iDirect方案及产品介绍

iDirectConfidentialPage1of37一.iDirect卫星系统架构介绍iDirect卫星系统是业界唯一从底层设计完全支持IP的双向卫星通信系统。在下行载波（或主站出向载波）上iDirect采用的简洁、高效的HDLC封装方式（如同地面网络的Cisco路由器），形成一个基于TDM的SCPC载波。在小站上行载波上，iDirect使用专利的确定性TDMA访问方案（D-TDMA，Deterministic-TDMA），以带宽高效利用的方式来快速响应小站的带宽分配请求。区别于其它卫星系统，iDirect系统集成度高，各种功能全面内置（如TCP/HTTP加速、Qos保障、加密等）。同时iDirect系统提供一站式、功能全面的网络管理系统，方便用户对网络的管理与使用。iDirect允许在单个主站机箱支持多个输入/输出载波，可以同时连接多达5颗不同的卫星、或5个不同的频段。该体系结构使网络运营商节约大量的成本开销，无需多个主站设备的开支以支持多颗卫星。iDirect同样的硬件/软件，只要作不同的参数设置，即可支持多种应用拓朴结构（星状、星状/网状、SCPC点到点），可以灵活组网以满足不同客户的要求。其网状功能可以单跳实现小站之间的直接通信，大大缩短卫星时延，有效地保证话音/视频等实时业务的服务质量。-iDirectConfidentialPage2of37iDirect系统非常适合于采用主站/小站星状网络结构、业务具有突发性的网络应用。系统从底层设计来充分提高TCP/IP业务通过卫星传输的效率，可以提供高达98%的载荷效率，为用户及运营商获得更多的信息传输容量。iDirect系统性能非常可靠，由于具有TPC编码，QPSK、8PSK等先进的编码和调制功能，即使使用口径相对较小的天线和低瓦数功放也能获得很好的通信效果，为用户节约了建站成本。同时系统内置自动上行功率控制，可确保在恶劣天气下的系统正常工作。iDirectConfidentialPage3of371.1iDirect主站构成iDirect主站支持网络数目、载波数、载波大小、转发器、卫星、带宽等方面的灵活调整。iDirect系统主站设备具有以下特点：电信级标准设备配置-设备内部全冗余备份同一主站机箱可以支持多达5颗卫星、或5个不同频段（如Ku、C、Ka、扩展C）每机箱多网络，单个机箱可以支持多达20个网络，多出向，多入向卫星带宽利用率比其它系统（尤其是DVB系统）高30%-50%,投资回报（ROI）快用户可以以低成本起步，逐步建设自己的网络，充分有效地利用投资：下行载波从128Kbps到18Mbps，1bps步进上行载波从64Kbps到8.2Mbps，1bps步进通用线路卡（LineCard，调制/解调卡）的数量可以根据网络规模的变化逐步增加，以支持更多的远端站协议处理服务器（ProtocolProcessor）、网管服务器负载均衡/冗余备份，可以随着网络的扩大而增加数量o支持主站机箱级连，支持用户网络的绝对扩张。iDirectConfidentialPage4of37下图为iDirect主站典型硬件组成。iDirect设备包括在虚线框内。其中：5IFHub（5中频主站机箱）为系统的调制/解调部分。其20插槽结构可以安装20块通用线路卡（LineCard，调制/解调卡），可以提供20*18=360Mb/s的上行载波广播能力，可以支持多达20个独立网络（每个网络下行载波高达18.2Mb/s，TDMA上行载波高达8.4Mb/s）。机箱具有电信标准的系统冗余能力，电源模块冗余、风扇冗余、线路卡冗余，支持热插拔。iDirect主站与室外单元（功放、LNB）之间的连接为L-band收/发电缆。iDirect主站除了5IFHub这一型号外，还有4-slotHub、PrivateHub及MiniHub这几种型号，适合于用户有步骤地建设大规模的网络。通用线路卡(UniversalLineCard)通用线路卡(UniversallineCard)是插在主站机箱中的调制/解调卡。iDirectConfidentialPage5of37线路卡可以通过软件设置灵活地用于出向、入向或者出/入向，支持C、Ku、Ka等任何频段。支持的数据吞吐率为：下行最高为18Mbps（未来更高），上行最高为8.4Mbps。线路卡支持主/备卡自动切换、热插拔。从型号上主要有M1D1（1调制/1解调）、M0D1（单解调）、M1D1-iSCPC等种类。协议处理服务器（ProtocolProcessor，PP）:协议处理服务器（PP）为运行Linux操作系统的IBM刀片服务器，上面运行iDirect主站系统的核心软件，如卫星带宽动态分配、网络时隙计划制定、Qos实现、TCP加速等。iDirect主站协议处理器为1：1备份配置，各刀片服务器之间负载均衡、自动切换。网络管理（NMS）服务器:iDirectNMS基于客户机-服务器方式架构。集中管理所有远端站和主站配置，可以通过卫星线路对远端站进行软件升级、配置更改，实施维护和监控。。NMS服务器基于运行Linux操作系统的IBM刀片服务器。客户端软件分成iMonitor和iBuilder两个软件，iBuilder主要完成网络的配置，iMonior完成网络的监控。iDirectConfidentialPage6of371.2iDirect远端卫星路由器（小站）iDirect路由器提供了简洁而又精良的“单机式”解决方案，在一个机箱内集成了卫星调制/解调器、IP路由器、TCP加速器和QoS/优先级保证等功能。这一紧凑的设备能够提供目前最高的双向数据速率，自动上行功率控制使得系统即使在恶劣天气下也能保证可用性。路由器内置的TCP/HTTP加速技术可以克服卫星延迟来提供IP数据的吞吐量；Turbo纠错编码（TPC）能提供比传统纠错编码技术高近200%的效率。iDirect路由器内置应用QoS和优先级保证功能，支持DHCP和NAT，支持ACL（访问控制列表）。