Канали зв'язку: Супутникове Зв'язок

Інформатика, програмування

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ РФ

ЮЖНО-РОСІЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ

(Новочеркаський політехнічний інститут)

Факультет: Інформаційних Технологій і Управління

Кафедра: автоматики і телемеханіки

Спеціальність: Управління та інформатика в технічних системах

РЕФЕРАТ

з інформатики < p> На тему: Канали зв'язку

Виконав студент I - 1а Свинарьов Т.І..

П.І.Б.

Керівник асистент Малашенко Л. І.

Посада, звання П.І.Б.

Консультант асистент Малашенко Л.І.

Посада, звання П.І.Б.

До захисту Захист прийнята з оцінкою

«______» ______________2000г. ____________________________

___________________________ «_____»________________ 2000р.

Підпис ____________________________

Підпис

Новочеркаськ 2000

ЗМІСТ

ВСТУП 3
1. ПРИНЦИПИ РОБОТИ ОСНОВНИХ ВИДІВ ЛІНІЙ ПЕРЕДАЧІ СИГНАЛІВ

1.1 Мережні пристрої і засоби комунікацій 5
2. МЕТОДИ ОБРОБКИ ТА ПЕРЕДАЧІ СИГНАЛІВ У СУПУТНИКОВИХ СИСТЕМАХ.

2.1. Особливості використання супутникових каналів. 7

2.2. Передача сигналів в аналоговій формі. 8

2.3. Передача сигналів в цифровій формі. 8

2.4. Передача ТВ-сигналів у цифровій формі. 8

2.5. Передача циркулярних сигналів. 9

2.6. Методи комутації та передачі даних в ССС 9

2.6.1. Системи з комутацією каналів з тимчасовим ущільненням 10

2.6.2. Комутація пакетів. 11

2.7. Багатостанційний доступ в ССС. 11

2.7.1. Опис основних методів багатостанційні доступу. 12

2.7.1.1. Доступ з частотним розділенням каналів (МДЧР). 12

2.7.1.2. Доступ з тимчасовим поділом (МДВР). 12

2.7.1.3. Доступ з кодовим поділом (МДКР). 13

2.7.2. Порівняльне зіставлення основних методів. 13

2.8. Земні станції (ЗС) супутникових систем зв'язку. 15

2.8.1. Антени ЗС. 15

2.8.2. Побудова типової ЗС. 15

2.8.3. Малі ЗС. 16

2.9. Бортові ретранслятори ССС. 17

2.9.1. Антени. 18

2.9.2. Ретранслятори. 18
Використаної літератури 19

ВСТУП

У нашій країні створюється єдина автоматизована система зв'язку. Дляцього розвиваються, удосконалюються і знаходять нові області застосуваннярізні технічні засоби зв'язку.

Ще недавно міжміський телефонний зв'язок здійснюваласявиключно по повітряних лініях зв'язку; при цьому на надійність зв'язкувпливали грози і можливість зледеніння проводів. В даний час все ширшезастосовуються кабельні та радіорелейні лінії, підвищується рівеньавтоматизації зв'язку.

Все розмаїття використовуваних у техніці і побуті систем зв'язку, восновному радіозв'язку, можна звести до трьох видів, що відрізняються способамипередачі сигналу від передавача до приймача. У першому випадку використовуєтьсяненаправленої радіозв'язок від передавача до приймача, типова для широкогомовлення радіо і телебачення. Такий спосіб радіозв'язку має ту перевагу,що дозволяє охопити практично необмежену кількість абонентів --споживачів інформації. Недоліками такого способу є неекономновикористання потужностей передавача і заважає впливу на іншіаналогічні радіосистеми. У тих випадках, коли число абонентів обмежена інемає необхідності в широкомовлення, використовується передача сигналу з допомогоюнаправлено випромінюючих антен, а також за допомогою спеціальних пристроїв,званих лініями передачі сигналу.

У широкомовної зв'язку зазвичай використовується односпрямованийпередача сигналу від радіостанції до споживача, при спрямованої ж зв'язку,як правило, застосовується двостороння зв'язок, тобто на кожному кінцісистеми зв'язку є і та приймає (приймач - ПП). Приспрямованої зв'язку не потрібні передавачів великої потужності, і їх можнавстановити на обох кінцях системи. При спрямованої магістрального зв'язку надалекі відстані через простору і в лініях передачі використовуютьсяретранслятори, які ставляться вздовж траси. Вони підсилюють сигнал, очищаютьйого від перешкод і передають далі. Розглянемо принципи роботи основних видівліній передачі сигналів, починаючи від двухпроводной лінії, яка почалазастосуються на початку нашого століття і де-не-де в сільських місцевостяхвикористовується досі для передачі телеграфних і телефонних сигналів, ізакінчуючи сучасною волоконно-оптичної лінією, яка поряд зкосмічної (супутникової) зв'язком, безсумнівно, складе зв'язок майбутнього.

