lián)互通。如圖7，每個站點就都配置了兩個解調(diào)器，如站點-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-A和站點-C發(fā)出的MCPC載波-A和MCPC載波-C，從而實現(xiàn)與站點-A和站點-C的同時互通。當然，在各個解調(diào)器所收到的MCPC載波中，是會含有發(fā)給其它站點的話音的，而這就需要接下來在后面的MUX中做進一步的處理，將發(fā)送給其它站點的話音濾除，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。在一個有著N個站點的MCPC網(wǎng)絡中，每個站點只有在配置了N-1個解調(diào)器的情況下，才能同時接收和解調(diào)所有其它站點發(fā)出的載波，才能組建真正的全網(wǎng)狀網(wǎng)，即所有站點均可通過衛(wèi)星單跳同時互通。否則，如果某一站點中的解調(diào)器少于N-1的話，則該站點就不可能同時接收和解調(diào)所有其它站點發(fā)出的載波了，因而也就無法與這些站點同時互通，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-B和站點-C里都只有一個解調(diào)器，就會變成如圖9中的樣子：

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

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

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

這樣：

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

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

所以說，這樣的網(wǎng)絡并不是全網(wǎng)狀網(wǎng)，而是一個只能在局部范圍內(nèi)實現(xiàn)部分站點之間通過衛(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，則是一個以站點-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，且各個站點發(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)絡中有8kbps話音、64kbps數(shù)據(jù)和384kbps圖像等3種業(yè)務。其中：

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

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

站點-C只有2路話音和1路數(shù)據(jù)業(yè)務，經(jīng)MUX復用后發(fā)射出了1個速率為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多路單載波技術就好比是每個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，一輛班車里同時運送了很多人，也就是每個載波中同時傳輸了多路業(yè)務。（參見圖11、12）

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

圖11 某個單位發(fā)出1個MCPC多路單載波（班車）

圖12 三個單位各發(fā)出1個MCPC多路單載波（班車）

因為所有人員都被集中在一起，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），意為從一個站點里總是只發(fā)射一個載波。不過需要注意的是，SCPS中前面那個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個字母上，它們在第2個字母上的含義也不相同。

當然，大一些的單位人員較多，有可能需要動用多部班車送人，這就相當于從一個站點里要同時發(fā)射多個MCPC載波?？扇绱艘粊?，就又會像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，所以在實際應用中采用得較少。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是每個單位中的每個人窄窄地占用了一路單車車道，而MCPC則是每個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，在路上行駛的時候都會固定地占據(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]。

這聽起來或許會有些令人費解，但如果聯(lián)想一下快速公交（BRT）的運行方式就會更容易明白。在一些較大的城市里，都會在一些馬路上開設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，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)絡系統(tǒng)公司的TES，NEC日本電氣公司的NEXTAR-VO，美國SA科學亞特蘭大公司的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際上也就是一個SCPC調(diào)制解調(diào)器（Modem）。所以，當在一個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，從表面上就一目了然，能夠很容易地看出這個站點是只有一路業(yè)務，還是有多路業(yè)務。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，則全部都可以通過這一個物理接口以基于IP協(xié)議的方式進行傳輸，所以從表面上看很容易給人以一種錯覺，好像這個VSAT只傳輸了一路業(yè)務。見圖14。

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

可以說，在所有東西全都IP化的今天，其實基本上已經(jīng)沒有什么SCPC了，取而代之的實際上都是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識并理解有些適合與SCPC相配合的技術（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

也許有人會說：“這樣的MCPC看起來不就是TDM時分復用嗎？”

不錯，多路復用包括頻分復用（FDM）、時分復用（TDM）和碼分復用（CDM）等多種方式，而由于這里所講述的幾路數(shù)字話音業(yè)務是在時域中，以時分的方式被復用在一起的，所以也被叫作TDM。FDM頻分復用和CDM碼分復用在衛(wèi)星通信中并不多見，而TDM卻常見于諸多知名的VSAT網(wǎng)絡，尤其是TDM/TDMA、DVB/RCS等網(wǎng)絡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TDM就是一種MCPC，是MCPC中一個重要而龐大的分支。

