农村中小学现代远程教育工程终端接收站点技术方案

卫星数据接收技术及其在远程教育工程中的应用2004-2005年度农村中小学现代远程教育工程国家级培训宋亮教育部远程办（农村中小学·党员干部现代远程教育）中央电化教育馆地址：北京复兴门内大街160号107信箱邮编：100031电话：66490969传真：66490940电邮：[e-mail]@[e-mail]一、卫星数据广播技术简介二、技术方案概述与施工建议三、卫星接收天线安装与调试（实验一）四、卫星数字电视节目的接收（实验二）五、卫星数据接收系统的安装与调试（实验三）六、中小学远教资源（数据）的接收（实验四）七、党员干部远教资源（数据）的接收（实验五）八、党员干部远教资源（IP-TV）的播放（实验六）九、拨号上网（选）覆盖区大,通信距离远,三颗同步卫星可覆盖全球频带宽,容量大机动性好,不受地理条件限制通信可靠性高,质量好,稳定费用与距离无关有多址能力,组网灵活可实现区域及全球个人移动通信卫星通信的特点一、卫星数据广播技术简介卫星通信在中国的特殊地位地域辽阔960万平方公里东西南北跨度均超过5000公里地形复杂,山区占31%,高原26%丘陵10%,平原仅占31%人口众多13亿人口8亿多农村人口～1/5行政村尚无电话经济增长迅速西部和农村经济发展尤为重要中国卫星的发展情况1970年4月24日东方红一号1975年11月26日返回式遥感卫星1984年4月8日试验通信卫星125o1986年2月1日实用通信广播卫星103o1988年3月7日实用通信广播卫星87.5o1988年12月22日实用通信卫星110.5o1990年2月4日实用通信卫星98o1997年5月12日东方红三号125o东方红一号卫星重量：173公斤卫星外形：直径1米的球形72面体近地点：439公里远地点：2384公里用途：广播“东方红”乐曲东方红二号甲在轨重量：441公斤卫星外形：直径2．1米，高3．68米的园柱体转发器数：4个C波段转发器EIRP值：36dBw定点位置：103°E，87.5°E，110.5°E，98°E寿命：4年半用途：用于国内通信、广播和电视传输东方红三号卫星外形：2.2X2.2X1.72米，双翼六面体，双翼展开总长度18.096米。卫星重量：1202公斤转发器数：24个C波段转发器姿态控制：三轴稳定定点位置：125°E设计寿命：8年1997年5月12日发射,交中国通信广播卫星运营公司,命名为“中星六号”中国卫星的发展情况航天清华一号微卫星SNAP-1是英国Surrey大学2000年5月发射的一颗钠卫星皮卫星（PICOSAT）250g1kg卫星通信使用频段0.1-0.3GHzVHF移动,导航业务0.3-1.0UHF移动,导航业务1.0-2.0L移动业务2.0-4.0S移动业务4.0-8.0(4/6)C固定业务8..0-12.0X12.0-18.0(12/14)Ku固定,DSS业务18.0-24.0K24.0-30.0Ka33.0-50.0Q50.0-75.0V国际、国内骨干网卫星接入Internet的关口站称为星关网络接入点SSNAP。跟据INTERSAT1999年统计，它的15%空间段已用于INTERNET骨干网。我国INTERNET骨干网接入采用卫星和光缆相结合。用户直接接入非对称传输DIRECTPC(美)、BigPondDIRECT（澳)、TURBO163卫星TCP/IP的问题延时长信道的传输速率受限（针对单用户而言)降低了TCP协议拥塞控制和流量恢复策略的性能信道误码广播电视应用（略）中国主要因特网中均采用了卫星通信–中国公用计算机互联网（CHINANET）–中国教育和科研计算机网（CERNET）–中国科技网（CSTNET）–中国金桥信息网（CHINAGBN）–中国联通互联网（UNINET）–中国网通(CNCNET）–中广卫互联网–中国长城网（CGWNET）–中国移动互联网（CMNET）–中国