VSAT Joe Montana IT 488 - Fall 2003

Použité zdroje Leila Z. Ribeira Class Handouts VSAT aktuálny materiál bol prebratý zo stránok internetových poskytovateľov

Dôležitá poznámka Autorské práva pre niektoré obrázky uvedené v tejto prednáške sú vlastníctvom INTELSAT, ITU-R

Obsah: Úvod Aplikácie Implementácia Riadenie prístupu Metódy prístupu Interferencia, modulácia a kódovanie Pozemské stanice

Úvod

Úvod VSAT = very small aperture terminal (zariadenia s veľmi malou parabolickou anténou, veľkosť 0,55m až 3,7 m) Prvé pozemské stanice pre komerčné systémy (účely ) boli veľmi veľké a drahé (rozmer 30m) Bolo nutné aby sa systémy cenovo sprístupnili pre koncových používateľov a to: zvýšením vysielacieho výkonu zo satelitu použitím vyšších frekvecnií výsledok: požiadavka na menšie antény pre pozemské stanice

Systémy s veľkou anténou Bod zlomu medzi veľkou a malou anténou je približne 100-násobok vlnovej dĺžky Nad “bodom zlomu” sú ešte tzv. „BACK-FED“ konfigurácie ako Cassegrain alebo Gregorian - sú ekonomicky a technicky priateľnejšie (sub-reflektor musí mať min. 10 vlnových dĺžok). terminály s anténou pod tzv. „bodom zlomu“ sú Very small aperture terminals. Menšie antény  nižší zisk linky (energetický)

Typické veľkosti antén V pásme C: pod 5 metrov (100 násobok λ pri 6 GHz). Ďalšia terminológia: USAT = Ultra Small Aperture Terminal – terminál s extrémne malou parabolickou anténou Štandardné VSAT antény ( INTELSAT – tabuľka na ďalšej strane) Menšie antény sa tiež zahrňujú do konceptu VSAT alebo USAT (DTH, MSS, atď.). Tieto systémy budú oddelene skúmané v tomto materiáli.

Štandard INTELSAT pre VSAT antény Tab.9.1 Sumár charakteristických vlastností pre INTELSAT VSAT IBS antény Prebrané od INTELSAT Earth station Standards (IESS) 207 (pásmo – C) a 208 (pásmo – Ku)[2] Štandard antény v pásme C F1 H4 H3 H2 G/T 4 GHz, dB/K 22.7 22.1 18.3 15.1 Typický priemer antény (m) 3.5 – 5.0 3.5 – 3.8 2.4 1.8 Axiálny pomer napätia (kruhová polarizácia) XPD: 1.09 1.3 Izolačná hodnota, dB: 27.3 dB 17.7 dB Štandard antény v pásme Ku E1 K3 K2 G/T (11GHz), dB/K 25.0 23.3 19.8 Typický priemer antény [m] 2.4 – 3.5 1.8 1.2 Axiálny pomer napätia (lineárna polarizácia) XPD: 31.6 20.0 Izolačná hodnota, dB: 30.0 dB 26.0 dB

VSAT Aplikácie VSAT, Joe Montana, IT 488 - Fall 2003, G. Mason Univ. preložil: M. Škára, 2010

Systémy VSAT Hlavný cieľ VSAT Systémov: doručiť službu priamo koncovému užívateľovi Hlavné dôvody: Zredukovať hierarchiu distribučnej siete (zefektívniť a zrýchliť – napríklad POS credit) Zredukovať náklady na prenos Technológia „náhodného testovania“ v rozvojových krajinách (napríklad VSAT/WLL) Point of Service

VSAT/WLL - 1 Telekomunikácie a cesty sú dve hlavné požiadavky na ekonomický rast v rozvojových krajinách V mnohých rozvojových krajinách neexistujú hlavné telekomunikačné infraštruktúry RIEŠENIE Distribuovať linky do obcí prostredníctvom satelitov/VSAT Použitie miestnej bezdrôtovej slučky (WLL- Wireless Local Loop) z VSAT

VSAT/WLL - 2  Geostacionárne družice slúžia na prepojenie veľkého počtu VSATov s hlavnou ústredňou vo veľkomeste. Každý VSAT funguje ako spojenie s lokálnou ústredňou v obci alebo na dedine, na poslednej míli telefónne spojenie prebieha cez bezdrôtové miestne slučky.