1. ПРИНЦИПИ РОБОТИ ОСНОВНИХ ВИДІВ

ЛІНІЙ ПЕРЕДАЧІ СИГНАЛІВ

двухпроводная лінія: дроти підвішуються на стовпах, відстаньміж якими близько метра. Застосовується для передачі сигналів на хвиляхпорядку сотень і більше метрів, що відповідає частотах в діапазоніпрактично від 0 до 1 МГц. Використовується для трансляції місцевогорадіомовлення.

Електричний кабель. Ел. каб. поділяються на низькочастотні івисокочастотні, одножильні і багатожильні. Кабеля застосовуються дляпередачі сигналів на частотах до 1 ГГц, що відповідає довжині хвиль від 30см і більше. Прикладом може служити телевізійний кабель, що з'єднуєантену з телевізійним приймачем.

Метричний хвилевід являє собою порожню металеву трубкукруглого або прямокутного перерізу. Електр. хвилі можуть поширюватися похвилеводу відбиваючись від стінок. Метал. хвилеводи отримали застосування вяк ліній передачі сантиметрових і міліметрових хвиль. Круглийхвилевід не отримав застосування для телекомунікації, так як потрібновиконати прямолінійність траси. Це виявилося дуже дорогим.

Діелектричні хвилевід - це стрижень з діелектричного матеріалу,в якому можуть розповсюджуватися електромагнітні хвилі з малими втратами.
Вони отримали застосування для передачі сигналу на міліметрових хвилях напорівняно короткі відстані (метри, десятки метрів). Вони виявилисянадзвичайно перспективними для застосування в діапазоні світлових хвиль,точніше, в діапазоні інфрачервоних хвиль з довжиною хвилі порядку мікрометра.

Радіорелейний лінія. Щоб забезпечити передачу сигналу за межіпрямої видимості, антени з ретрансляторами поміщали на високо летятьоб'єкти: літаки і супутники, а також на спеціальні щогли висотою до 100метрів, що встановлюються вздовж траси на відстані 40-50 км один від одного.
Радіорелейні лінії зараз широко застосовуються. Їх можна побачити вздовжмагістральних шосе і залізничних ліній.

Лучеводная лінія. У короткохвильової частини міліметрового діапазонухвиль, субміліметровому діапазоні і аж до світлового діапазонувикористовуються лучеводние лінії передач. Представляють собою рад лінз напідставках у вільному просторі або поміщених в трубу, що виконуєроль механічного захисту. Як і хвильове, лучеводние лінії не знайшлиширокого застосування як магістральних ліній далекого зв'язку, першвсього з економічних причин. Надто дорого обходиться прокладка такихліній через вимоги до точності установки лінз або дзеркал. Земля «дихає»,і лінзи зміщуються.

Волоконно-оптична лінія. Основу вол.-опт. лінії складаєволоконно-оптичний кабель, головним елементів якого є волоконнийсвітловод-скляне волокно з високоякісного оптичного скла.
Скло виявилися більш прозорими в інфрачервоному діапазоні.

В даний час глибоко почали розвиватися комп'ютерні мережі. Здопомогою їх можна здійснити практично будь-який спосіб передачі інформації.

1.1 Мережні пристрої і засоби комунікацій

У якості засобів комунікації найбільше часто використовуються крученапара, коаксіальний кабель оптоволоконні лінії. При виборі типу кабелювраховують наступні показники:

• вартість монтажу та обслуговування,

• швидкість передачі інформації,

• обмеження на величину відстані передачі інформації (бездодаткових підсилювачів-повторювачів (репітерів )),

• безпеку передачі даних.

Головна проблема полягає в одночасному забезпеченні цихпоказників, наприклад, найвища швидкість передачі даних обмеженамаксимально можливим відстанню передачі даних, при якому щезабезпечується необхідний рівень захисту даних. Легка нарощуваність іпростота розширення кабельної системи впливають на її вартість.

Вита пара.

