Презентация "Беспроводные сети. Спутниковая связь"
Подписи к слайдам:
Беспроводные сети
- Спутниковая связь
- Наземные системы-Системы антенн, расположенных на Земле или близ Земли, называют наземными станциями.
- С помощью одного или нескольких таких спутников, используемых как космические ретрансляторы, осуществляется связь между двумя или несколькими станциями, принадлежащими одной системе спутниковой связи и расположенными на Земле или близ Земли
- 1. Параметры спутника
- Uplink
- Downlink
- 1.2.Классыфикация спутников
- по признакам
- зона обслуживания
- тип услуг
- характер использования
- 1.3. Особенности спутниковых системам над наземными системами
- Зона обслуживания спутниковой системы намного превышает зону обслуживания наземной системы
- Мощность и выделенная ширина полосы космического аппарата, весьма ограничены.
- Легко внедряются широковещательные, многоадресные и двухточечные приложения.
- Доступен очень широкий диапазон частот или высокая скорость передачи данных.
- Если передатчик и приемник находятся в зоне обслуживания одного спутника, то затраты на передачу данных не зависят от расстояния между ними.
- Для спутников, находящихся на геостационарной орбите, задержка распространения сигнала с земли на спутник и обратно равна примерно одной четвертой секунды.
- 1.4. Спутниковые орбиты
- Круговая или эллиптическая
- По высоте над уровнем моря
- Разные плоскости
- геостационарные (GEO)
- средние (MEO)
- низкие (LEO)
- 1.4.1. Геостационарные спутники
- В настоящее время самыми
- распространенными среди спутников связи
- являются геостационарные (GEO).
- Идея заключается в следующем:
- если спутник находится на круговой орбите на высоте 35 863 км над поверхностью Земли и движется в плоскости земного экватора, то угловая частота вращения такого спутника будет совпадать с угловой частотой вращения Земли и спутник все время будет находиться над одной и той же точкой на экваторе.
- Преимущества геостационарных орбит:
- Так как спутник не движется относительно Земли, то не возникает проблем с изменением частоты сигнала.
- Упрощается процедура отслеживания спутника с наземных станций.
- Спутник, находящийся на высоте 35 863 км над Землей, может связаться примерно с четвертой частью земной поверхности.
- Недостатки геостационарных орбит:
- После прохождения расстояния свыше 35 000 км сигнал может стать довольно слабым.
- Полярные области и приполярные участки северного и южного полушарий практически недоступны для геостационарных спутников.
- Несмотря на то что скорость света равна 300 000 км/с, задержка прохождения сигнала из точки на экваторе, расположенной под спутником, на спутник и обратно довольно существенна.
- 1.4.1. Геостационарные спутники
- 1.4.2. Спутник LEO
- Характеристики:
- Круговые или эллиптические орбиты на высоте до 2000 км.
- Период орбиты равен 1,5-2 ч.
- Диаметр зоны обслуживания равен примерно 8000 км.
- Задержка кругового распространения сигнала составляет не более 20 мс.
- Оборудование системы связи должно быть способно учитывать большие доплеровские сдвиги, которым подвергается частота сигнала.
- Орбита спутника постепенно деформируется. Для такой системы, нужно довольно много орбитальных плоскостей; кроме того, на каждой орбите должны находиться по несколько спутников.
- 1.4.2. Спутник LEO
- Преимущества
- сокращения задержки распространения сигнала
- принимаемый сигнал, отправленный со спутника LEO, гораздо сильнее сигнала со спутника GEO при той же энергии передачи.
- Зону обслуживания спутника LEO можно локализовать с гораздо большей степенью точности.
- Недостатки
- Чтобы 24 часа обеспечивать широкую зону обслуживания, нужно много спутников LEO.
- 1.4.2. Спутник LEO
- Категории:
- Малые кластеры LEO. Такие кластеры, предназначенные для работы при частоте связи ниже 1 ГГц, обеспечивают скорость передачи данных до 10 Кбит/с.
- Предназначение:
- Эти системы предназначены для поиска, слежения и низкоскоростного обмена сообщениями. Примером такой спутниковой системы является система Orbcomm.
- Большие кластеры LEO. Такие системы работают на частотах более 1 ГГц и поддерживают скорость передачи данных до нескольких мегабайтов в секунду.
- Предназначение:
- Эти системы стремятся предоставлять те же услуги, что и малые кластеры LEO, а также дополнительные услуги по передаче голоса и по определению местоположения. Примером большой системы LEO является система Globalstar. В системе используется технология CDMA, подобная стандарту CDMA сотовой связи. Эти спутники находятся на высоте 1413 км.
- 1.4.3. Спутник MEO
- Характеристики:
- Круговая орбита, расположенная на высоте 5000-12 000 км.
- Период орбиты около 6 ч.
