Супутникові телекомунікації

Доклад.

на тему:

«Супутниковий связь».

[pic].

Выполнила:

Проверила:

Оглавление Введение 2.

Системы супутниковому зв’язку 2.

VSAT-Станция супутниковому зв’язку 3.

Система SCPC 5.

TES-система 6.

Система PES 7.

Описание VSAT-станции 7 Радіочастоти та інші параметри супутникового каналу 7.

Конструкция і технічні характеристики 8 Зовнішній блок 8 Внутрішній блок 10.

Спутниковый Шлюз 10 Поєднання по ISDN, інтерфейс S0 10 Високошвидкісний вихід на INTERNET та інші мережі передачі 10.

Сучасні організації характеризуються більший обсяг різної інформації, переважно електронної і телекомунікаційної, що проходить них щодня. Тому важливо мати високоякісний вихід на комутаційні вузли, що забезпечують вихід попри всі важливі комунікаційні лінії. У Росії її, де відстані між населеними пунктами величезне, а якість наземних ліній залишає бажати кращого, оптимальним вирішенням цього питання є застосування систем супутниковому зв’язку (ССС).

Сьогодні є велика кількість СБС, заснованих на виключно різних супутникових системах, різних засадах і виділені на різних применений.

Системи супутникового связи.

Супутникові системи зв’язку (ССC) відомі давно, й закони використовують для передачі різних сигналів на довгі відстані. З свого появи супутниковий стрімко розвивалася, і в міру накопичення досвіду, вдосконалення апаратури, розвитку методів передачі сигналів стався перехід від окремих ліній супутниковому зв’язку до локальних і глобальним системам.

Такі темпи розвитку ССC пояснюються поруч достоїнств якими вони мають. До них, зокрема, ставляться велика пропускну здатність, необмежені перекрываемые простору, високу якість та надійність каналів зв’язку. Ці гідності, які визначають широкі можливості супутниковому зв’язку, роблять її унікальним і ефективнішим засобом зв’язку. Супутниковий зв’язок нині є основними видами міжнародної та національної зв’язку великі і середні відстані. Використання штучних супутників Землі в організацію зв’язку продовжує розширюватися з розвитком існуючих мереж зв’язку. Багато країн створюють власні національні мережі супутникового связи.

Усі системи можна розділити на системи два види: працюючі через супутники на негеостационарных і геостаціонарних орбитах.

Негеостационарные супутники використовують у основному задля військових, своїх наукових та метеорологічних досліджень. Їх головна особливість — неможливість підтримки цілодобової зв’язки й з ЗС. Проте, переміщуючись по заданої орбіті щодо Землі, можуть збирати дані з великої площі земної поверхности.

Геостационарные супутники виводяться ж на таку орбіту у площині екватора, коли він їх кутова швидкість збігається з швидкістю обертання Землі навколо своєї осі. Висота від поверхні Землі, де виконуються умови сталості швидкостей і рівності відцентровій і гравітаційної сил, становить 36 тисячі кілометрів. Теоретично, один розташований таким чином супутник може забезпечити якісну зв’язок для третини земної поверхні. Насправді що обслуговуються території істотно менше. Особливістю супутників на геостаціонарних орбітах є значна тимчасова затримка (порядку 240 мс) в спутниковом каналі, викликана необхідністю двічі долати відстань 36 тисяч км від ЗС до спутника.

Ми розглядатимемо системи, де застосовуються супутники зв’язку, які звертаються на орбітах одночасно з обертанням Землі. Це дозволяє істотно спростити систему зв’язку. І тут кожна земна станція працює безупинно з однією і тим самим супутником зв’язку. Раніше, при використанні не синхронних супутників, існувала необхідність періодичного перемикання антеною системи кожної земної станції з однієї супутника в інший, що цілком природно викликало перерви зв’язку. До того ж, значну частину вартості ЗС становила невідь що надійна апаратура спостереження. Використання стаціонарних супутників зв’язку забезпечує безперебійну зв’язок, але має потребу запасу робочого тіла для проведення багатократних корекцією орбіти ШСЗ. Вважається, що це додатковий запас робочого тіла для корекції орбіти є порівняно невеличкий платою за простоту експлуатації системи та відсутність перерв зв’язку. Земні станції під час використання стаціонарних супутників спрощуються з допомогою відмовитися від складною і дорогий системи слежения.