Найбільш дешевим кабельним з'єднанням є вітое двожильніпровідне з'єднання часто називане "кручений парою" (twisted pair). Вонадозволяє передавати інформацію зі швидкістю до 10 Мбіт/с, легконарощується, проте є помехонезащіщенной. Довжина кабеля не можеперевищувати 1000 м при швидкості передачі 1 Мбіт/с. Перевагами єнизька ціна і біс проблемна установка. Для підвищення перешкодозахищеностіінформації часто використовують екрановані виту пару, тобто виту пару,вміщену в екранує оболонку, подібно до екрану коаксіального кабелю.
Це збільшує вартість витої пари і наближає її ціну до ціникоаксіального кабелю.

Коаксіальний кабель.

Коаксіальний кабель має середню ціну, добре помехозащітен ізастосовується для зв'язку на великі відстані (декілька кілометрів).
Швидкість передачі інформації від 1 до 10 Мбіт/с, а в деяких випадках можедосягати 50 Мбіт/с. Коаксіальний кабель використовується для основної іширокосмугової передачі інформації.

Широкосмуговий коаксіальний кабель.

Широкосмуговий коаксіальний кабель несприйнятливий до перешкод, легконарощується, але ціна його висока. Швидкість передачі інформації дорівнює 500
Мбіт/с. При передачі інформації в базисної смузі частот на відстаньбільше 1,5 км потрібно підсилювач, або так званий репітер (повторювач).
Тому сумарну відстань при передачі інформації збільшується до 10км. Для обчислювальних мереж з топологією шина або дерево коаксіальнийкабель повинен мати на кінці узгоджувальний резистор (термінатор).

Еthernet-кабель.

Ethernet-кабель також є коаксіальним кабелем з хвильовимопором 50 Ом. Його називають ще товстий Ethernet (thick) або жовтийкабель (yellow cable). Він використовує 15-контактне стандартне включення.
Внаслідок перешкодозахищеності є дорогою альтернативою звичайнимкоаксіальним кабелях. Максимально доступний відстань без повторювача НЕперевищує 500 м, а загальна відстань мережі Ethernet - близько 3000 м. Ethernet -кабель, завдяки своїй магістральної топології, використовує в кінці лишеодин навантажувальний резистор.

Сheapernеt-кабель.

Більш дешевим, ніж Ethernet-кабель є з'єднання Cheapernet -кабель або, як його часто називають, тонкий (thin) Ethernet. Це також 50 --омний коаксіальний кабель зі швидкістю передачі інформації в десятьмільйонів біт/с.

При з'єднанні сегментів Сhеарегnеt-кабелю також потрібніповторювачі. Обчислювальні мережі з Cheapernet-кабелем мають невеликувартість та мінімальні витрати при нарощуванні. З'єднання мережевих платпроводиться за допомогою широко використовуваних малогабаритних байонетнимроз'ємів (СР-50). Додаткове екранування не потрібно. Кабельприєднується до ПК за допомогою тройниковая з'єднувачів (T-connectors).

Відстань між двома робочими станціями без повторювачів можестановити максимум 300 м, а загальна відстань для мережі на Cheapernet-кабелю
- Близько 1000 м. Приймач Cheapernet розташований на мережний платі іяк для гальванічної розв'язки між адаптерами, так і для посиленнязовнішнього сигналу

Оптоволоконні лінії.

Найбільш дорогими є оптопроводнікі, звані такожскловолоконних кабелем. Швидкість поширення інформації з нихдосягає декількох гігабіт на секунду. Допустиме видалення більш 50 км.
Зовнішній вплив перешкод практично відсутній. На даний момент ценайбільш дороге з'єднання для ЛОМ. Застосовуються там, де виникаютьелектромагнітні поля перешкод або потрібно передача інформації на дужевеликі відстані без використання повторювачів. Вони володіютьпротівоподслушівающімі властивостями, тому що техніка відгалужень воптоволоконних кабелях дуже складна. Оптопроводнікі об'єднуються в JIBC здопомогою зіркоподібно з'єднання.

Показники трьох типових середовищ для передачі наведені в таблиці 1:

Таблиця 1

2. МЕТОДИ ОБРОБКИ ТА ПЕРЕДАЧІ СИГНАЛІВ

У СУПУТНИКОВИХ СИСТЕМАХ

2.1. Особливості використання супутникових каналів

Мережа зв'язку, як правило, будується за ієрархічним принципом здекількома рівнями комутації. Для передачі різних видів інформаціївводиться типова номенклатура каналів і трактів. За основу ухвалено каналтональної частоти з смугою 300 ... 3400 Гц і еквівалентну їй цифровийканал зі швидкістю 64 Кбіт/с. У мережі утворюються також канали передачізвукового мовлення, ТБ та інші широкосмугові канали.

