Сетевые информационные технологии Физический уровень Спутниковая связь Коммутируемая

Сетевые информационные технологии Физический уровень Спутниковая связь Коммутируемая телефонная связь общего пользования

Сетевые информационные технологии Спутниковая связь — один из видов радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов. Спутниковая связь осуществляется между земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными. Спутниковая связь является развитием традиционной радиорелейной связи путем вынесения ретранслятора на очень большую высоту (от сотен до десятков тысяч км). Так как зона его видимости в этом случае — почти половина Земного шара, то необходимость в цепочке ретрансляторов отпадает — в большинстве случаев достаточно и одного. 2

Сетевые информационные технологии Спутниковая связь Спутник включает в себя несколько транспондеров, каждый из которых настроен на определенную часть частотного спектра. Транспондеры усиливают сигналы и преобразуют их на новую частоту, чтобы при отправке на Землю отраженный сигнал на накладывался на прямой Основная характеристика спутника – период обращения его вокруг Земли Закон Кеплера: - период обращения спутника вокруг Земли - радиус орбиты спутника Вблизи Земли На высоте 35 800 км 3

Сетевые информационные технологии Спутниковая связь Спутники связи и их свойства высота орбиты, задержка, число спутников, необходимое для покрытия всей поверхности земного шара 4

Сетевые информационные технологии Спутниковая связь Орбиты спутниковых ретрансляторов • экваториальные, • наклонные, • полярные. Важной разновидностью экваториальной орбиты является геостационарная орбита, на которой спутник вращается с угловой скоростью, равной угловой скорости Земли, в направлении, совпадающем с направлением вращения Земли. Очевидным преимуществом геостационарной орбиты является то, что приемник в зоне обслуживания «видит» спутник постоянно. Однако геостационарная орбита одна, и все спутники вывести на неё невозможно. Другим её недостатком является большая высота, а значит, и большая цена вывода спутника на орбиту. Кроме того, спутник на геостационарной орбите неспособен обслуживать земные станции в приполярной области. Наклонная орбита позволяет решить эти проблемы, однако, из-за перемещения спутника относительно наземного наблюдателя необходимо запускать не меньше трех спутников на одну орбиту, чтобы обеспечить круглосуточный доступ к связи. Полярная орбита — предельный случай наклонной (с наклонением 90º). При использовании наклонных орбит земные станции оборудуются системами слежения, осуществляющими наведение антенны на спутник. Станции, работающие со спутниками, находящимися на геостационарной орбите, как правило, также оборудуются такими системами, чтобы компенсировать отклонение от идеальной геостационарной орбиты. Исключение составляют небольшие антенны, используемые для приема спутникового телевидения: их диаграмма направленности достаточно широкая, поэтому они не чувствуют колебаний спутника возле идеальной точки. 5

Сетевые информационные технологии Спутниковая связь Геостационарные спутники 1962 год – запуск первого в мире спутника связи Telstar Спутники, вращающиеся на большой высоте, говорят, что они расположены на геостационарной орбите (GEO, Geostationary Earth Orbit) Спутники располагают через каждые 2° в 360 -градусной экваториальной плоскости, иначе возможна интерференция сигналов В экваториальной плоскости можно разместить 180 спутников. Каждый транспондер может работать на разных частотах и с разной поляризацией, что позволяет увеличить максимальную пропускную способность системы 6

Сетевые информационные технологии Спутниковая связь Диапазон Нисходящие Восходящие Ширина сигналы полосы Проблемы Применение L 1. 5 ГГц 1. 6 ГГц 15 МГц Узкая полоса; переполнен Подвижная спутниковая связь S 1. 9 ГГц 2. 2 ГГц 70 МГц Узкая полоса; переполнен Подвижная спутниковая связь C 4. 0 ГГц 6. 0 ГГц 500 МГц Наземная интерференция Фиксированная спутниковая связь X 8 ГГц 12 ГГц Ku 11 ГГц 14 ГГц 500 МГц Дождь Фиксированная спутниковая связь, спутниковое вещание Ka 20 ГГц 30 ГГц 3500 МГц Дождь, стоимость оборудования Фиксированная спутниковая связь, межспутниковое вещание Фиксированная спутниковая связь (для военных целей) Основные частотные диапазоны спутниковой связи 7

Сетевые информационные технологии Спутниковая связь На 1 спутнике имеется порядка 40 транспондеров, полоса каждого из которых составляет 80 МГц. Обычно, каждый транспондер работает по принципу узкой трубы (нисходящий луч – узкий, который можно принять в области, ограниченной лишь несколькими сотнями километров). В первых спутниках разделение транспондеров по каналам было статическим: весь доступный рабочий диапазон просто разделялся на несколько фиксированных полос. Сейчас сигнал транспондера разделяется на временные слоты, то есть каждому пользователю выделяется на передачу определенный промежуток времени. 8

Сетевые информационные технологии Спутниковая связь VSAT (Very Small Aperture Terminal, 2000) -недорогие миниатюрные апертурные терминалы выходная мощность 1 Вт скорость работы Земля-спутник – 19, 2 Кбит/с скорость работы спутник –Земля – 512 Кбит/с 9

Сетевые информационные технологии Спутниковая связь Средневысотные спутники Спутники, вращающиеся на более низких высотах, нежели геостационарные спутники, между двумя поясами Ван Аллена (MEO, Medium-Earth Orbite Satellites) GPS (Global Positioning System) – глобальная система определения местонахождения В системе 24 спутника, вращающихся вокруг Земли на высоте около 18000 км 10

Сетевые информационные технологии Спутниковая связь Низкоорбитальные спутники (LEO, Low-Earth Orbite Satellites) Øбольшое количество спутников Øвысокая скорость движения спутников Øмаленькое время задержка 11

Сетевые информационные технологии Спутниковая связь Низкоорбитальные спутники Iridium 1990, проект Iridium, 77 спутников реализация проекта – ноябрь 1998 год признание проекта банкротом – август 1999 года возобновление проекта – март 2001 года Основные клиенты: судоходные, авиационные компании, фирмы, занимающиеся поиском нефти. Iridium: 66 спутников по полярной орбите на высоте 750 км 6 ожерелий, ориентированных вдоль линий долготы, по одному спутнику на 32° долготы каждый спутник имеет до 48 ячеек (пятен) 12

Сетевые информационные технологии Спутниковая связь Низкоорбитальные спутники Iridium Шесть ожерелий Земли из спутников Iridium (а) 1628 движущихся ячеек охватывают всю Землю (б) 13

Сетевые информационные технологии Спутниковая связь Низкоорбитальные спутники Globalstar 48 спутников 14

Сетевые информационные технологии Коммутируемая телефонная сеть общего пользования Структура телефонной системы (а) сеть «каждый с каждым» (б) централизованный коммутатор (в) двухуровневая иерархия 15

Сетевые информационные технологии Коммутируемая телефонная сеть общего пользования Структура телефонной системы Типичный маршрут связи при средней дистанции между абонентами 16

Сетевые информационные технологии Коммутируемая телефонная сеть общего пользования Одновременное использование аналоговой и цифровой связи для соединения компьютеров. Преобразование осуществляется модемами и кодеками 17

Сетевые информационные технологии Коммутируемая телефонная сеть общего пользования http: //net. e-publish. ru/Dsw. Media/3_1. htm (а) – двоичный сигнал; (б) – амплитудная модуляция; (в) – частотная модуляция; (г) – фазовая модуляция 18