VSAT/WLL - 3 (obojsmerný kanál)

VSAT/WLL – 4 Závislosť od hustoty osídlenia Ekonomické výhody riešenia VSAT/WLL primárne závisia od hustoty osídlenia. Fyzické vzdialenosti hlavných dopravných trás a geografické bariéry, rovnako ako demografia jednotlivých krajín a politický vplyv, môžu rozhodovať pri voľbe systému.

Motivácia pre využitie VSAT/WLL Problém poslednej míle Ťažko dostupné územia Spoľahlivosť Čas nasadenia (4-6 mesiacov vs. 4-6 týždňov) Flexibilita Náklady zdroj: www.bhartibt.com

VSAT/WLL – 5 Závislosť od hustoty osídlenia Hustota užívateľov je počet užívateľov na kilometer štvorcový ~10 Užívateľov /km2 ~100 Užívateľov /km2 ~0 Užívateľov/km2 ~1000 Užívateľov /km2 Nehospodárne: Vyžaduje veľké investície na implementáciu VSAT/WLL: Javí sa ako najlepšie technologické prevedenie Fiber/Mikrovlnné FS: Tradičné pozemné pevné služby sa taktiež javia ako najlepšie prevedenie Približné ekonomické rozhodovacie „prahy“ pri voľbe systému pre obslúženie nových oblastí s rozdielnou hustotou populácie.

POS/VSAT Malé streamovanie dát. Prerušové streamovanie dát: vyžaduje viacnásobný prístup s pridelením podľa požiadavky (DAMA) Správa poslaná na hlavný hub (zvyčajne žiadosť o autorizáciu), krátka správa prijatá v odpovedi. Pre užívateľov sú transakcie transparentné.

Implementácia

Pozrieme sa iba na dvojcestnú implementáciu Implementácia VSAT - 1 Existuje niekoľko spôsobov ako implementovať služby VSAT Jednocestná (napríklad TV Broadcasting satellites) Rozdelená - dvojcestná (Split-Two-Way - Split IP) implementácia (spätná linka od užívateľa neprichádza cez satelit; napr. DirecTV) Dvojcestná implementácia (up- a down-link) Pozrieme sa iba na dvojcestnú implementáciu

IMPLEMENTÁCIA VSAT - 2 Existujú 2 základné spôsoby ako implementovať VSAT Architektúru STAR (hviezda) VSAT-ty sú prepojené cez HUB MESH (sieť, mreža) VSAT-ty sú spojené dohromady a neprechádzajú cez hub

IMPLEMENTÁCIA VSAT - 3 Nižšie oneskorenie (250 ms) Vyššie oneskorenie Používa sa v PAMA/DAMA VSAToch Nízke investície do hlavného HUBu Väčšie VSAT antény (typicky 3,8 m) Vyššie VSAT náklady (cena) Vhodné pri vysokých dátových tokoch Telefónne aplikácie a vysokorýchlostné linky typu bod-bod Vyššie oneskorenie Používajú sa v TDMA VSAT-och Vysoké investície do hlavného HUB-u Menšie VSAT antény (1,8 m štandardne) Nižšie VSAT náklady (cena) Ideálne pre interaktívne dátové aplikácie Ideálne pre veľké organizácie ako napríklad banky s centrálnym spracovaním dát Zdroj: www.bhartibt.com

VSAT ARCHITEKTÚRA STAR (Hviezda)- 1 V tejto sieťovej architektúre, celý tok dát prechádza cez hlavnú kontrolnú stanicu alebo Hub. Ak chce jeden VSAT komunikovať s iným VSATom, musí ísť cez HUB, čo vyžaduje “dvojitý skok” cez satelity. Pokiaľ sa prevádzka šíri do všetkých smerov súčasne alebo v ľubovoľnom čase z HUB-u, táto architektúra sa nazýva STAR.

VSAT ARCHITEKTÚRA STAR (Hviezda)- 2

VSAT ARCHITEKTÚRA STAR (Hviezda)- 3 Satelit HUB VSAT Hviezdicová topológia VSAT siete z pohľadu satelitu. Príklad, ako sú komunikačné linky VSAT routované (smerované) cez hub vo vo všetkých prípadoch

VSAT ARCHITEKTÚRA Sieť (mesh) - 1 V tejto sieťovej architektúre má každý VSAT možnosť komunikovať priamo s ľubovoľným iným VSATom Pokiaľ signál smeruje do alebo z ľubovoľného VSAT-u, táto architektúra sa nazýva MESH (úplne poprepájaná sieť ). Nie je nevyhnutné túto sieť riadiť, a funkciu HUB-u môže plniť jeden z terminálov, alebo funkcie riadiacej hlavnej stanice môžu byž zdieľané (viacerými, všetkými) terminálmi VSAT

