Использование спутниковых сетей в компьютерной сети центра информационных и обучающих технологий ссуза

2.8 Космический сегмент и зоны обслуживания

Космический сегмент системы Odyssey использует средневысотные круговые орбиты для глобального покрытия Земли и состоять из 12 КА. Спутники выведены на высоту 10 354 км в три орбитальные плоскости с наклонением 50° (в каждой плоскости - 4 КА). Масса космического аппарата составляет 2500 кг, срок эксплуатации КА - 15 лет. Мощность солнечных батарей спутника в конце расчетного срока его существования составит 4,6 кВт.

На орбиту спутники (попарно) вывела ракета-носитель Atlas IIA. Период обращения спутника приблизительно 6 ч, угловая скорость - около 1 град/мин. Над большинством участков суши в зоне обслуживания одновременно находиться по 2 КА, причем хотя бы один из них - не ниже 30° над горизонтом. Система в целом обеспечивает обслуживание абонентов на территории от 70° с.ш. до 70° ю.ш. и охватывает зону протяженностью свыше 7 тыс. км (при суммарной ширине диаграммы направленности спутника 40°).

Отличительная особенность системы Odyssey - квазистатичное покрытие поверхности Земли. Все спутники оснащены многолучевыми антеннами, которые создают непрерывную сотовую структуру покрытия на поверхности Земли, охватывающую (избирательно) только сушу и наиболее судоходные акватории мирового океана. По мере движения КА по орбите система позиционирования лучей будет отслеживать формирование географически неподвижной сотовой структуры на обслуживаемой территории.

Переключение зон обслуживания проводится только тогда, когда углы видимости для связи с земными станциями становятся небольшими. Радиовидимость двух спутников обеспечивается под сравнительно высокими углами наблюдения практически с любых широт. Даже если для связи доступен лишь один спутник (а второй не используется), угол видимости КА окажется не меньшим, чем 30°, и будет гарантирован в течение 95% суточного времени. Это позволит сократить энергетический запас радиолинии, необходимый для компенсации потерь на распространение через деревья, здания и другие преграды.

Для организации связи в системе Odyssey (рис. 2.4) используется простой «прозрачный» ретранслятор с преобразованием частоты; обработка информации на борту спутника не предусмотрена. Задержка сигналов в ретрансляторе не превышает 5 мс. Маршрутизация и обработка сообщений осуществляются на наземных станциях.

Для передачи информации применяются широкополосные сигналы и многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (СDМА). Прием информации от абонентских терминалов осуществляется в L-диапазоне (1610,0- 1626,5 МГц), передача на абонентский терминал - в S-диапазоне частот (2483,5-2500 МГц). Эквивалентная изотропная мощность излучения для канала «спутник-Земля» составляет 24,2 дБ/Вт. В радиолиниях L- и S-диапазонов используется круговая поляризация.

Антенная система каждого из КА создает на земной поверхности зону, образуемую 61 узким лучом, причем одни и те же зоны могут использоваться на прием и передачу.

Рис. 2.4 Схема организации связи в системе Odyssey

Для каждого из лучей выбирается одна пара несущих частот; коэффициент повторного использования частот - не ниже 6. Частотный план функционирования абонентских линий (рис. 2.5) предусматривает, что ширина полосы частот в приемном луче составит 11,35 МГц, а в передающем - 16,5 МГц.

Рис. 2.5 Распределение частот в системе Odyssey: а - линия "абонент - спутник", б - линия "спутник - абонент"

Два спутника, одновременно обслуживающих какой-либо из регионов, обеспечат радиотелефонную цифровую связь 6 тыс. радиотелефонных каналов. Для стационарных пользователей пропускная способность одного КА - более 10 тыс. эквивалентных каналов по 4,8 кбит/с (режим передачи данных со скоростью 64 кбит/с). Фидерные линии, обеспечивающие связь между КА и узловыми станциями, работают в Ка-диапазоне, приведено в таблице 2.

Табл.2. Основные характеристики бортовой аппаратуры Ка- диапазона.

2.9 Наземный сегмент и организация связи

Система спутниковой связи Odyssey предназначена для организации радиотелефонной связи, передачи данных и коротких сообщений о местоположении подвижных объектов. Наземный сегмент Odyssey включает в себя узловые (базовые) станции и терминалы. Двухрежимный радиотелефонный терминал обеспечивает работу в сетях стандарта GSM, TDMA, CDMA, PHS. Он позволяет работать не только в системе Odyssey, но и в наземных сотовых сетях, причем доступ к наземной сотовой сети является приоритетным.

Связь регламентирована так, что после определения свободных частот вызов всегда направляется в адрес базовой станции сотовой сети. В случае невозможности соединения с базовой станцией (вызов блокирован или все частоты заняты) терминал автоматически передает запрос на спутник системы Odyssey.

Передача речи осуществляется со скоростью 4,2 кбит/с; вероятность ошибки в речевом канале - не более 10-3. Кроме речевой связи терминал Odyssey предоставляет возможность приема сообщений персонального радиовызова (пейджинг) с буквенно-цифровой индикацией, обеспечивает режим электронной почты, а также определение местоположения абонента. Скорость передачи данных составляет 2,4-64 кбит/с; вероятность ошибки на бит - не более 105. Для коррекции ошибок применяется сверточное кодирование (R = 1/2, К = 7).

Определение координат производится по собственным сигналам системы Odyssey. В связи с относительно большим (для средневысотной орбитальной группировки) числом спутников в любой точке обслуживаемой территории можно наблюдать «созвездие» из двух или трех спутников, находящихся под большими углами видимости. Это делает возможным установление местоположения объекта только по сигналам КА Odyssey Погрешность определения местоположения - не более 15 км.

