Доповідь
на тему:
«Супутниковий зв'язок»
Виконала:
Перевірила:
Зміст
Вступ 2
Системи супутникового зв'язку 2
VSAT-Станція супутникового зв'язку 3
Система SCPC 5
TES-система 6
Система PES 7
Опис VSAT-станції 7
Радіочастоти і інші параметри супутникового каналу 7
Конструкція і технічні характеристики 8
Зовнішній блок 8
Внутрішній блок 10
Супутниковий Шлюз 10
З'єднання по ISDN, інтерфейс S0 10
Високошвидкісний вихід на INTERNET та інші мережі передачі даних 10
Введення
Сучасні організації характеризуються великим обсягом різноїінформації, в основному електронної та телекомунікаційної, яка проходитьчерез них щодня. Тому важливо мати високоякісний вихід накомутаційні вузли, які забезпечують вихід на всі важливікомунікаційні лінії. У Росії, де відстані між населеними пунктамивеличезне, а якість наземних ліній залишає бажати кращого, оптимальнимвирішенням цього питання є застосування систем супутникового зв'язку (ССС).
На сьогоднішній день існує велика кількість ССС, заснованих нарізних супутникових системах, різних принципах і призначених длярізних застосувань.
Системи супутникового зв'язку
Супутникові системи зв'язку (ССC) відомі давно, і використовуються дляпередачі різних сигналів на протяжні відстані. З моменту свогопояви супутниковий зв'язок стрімко розвивалася, і в міру накопиченнядосвіду, вдосконалення апаратури, розвитку методів передачі сигналіввідбувся перехід від окремих ліній супутникового зв'язку до локальних іглобальних систем.
Такі темпи розвитку ССC пояснюються низкою переваг якими вониволодіють. До них, зокрема, відносяться велика пропускна здатність,необмежені перекриваються простору, високу якість і надійністьканалів зв'язку. Ці переваги, які визначають широкі можливостісупутникового зв'язку, роблять її унікальним і ефективним засобом зв'язку.
Супутниковий зв'язок в даний час є основним видом міжнародної танаціональної зв'язку на великі і середні відстані. Використанняштучних супутників Землі для організації зв'язку продовжує розширюватисяу міру розвитку існуючих мереж зв'язку. Багато країн створюютьвласні національні мережі супутникового зв'язку.
Всі системи можна розділити на системи двох видів: що працюють черезсупутники на негеостаціонарних і геостаціонарних орбітах.
Негеостаціонарние супутники використовуються в основному для військових,наукових і метеорологічних досліджень. Їх головна особливість --неможливість підтримання цілодобової зв'язку з ЗС. Однак, переміщаючисьзаданій орбіті щодо поверхні Землі, вони можуть збирати дані звеликій площі земної поверхні.
геостаціонарні супутники виводяться на таку орбіту в площиніекватора, при якій їх кутова швидкість співпадає зі швидкістю обертання
Землі навколо своєї осі. Висота над поверхнею Землі, де виконуютьсяумови сталості швидкостей і рівності відцентрової і гравітаційноїсил, становить 36 тисяч кілометрів. Теоретично, одна розташований такимчином супутник може забезпечити якісний зв'язок для третини земноїповерхні. Насправді обслуговуються території істотноменше. Особливістю супутників на геостаціонарних орбітах єзначна тимчасова затримка (близько 240 мс) в супутниковому каналі,викликана необхідністю два рази долати відстань в 36 тисячкілометрів від ЗС до супутника.
Ми будемо розглядати системи, де застосовуються супутники зв'язку,обертаються на орбітах синхронно з обертанням Землі. Це дозволяєістотно спростити систему зв'язку. У цьому випадку кожна земна станціяпрацює безперервно з одним і тим же супутником зв'язку. Раніше, привикористанні не синхронних супутників, існувала необхідністьперіодичного перемикання антеною системи кожної земної станції з одногосупутника на інший, що природно викликало перерви зв'язку. До того ж,значну частину вартості ЗС становила не дуже надійна апаратурастеження. Використання стаціонарних супутників зв'язку забезпечуєбезперебійний зв'язок, але вимагає додаткового запасу робочого тіла дляпроведення багаторазових корекцією орбіти ШСЗ. Вважається, що цейдодатковий запас робочого тіла для корекції орбіти єпорівняно невеликою платою за простоту експлуатації системи та відсутністьперерв зв'язку. Земні станції при використанні стаціонарних супутниківспрощуються за рахунок відмови від складної та дорогої системи стеження.