При використанні в мережі супутникових ділянок необхідно враховувати їхособливість, пов'язану з фізичною природою супутникового каналу '--що досягає 260 мс час поширення сигналу між двома ЗС через ШСЗна ГО. При появі в телефонному каналі двох і більше супутникових ділянокякість зв'язку погіршується через вплив луна-сигналу, тривалого відповіді (добільше, ніж 1,2 с) і можливого порушення системи автоматичноговстановлення з'єднання Для запобігання появи подвійних стрибків вводятьпевні обмеження на використання супутникових каналів.

До теперішнього часу супутниковий зв'язок використовується у двох основнихобластях - передача циркулярної інформації великій кількості абонентів абоширокомовна передача (ТВ-та звукове мовлення, передача газет) іорганізація магістральних ліній зв'язку великої протяжності. Вага більшепоширення знаходять нові послуги, під якими мають на увазі передачупо супутникових каналах різної інформації для всіх споживачів абопевних їх груп: конференц-зв'язок за участю двох або більшої кількостіабонентів, телефорум, ТВ-системи з повільною розгорткою, ТБВЧ, телетекст,передачі відеотеатра, навчальні, професійні послуги із забезпеченнямісцевих бібліотек, пакетна передача цифрової інформації передача масивів
. даних для ЕОМ, факсиміле, телекс, електронна пошта, фінансоваінформація, оголошення та ін Зростання загальної пропускної у здібності,розширення послуг введення в експлуатацію нових видів і типів каналів зв'язкує характерним для країн, що розвиваються супутникових систем зв'язку.

2.2. Передача сигналів в аналоговій формі

Передача сигналів в аналоговій формі (ТБ, багатоканальна телефонія)зазвичай здійснюється із застосуванням частотної модуляції (ЧМ), що вимагає попорівняно з амплітудною модуляцією істотно меншої потужностіпередавача, що особливо важливо для супутникових систем. Сигнали, дискретніза природою (телеграфії, дані), передаються по аналогових каналах методомвторинного ущільнення, неефективним з точки зору використанняпропускної спроможності каналу. Перевагою аналогової передачі єбільш просте устаткування, особливо при передачі ТБ-сигналів.

2.3. Передача сигналів в цифровій формі

В останні роки переважний розвиток отримало використання в
ССС цифрових методів передачі, що володіють наступними перевагами:
- більш високою пропускною здатністю ССС шляхом використання оптимальних методів модуляції та кодування; < br> - можливістю більш повного використання статистичних характеристик переданого повідомлення для підвищення пропускної спроможності системи;
- більш ефективною передачею дискретних сигналів.

Для передачі по цифрових каналах аналогові сигнали піддаютьсяаналого-цифрового перетворення. До найпоширеніших видів аналого -цифрового перетворення можна віднести імпульсно-кодової модуляції (ІКМ),диференціальну і адаптивну диференціальну ИКМ, дельта-модуляцію,адаптивну дельта-модуляцію. Дослідження показали, що якісніпоказники мови в міжміських каналах забезпечуються при ІКМ зі швидкістюпередачі 64 Кбіт/с, методи низькошвидкісному кодування дозволяють знизитицю швидкість до 32 Кбіт/с.

Ефективним засобом підвищення пропускної спроможності системителефонного зв'язку є статистичне ущільнення, засноване навикористанні природних пауз у розмові двох абонентів. Подальшепідвищення пропускної здатності стовбура РЕТ?? анслятора може бути досягнутозастосуванням перешкодостійкого кодування, що дозволяє зменшитипотрібного відношення сигнал/шум.

2.4. Передача ТВ-сигналів у цифровій формі

Передача ТВ-сигналів в цифровій формі по супутникових каналах не знайшлаще широкого застосування. Обладнання залишається поки досить складним ідорогим. Більш перспективними на першому етапі виявляються комбінованіцифро-аналогові методи, коли частина інформації передається в аналогової,частина - у цифровій формі (сигнали синхронізації та звукового супроводу).

Однією з нових форм використання ССС є організація конференц -зв'язку, покликаної підвищити продуктивність праці управлінськогоперсоналу. У США понад 110 компаній мають системи конференц-зв'язку зі своїмивідділеннями і філіалами, діють такі системи в Японії і створюються вінших країнах. Зображення, як правило, передається зі зниженим якістюі вимагає істотно меншою (1,2 Мбіт/с) пропускної здатності каналу,ніж при мовній ТБ (34 Мбіт/с).