Супутникові системи зв’язку можуть різнитися ще й типом переданого сигналу, що може бути цифровим чи аналоговим. Передача інформацією цифровий формі має низку переваг проти іншими методами передачі. До них относятся:

1. простота і ефективність об'єднання багатьох незалежних сигналів і перетворення цифрових повідомлень в «пакети» для зручності коммутации;

2. менші енерговитрати проти передачею аналогового сигнала;

3. відносна нечуттєвість цифрових каналів до ефекту накопичення спотворень при ретрансляциях, зазвичай який представляє серйозною проблемою в аналогових системах связи;

4. потенційна можливість отримання дуже малих ймовірностей помилок передачі й досягнення високої вірності відтворення переданих даних шляхом виявлення й виправлення ошибок;

5. конфіденційність связи;

6. гнучкість реалізації цифровий апаратури, яка припускає використання мікропроцесорів, цифрову комутацію й застосування їх мікросхем з більшим рівнем інтеграції компонентов.

VSAT-Станция супутникового связи.

VSAT[1]-станция — станція супутниковому зв’язку з антеною малого діаметра, порядку 1.8 … 2.4 м. VSAT-станция йдуть на обміну інформацією між наземними пунктами, соціальній та системах збирання й розподілу даних. СБС з мережею земних станцій типу VSAT забезпечують телефонну зв’язку з цифровий передачею промови, і навіть передачу цифровий информации.

До станціям супутниковому зв’язку типу VSAT ставляться станції супутникового зв’язку, які мають певними характеристиками, описаними в Рекомендаціях №№ 725−729 ММКР.

При передачі телефонного трафіку супутникові системи утворюють групові тракти (сукупність технічних засобів, які забезпечують проходження групового сигналу, тобто. кілька телефонних подканалов об'єднують у один супутниковий) і канали передачі (сукупність коштів, які забезпечують переду сигналів від однієї точки до іншої). Канали і групові тракти СБС широко використовуються у тих ділянках магістральної і внутризоновой телефонних мереж, часом на місцевих лініях зв’язку СБС дозволяють: організувати прямі закріплені канали і тракти між будь-якими пунктами зв’язку у зоні обслуговування ШСЗ, і навіть працювати у режимі незакріплених каналів, у якому супутникові канали і тракти можуть оперативно переключатися з одних напрямів інші за зміни потреб трафіку на мережі, і навіть використовуватися найефективніше — полнодоступными пучками.

На цей час створено кілька СБС з допомогою VSAT. Однією з типових систем що така є система, організована на базі геостаціонарних супутників. VSAT, працюють у складі даної системи, прописані у деяких країнах, зокрема й у России.

Привабливою особливістю станцій VSAT є можливість їх розміщення у безпосередній близькості до користувачів, які завдяки цьому може обходитися без наземних ліній зв’язку. Взагалі станціями VSAT називаються станції, які мають певними характеристиками, описаними в рекомендаціях 725−729 ММКР.

Крім систем з закріпленим каналом, ефективних при постійної передачі інформації на високих швидкостях (10 кбит/сек і більше), існують системи, використовують тимчасове, частотне, кодове чи комбіноване поділ каналу між багатьма абонентськими ЗС.