Супутникові системи зв'язку можуть відрізнятися також і типомпереданого сигналу, який може бути цифровим або аналоговим. Передачаінформації в цифровій формі має ряд переваг в порівнянні зіншими методами передачі. До них відносяться:
1. простота і ефективність об'єднання багатьох незалежних сигналів і перетворення цифрових повідомлень в "пакети" для зручності комутації;
2. менші енерговитрати в порівнянні з передачею аналогового сигналу;
3. відносна нечутливість цифрових каналів до ефекту накопичення спотворень при ретрансляції, зазвичай представляє серйозну проблему в аналогових системах зв'язку;
4. потенційна можливість отримання дуже малих ймовірностей помилок передачі і досягнення високої вірності відтворення переданих даних шляхом виявлення та виправлення помилок;
5. конфіденційність зв'язку;
6. гнучкість реалізації цифрової апаратури, що допускає використання мікропроцесорів, цифрову комутацію і застосування мікросхем з більшим ступенем інтеграції компонентів.
VSAT-Станція супутникового зв'язку
VSAT [1]-станція - станція супутникового зв'язку з антеною малогодіаметру, порядку 1.8 ... 2.4 м. VSAT-станція використовуються для обмінуінформацією між наземними пунктами, а також в системах збору тарозподілу даних. ССС з мережею земних станцій типу VSAT забезпечуютьтелефонний зв'язок з цифровою передачею мовлення, а також передачу цифровоїінформації.
До станцій супутникового зв'язку типу VSAT належать станції супутниковоїзв'язку, що володіють певними характеристиками, описаними в
Рекомендації № № 725-729 ММКР.
При передачі телефонного трафіку супутникові системи утворюютьгрупові тракти (сукупність технічних засобів, що забезпечуютьпроходження групового сигналу, тобто кілька телефонних підканалівоб'єднуються в один супутниковий) і канали передачі (сукупність засобів,забезпечують переду сигналів від однієї точки в іншу). Канали та груповітракти ССС широко використовуються на ділянках магістральної і внутрізоновойтелефонних мереж, у ряді випадків на місцевих лініях зв'язку ССС дозволяють: організувати прямі закріплені канали і тракти між будь-якими пунктами зв'язку в зоні обслуговування ШСЗ, а також працювати в режимі незакріплених каналів, при якому супутникові канали і тракти можуть оперативно переключатися з одних напрямків на інші при зміні потреб трафіку на мережі, а також використовуватися найбільш ефективно - полнодоступнимі пучками.
До теперішнього часу створено кілька ССС з використанням VSAT.
Однією з типових систем такого роду є система, організована набазі геостаціонарних супутників. VSAT, що працюють у складі даної системи,встановлені в ряді країн, у тому числі і в Росії.
Привабливою особливістю станцій VSAT є можливість їхрозміщення в безпосередній близькості від користувачів, які завдякицьому можуть обходитися без наземних ліній зв'язку. Взагалі станціями VSATназиваються станції, що володіють певними характеристиками, описаними врекомендаціях 725-729 ММКР.
Крім систем із закріпленим каналом, ефективних при постійнійпередачі інформації на високих швидкостях (10 кбіт/сек і більше), існуютьсистеми, що використовують тимчасове, частотне, кодове або комбінованерозділення каналу між багатьма абонентськими ЗС.
Ще одним параметром, що дозволяє класифікувати ССС, євикористання протоколу. Перші супутникові системи були беспротокольнимі іпропонували користувачеві прозорий канал. Недоліком таких систембула, наприклад, передача інформації користувача без, як правило,підтвердження її доставки приймаючою стороною. Інакше кажучи, у подібнихсистемах не обумовлені правила діалогу між учасниками обміну інформацією.