VSAT ARCHITEKTÚRA Mesh - 2 Komunita

VSAT ARCHITEKTÚRA Mesh- 3 Satelit VSAT Topológia MESH (Sieť)VSAT z pohľadu satelitu Príklad, ako všetky VSATy komunikujú navzájom priamo cez satelit bez prechodu cez HUB – hlavnú kontrolnú stanicu

Výhody STAR-architektúry Nízka hodnota EIRP uplinku pri VSAT (tým môže byť vreckový telefón) je kompenzovaná veľkým pomerom G/T hubu zemskej stanice Nízky G/T downlinku používateľského terminálu je kompenzovaný veľkým EIRP hubu zemskej stanice Môže byť veľmi výkonná, keď používateľská činnosť je časovo relatívne malá .

Nevýhody architektúry STAR VSAT terminal nemôže priamo komunikovať navzájom s ostatnými, musí komunikovať cez hub komunikácia VSAT - VSAT je nevyhnutne dvojskoková GEO STAR siete vyžadujúce dvojskok, nespĺňajú používateľské požiadavky vzhľadom na dobu oneskorenia

VÝHODY MESH Používatelia môžu komunikovať priamo s každým bez potreby smerovania cez zemskú Hub-stanicu Komunikácia VSAT - VSAT je jednoskoková GEO MESH siete môžu spĺňať používateľské požiadavky s vzhľadom na dobu oneskorenia

Nevýhody MESH Nízke hodnoty EIRP a G/T používateľského terminálu spôsobuje relatívne nízku obsadenosť transpondéra. Pro veľkom počte potenciálnych požiadaviek na spojenie typu používateľ-používateľ, požiadavky na spojovanie na transpondéri budú určite predstavovať použitie technológie On Board Processing (OBP). OBP je náročné z pohľadu hmotnosti užitočného nákladu a z pohľadu napájania.

Riadenie prístupu

Protokoly na riadenie prístupu Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) špecifikovala referenčný OSI model - ISO/OSI ISO-OSI je abstraktný, na vrstvách založený opis návrhu štruktúry komunikačných a počítačových sieťových protokolov pre komunikáciu medzi 2 terminálmi Satelitná linka používa fyzickú vrstvu (prenos bitov) VSAT sieť musí mať kontrolór terminálu na každom konci linky (sieťová a linková vrstva) Sieťové riadiace centrum je zodpovedné za zvyšné vrstvy.

Protokoly na riadenie prístupu Obrázky sú pod autorským právom. Reprodukcia len s povolením.

Protokoly na riadenie prístupu V tomto príklade, používateľ 1 a používateľ 2 vedú navzájom dvojcestnú komunikáciu. Každý používateľ interaktívne pôsobí na svoje lokálne zariadenie (napr. počítač klávesnica/displej) na aplikačnej vrstve ISO-OSI modelu. Ich transakcie sú potom smerované cez rozličné vrstvy s vhodnou konverziou atď., až pokiaľ ich obsah nie je pripravený na to, aby bol prenesený cez fyzickú vrstvu (satelitnú linku).

Problém oneskorenia Scenár satelitu: Typická šikmá dráha dosahu GEO satelitu: 39,000 km Jednocestný prenos: ESSatelitES: 2 x vzdialenosť Jednocestné oneskorenie: 2 x (vzdialenosť/rýchlosť) = 260 ms Optická vláknová transkontinentálna linka: 4000 km alebo cca 13 ms-onesk. Navyše v oboch prípadoch: oneskorenie spôsobené z spracovaním: Niekoľko desiatok až vyše 100 ms.

ÚVAHA MEŠKANIA - 1 10 ms jednosmerné meškanie Typické pre pozemné linky 10 ms jednosmerné meškanie Obrázky sú pod autorským právom. Reprodukcia len s povolením.