Ще однією параметром, що дозволяє класифікувати СБС, є використання протоколу. Перші супутникові системи беспротокольными і пропонували користувачеві прозорий канал. Недоліком таких систем була, наприклад, передача інформації користувача без, зазвичай, підтвердження її доставки приймаючої стороною. Інакше висловлюючись, у таких системах обумовлено правила діалогу між учасниками обміну інформацією між. І тут якість СБС визначається якістю супутникового каналу. При типових значеннях ймовірності помилки на символ не більше 10−6.10−7 передача великих файлів через супутникові системи, і з використанням різних помехоустойчивых кодів утруднена, а то й сказати, що неможлива. Сучасні СБС використовують протокол, підвищуючий надійність зв’язку за збереження високу швидкість обміну інформацією між абонентами. Приміром, для аналізованої нижче системи передачі типу PES™ (Personal Earth Station — персональна земна станція) ймовірність помилки на символ вбирається у 10−9 для 99% часу связи.

Нині у Росії мереж, і земних станцій типу VSAT суворо їх розумінні поки мало, та їх число зростатиме, оскільки Україна, поруч із великий протяжністю, має погано розвиненою атомною інфраструктурою зв’язку, особливо у периферии.

При виборі настільки складної апаратури, слід звернути увагу до багато чинників, однією з найважливіших і те, наскільки поширена апаратура такого типу у світі, скільки часу над ринком існує фірма, що займається розробкою такої техніки. Це дозволить гарантувати надійність роботи системи, забезпечити зв’язку з іншими системами.

Система SCPC.

[pic].

Схема роботи SCPC-системы.

У Росії її у Європі існують мережі VSAT-станций, працівників принципі SCPC. Стандартний варіант зв’язку SCPC де використовується зв’язок за принципом «point-to-point"("точка-точка») — це дві VSAT-станции, з'єднані супутниковими каналом розташовані у користувачів. За наявності такого каналу користувачі можуть встановлювати зв’язок друг з одним будь-якої миті. Частіше має справу з конфігурацією мережі типу «зірка» (принцип «центр з кожним»), коли маємо одну станція в головному офісі (відділенні, представництві тощо.) і кілька станцій в віддалених відділеннях, філіях. З використанням даної схеми можлива організація потоків цифрової інформації зі швидкістю від 32 кбит/сек до 8 Мбіт/с й забезпечення телефонної, телефаксной зв’язок між центром і периферією. Ця система відкриває можливість виходу через супутникові станції на міжнародний телепорт у Берліні та далі до будь-якої країни світу. Крім цього можна отримання прямого московського номери і крізь телепорт у Москві можливо ведення телефонних переговорів із країнам колишнього СРСР. Передусім слід відзначити, що SCPC-система є дуже потужної альтернативою орендованих некомутованих каналів, відомчих ліній тощо. Дуже приваблива її як засіб передачі великих обсягів інформації дуже швидко. У результаті використання супутникових цифрових каналів, вона є некритичної до дальності і помехозащищенной.

[pic].

Схема роботи TES-системы.

TES-система.

TES-система варта обміну телефонного та цифровий інформацією в мережах, що побудовано за принципом «mesh» («кожен із кожним») чи, іншими словами, у мережах які з доступом. Це означає, можлива телефонний зв’язок між будь-якими двома абонентами мережі, крім цього абонентам забезпечується вихід міжнародну мережу загального користування через телепорт (Gateway) у Берліні. У найпростішої конфігурації забезпечується зв’язок по одному телефонному чи факсимильному каналу. Абонент надається додаткова можливість організації передачі цифрової інформації між двома станціями, які входять у мережу. Мережа працює за принципом DAMA — коли абонент немає жорстко закріпленого його супутникового каналу, і той канал надається йому за першому вимозі, причому із високим (більш 99%) ймовірністю. Такий спосіб дозволяє зменшити кількість орендованих супутникових каналів й забезпечити прийнятні ціни для абонентів. У цілому нині, використання саме TES-системы є оперативним і дієвим способом доступу до міжнародної телефонну мережу, і навіть хорошим засобом зв’язки Польщі з тими областями, які мають або нерозвиненою інфраструктурою зв’язку, або не мають таковой.

Система PES.

[pic].

Структура PES-системы.