В цьому випадку якість ССС визначається якістю супутникового каналу. Притипових значеннях ймовірності помилки на символ в межах 10-6 .. 10-7передача великих файлів через супутникові системи, навіть з використаннямрізних перешкодостійкий кодів утруднена, якщо не сказати, щонеможлива. Сучасні ССС використовують протокол, що підвищує надійністьзв'язку при збереженні високої швидкості обміну інформацією між абонентами.
Так, наприклад, для розглянутої нижче системи передачі даних типу PES ™
(Personal Earth Station - персональна земна станція) ймовірність помилкина символ не перевищує 10-9 для 99% часу зв'язку.
В даний час в Росії мереж і земних станцій типу VSAT у суворійїхньому розумінні поки що мало, але їх число буде зростати, тому що наша країна,поряд з великою довжиною, володіє погано розвиненою інфраструктуроюзв'язки, особливо на периферії.
При виборі такої складної апаратури, варто звертати увагу набагато факторів, одним з найважливіших є те, наскільки поширенаапаратура даного типу в світі, скільки часу на ринку існує фірма,що займається розробкою такої техніки. Це дозволить гарантуватинадійність роботи системи, забезпечити зв'язок з іншими системами.
Система SCPC
Схема роботи SCPC-системи
У Росії та в Європі існують мережі VSAT-станцій, що працюють на принципі
SCPC. Стандартний варіант зв'язку SCPC де використовується зв'язок за принципом
"Point-to-point" ( "точка-точка") - це дві VSAT-станції, з'єднанісупутниковим каналом і розташовані у користувачів. При наявності такогоканалу користувачі можуть встановлювати зв'язок один з одним у будь-який момент.
Найчастіше доводиться мати справу з конфігурацією мережі типу "зірка" (принцип
"Центр з кожним"), коли є одна станція у головному офісі (відділенні,представництві і т.п.) і кілька станцій у віддалених відділеннях,філіях. При використанні цієї схеми можлива організація потоківцифрової інформації зі швидкістю від 32 кбіт/сек до 8 Мбіт/с і забезпеченнятелефонної, телефаксной зв'язку між центром і периферією. Дана системавідкриває можливість виходу через супутникові станції на міжнароднийтелепорт в Берліні і далі в будь-яку країну світу. Крім цього можливоотримання прямого московського номери і через телепорт в Москві можливоведення телефонних переговорів з країнами колишнього СРСР. В цілому слідвідзначити, що SCPC-система є дуже потужною альтернативою орендованих Некомутовані канали, відомчих ліній і т.п. Дуже привабливавона як засіб передачі великих обсягів інформації з високою швидкістю.
Унаслідок використання супутникових цифрових каналів, вона єнекритичною до дальності і перешкодозахищеність.
Схема роботи TES-системи
TES-система
TES-система призначена для обміну телефонного та цифровою інформацією вмережах, що побудовані за принципом "mesh" ( "кожний з кожним") або, іншимисловами, в мережах з повним доступом. Це означає, що можлива телефонназв'язок між будь-якими двома абонентами мережі, крім цього абонентамзабезпечується вихід до міжнародної мережі загального користування через телепорт
(Gateway) в Берліні. У простій конфігурації забезпечується зв'язок поодному телефонного або факсимільного каналу. Абоненту надаєтьсядодаткова можливість організації передачі цифрової інформації міждвома станціями, що входять у мережу. Мережа працює за принципом DAMA - колиабонент не має жорстко закріпленого за ним супутникового каналу, а цейканал надається йому на першу вимогу, причому з високою (більше
Цей спосіб дозволяє зменшити число орендованихсупутникових каналів і забезпечити прийнятні ціни для абонентів. В цілому,використання саме TES-системи є самим оперативним і дієвимспособом доступу в міжнародну телефонну мережу, а також гарним засобомзв'язку з тими областями, які володіють або нерозвиненою інфраструктуроюзв'язку, або взагалі не мають такої.