ÚVAHA MEŠKANIA - 2 Predchadzajúci slide: Ilustrácia linky komunikujúcej 10 ms jedným smerom s meškaním a 60 ms okno V tomto príklade sa paket alebo rámec okamžíte posiela A1 od používateľa 1 k používateľovi 2. Používateľ 2 dostane prenos bez chýb a posiela späť potvrdenie, ktoré dostane v čase A2, 20 ms po počiatočnom prenose od používateľa 1. To je vnútri časového okna 60 ms. Časové okno sa posúva po každom úspešnom potvrdení. Prenos od používateľa 1 v čase B1 dostane používateľ 2, a potvrdenie dostane používateľ 2 v čase B2, počas nového okna 60 ms. V tomto príklade je každý paket alebo rám úspešne prijatý.

ÚVAHA MEŠKANIA - 3 260 ms one-way delay Obrázky sú pod autorským právom. Reprodukcia len s povolením.

ÚVAHA MEŠKANIA - 4 Predchadzajúci slide: Ilustrácia linky komunikujúcej 260 ms jedným smerom s meškaním a 60 ms okno V tomto príklade sa paket alebo rámec A1 od používateľa 1 k používateľovi 2 posiela okamžite. Používateľ 2 dostane prenos bez chýb a odošle späť potvrdenie, ktoré je okamžite prijaté A2, 260 ms po prvom prenose od používateľa 1. Bohužiaľ, A2 končí po 60ms okne. Prenos od používateľa 1 je automatický ukončený protokolom, keď príde k prekročeniu limitu 60ms. Ignorujúc meškanie pri spracovaní v tomto príklade, používateľ 1 prenáša len po dobu 60 ms každých 260 ms, čo výrazne znižuje priepustnosť. Opäť sa nepredpokladá, že nastanú chyby.

Protokolové zmeny - 1 VSAT protokol slúži vyrovnávacej pamäti na separáciu satelitnej siete od pozemnej. (spoofing). VSAT siete sú normálne udržiavané ako nezávislé, súkromne siete, s manipulíciou na jednotky užívateľského rozhrania terminálov VSAT. Satelitný prístupový protokol (s vyšším timeout oknom) je riešený VSAT/Hub jadrom siete, ktoré spracováva aj paket riešenia, kontroly zahltenia, smerovanie a prepínanie paketov a funkcie na správu siete. Ak je potrebná protokolová konverzia, jej emuláciu ovláda gateway zariadenie.

PROTOKOLOVÉ ZMENY Obrázky sú pod autorským právom. Reprodukcia len s povolením.

Dizajnové úvahy Použitím zakladných konceptov predstavených v TCOM507: Rozpočet linky, Viac prístupov, Modulačné schémy Pridelenie frekvencií: Považované pevnou satelitnou službou (FSS), alokuje frekvencie: C pásmo (4/6 GHz) Ku pásmo (14/11 GHz) dnes čoraz bežnejšie Ka pásom (30/20 GHz) do budúcnosti Malé antény  Malá citlivosť (malé G/T). Obmedzené odovzdávanie hustoty toku energie zo satelitu na uspokojenie regulačných obmedzení vzhľadom na zdieľanie pozemných frekvencií pásma C. Bežným riešením je použitie techniky rozprestretia spektra.

GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Prístupové metódy VSAT, Access Methods, Joe Montana, IT 488 - Fall 2003 preložil: J. Vereb, 2009/10 (C) Leila Ribeiro, 2001

Viac možností prístupu GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Viac možností prístupu Výber zameraný na maximalizovanie použitia bežného satelitu a iných zdrojov medzi všetkými stanicami VSAT. Posudzované metódy: Vopred priradený viacnásobný prístup Pre-Assigned Multiple Access (PAMA) Viacnásobný prístup priradený podľa požiadaviek Demand Assigned Multiple Access (DAMA) Viacnásobný prístup s frekvenčným delením Frequency Division Multiple Access (FDMA) Viacnásobný prístup s časovým delením Time Division Multiple Access (TDMA) Pevne priradený TDMA ALOHA a prideľovaná ALOHA Dynamické rezervovanie Viacnásobný prístup s kódovaným rozdelením Code Division Multiple Access (CDMA) (C) Leila Ribeiro, 2001

FDMA – viacnásobný prístup s frekvenčným delením GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 FDMA – viacnásobný prístup s frekvenčným delením Všetky terminály VSAT zdieľajú satelitný zdroj len vo frekvenčnej doméne. Umožňuje menšiu šírku pásma prijímača (menej šumového výkonu) Požiadavky na nižší maximálny výkon prenosu. Pracuje v topológii zapojenia do hviezdy i v topológii mesh (mreža). Príklad: QPSK (M=2), 64 kbps (Ri), FEC (k/n= ½), roll-off 0.5 (a) Rb = Ri/r = 128 kbps Rs = Rb/M = 64 kbaud Pásmo prenosu = Bt = (1 + a) * Rs = 96 kHz (umožňuje ochranné pásmo pre posúvanie kmitočtu : 120 kHz) Pásmo príjmu = Br = Rs = 64 kHz (C) Leila Ribeiro, 2001