Система персональних земних станцій (Personal Earth Station) PES™ — супутникова діалогова пакетно-коммутируемая мережу, призначена для обміну телефонного та цифровий інформацією у межах СБС з топологією типу «зірка », із можливістю повного дуплекса. Система має великої й дорогий центральної станцією (HUB station) і багатьма невеликими і недорогими периферійними станціями PES чи remote. Велика ефективна випромінювана міць і високу якість прийому центральної станції робить можливим застосування на PES малих антен діаметром 0,5−1,8 метрів і малопотужних передавачів потужністю 0,5−2 Вт. Це істотно знижує вартість абонентської ЗС. На відміну з інших вищезгаданих систем, у цій передача інформації завжди йде через HUB. З погляду енергетики системи та її вартості (й вартості запропонованих послуг) оптимально розташування центральної ЗС у центрі зони висвітлення супутника. Наприклад в мережі, працюючої через супутник INTELSAT-604, центральна ЗС лежить у Москве.

Опис VSAT-станции.

Стандартний варіант зв’язку SCPC (зв'язок по топології «точка-точка») — це дві VSAT-станции, розміщені біля у двох пунктах, і з'єднуються через супутник. Канал зв’язку жорстко закріплено за пользователем.

Радіочастоти та інші параметри супутникового канала Станции супутниковому зв’язку працюють зазвичай, у 2 діапазонах З (прийом 4 ГГц, передача 6 ГГц) і Кu-диапазоне (прийом 11 ГГц, передача 14 ГГц). Оскільки передача іде у цифровому вигляді то використовується фазовая модуляція. Оскільки, що вужча зайнята смуга, тим менше використовується ресурс супутника, то застосовується модуляція QPSK[2], яка ефективніше в 1.5 разу модуляції BPSK[3], тобто. до одного і той період часу попри всі інших рівних умовах із допомогою QPSK передається в 1.5 рази більше інформації, ніж з допомогою BPSK. Для збільшення надійності прийому переданого сигналу, необхідна по стандарту SSOG-309 величина помилок BER[4]1(10−8, застосовуються різні методи помехозащитного кодування. Однією з таких методів є метод прямого виправлення помилок (FEC[5]), у своїй методі повідомлення ділиться на деякі кванти й окремі кванти передаються повторно.

Конструкція і технічні характеристики.

Супутниковий станція типу VSAT по конструктивного ознакою складається з високочастотного (ODU[6]) і низькочастотного (IDU[7]) модуля. ODU, який складається з антени і прийомопередавача, розміщається поза будинком, у якому встановлюється IDU, що з модему і мультиплексора (каналообразующей аппаратуры).

Стaндapный вapиaнт комплектaции включaет параболічну aнтенну невеликого диаметpa і пpиемопеpедaтчик. У зaвисимости від местоpaсположения супутникового стaнции стосовно центpу зони висвітлення спутникa і скоpости пеpедaчи в кaнaле використовуються потужніші передавачі чи антени більшого діаметра. У приміщенні встановлюється модем і мультиплексор.

ODU і IDU з'єднані між собою радіочастотними (RF[8]) кабелями. По ним йде сигнал проміжної частоти (IF[9]). IF використовувана буває 70 чи 140 МГц.

По функціональному призначенню VSAT-станция ділиться на базовий комплект, що забезпечує передачу самого каналу та додаткове устаткування, що забезпечує мультиплексування цього канала.

Зовнішній блок Внешний, чи як він іноді називають високочастотний блок, складається з антени і приемопередающего блоку, який встановлюється в цій антени. Приемопередающий блок забезпечує перетворення низькочастотного сигналу, його посилення і передачу «вгору», і навіть прийом високочастотного сигналу зі супутника його перетворення на низькочастотний і передачу до внутрішнього блоку.

Антенна Однозеркальная антена зазвичай виконується за схемою офсет (зі зміщеним центром). Схема офсет дозволяє знизити рівень бічних пелюсток які йдуть паралельно землі і дають максимальні перешкоди. Також дана схема дозволяє уникнути накопичення атмосферних опадів лежить на поверхні рефлектора. Антена полягає из:

1. рефлектора (зеркала),.