Система PES
Структура PES-системи
Система персональних земних станцій (Personal Earth Station) PES ™ --супутникова діалогова пакетно-комутована мережа, призначена дляобміну телефонного та цифровою інформацією в рамках ССС з топологією типу
"зірка", з можливістю повного дуплексу. Система має у своєму розпорядженні великої ідорогою центральною станцією (HUB station) і багатьма невеликими інедорогими периферійними станціями PES або remote. Велика ефективнавипромінювана потужність і висока якість прийому центральної станції робитьможливим застосування на PES малих антен діаметром 0,5-1,8 м і малопотужнихпередавачів потужністю 0,5-2 Вт Це значно знижує вартістьабонентської ЗС. На відміну від інших вищезгаданих систем, у цій передачаінформації завжди йде через HUB. З точки зору енергетики системи та їївартості (відповідно і вартості пропонованих послуг) оптимальнорозташування центральної ЗС в центрі зони освітлення супутника. Наприклад вмережі, що працює через супутник INTELSAT-604, центральна ЗС розташована в
Москві.
Опис VSAT-станції
Стандартний варіант зв'язку SCPC (зв'язок з топології "точка-точка") --це дві VSAT-станції, розташовані у в двох пунктах, і з'єднуються черезсупутник. Канал зв'язку жорстко закріплений за користувачем.
Радіочастоти і інші параметри супутникового каналу
Станції супутникового зв'язку працюють звичайно в 2 діапазонах С (прийом 4 ГГц,передача 6 ГГц) та Кu-діапазоні (прийом 11 ГГц, передача 14 ГГц).
Так як передача йде в цифровому вигляді то використовується фазова модуляція.
Так як, що вже займана смуга, тим менше використовується ресурссупутника, то застосовується модуляція QPSK [2], яка є ефективнішою в 1.5 разимодуляції BPSK [3], тобто в один і той же період часу при всіх іншихрівних умовах за допомогою QPSK передається в 1.5 рази більше інформації, ніжз використанням BPSK.
Для збільшення надійності прийому сигналу, що передається, необхідна постандарту SSOG-309 величина помилок BER [4] 1 (10-8, застосовуються різніметоди помехозащітного кодування. Одним з таких методів є методпрямого виправлення помилок (FEC [5]), при цьому методі повідомлення ділиться надеякі кванти і окремі кванти передаються повторно.
Конструкція і технічні характеристики
Супутникове станція типу VSAT за конструктивним ознакою складається звисокочастотного (ODU [6]) і низькочастотного (IDU [7]) модуля. ODU, що складаєтьсяз антени і приймача, розміщується поза будівлі, в якійвстановлюється IDU, що складається з модему і мультиплексора (каналостворюючоїапаратури).
Стaндapний вapіaнт комплектaціі включaет параболічну aнтеннуневеликого діаметpa і пpіемопеpедaтчік. У зaвисимости від местоpaсположеніясупутникової стaнціі по відношенню до центp зони освітлення спутнікa ішвидкості пеpедaчі в кaнaле використовуються більш потужні передавачі абоантени більшого діаметра. У приміщенні встановлюється модем імультиплексор.
ODU і IDU з'єднані між собою радіочастотними (RF [8]) кабелями. Заним йде сигнал проміжної частоти (IF [9]). IF використовувана буває 70або 140 МГц.
За функціональним призначенням VSAT-станція ділиться на базовийкомплект, який забезпечує передачу самого каналу і додатковеобладнання, яке забезпечує мультиплексування цього каналу.
Зовнішній блок
Зовнішній, або як його іноді називають високочастотний блок, складається зантени і приймально-блоку, який встановлюється на цій антені.
Приемопередающий блок забезпечує перетворення низькочастотного сигналу,його посилення і передачу "вгору", а також прийом високочастотного сигналу зсупутника його перетворення в низькочастотний та передачу до внутрішньогоблоку.