在TDM/TDMA或DVB/RCS星狀網(wǎng)中，主站把要發(fā)送給所有遠端站的多路數(shù)據(jù)、話音、圖片、視頻、因特網(wǎng)等業(yè)務，以TDM時分方式復用到一個少則幾Mbps，多則高達數(shù)百Mbps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出境載波實際上就是一種時域中的MCPC。

所以說MCPC并不新奇，相反卻相當傳統(tǒng)，其中有一個非常經(jīng)典的傳輸多路數(shù)字話音的應用，就是Intelsat國際通信衛(wèi)星公司[8]在IESS-308標準中所規(guī)范的IDR業(yè)務。IDR譯為中等數(shù)據(jù)速率（Intermediate Data Rate），其典型應用就是衛(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)字編碼話音以時分方式復用到一起，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)字話音的復用，以及E1數(shù)字電路（PCM基群）的形成是在用戶的PBX交換機一側(cè)實現(xiàn)的，即用戶的PBX交換機在這里起到了MUX復用器的作用。

圖15 E1數(shù)字電路PCM基群幀結(jié)構

圖16 IDR點到點E1數(shù)字電路傳輸

接著，這路2048kbps數(shù)據(jù)流即會被送入一個IDR衛(wèi)星Modem中進行調(diào)制，最后占用一個固定頻點，以一個連續(xù)載波的形式發(fā)送上星，傳輸?shù)綄Χ苏军c。圖16所示即為兩個站點通過衛(wèi)星進行點到點的E1數(shù)字電路傳輸時的簡略示意圖，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交換機和IDR衛(wèi)星Modem之間的連接也只有一個接口（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載波，但這里面卻包含有30路話音，所以嚴格地講，這個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)絡與之前介紹的SCPC網(wǎng)絡相比就會發(fā)現(xiàn)，在組建含有N個站點的全網(wǎng)狀網(wǎng)時：

●在地面段上，每個地面站不再需要配置N-1個完整的Modem，而是只配置1個調(diào)制器就可以了。這樣，每個站點只發(fā)射一個載波，還能避免多載波回退，節(jié)省功放功率，降低地面站的造價。不過，雖然調(diào)制器減少到只剩下1個，但解調(diào)器的數(shù)量卻還是需要有N-1個，否則就不能實現(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，由于每個站點只發(fā)射1個載波的緣故，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，減少到了N個。

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出現(xiàn)不少麻煩，要付出更多的代價。

欲知后事如何，且聽下回分解。

注釋

[1]同一時期提供同類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]在實際運行中，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，圖文中均予以略去。

[4]多載波操作會帶來許多問題，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，而這就又會在功率上造成浪費。互調(diào)干擾是SCPC等FDMA頻分多址技術中的一項重要課題，有關技術分析及文獻非常多，而本文在附錄-1中所給出的則僅僅是一個非常簡單的介紹。欲知詳情，還請大家自行查閱相關資料。

[5]為了突出重點，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行了簡化處理，沒有繪出十分嚴格的和詳細的工程連接。

[6]為了進行控制和管理，MUX在復用過程中往往會增添同步、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略高于該站中所有業(yè)務速率之和的。比如，當2.048Mbps的E1數(shù)字電路以IDR方式通過衛(wèi)星進行傳輸時，就會被加上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，其實際速率是大于2.048Mbps的（詳見IESS-308）。而為了便于討論，復用過程中由MUX所增添的這些額外開銷均被簡化和忽略了。

[7]有關TDMA技術的介紹，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)絡進行傳輸，并且有著區(qū)別于FDMA的特點和優(yōu)勢。鑒于本篇主要討論SCPC和MCPC等FDMA技術，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。當輸入信號不斷增大，接近并進入功放的飽和區(qū)時，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，在多載波工作時會出現(xiàn)“功率壓縮”的情況。越接近飽和點，情況越嚴重。（如附圖1）

同時，多載波輸入還會產(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，進入非線性區(qū)越深，互調(diào)干擾就越多和越嚴重。（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離飽和點的線性區(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償，讓所有的載波們都能夠遠遠地“回退”到線性區(qū)域里進行工作。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。這無疑會是對功放功率的極大浪費，但這是SCPC系統(tǒng)多載波工作情況下所不可避免的。SATNET