В системе не предусмотрены межспутниковые связи. Весь график данного региона передается через узловые станции приведено в таблице 3, которые связаны между собой многоканальными линиями связи. В задачи узловой связи входят не только прием/передача регионального графика, но и обеспечение сопряжения с телефонной сетью общего пользования, управление межлучевой коммутацией, прием и обработка телеметрии с борта спутника.

Табл.3. Основные характеристики узловых станций.

Также, в системе Odyssey при подключении мобильных пользователей к телефонной сети общего пользования задержка сигнала, которая складывается из задержки спутникового канала (84 мс) и задержки наземного тракта (20 мс), обеспечивает качественную передачу речевых сообщений.

Предусматривается построение в каждом из обслуживаемых регионов одной земной узловой станции; для глобального охвата территории Земли достаточно 7 станций. На каждой из них предполагается установить по четыре следящие параболические антенны диаметром около 7 м, три из которых будут использоваться для одновременной работы со спутниками, а четвертая - для передачи трафика от спутника к спутнику через станцию с учетом радиовидимости. Кроме того, эта антенна необходима для повышения надежности связи в случае неблагоприятных климатических условий.

Бортовые антенны спутника имеют узкую диаграмму направленности, а приемные устройства спутников - высокую чувствительность, поэтому в абонентских станциях можно применять передатчики с малой выходной мощностью. Планируется выпустить две модификации абонентских терминалов, различающиеся выходной мощностью передатчика (0,5 и 5 Вт). В конструкции терминала предполагается использовать антенну типа «четырехзаходная спираль» с коэффициентом усиления 2,5 дБ. Энергетический запас на линии связи составит 6-10 дБ.

Заключение

В настоящее время станции спутниковой связи объединяются в сети передачи данных. Объединение группы территориально-распределенных станций в сеть позволяет обеспечить пользователям широкий спектр услуг и возможностей, а также эффективно использовать ресурсы спутника. В таких сетях обычно имеется одна или несколько управляющих станций, которые обеспечивают работу земных станций как в обслуживаемом администратором, так и в полностью автоматическом режиме.

Преимущество спутниковой связи основано на обслуживании географически удаленных пользователей без дополнительных расходов на промежуточное хранение и коммутацию.

ССС постоянно и ревниво сравниваются с волоконно-оптическими сетями связи. Внедрение этих сетей ускоряется в связи с быстрым технологическим развитием соответствующих областей волоконной оптики, что заставляет задаться вопросом о судьбе ССС. Например, разработка и планирование, главное, внедрение конкатенирующего (составного) кодирования резко уменьшает вероятность возникновения неисправленной побитовой ошибки, что, в свою очередь, позволяет преодолеть главную проблему ССС - туман и дождь.

Глоссарий

Список сокращений

СDМА - многостанционный доступ с кодовым разделением каналов

FCC - Federal Communications Commission, Федеральная комиссия по связи США

FDM - Frequency Division Multiplexing, мультиплексирование с разделением частот

ICO - Intermediate Circular Orbit ICONET - ICO Network промежуточная круговая орбита (новое название системы INMARSAT-Р)

ICONET - наземная сеть ICO

IMO - международная морская организация

LEO - низкоорбитальные спутниковые системы (Low Earth Orbit)

MES - Master Earth Station

NMC - центр управления наземной сетью (Network Management Centre)

OTI - Odyssey Telecommunication International

TDM - Time Division Multiplexing, мультиплексирование с временным разделением

SAN - спутниковый узловой доступ (Satellite Access Node)

SCC - центр управления спутниковой группировкой (Satellite Control Centre)

TDMA - многостанционный доступ с временным разделением каналов

VSAT - Very small aperture terminal, терминал cо сверхмалой апертурой антенны

ССС - система спутниковой связи

КА - космический аппарат

ЗС - земная станция

ПСС - подвижная спутниковая служба

Список использованных источников

1. Ермилов В.Т. Международное регулирование применения земных станций спутниковой связи типа VSAT [Текст] / Ермилов В.Т. М.: Радио и связь, Горячая линия - Телеком, 2005, обл., 284с. - ISBN 5-256-01463-3

2. Крестьянинов С.В. Интеллектуальные сети и компьютерная телефония [Текст] / Крестьянинов С.В. М.: Радио и связь, 2001, обл., 560 с. - ISBN 5-256-01550-8.

3. Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами [Текст] / Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. М.: Радио и связь, 2002, обл., 440 с. - ISBN 5-256-01562-1

4. Слепов Н.Н. Толковый словарь сокращений в области связи, компьютерных и телекоммуникационных технологий [Текст] / М.: Радио и связь, 1999, обл., 600 с. - ISBN 5-256-01496-Х.

5. Абилов А.В. Сети связи и системы коммутации [Текст] / М.: Радио и связь, 2004, обл., 320 с. - ISBN 5-256-01711-Х.

6. Камнев В.Е., Черкасов В.В., Чечин Г.В. Спутниковые сети связи [Текст] / Камнев В.Е., Черкасов В.В., Чечин Г.В. М.: Мир 2009. 536с. - ISBN: 5-94599-099-Х

7. Дьячкова М. Н., Ермилов В. Т. и др. Электромагнитная совместимость систем спутниковой связи [Текст] / Дьячкова М. Н., Ермилов В. Т. и др. ФГУП НИИР, 2009, 280с. - ISBN: 978-5-904320-03-4

8. http://wiki.auditory.ru

9. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы [Текст] / Олифер В.Г., Олифер Н.А.Учебник для вузов. 2-е изд., СПб.: Питер, 2007. - 864 с. ISBN: 5-469-00504-6

10. Таненбаум Э. Компьютерные сети. 4-е изд. [Текст]/ Таненбаум Э. - СПб.: Питер

Размещено на Allbest.ru