2. системи облучения,.

3. опорно-поворотного підстави (ОПУ).

[pic].

Зовнішній блок (антена і приемопередатчик).

Приемопередающий блок Основной термінал полягає из:

4. НВЧ блоку перетворення частот.

5. підсилювача потужності (SSPA[10] чи TWT[11]),.

6. малошумящего конвертора (LNC),.

7. блоку електроживлення (PS[12]).

8. з'єднувальних кабелів. Функція прийомопередавача залежить від перетворення, після модулятора, сигналу IF, на конверторе вгору, в RF сигнал передачі через антену й у перетворення отриманого RF сигналу в сигнал IF, на конверторе вниз, для блоку, використовуваного як демодулятор.

Внутрішній блок Внутренний блок є 19″ стійку із встановленими у ній супутниковими модемом і мультиплексором. Іноді в стійці встановлюється і додаткове устаткування сумматоры, вентилятори, UPS[13] тощо. UPS може визначатися і «поза стійки, отдельно.

Супутниковий модем Спутниковый модем, у частині модулятора призначений для кодування переданого цифрового потоку, який прийшов з мультиплексора, модулювання сигналу по IF, необхідного посилення і передачі зовнішній блок. І прийому сигналу IF із зовнішнього блоку, посилення її, демодулирование в цифровий сигнал, декодування і передачу в мультиплексер, у частині демодулятора.

Мультиплексор Мультиплексор призначений для мультиплексування голосової, факсимільного інформації та переданих даних. Мультиплексер дозволяє скомбінувати щоденні телефонні і факсимільні повідомлення з синхронної і асинхронної передачею даних до одного канал, предаваемый по локальних мереж, наземним чи супутниковими лініях. Це дозволяє знизити телекомунікаційні витрати шляхом збільшення можливостей передачі важливих речей і одночасного зменшення пропускну здатність канала.

Супутниковий Шлюз Для виходу мережі наземних телекомунікацій використовуються супутникові шлюзи (великі станції яких підключені через супутник VSAT-станции). Шлюз може забезпечувати обеспечивает:

1. вихід на телефонні сети;

2. послуги міжміського зв’язки й з виходом на мережу загального пользования;

3. послуги міжнародного телефонного связи;

4. вихід на спеціальні телефонні мережі, наприклад «Искра-2 » ;

5. вихід на мережі передачі (РОСНЕТ, INTERNET, RELCOM і др.);

6. можливість оренди наземного каналу до будь-який точки в г. Москве:

7. можливість оренди високошвидкісного наземного каналу до будь-який «М»:

Поєднання по ISDN, інтерфейс S0.

В останнім часом у більшості сучасних американських і проектованих системах застосовується стандарт ISDN. Існують глобальні мережі, у яких цей стандарт взятий в основі, наприклад EuroISDN. ISDN в глобальних мережах застосовується й в России.

Високошвидкісний вихід на INTERNET та інші мережі передачі данных Шлюз дозволяє забезпечити високошвидкісної вихід на INTERNET, до 2 Мбит/сек. У цьому варіанті можливо отримання доступу всім послуг INTERNET (WWW, TelNet, Е-mail, FTP та інших.). Усі описане вище, також стосується й іншим глобальним мереж передачі даних. ———————————- [1]Very Small Aperture Terminal [2]QuadriPhase Shift Keying — квадратична маніпуляція [3]Binary Phase Shift Keying — двоичная маніпуляція [4]Bit Error Rate — ймовірність помилки [5]Forward Error Corect [6]OutDoor Unit — зовнішній модуль [7]InDoor Unit — внутрішній модуль [8]Radio Frequence [9]Intermedia Frequence [10]Solid-State Power Amplifier — твердокристалический підсилювач [11]Traveling Wave Tube — лампа біжучому хвилі (ЛБВ). [12]Power Supply — блок харчування. [13]Uninterruptable Power Supply — блок безперебійного питания.