2.5. Передача циркулярних сигналів (широкомовна передача)

Сигнали звукового супроводу ТВ та звукового мовлення в традиційнихсистемах з ЧС передаються звичайно спільно з сигналом зображення напіднесуча частотах, розташованих вище його спектру. Лля досягненнянеобхідної перешкодозахищеності передача здійснюється методом ЧМпіднесе. Таким способом вдається організавать не більше трьох звуковихканалів. У вітчизняних системах "Орбіта" і "Москва" передаються сигнализображення газетних смуг, що займають смугу частот 240 кГц. Приймальнастанція може встановлюватися безпосередньо в друкарні.

Сигнали звукового мовлення та інші види циркулярної інформаціїпередаються не тільки спільно з ТБ. Широке застосування знайшов спосібодночасної передачі в супутниковому стовбурі великого числа (до 25)високоякісних звукових програм, що передаються в цифровій формі зтимчасовим поділом.

2.6. Методи комутації та передачі даних в ССС

Розподіл ресурсів ШСЗ (потужності і смуги) за вимогамирізних ЗС (для ліній ЗС - ШСЗ) здійснюється на трьох етапах:формування на ШСЗ кількох стволів за рахунок використання декількохретрансляторів, що працюють у різних частотних діапазонах, поділомканалів для забезпечення багатостанційні доступу в стовбурі і динамічнимрозподілом каналів або груп каналів для їх колективного використанняна основі методів розподілу запитів.

У ШСЗ, як правило, встановлюється декілька незалежнихретрансляторів. Кожен ретранслятор має вхідний фільтр, якийобмежує прийом сигналів бажаної смугою частот. Розподіл ресурсівкожного ретранслятора, тобто формування його незалежних каналів, можназдійснити шляхом використання ортогональних структур сигналів, а длязабезпечення багатостанційні доступу (МД) використовуються: частотнеущільнення (МДЧУ), тимчасове ущільнення (МДВУ) і кодове ущільнення (МДКУ)
.

При МДЧУ формування каналів досягається шляхом поділу повноїсмуги ретранслятора між різними групами несучих і обмеженнячастотної смуги передачі на кожній несучої виділеним піддіапазонів.
Ретранслятор працює в режимі близькому до лінійного, тому потужність,виділена для кожної несучої приблизно пропорційна її потужності налінії ЗС - ШСЗ. МДЧУ не потребує координації запитів в реальному часіі може використовуватися для передачі як аналогових, так і цифровихсигналів. Економічне доцільно використовувати МДЧУ длягруппообразованія на лініях далекого телефонного зв'язку, які обслуговуютьзапити, що надходять з великою скважність, але вимагають високих швидкостейпередачі даних, що потрібно при ущільненні трафіку великого числакористувачів однієї ЗС, а також у тих випадках, коли повний трафив,що виходить від ЗС, невеликий і має невелику інтенсивність.

У разі МДВУ формування каналів здійснюється шляхом тимчасовогоподілу всієї виділеної смуги робочих частот і потужності міжрізними запитами. Для успішної передачі повідомлень передачу через ШСЗ вбудь-який заданий час повинна вести тільки один ЗС, тому вимоги доуправління потужністю тут мінімальні. При тимчасовому поділі каналіввикористовується кадрова структура, що на відміну від методів безперервноїпередачі на увазі необхідність общесетевой синхронізації всіх ЗС івикористання пакетів з Цифровими сигналами. Час, що надається ЗС длясинхронної передачі, залежить від загальної синхронізації, що встановлюється абобезпосередньо лідером - провідною станцією, або непрямим шляхом, з урахуваннямзатримки розповсюдження сигналу на трасі ЗС - ШСЗ, яка зазвичайвимірюється ЗС, що приймає свою власну передачу.

За допомогою методів кодування зі змінною надмірністю, або простихзмін виду модуляції системи МДЧУ і МДВУ можна пристосувати до різнихумов розповсюдження і до ЗС, прийомні характеристики яких можутьвідрізнятися на 10 - 15 дБ. У разі МДВУ один пакет може міститиповідомлення, призначені для станцій з різними швидкостями прийому.

Для ССС розроблені різні методи розподілу пропускноїздатності ШСЗ за запитами. Ці методи поділяють на дві групи: методикомутації каналів, призначені для обробки телефонних повідомлень, іметоди комутації пакетів призначені для обробки даних. У другійгрупі виділяють три способи: випадковий доступ, неявне резервування іявне резервування.