Антена
Однозеркальная антена зазвичай виконується за схемою офсет (зі зміщенимцентром). Схема офсет дозволяє знизити рівень бічних пелюстків йдутьпаралельно землі та дають максимальні перешкоди. Також дана схемадозволяє уникнути накопичення атмосферних опадів на поверхнірефлектора.
Антена складається з:
1. рефлектора (дзеркала),
2. системи опромінення,
3. опорно-поворотного підстави (ОПП).
Зовнішній блок (антена і приймач)
Прийом?? передавальний блок
Основний термінал складається з:
4. СВЧ блоку перетворення частот
5. підсилювача потужності (SSPA [10] або TWT [11 ]),
6. малошумні конвертора (LNC),
7. блоку електроживлення (PS [12])
8. сполучних кабелів.
Функція прийомопередатчика полягає в перетворенні, після модулятора,сигналу IF, на конверторі вгору, в RF сигнал для передачі через антену і вперетворення отриманого RF сигналу в сигнал IF, на конверторі вниз, дляблоку, який використовується як демодулятор.
Внутрішній блок
Внутрішній блок представляє собою 19 "стійку до встановлених в нійсупутниковим модемом і мультиплексором. Іноді в стійці встановлюється ідодаткове обладнання суматори, вентилятори, UPS [13] і т.п. UPSможе встановлюватися і поза стійки, окремо.
Супутниковий модем
Супутниковий модем, в частині модулятора призначений для кодуванняпереданого цифрового потоку, що прийшов з мультиплексора, модулюваннясигналу по IF, необхідного підсилення і передачі сигналу на зовнішній блок. Іприйому сигналу IF із зовнішнього блоку, посилення його, демодулірованіе вцифровий сигнал, декодування і передачу в мультиплексор, в частинідемодулятора.
Мультиплексор
Мультиплексор призначений для мультиплексування голосовий, факсимільногоінформації та даних для передачі. Мультиплексор дозволяє скомбінуватищоденні телефонні та факсимільні повідомлення з синхронної і асинхронноїпередачею даних в один канал, передавався по локальних мережах, наземним абосупутниковим лініях. Це дозволяє знизити телекомунікаційні витратишляхом збільшення можливостей передачі важливої інформації і одночасногозменшення пропускної спроможності каналу.
Супутниковий Шлюз
Для виходу на мережі наземних телекомунікацій використовуються супутникові шлюзи
(великі станції до яких підключені через супутник VSAT-станції).
Шлюз може забезпечувати забезпечує:
1. вихід на телефонні мережі;
2. послуги міжміського зв'язку з виходом на мережу загального користування;
3. послуги міжнародного телефонного зв'язку;
4. вихід на спеціальні телефонні мережі, наприклад "Іскра-2";
5. вихід на мережі передачі даних (РОСНЕТ, INTERNET, RELCOM та ін);
6. можливість оренди наземного каналу до будь-якої точки в м. Москві:
7. можливість оренди високошвидкісного наземного каналу до будь-який "М":
З'єднання по ISDN, інтерфейс S0
Останнім часом в більшості сучасних і проектованих системахзнаходить застосування стандарт ISDN. Існують глобальні мережі, в якихцей стандарт взято за основу, наприклад EuroISDN. ISDN в глобальних мережахзастосовується і в Росії.
Високошвидкісний вихід на INTERNET та інші мережі передачі даних
Шлюз дозволяє забезпечити високошвидкісний вихід на INTERNET, до 2
Мбіт/сек. У цьому варіанті можливо отримати доступ до всіх послуг
INTERNET (WWW, TelNet, E-mail, FTP та ін.)
Все описане вище, також відноситься і до інших глобальних мереж передачіданих.
-----------------------< br>[1] Very Small Aperture Terminal
[2] QuadriPhase Shift Keying - квадратична маніпуляція
[3] Binary Phase Shift Keying - двійкова маніпуляція
[4] Bit Error Rate - імовірність 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 - твердокрісталіческій підсилювач
[11] Traveling Wave Tube - лампа біжить хвилі (ЛБХ).
[12] Power Supply - блок живлення.
[13] Uninterruptable Power Supply - блок безперебійного живлення.