高达18Mbps的下行（或出向）数据传输速率，以及高达8.4Mbps的上行（或入向）数据传输速率。主要有三种设备型号：iDirect3100、3100-NB卫星路由器：星状网远端站iDirect5000系列卫星路由器：星状、SCPC、星/网状支持多种组成模式：星状网、SCPC功能、星/网状混合。内置8端口支持VLAN的以太网交换机。iDirect7000系列卫星路由器：星状、SCPC、星/网状iDirect7000系列卫星路由器19英寸机架可安装，具有5000系列路由器的所有功能，并且拥有一个PCI扩展槽，以满足特殊用户功能扩展的需求（如专用加密卡、WiFi无线网接入卡…）iDirect远端路由器的应用连接非常简单，路由器一侧用10/100Mbps以太网电缆连接到LAN，另一侧用两根同轴电缆连接到ODU。路由器可以通过同轴电缆给BUC、LNB提供直流电或10MHz参考晶振。iDirectConfidentialPage7of37设备功耗指标：小站3100路由器：3100路由器本身只有17W的功耗。当它给BUC或LNB供电时，峰值可达90W。iDirectConfidentialPage8of37二.系统方案设计1.需求分析星状网结构，1个固定站，12个移动站每个小站以2Mb/s速率与主站通信2.卫星带宽设计TDMA卫星网络方案设计的关键是卫星载波设计。在载波设计时，需要考虑每TDMA载波用户容量，TDMA载波设计太大，虽然每载波容纳用户数较多，但是需要每个用户终端配置较大功放和卫星天线，而较小的载波容量则需要为全网配置更多的载波，频繁的TDMA跳频也带来额外开销。因此，合理的设计要平衡载波数量和终端尺寸。本设计假设全网12个小站中每时每刻只有4个站有正常业务传输（其余的小站处于待命状态），每个站的业务速率为2Mb/s速率。这样，2个4Mb/s速率的上行载波可以满足本网络实际应用的要求（建议作链路计算分析，这样可以知道所需BUC和LNB的规格）。3.硬件构成基于对网络应用的分析，我们建议选择iDirect4-slotHub作为主站设备，而用3100路由器作为远端小站。iDirectConfidentialPage9of37设备配置：栏目设备描述数量1iDirect4-slotHub主站套件，包含以下几个部分(1.1~1.4)11.1协议处理服务器（ProtocolProcessor）2iDirectProtocolProcessorHighCapacityServer(3.2Ghz,1GB,36.4GB)3Years24x7HourHardwareSupportonIBMe-server1.2网管服务器（NetworkManagementSystem）2iDirectNMSHighCapacityServer(2x3.2Ghz,2GB,146GB)3Years24x7HourHardwareSupportonIBMe-server1.3HubLANSwitch248Port10/100EthernetSwitch-MulticastandVLANCapable-Cisco29501.4HubBroadbandRouterUniversalLineCard-Inbound/Outbound(M1D1)12HubBroadbandRouterSingleDemodulatorLineCard(M0D1)备份用113iDirect3100小站路由器12iDirectConfidentialPage10of37iDirectConfidentialPage11of37三.iDirect系统的先进性3.1iDirect同一设备支持星状、星/网状、SCPCTDMA网络中80%的业务是发生在小站与主站（及分中心）之间的星状业务；同时会有少量的业务（20%左右）需要发生在小站与小站之间。对于星状网而言，如果小站之间有业务沟通，那它们之间的业务需要经过主站来中转，形成双跳电路。对于话音这样对实时性要求很高的业务，卫星双跳会影响服务质量（如话音时延加大）。所以，如果能在一些实时业务比较频繁的小站之间建立单跳的直接电路，使得它们之间的实时通信（话音等，数据业务除外）无需经过主站中转，其实际使用意义非常重要。iDirect系统的星状+网状功能可以在星/树状拓朴结构的前提下，实现部分小站的网状单跳直接通信，节省了带宽，而且保障了实时业务（如话音、视频）的通信质量。另外，iDirect的同一设备、同一软件支持SCPC功能。当TDMA网络在运行过程中，如果某一小站有临时大容量业务传输需求，iDirect系统可以通过简单的参数设置，利用已有的设备，在相应的站点之间迅速建立一条直接的大容量iDirectConfidentialPage12of37SCPC通信电路，这样能在不影响其它网络端站的正常通信的前提下，保障某小站的特殊通信要求。iDirect的SCPC电路既可以建立在主站与小站之间，也可以在小站之间建立。支持的IP速率范围为64kb/s~18Mb/s。iDirectConfidentialPage13of373.2iDirect单主站机箱支持多网络，支持多达5颗不同的卫星，或5个不同的频段iDirect5IF主站、或4槽主站机箱能同时支持若个独立的网络，这些网络之间的业务完全独立，无任何关系。卫星运营网络的覆盖区域大，用户结构复杂，电路可能会涉及跨星、跨频段，地理位置可能会横跨洋、洲。不同的用户网络需要不同的网络拓朴（星状、网状、SCPC）。iDirect同一设备可以符合他们的要求。在同一iDirect主站机箱中不同星源、不同频段、不同网络应用拓朴可以共存，给运营商用户提供广泛的组网灵活性，而且节省投资。iDirectConfidentialPage14of373.3可伸缩性iDirect系统可以灵活地进行网络数量、载波数量/大小、卫星数目、每远端站的带宽、卫星频段等方面的调整，可以帮助网络运营商更加经济有效