2.6.1. Системи з комутацією каналів з тимчасовим ущільненням

У подібних системах пропускна здатність ретрансляторарозподіляється по каналах шляхом організації багатостанційні доступу зчастотним ущільненням (МДЧУ). Всі канали системи, крім одного службового,динамічно перерозподіляються за запитами станцій. Службовий каналвикористовується за способом МДВУ. Таким чином, кожній станції в кадріслужбового каналу постійно виділяється один часовий сегмент. Коли наінтерфейс ЗС по лінії наземного зв'язку надходить новий запит на з'єднання
(виклик), ця станція посилає у власному сегменті службового каналувимога на виділення двостороннього каналу, тобто пари каналів зсукупності перерозподілюваних каналів МДЧУ. При наявності хоча б одноговільного каналу між викликає і викликається станціями встановлюєтьсяповна дуплексний зв'язок. По закінченні з'єднання будь-яка з пари станційзвільняє канал шляхом посилки сигналів у власному сегменті службовогоканалу.

В системі з МДВУ кожному каналу в межах кадру, тривалістю 125мкс при швидкості передачі даних 64 кбіт/с виділяється тимчасової сегмент,вміщає 8 біт цифрового сигналу мовлення, отриманого шляхом імпульснокодової модуляції (ІКМ). У кожному кадрі канали розподілені на групи,причому кожної абонентської станції виділена своя група. Кількість каналівв кожній групі періодично перерозподіляється, так що ЗС з великоюнавантаженням можуть використовувати велику кількість каналів.

Обидві системи ефективні при телефонного зв'язку, для обслуговування якоївони і були призначені, оскільки тривалість телефонної розмови, якправило, значно перевищує час, необхідний для виділення новогоканалу. Однак при пульсуючому трафіку, що вимагає короткочасного заняттяканалів, ці системи не дозволяють значно підвищити ефективністьвикористання каналів.

2.6.2. Комутація пакетів

Для потреб пакетного зв'язку потрібні розробки нових методіврозподіл пропускної здатності ШСЗ з комутацією пакетів імножинним або багатостанційні доступом абонентських станцій досупутникової системи. Метод організації зв'язку, що отримав назву методу
"комутації пакетів" (КП), припускає поділ вхідного інформаційногопотоку на невеликі сегменти або пакети даних, які переміщаються помережі зв'язку або мережі передачі даних аналогічно листів в поштовій системі,але з набагато більшою швидкістю. Використання цього методу забезпечуєзначне підвищення ефективності системи, у порівнянні з системамикомутації каналів, але мають більш складну систему управління. Останняобставина стала і технічно і економічно переборно за останнійдесятиліття, завдяки бурхливому розвитку високоінтегральнихмікроелектронних схем та мікропроцесорної техніки.

Першими розробками в області систем зв'язку з множинним доступом тапакетної комутацією (ці ж розробки отримують розвиток і аж до цьогочасу) стали: випадковий метод, неявного резервування і явногорезервування. Опис організації множинного або багатостанційнідоступу розглядається докладніше, тому що ці методи управління вНайбільшою мірою узгоджуються з принципом організації взаємозв'язкукомп'ютерних інформаційних систем і мереж ЕОМ.

2.7. Багатостанційний доступ в ССС.

Особливістю супутникового зв'язку, обумовленої самим принципом цьоговиду зв'язку, є можливість одночасного доступу до ретрансляторукосмічної станції сигналів декількох ЗС. Пропускна здатністьретранслятора виявляється при цьому трохи нижче, ніж в односігнальномрежимі роботи. Залежно від методу розділення сигналів на прийомірозрізняють три основні способи багатостанційні доступу: з частотнимподілом каналів (МДЧР), з тимчасовим поділом (МДВР) і з кодовимподілом (МДКР).

2.7.1. Опис основних методів багатостанційні доступу

У даному розділі не переслідується мета докладного опису всіхіснуючих у супутникових системах зв'язку методів керування доступом досередовищі. Розглядаються ті, які більшою мірою сумісні зпринципами організації взаємодії ССС з комп'ютерними абонентськимистанціями, автономними або підключаються до мережі ЕОМ.

2.7.1.1. Доступ з частотним розділенням каналів (МДЧР)

МДЧР є найбільш простим і розповсюдженим методом,використовуваним як в аналогових, так і цифрових ССС. При МДЧР кожна ЗСпередає свої сигнали у відведеному їй ділянці смуги пропусканняретранслятора. Основний недолік МДЧР - зменшення пропускної здатностів порівнянні з односігнальним режимом, викликане необхідністю зниження на
4 ... 6 дБ потужності вихідного підсилювача ретранслятора через появуінтермодуляціонних перешкод. Крім того, необхідно забезпечити високустабільність частоти і потужності сигналу, що випромінюється кожної ЗС. У системахз МДЧР передача може здійснюватися як багатоканальними сигналами, так іодноканальним з використанням принципу передачі "один канал на несучої"
(ОКН). Метод ОКН застосовують в основному в мережі станцій з невеликим числомканалів. Основна перевага методу полягає в можливості реалізаціїпринципу надання каналів на вимогу. Метод МДЧР широковикористовується в ССС "Інтерсупутник", intelsat, національних ССС багатьох країн.

