р5

четвер, 6 лютого 2014 р.

Методи множинного доступу в супутникоих системах звязку

 Одне з основних питань побудови телекомунікаційних мереж - доступ безлічі абонентських (термінальних) пристроїв до загального комунікаційного ресурсу, в разі ССЗ - до транспондерів. Існує декілька методів мультиплексування каналів. Історично перший метод мультиплексування - це частотне розділення каналів (FDM), у тому числі дуплексних (FD). Самий простий його різновид - фіксоване призначення. Основне призначення таких систем - електронна пошта і пейджинг. Вони відносно прості що істотно знижує вартість устаткування і послуг.

У останнє десятиліття надзвичайно потужний розвиток отримали мережі, використовуючі геостаціонарні орбіти і наземні станції з дуже малою апертурою антен (VSAT - Very Small Aperture Terminal) і їх різновид USAT - станції з ультрамалою апертурою антен (діаметром менше 0,5 м). VSAT-системы широко використовуються при створенні корпоративних ССЗ. Такі системи за рахунок відносної простоти і невисокої вартості наземних станцій дозволяють досить просто об'єднати віддалені один від одного локальні об'єкти в єдину мережу передачі інформації з швидкостями обміну порядка 2 Мбіт/с і вище. І коли б не особливості національного регулювання зв'язку, ряд з них цілком можна було би віднести до рухливих систем.
Архітектура VSAT-мереж може бути довільною: «крапка-крапка », «кожен з кожним», «зірка». Проте для побудови розподілених мереж передачі даних найбільш прийнятна остання технологія. Вона має на увазі наявність однією центральною наземною станції з великою антеною і ряд віддалених терміналів. Зв'язок організовується через центральну станцію в режимі розділення часу.
Використовують і технологію «кожен з кожним», при цьому канали як правило, не фіксовані і надаються за запитом (механізм DAMA). З точки зору супутникового сегменту відмінність технології VSAT - зона обслуговування не накривається одним глобальним променем, а розбита на ряд сегментів, що охоплюються поруч відносно вузьких променів. Відзначимо, що на тлі невдач низькоорбітальних супутникових систем передачі даних ринок VSAT- систем успішно розвивається, у тому числі і в нашій країні.
Одне з основних питань побудови телекомунікаційних мереж - доступ безлічі абонентських (термінальних) пристроїв до загальному комунікаційному ресурсу, в разі ССС - до транспонде- рам. Існує декілька методів мультиплексування каналів. Історично перший метод мультиплексування - це частотне розділення каналів (FDM), у тому числі дуплексних (FD). Сама простий його різновид - фіксоване призначення диа- пазона кожної станції (FAMA - fixed-assignment, multiple access).
Кожному каналу привласнюється свій фіксований діапазон (своя що несе). В результаті, для того, щоб встановити дуплексне з'єднання між двома станціями, необхідно задіювати чотири частотних каналу (тобто два транспондери). Даний механізм істотно спрощує бортову апаратуру КА, ретранслятор працює у режимі повторителя. Проте його ресурс витрачається досить неефективно, фактично число можливих з'єднань крапка-крапка між наземними станціями дорівнює числу транснонде-рів в КА. Типовий приклад - ССС, що працюють в з-діапазоні (переважна більшість стволів вітчизняних геостационарных ССС). Ширіна смуги восходящего/нисходящего каналу при цьому 500 Мгц. Як правило, КА підтримує 12 транспондерів, ширину каналу кожного - 36 Мгц (плюс захисний інтервал 4 Мгц між каналами і по 10 Мгц на краях діапазону 500 Мгц). Число каналів можна подвоїти, використовуючи ортогональну поляризацію сигналу:
12 непарних транспондерів працюють з вертикальною поляризацією антен, 12 парних, - з горизонтальною. При цьому що центральна несе вертикально поляризованих каналів зміщена на 20 Мгц відносно горизонтально поляризованих. Метод FDM/FD/FAMA хоча і найбільш простий в реалізації, але і найбільш неефективний особливо коли збільшується число наземних терміналів.
Подальшим розвитком множинного доступу з частотним розділенням каналів (FDMA) став метод SCPC (single channel per carrier) один канал на несулгую. Йдеться в даному випадку про телефошюм каналі шириною 4 кГц. Суть його в тому, що весь частотний діапазон ділиться, наприклад, па субканали 4 кГц, кожен зі своєю незалежно що модульованою несе. Розподіл підканалів між станціями відбувається на основі методу DAM A (demand-assignment multiple access) - множинний доступ з призначенням каналу по запиту. Це означає, що перед початком трансляції кожна станція повідомляє центральною (що управляє), що вона хоче встановити з'єднання з іншою станцією. Для службових повідомлень виділяється спеціальний сигнальний канал, за допомогою якого відбувається розподіл підканалів між станціями, так аби не було двох станцій, що одночасно працюють в одному частотному підканалі. Швидкість передачі даних в кожному підканалі залежить від його ширини, механізму кодування і вигляду модуляції. Вперше механізм FDMA/DAMA був реалізований компанією Comsat в супутниках ntelsat серій IV А і V. У цій системі в сигнальному каналі обмін відбувається в режимі доступу з розділенням часу (TDM).