国际经济贸易互联网（CIETNET）不同传输媒体中的DVB标准DVB-S(Satellite)DVB-C(Cable)DVB-CS(SMATV)DVB-T(Terrestrial)DVB-(MMDS)波束覆盖中国的区域卫星亚洲一号122E24C转发器寿命12年亚洲二号100.5E24C+9Ku15年亚洲三号105.5E28C+16Ku15年亚太一号138E24C10年亚太一号A134E24C10年亚太-IIR76.5E28C+16Ku15年中卫一号87.5E18C+20Ku15年鑫诺一号110.5E24C+14Ku15年鑫诺一号B85E6Ku12年（2002年发）中星八号115.5E36C+16Ku大于15年(待发)INTERSAT602,604,701,702,703,704,802,804GE-1A108E鑫诺一号法国宇航公司SAPACEBUS－3000平台,总功率5130W星上共38个转发器,其中C频段24个,有882MHz带宽;Ku频段14个,有756MHz带宽.设计寿命大于15年EIRP:C频段36dBWKu频段最高52dBWSino1SatelliteKubandEIRP村村通远程教育村村通远程教育卫星转发器•主要参数–卫星转发器功率97W–带宽54MHz–下行频率：12620MHz–FEC3/4–码率45Mbps–符号率32.553Ms•主要业务电视广播、语音广播、VBI-IP广播IP广播、因特网接入服务远程教育平台主要参数及业务IP数据电视节目IP数据中国远程教育卫星宽带多媒体接收站示意图LNBNST1200KLNBIRDIRDCernet/PSTN前端VPN服务器代理服务器校园或企业网卫星天线卫星家庭PC用户端在远程教育项目/工程的应用外交互卫星通信系统用DVB实现IP流广播和组播二、技术方案概述与施工建议农村中小学现代远程教育工程终端接收站点技术方案是为农村中小学现代远程教育工程设计，并与全国农村党员干部现代远程教育试点工作终端接收站点在技术上兼容。设计中考虑的因素：降低成本;保证这些设备送达农村学校后可以在相当一段时间不过时;遵循稳定、实用、易用、开放、可扩展、安全等几项原则。模式一教学光盘播放点模式三计算机教室模式二卫星教学收视点稳定性:选择成熟的产品和集成方案。设备对供电、通信和气候等外部条件应有良好的适应性。实用性：以满足农村中小学现代远程教育的基本需求为主，综合考虑经济、维护和管理等因素，将技术的先进性与实用性相结合，避免片面追求高性能、多功能。易用性：为了便于农村中小学使用，应优先选择界面友好，操作简单的产品和计算机软件。开放性:接收系统不必配备条件接收模块（CA）；设备在技术上要与通用的国际标准、国家标准及行业规范相一致，并通过有关部门的检测认证，以便厂商的设备和资源能在平台上互联互通。可扩展性：系统应有可扩展、可升级的能力。安全性：所有设备和线路必须符合国家有关安全标准，有防漏电、防雷击、接地等环境保障措施；建立必要的管理制度，保障网络信息和设备的安全，有防病毒、防不良信息等功能；保证教育资源有效存储和合理使用。该技术方案充分总结了试点工作经验；广泛征求了有关专家、企业、试点省和有关司局的意见前后共修改了七稿；修订后的技术方案坚持了试点工作技术方案的技术路线和设计原则，继续采用三种模式；各地在按照三种模式完成基本配置的基础上，可结合本地实际确定相应的配置标准；这次修订对总体方案的结构未作重大调整，对部分功能单元的具体设备配置与规格指标进行了优化。（一）标准：更新了技术方案中标准的版本。在各省招标时，建议都能采用最新版本的标准。（二）安全管理：(1)站点机房要有必要的防盗措施；(2)站点机房要有必要的防雷设施，明示警示信息，相关防雷常识要纳入培训课程；(3)站点机房要有必要的消防设施，有关设施、设备的使用常识与技能要纳入培训课程；(4)建立和健全《安全用电守则》、《节约用电守则》和《消防守则》等安全规章。