Даний метод складно використовувати для підключення великої кількості комп'ютерних абонентських станцій і мереж ЕОМ.

2.7.1.2. Доступ з тимчасовим поділом (МДВР)

Метод МДВР знайшов застосування у зв'язку з реалізацією цифрових методівпередачі. При цьому кожній ЗС для випромінювання сигналів виділяєтьсяпевний, періодично повторюваний інтервал часу. Інтерваливипромінювання всіх станцій взаємно синхронізовані, в силу чого перекриття їх невідбувається. В кожний момент часу через ретранслятор проходить сигналтільки однієї станції та відсутня нелінійне взаємодію сигналіврізних ЗС в підсилювачі ретранслятора. Метод МДВР отримує розвиток дляпередачі даних великого числа абонентських станцій, підключених до мережіцифрового телефонного зв'язку і за допомогою апаратури ущільнення каналівздійснюється організація передачі через головні ЗС. Для підключеннявеликої кількості автономних комп'ютерних абонентських станцій і мереж ЕОМ збезпосереднім зв'язком із супутниковою станцією потрібні значнівитрати при обмежених можливостях за кількістю ЗС.

2.7.1.3. Доступ з кодовим поділом (МДКР)

Метод кодового розділення заснований на одночасної передачі в смузічастот ретранслятора сигналів кількох станцій, модульованихінформаційним сигналом і кодовим сигналом - довгою псевдошумовомупослідовністю. На прийомі інформація виділяється шляхом множенняприйнятого сигналу на копію псевдошумовому послідовності. Надійнеподіл досягається завдяки ортогональності кодових сигналів окремих
ЗС.

Широкосмугові сигнали використовуються в радіоастрономії і військового зв'язку
(для забезпечення секретності). До переваг їх використання всупутникового зв'язку відносяться:
- малі перешкоди інших систем і слабка чутливість до перешкод від інших систем;
- низька ймовірність перехоплення;
- несприйнятливість до засвіченні Сонцем (при малих антенах).

Основним недоліком МДКР є низька ефективність використанняпропускної здатності ретранслятора (1-2%). Використання МДКР зширокосмуговими сигналами виправдано в мережах з великою кількістю рідкопрацюючих терміналів при значному рівні перешкод, коли економічнаефективність визначається не ступенем завантаження ретранслятора, а різкимзниженням витрат на земну мережу.

2.7.2. Порівняльне зіставлення основних методів

Основні переваги методу МДЧР полягають у простоті обладнання, невисоких вимогах до параметрів тракту передачі, меншої потужності передавача ЗС порівняно з МДВР. З ростом числа що беруть участь у роботі ЗС пропускна потужність стволу ретранслятора в режимі МДВР ефективніше, ніж в режимі МДЧР.

МДВР дозволяє легко регулювати трафік між окремими ЗСзміною тривалості їх пакетів або кількості пакетів в кадрі. В системі з
МДЧР зміна пропускної спроможності окремих ЗС пов'язано зі складноюперебудовою обладнання на всіх ЗС. Ще одна перевага методу МДВРпроявляється при аналізі побудови апаратури ЗС. МДВР проявляється прианалізі побудови апаратури ЗС. З ростом числа станцій в мережі числоперетворювачів частоти в апаратурі МДЧР сягає десятків, при МДВРдостатньо одного перетворювача частоти на стовбур.

Разом з тим метод МДВР має істотний недолік, що обмежуєйого застосування на лініях з малим трафіком - він вимагає використання на ЗСвеликий антени, передавача порівняно великої потужності і складноюапаратури синхронізації незалежно від трафіку станції. Спеціально длямереж з малими станціями розроблені методи комбінованого частотно -тимчасового доступу, що поєднують переваги МДЧР і МДВР.

У простому випадку ЗС передають свої повідомлення у вигляді пакунківдовільні моменти часу і чекають підтвердження прийому від адресата. Якщочастина повідомлень втрачається через накладення сигналів інших ЗС, станція -відправник повторює своє повідомлення повністю або частково. Протоколдоступу ALOHA і його різновиди придатні в мережах передачі даних принезначному графіку і забезпечують ефективність використанняретранслятора не більше 25%.