Інформація передається в кадрах, що циклічно повторюються, тривалістю 50 мс. Кадр розбитий на 50 тайм-слотів по 1 мс. Кожен тайм-слот закріплений за певною наземною станцією (у системі
2.5. Методи множинного доступу в ССС 51 варіаціях цієї технології) грунтуються багато проектів перспективних ССС.
Ще один перспективний метод множинного доступу - мультиплексуванняза допомогою тих, що ортогональних несуть (OFDM). Він вимагає відносно складних засобів цифрової обробки сигналу тому до певного моменту і не набув належного поширення. Проте саме на основі даної технології побудований стандарт цифрового телевізійного мовлення DVB, у тому числі і його супутниковий варіант DVB-S. ' На закінчення побіжного огляду ССС відзначимо, що вони все ще залишаються досить дорогим задоволенням. Саме тому ряд технічно чудових проектів так і не був реалізований (наприклад Teledesic - глобальна космічна мережа передачі даних).
Мабуть, їх час доки не прийшов.
Intelsat їх не більше 50). Протягом тайм-слота наземна станція може передати на частоті службового каналу 128 біт - запити на надання голосового каналу або повідомлення про звільнення каналу. Історично наступним після FDMA стали використовувати механізм множинного доступу з розділенням каналів за часом (TDMA - time-division multiple access). Принцип його простий: вся передача відбувається в кадрах (фреймах), що циклічно повторюються озділених на інтервали (тайм-слоти) рівної тривалості. Кожному передавачу призначається (на постійній або тимчасовій основі) певний тайм-слот. Основна проблема при цьому – не втратити кадрову синхронізацію, для чого на початку кожного кадру передається певна синхропоследовательность. Свого часу Європейська конференція поштових і телекомунікаційних відомств СЕРТ прийняла як стандарт структуру базового TDMA-кад- ра для передачі голосової інформації. Передбачається, що після оцифрування і кодування потік голосових даних в кожному каналі представляє послідовність 8-розрядних вибірок з частотою 16 кГц. Один TDMA-кадр обслуговує 16 незалежних голосових каналів. Вибірки кожного з них (по 8 біт) послідовно формують підкадр з 128 біт. Швидкість передачі (з врахуванням частоти вибірок 16 кГц) 2,048 Мбіт/с. 32 послідовних підкадру утворюють кадр тривалістю 2 мс. Це означає, що кожна наземна станція може передавати дані в одному голосовому каналі порціями по 32 8-розрядних вибірки кожні 2 мс. Відзначимо, що реальне час передачі базового кадру TDMA в 59 разів менше (33,9 мкс) - швидкість передачі наземною станцією базового TDMA-кадра СЕРТ складає 120832 Мбіт/с.
Гідність технології TDMA перед FDMA, перш за все, в тому, що в транспондері весь час присутня одна модульована що несе, тобто істотно знижуються міжканальні інтермодуляційні перешкоди. Спрощується і аналогова частина апаратури (немає необхідності окремо обробляти безліч частотних каналів). Технологія TDMA набагато краще личить для множинного доступу при передачі цифрових даних.
Більш універсальним і перспективним методом множинного доступу є технологія кодового розділення каналів (CDMA). Основні її достоїнства: невисока пікова потужність сигналу, гнучкість перебудови каналів і вибору смуги каналу, простота переходу з каналу на канал, можливість роботи декількох станцій у одному частотному діапазоні. Метод цей відносно недавно знайшов вживання в ССС (вперше - в системі Omnitracs). Характерні приклади систем, що використовують його, - ССС Globalstar і Ellipse Відзначимо, проте, що саме на CDMA (у різних варіаціях цієї технології) грунтуються багато проектів перспективних ССС.
Ще один перспективний метод множинного доступу – мультиплексування за допомогою тих, що ортогональних несуть (OFDM). Він вимагає відносно складних засобів цифрової обробки сигналу тому до певного моменту і не набув належного поширення. Проте саме на основі даної технології побудований стандарт цифрового телевізійного мовлення DVB, у тому числі і його супутниковий варіант DVB-S.
' На закінчення побіжного огляду ССС відзначимо, що вони все ще залишаються досить дорогим задоволенням. Саме тому ряд технічно чудових проектів так і не був реалізований (наприклад Teledesic - глобальна космічна мережа передачі даних). Мабуть, їх час доки не прийшов.


Немає коментарів:

Дописати коментар

р4