Príklad: hviezda – prichádzajúce prepojenie - FDMA GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Príklad: hviezda – prichádzajúce prepojenie - FDMA Schéma hlasového kanála 64 kbit/s získavajúceho prístup na satelit pomocou FDMA Prichádzajúce prepojenie: terminály VSAT  Satelit  Hub stanica “Prichádzajúce kanály“ zo staníc VSAT 300 FDMA kanály f1 f2 36 MHz družicový transpondér Vzostupný prenos zo stanice VSAT rýchlosť prenosu informácií = 64kbit/s prenosový rozsah = 96 kHz Modulácia QPSK plus ½ - rozsahu FEC 64 kbit/s ekvivalentný hlasový kanál prepojenie pozemných sietí/sietí VSAT Pozemný kanál zo zariadenia používateľa (C) Leila Ribeiro, 2001

Príklad: hviezda – prichádz. prepojenie – FDMA (pokrač.) GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Príklad: hviezda – prichádz. prepojenie – FDMA (pokrač.) Rýchlosť prenosu informácií 64 kbit/s je obsiahnutá v šírke pásma 96 kHz pri prenose do satelitu. Šírka pásma satelitného transpondéra (od kmitočtu f1 do kmitočtu f2) je rozdelená do kanálov širokých 96 kHz tak, aby mnoho staníc mohlo súčasne získať prístup k transpondéru. Každý 96 kHz-ový kanál vyžaduje určité množstvo spektra na každej strane na ochranu pred posunom kmitočtu, slabému filtrovaniu VSAT, atď. 96 kHz-ové kanály plus ochranné pásma na každej strane znamenajú pridelenie kanálov 120 kHz na terminál VSAT. Z pohľadu pridelenia spektra by tak typický 36 MHz-ový satelitný transpondér umožňoval súčasný prístup 300 terminálov VSAT, pričom každý z nich prenáša ekvivalent hovorového kanála o rýchlosti 64 kbit/s. Pretože každý terminál VSAT používa nepretržite jediný kanál na uplinku, často sa uvádza ako SCPC - Single Channel Per Carrier (jediný kanál vysielaný na frekvencii) - FDMA. (C) Leila Ribeiro, 2001

FDMA – Možnosti implementácie GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 FDMA – Možnosti implementácie PAMA (vopred priradený viacnásobný prístup) – znamená, že terminály VSAT majú vopred priradený určený kmitočet. Ekvivalent riešení pozemných prenajatých vedení, riešenia PAMA neustále používajú satelitné zdroje. Preto neexistuje omeškanie pri vytváraní spojenia, vďaka čomu sú najvhodnejšie pre interaktívne aplikácie dát alebo vysoké objemy prenosov. Ako taký, prístup PAMA sa bežne používa na pripojenie lokalít rýchleho prenosu dát v rámci organizácie. SCPC (jediný kanál na nosnú) sa vzťahuje na použitie jedinú satelitnú nosnú (frekvenciu) na prenos jedného kanála používateľského prenosu. V prípade terminálu VSAT SCPC je frekvencia pridelená na základe priradenia vopred. Pojem SCPC VSAT sa často používa striedavo s PAMA VSAT. DAMA (Demand Assigned Multiple Access - viacnásobný prístup priradený podľa požiadaviek) – sieť používa súbor satelitných kanálov, ktoré sú k dispozícii na používanie ktoroukoľvek stanicou v danej sieti. Na požiadanie sa priradí dvojica dostupných kanálov, takže môže vzniknúť hovor. Po ukončení hovoru sa kanály vrátia do „fondu/zdroja“ na priradenie k inému hovoru. Keďže sa satelitný zdroj používa len v pomere k aktívnym okruhom a ich dobám obsadenia, ideálne sa to hodí pre hlasové prenosy a dátové prenosy v režime spracovania v dávkach. DAMA ponúka hovor, fax a prenos dát medzi dvoma stanicami (bod-bod), a podporuje videokonferenciu. (C) Leila Ribeiro, 2001