На одній або декількох що несуть в МДЧР-системі можуть передаватисяпорівняно низькошвидкісні потоки з тимчасовим поділом сигналівдекількох ЗС з малим трафіком. Цей метод сумісний з існуючими МДЧР -мережами, вимагає не дуже великого збільшення потужності передавача і даєпевний виграш пропускної здатності ретранслятора. У мережі з двома,стрибками на лінії "центральна ЗС - мала ЗС" може при цьому використовуватися
МДВР.

Інший метод - МДВР з багатьма несучими, інакше називаєтьсябагаточастотний МДВР або МДЧР/МДВР. У режимі МДВР з багатьма несучими смугачастот ретранслятора ділиться на ряд менших смуг, в кожній з якихпередається на окремій несе індивідуально або методом МДВР порівнянонизькошвидкісна (до 2 Мбіт/с) інформація від малих ЗС. Ефективністьвикористання ретранслятора знижується в меншому ступені, ніж при МДЧР, і вВодночас кожна ЗС працює з меншою швидкістю, ніж в класичному МДВРз одного несучої.

В одному з варіантів ЗС може передавати свої пакети по черзі нарізних несучих частотах, займаючи вільні вікна в кадрі. Синхронізаціяздійснюється шляхом порівняння тактових частот, що генеруються різними ЗСі переданих періодично у складі пакетів, з тактовою частотою,генеруються на борту. Різницевий сигнал транслюється на ЗС і використовуєтьсядля підстроювання тактового генератора. Потужність ЗС на передачу при цьому будемінімальної, а використання ретранслятора - максимальним. Практичнуреалізації?? вказаного режиму утрудняє складність бортового ретранслятора,який повинен забезпечити демодуляцію прийнятих сигналів, виділення цифровихпотоків окремих ЗС, компресію, об'єднання в загальний цифровий потік,формування сигналів керування та сигналізації.

Можливі проміжні, менш складні режими обробки сигналу наборту, які використовуються також на лініях магістральної зв'язку: комутація нанадвисоких частотах (СВЧ), комутація в груповому спектрі частот зрегенерацією і без регенерації сигналу. У супутнику з багатопроменевимиантенами та комутацією на борту бортова комутаційна матрицяздійснює необхідні з'єднання між променями ліній вгору і вниз увідповідно до потреб трафіку. Недоліком методу обробки на бортує жорстка прив'язка конструкції ШСЗ до конфігурації мережі та способамформування переданих сигналів.

2.8. Земні станції (ЗС) супутникових систем зв'язку

ЗС прийнято розділяти в залежності від виконуваних функцій:

- приймально-передавальні, що працюють в магістральної мережі телефонного зв'язку та обміну іншими видами повідомлень;

- приймальні станції розподільних систем (ТБ, звукового мовлення, циркулярної інформації);

- передають ЗС та прийомні установки систем супутникового телемовлення

(СТВ);

- абонентські термінали рухомих служб.

Малі ЗС займають проміжне положення між першими двомакатегоріями. Основними показниками для всіх ЗС є:

- діапазон частот на передачу і прийом;

- добротність станції (відношення коефіцієнта посилення до сумарної шумовий температурі ВЧ-тракту); < p> - еквівалентна изотропно випромінювана потужність.

2.8.1. Антени ЗС

Антена ЗС повинна мати високий коефіцієнт використання поверхні,відрізнятися низькою температурою і рівнем бічних пелюстків діаграмиспрямованості, що не перевищує міжнародних норм, давати можливістьнаведення променя на ШСЗ. У системах з поділом по поляризації антенаповинна забезпечувати кроссполярізаціонную розв'язку більше 27 дБ. Найкращимчином цим вимогам задовольняє двухзеркальная антенна система
Кассегрена, найбільш часто застосовувана на ЗС. У простих прийомних установках
ТБ-мовлення частіше використовується однозеркальная схема. Для зниження рівнябічних пелюсток антену виконують неосесімметрічной з винесенимопромінювачем, незатеняющім основне ееркало. Для зниження шумовийтемператури фідерного тракту прагнуть зменшити втрати в ньому шляхомзастосування лучевода або винесення малошумні підсилювача (МШУ) до опромінюютьсистемі.

2.8.2. Побудова типової ЗС

Типова ЗС Intelsat стандарту У працює в діапазоні 6/4 ГГц імістить двухзеркальную антену Кассегрена з діаметром основного дзеркала 9
- 14 м. середньоквадратичне відхилення профілю дзеркала від розрахункового НЕперевищує 1 мм. Рівень бічних пелюстків діаграми спрямованостівідповідає типовим нормам. Автосупроводження ШСЗ здійснюється методомекстремального регулювання, точність наведення складає 0,06 град. Уяк МШУ залежно