- Диаметр зоны обслуживания колеблется от 10 000 до 15 000 км.
- Задержка кругового распространения сигнала составляет менее 50 мс.
- Максимальное время, в течение которого спутник виден из фиксированной точки на земной поверхности,составляет несколько часов.
- Преимущества:
- В системах МЕО не требуется так много переключений между спутниками, как в системах LEO.
- Значения задержки распространения сигнала со спутника МЕО на Землю и его требуемая мощность, выше, чем у спутников LEO, однако существенно меньше, чем у геостационарных спутников.
- Предназначение:
- Системы МЕО предлагается использовать для предоставления таких услуг, как цифровая передача речи, данных, факсимильных сообщений, широковещательных уведомлений, и для обмена сообщениями.
- 1.4.3. Спутник MEO
- 1.5. Полосы частот
- Чем выше частота полосы, тем больше ее доступная ширина. Впрочем, полосы более высокой частоты сильнее подвержены искажениям передачи
- 1.6. Факторы ухудшение качества связи
- • расстояния между антенной наземной станции и антенной спутника;
- • в нисходящем канале — от расстояния между антенной наземной станции и "точкой прицела" спутника;
- • атмосферного поглощения.
- 2. Конфигурации спутниковой сети
- Каналы связей:
- Двухточечный
- Широковещательный
- Система VSAT (Very Small Aperture Terminal — терминал со сверхмалой апертурой луча)
- 2. 1. Двухточечный канал связи
- 2. 2. Широковещательный канал связи
- Множественные приемники
- Передатчик
- 2. 3. Система VSAT
- Существует также разновидность широковещательной связи, в которой осуществляется двухсторонняя связь между комплексом наземных станций, состоящим из одного центрального концентратора и множества удаленных абонентских Станций.
- Такой тип конфигурации, используется в системах VSAT (Very Small Aperture Terminal — терминал со сверхмалой апертурой луча).
- 3. Распределение пропускной способности – частное разделение
- Категории распределения:
- Множественный доступ с частотным разделением (FDMA)
- Множественный доступ с временным разделением (TDMA)
- Множественный доступ с кодовым разделением (CDMA)
- 3. 1. Уплотнение с частотным разделением (FDM)
- типичный план распределения частот для нисходящих каналов связи
- 3. 2. Множественный доступ (FDMА)
- Две формы FDMA:
- Множественный доступ с фиксированным распределением.(FAMA)
- Множественный доступ с распределением по запросу.(DAMA)
- 3. 2.1. FAMA-FDMА
- Терминн FAMA отражает тот факт, что между станциями наперед заданы логические связи.
- FDMA - множество станций имеют доступ к спутниковой связи, используя при этом разные полосы частот.
- Спутник не выполняет функции коммутатора, на нем происходит только прием сигналов в пределах этого спектра, их преобразование в полосу и повторная передача.
- 3. 2.2. DAMA-FDMА
- В канале выделяется набор подканалов, рассматриваемых в качестве резерва связи. Если требуется установить полнодуплексную связь между двумя наземными станциями, из резерва выделяется пара подканалов.
- Выделение каналов по требованию осуществляется наземной станцией с помощью канала CSC.
- CSC – общий канал передачи сигналов шириной 160 кГц, по которому передается сигнал PSK со скоростью 128 Кбит/с.Этот канал используется для передачи повторяющихся кадров TDM.
- 4. Распределение пропускной способности –
- временное разделение
- Преимущества:
- Непрерывное падение стоимости цифровых составляющих
- Преимущества цифровых методов обработки, включая возможность исправления ошибки.
- Повышеная эффективность схем TDM, которая обусловлена отсутствием комбинационных помех
- 4. Распределение пропускной способности –
- временное разделение
- Рис. Пример формата кадра TDMA
- 4. Распределение пропускной способности –
- временное разделение. FAMA-TDMA
- Отдельные наземные станции по очереди используют восходящий канал связи и могут помещать пакеты данных в выделенные для них временные интервалы. Спутник ретранслирует входящие данные всем станциям.
- Каждый из повторяющихся временных интервалов является каналом и не зависит от других каналов. Поэтому его можно использовать любым способом.
- Схема TDMA эффективней традиционной схемы FDMA, так кат на защитные интервалы TDMA расходуется меньшая пропускная способность, чем на защитные полосы FDMA.
- 4. Распределение пропускной способности –
- временное разделение. FAMA-TDMA
- 4. Распределение пропускной способности –
- временное разделение. SS/TDMA
- Как и в обычной схеме TDMA, в пределах одной зоны в каждый момент времени передавать может только одна станция. На спутнике принимаемые данные тут же ретранслируются на частоте нисходящего канала связи. При этом используются два различных нисходящих луча.
- 4. Распределение пропускной способности –
- временное разделение . SS/TDMA