Odchádzajúce prepojenie - TDM GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Odchádzajúce prepojenie - TDM Spätné prepojenie: HubSatelitterminály VSAT Hviezdicová topológia: bežne jednoduchý, širokopásmový tok vo formáte TDM (Time Division Multiplexing = multiplexovanie s časovým delením)… Poznámka: Aký je rozdiel medzi TDM a TDMA??? (zvyčajne sa používajú tak, že sa vzájomne zamieňajú, ale neznamenajú presne to isté) Odpoveď: Pri TDM všetky multiplexné dátové kanály pochádzajú z toho istého vysielača, čo znamená, že hodinový kmitočet a nosný kmitočet sa nemenia. Pri TDMA každý rámec obsahuje počet nezávislých prenosov (časové úseky obsahujú informácie z rôznych dátových zdrojov zvyčajne prenesených z rôznych lokalít). (C) Leila Ribeiro, 2001

Príklad: Odchádzajúce prepojenie - TDM GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Príklad: Odchádzajúce prepojenie - TDM Schéma zostupného „odchádzajúceho“ kanálu TDM z hub-u, cez satelit,do jednotlivých terminálov VSAT „Odchádz.” TDM tok z hub-u cez satelit 36 MHz satelitný transpondér f1’ f2’ Zostupný „odchádzajúci“ tok TDM z hub-u, cez satelit, do každého terminálu VSAT Rýchlosť kombinovaných kanálov  20 Mbit/s Demodulácia a dekódovanie Šírka pásma prenosu  36 MHz Demultiplexovanie kombinovaného kanála do jednotlivých ekvivalentných 64 kbit/s kanálov Pozemný kanál do zariadenia používateľa Získanie požadovaného 64 kbit/s signálu, ktorý je určený pre tento terminál VSAT z demultiplexovaného kanálového toku 64 kbit/s ekvivalentný hlasový kanál prepojenie pozemných sietí/sietí VSAT (C) Leila Ribeiro, 2001

Príklad: Odchádzajúce prepojenie – TDM (pokr.) GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Príklad: Odchádzajúce prepojenie – TDM (pokr.) 300 jednotlivých úzkopásmových, „prichádzajúcich“ kanálov prijatých v hube z terminálov VSAT sa odošle naspäť do terminálov VSAT v jednom širokopásmovom, „odchádzajúcom“ toku TDM pri rýchlosti kombinovaného prenosu  20 Mbit/s. Každý VSAT prijíma zostupný tok TDM a potom ho demoduluje a dekóduje (t. j., zmení modulovaný pásmový signál na linkový kód v základnom pásme a odstráni FEC). Linkový kód potom prechádza demultiplexorom, ktorý sa používa na získanie požadovanej časti toku, ktorý obsahuje ekvivalentný hlasový kanál 64 kbit/s určený/smerujúci k terminálu VSAT. Obnovenie nosného a bitového okruhu sa používa v prijímači, aby sa mohlo identifikovať presnú polohu požadovaného kanála VSAT v čase. V tomto príklade je šírka pásma satelitného transpondéra (od kmitočtu f1’ do kmitočtu f2’) plne obsadená. (C) Leila Ribeiro, 2001

Zdieľanie transpondéra: TDM - odchádzajúci, FDMA - prichádzajúci GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Zdieľanie transpondéra: TDM - odchádzajúci, FDMA - prichádzajúci Prichádz. úzkopásmový tok VSAT Odchádz. širokopásmový tok TDM 36 MHz satelitný transpondér V tomto príklade je 18 MHz spektra priradených každej strane pripojenia systému. Na uplinku k satelitu v tom istom transpondéri skupina úzkopásmových kanálov FDMA prenášaných terminálmi VSAT existuje súčasne so širokopásmovým tokom TDM prenášaným hubom. Na uplinku od satelitu prijíma hub skupinu jednotlivých úzkopásmových kanálov, zatiaľ čo širokopásmový zostupný tok TDM je prijímaný každým terminálom VSAT. Presné určenie frekvencie sa môže líšiť tak, aby vyhovovalo kapacite siete VSAT. (C) Leila Ribeiro, 2001

GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Ďalšia možnosť pre prichádzajúce spojenie Multifrekvenčný TDMA (MF-TDMA) Ak by sme v príklade použili TDMA namiesto FDMA, každý terminál VSAT by musel byť schopný prenosu (v prerušovaných intervaloch) pri výkone oveľa vyššom, ako je ten, ktorý potrebuje v jednom jednoduchom kanáli (väčšia šírka pásma). Riešenie  Zmiešaný prístup TDMA-FDMA Každý terminál VSAT prenáša „burst rate“ (max. rýchlosť komunikácie cez rozhranie) päťnásobok šírky pásma normálneho - jednoduchého VSAT jednopásmového prenosu. Môžeme povedať, že každá frekvencia sa zdieľa v 5 časových úsekoch, jeden pre každý terminál VSAT. Šetrí energiu na vysielači terminálu VSAT v porovnaní s „čistým“ TDMA. (C) Leila Ribeiro, 2001

Príklad: Prichádzajúci MF-TDMA GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Príklad: Prichádzajúci MF-TDMA Prichádzajúci, zostupný tok TDM do hub-u združený uplink MF-TDMA VSAT, zhlukový prenos Hub A B C D E (C) Leila Ribeiro, 2001

Príklad: Prichádzajúci MF-TDMA (pokr.) GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Príklad: Prichádzajúci MF-TDMA (pokr.) V tomto konkrétnom prípade zdieľa každá skupina piatich terminálov VSAT (A, B, C, D a E) priradenie tej istej frekvencie, t. j. všetky vykonávajú prenos pri tej istej frekvencii. Pri prenose má však každá výlučný časový úsek v rámci TDMA, takže sa navzájom nerušia. Zhluky, zoskupenia z každého terminálu VSAT sú načasované tak, aby dosiahli satelit v správnom poradí pre ďalší prenos do hubu. Ostatné frekvencie(na obrázku nezobrazené) sú zdieľané medzi ostatnými skupinami piatich terminálov VSAT. (C) Leila Ribeiro, 2001

GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Možnosti CDMA Pridáva spektrálnu účinnosť v zásahovo obmedzených prostrediach (uľahčuje opätovné použitie kmitočtu). Umožňuje príjem pod šumový prah vďaka technológii rozprestretého spektra. Spočiatku sa používal na kódovanie a pre armádne účely. Mimoosová emisia je podrobne určená ITU-R (Medzinárodnou telekomunikačnou úniou – rádiokomunkáciami) a je kľúčovým prvkom v prevedení Up-Link Power Control návrhu. Keď zostavy LEO zdieľajú tie isté kmitočtové pásma ako systémy GEO, použitie CDMA môže dodať niektoré výhody pre účely koordinácie na úkor kapacity systému. (C) Leila Ribeiro, 2001

Ako môže VSAT spôsobiť rušenie iných sat. systémov GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Ako môže VSAT spôsobiť rušenie iných sat. systémov V tomto prípade terminál VSAT vysiela k žiadanému satelitu (WSAT), ale keďže je anténa terminálu VSAT malá, jej lúč osvetlí dva iné, susedné, nežiadúce satelity (USAT), ktoré sú o 2o ďalej na geostacionárneho oblúku. Podobným spôsobom môže VSAT aj prijať signály z USAT (1) a USAT(2), a týmto spôsobom zapríčiní možnosť rušenia, ak sú používané frekvencie a polarizácie rovnaké. 2o Oblúk geostacionárnej dráhy: satelity pri 2o odstupe VSAT WSAT USAT(1) USAT(2) Šírka lúča VSAT (C) Leila Ribeiro, 2001

Interferencia, modulácia a kódovanie GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Interferencia, modulácia a kódovanie (C) Leila Ribeiro, 2001

Scenár rušenia - 1 WSAT Zisk Gw (dB) v smere želaného satelitu USAT GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Scenár rušenia - 1 WSAT Zisk Gw (dB) v smere želaného satelitu USAT Zisk antény satelitu s rušením Gs (dB), smerom k t. VSAT Dráha k satelitu, ktorý bude mať stálu stratu dráhy a premenlivú stratu v dôsledku rôznych porúch šírenia Hlavný lalok a prvé postranné laloky antény VSAT Zisk Gu (dB) v smere rušiaceho zdroja VSAT s HPA (vysokovýkonným zosilňovačom) (dBW) (C) Leila Ribeiro, 2001

GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Scenár rušenia - 2 Predchádzajúca snímka zobrazuje geometriu rušenia medzi VSAT a satelitom iného systému. EIRP (ekvivalentný vyžiarený výkon) terminálu VSAT smerom k rušiacemu satelitu [P(dBW) + Gu(dB)] je výkonom rušenia z VSAT do interferujúceho satelitu. Na odvodenie energie rušenia sa použije zisk rušiaceho satelitu v smere terminálu VSAT, Gs(dB), plus akékoľvek ďalšie účinky pozdĺž dráhy (ako napr. ochrana lokality, ak sa používa, predpokladané účinky dažďa na dané percentá času, atď.) (C) Leila Ribeiro, 2001