(5)天线若安装在屋顶，安装前要检查房屋的承重条件。（三）CPU：1.以Intel的有关产品作为基准，在性能相当情况下选用Intel、AMD或其他厂家的产品。2.Intel和AMD的同性能比较，可以参考中国软件评测中心作的“CPU性能研究专题测试”。3.主板采用与选用CPU对应的主流芯片组，对于主流芯片组，大家可以理解为市场上该种CPU广泛采用的芯片组。（四）打印机：1.根据农村学校的实际需求，选用针式打印机或激光打印机。2.不采用喷墨打印机。3.只要求“终端接收站点模式三的打印机应配置为共享打印机”。卡塞格伦天线偏焦天线正焦天线三、卫星接收天线安装与调试（实验1）天线的安装电气特性天线的安装机械特性天线的安装环境适应性1）同规格类比天线增益要大，性能优；2）环境适应性要强，能在各种恶劣气候条件下长期可靠工作；3）选择刚、强度高，不易变形，安装简便的天线；4）选择有实力的正规定点厂家，型号天线具备广电器材入网认证证书；5）选择有售后服务保障，具有完善营销服务网络的公司。为此，一定要选择性能价格比优良的产品，一次性投入，长时间受用，特别是边远地区既要考虑经济成本，又要尽量减小接收天线口径，选择天线的品质就尤为重要，同时使用环境多种多样，只有这样高品质的SMC精密卫星接收天线才能胜任在大范围、多环境、复杂气候条件下保证卫星远程教育多媒体广播信号的高质量可靠接收，满足卫星教育网络建设的需要。卫星接收天线选购原则磁偏角sin180211tgtg接收天线方位角、仰角的计算一、方位角的计算从接收点到卫星的视线在接收点的水平面上有一条正投影线，从接收点的正北方向开始，顺时针方向至这条正投影线的角度就是方位角。实际使用时应考虑当地的磁偏角数值。计算结果方位角负值为南偏西，正值为南偏东，方位角以正南为0°角边。即实际方位角为：式中：φ1——卫星经度（东经）φ2——建站地经度（东经）θ——建站地纬度接收天线方位角、仰角的计算二、仰角的计算从接收点仰望卫星的视线于水平线构成的夹角就是仰角。即仰角为：式中：r/R=0.1510r——地球半径，取值6378kmR——同步轨道半径，取值42218km在计算方位角、仰角之前先从地图上查出本地站址的经度和纬度。21coscos11510.0coscostg天线系统结构以华达1.2mKu波段天线为例，其结构示意图如图所示。天线的避雷1）城镇地区，小型天线在地面安装且处在附近建筑物的避雷保护范围之内时，可不设避雷针。2）天线安装在空旷地区的地面或山头上，应设置避雷系统，保护人身设备安全。防雷系统接地电阻一般要求不大于4Ω，可用铜线把天线与基础中地脚螺栓或钢筋网相连，就可达到防雷的目的。如接地电阻大，应另做地极，埋于潮湿的地方。3）天线安装在建筑物楼顶上，只需将天线的避雷线与建筑物的防雷网连接起来即可。4）用避雷针防雷时，避雷针的保护范围为：天线应置于避雷针尖45°夹角保护伞内。避雷针的接地应有独立走线系统，不允许接地线共用。天线的安装开箱，并对照装箱清单查点零部件选择安装地址要求：南方无障碍物、避开微波辐射和高压电、基础坚固、到收视点距离尽量短（＜40M）基础施工水泥预制板膨胀螺栓或钢架加重物安装天线顺序：底座与立柱、调节机构、反射面、馈源支架、高频头拧紧除调节机构外的紧固件安全事项吊装、避雷（针尖45度范围内、接地电阻小于4欧姆）安装高频头（无电状态）天线的对星调试连线电视（音视频线）—接收机（同轴电缆）—高频头打开接收机和电视机的电源配置接收机参数中国教育电视台：卫星节目的下行频率（12620）、极化方式（垂直）和符号率（32553）调试接收机粗调天线确定南方、确定方位角和仰角微调天线、高频头接收机信号最强（＞60%）高频头及高频头的作用低噪声下变频器，也称为高频头，是由低噪声放大器与下变频器集成的组件，用LNB表示。它的作用是：由于卫星电视接收系统中天线接收到的卫星下行微波信号非常微弱，为