Презентация "Беспроводные сети. Спутниковая связь"


Подписи к слайдам:
Беспроводные сети

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