Kódovanie a modulácia Schéma modulácie: GMU - TCOM 508 - Spring 2001 Class: March-29-2001 Kódovanie a modulácia Schéma modulácie: Vysokoindexové modulačné schémy používajú šírku pásma účinnejšie. Vysokoindexové modulačné schémy taktiež vyžadujú vačší rozsah spojenia, viac linearity zosilovača. Sú viac náchylné na rušenie a ťažšie sa implementujú. Bežné systémy pracujú s BPSK (binárne fázové kľúčovanie) alebo s QPSK (kvadratúrne fázové kľúčovanie). Schéma kódovania: Vnútorný kód. Vonkajší prekladaný kód (Reed-Solomon) na ochranu proti prieniku/prerazeniu (C) Leila Ribeiro, 2001

Pozemné stanice

VSAT Pozemná jednotka Vonkajšia jednotka (ODU) ožarovač počítač telefóny smerovače/multiplexery Vonkajšia jednotka (ODU) Spoj medzi jednotkami (IFL) Vnútorná jednotka (IDU) Source: www.bhartibt.com

VSAT Pozemná jednotka - 2 VSAT vonkajšia jednotka je umiestnená na mieste odkiaľ má priamu viditeľnosť na satelit, a nebudú ho rušiť osoby/zariadenia pohybujúce sa pred ním. Obsahuje v sebe vysielač rádiových frekvencií Spoj medzi jednotkami(IFL) prenáša elektronický signál medzi vonkajšou jednotkou (ODU) a vnútornou jednotkou (IDU) ako aj napájacie káble pre ODU a riadiace signály z IDU. Vnútorná jednotka má zvyčajne tvar bežného počítača a skladá sa zo základnej procesorovej jednotky a periférií (napr. obrazovka, klávesnica). Taktiež obsahuje v sebe modem a multiplexer/demultiplexer, keď tieto už neobsahuje vonkajšia jednotka.

VSAT Pozemná jednotka – blokový diagram Parabola Konvertor LNC DEM Základná procesorová jednotka (BBP) Do dátového terminálu IFL HPC MOD RFT Vonkajšia jednotka(ODU) Vnútorná jednotka (IDU) IDU parabola RFT ožarovač IFL

VSAT pozemná jednotka – bloková schéma Konvertor s nízkym šumom (LNC) prijatý RF signál zosilní a cez spoj medzi jednotkami ho pošle do vnútornej jednotky. Vo vnútornej jednotke demodulátor extrahuje informácie zo signálu a pošle do základného procesora. Dátový terminál poskytuje aplikačnú vrstvu pre používateľa na interakciu s informačným vstupom. Pri prenášaní používateľ zadáva dáta cez terminál do základného procesora, z ktorého sa dostane do modulátora. Modulátor umiestni signál na nosič, ktorý je poslaný cez spoj medzi jednotkami do konvertoru s vysokým výkonom (HPC) pre konverziu na rádiovú frekvenciu, zosilnenie a prenos prostredníctvom antény na družicu.

Hub Stanica - 1 HPA LNA UC DC IF R O Z H A N I E Modulátory smerujúce von Modulátory smerujúce dnu Prenášanie PCE Príjimanie TDM kanály smerujúce von MF-TDMA kanály smerujúce dnu C T L B U S HUB kontrolné rozohranie Kontrolné centrum siete Linkové rozohranie k hostiteľským počítačom Hub anténa

Hub Stanica - 2 Linkové rozohranie spracováva terestriálne porty smerom k hostiteľskému počítaču. Ovládacia zbernica cez ovládacie rozohranie umožňuje prenos, príjem, a prepínanie smerom von. Jednotka na spracovanie a kontrolu pripraví TDM stream na odosielania na VSAT Tento stream prechádza cez IF rozhranie do Up-konvertoru ktorý zmixuje IF do rádiového signálu. Vysokovýkonný zosilňovač (HPA) zosilní TDM stream a anténa prenesie signál. Na prijímajúcej strane anténou prejde MF-TDMA signál do nízko výkonového zosilňovača (LNA) na zosilnenie pred konverziou (DC), demoduláciou, a tak sa dostane k používateľovi.