Образовательный портал о технологиях мобильной связи


Краткий обзор технологий спутниковой связи .


             Выбор технологии напрямую зависит от топологии планируемой сети, количества станций в сети, предполагаемого объема и вида трафика, времени загрузки каналов связи и пользовательских сервисов. На сегодняшней день, на рынке спутниковой связи существует большое количество технических решений позволяющих учитывать те или иные потребности клиента в современных телекоммуникационных сервисах. Но, тем не менее, не существует единого оптимального решения для всех. Далее будут описаны основные технологические методы и способы, понимание которых позволит выбрать наиболее подходящие систему спутниковой связи. Следует отметить, что какая бы не была выбрана технология для построения спутниковой сети, основным ценообразующим фактором является частотно-энергетический ресурс спутника-ретранслятора, необходимый для реализации принятого решения.
      Как правило, каждая система спутниковой связи основана на нескольких технологиях, которые можно классифицировать следующем образом:
- по способу использованию несущей:
SCPC (Single Channel Per Carrier) - один канал на несущую;
MCPC (Multiple Channel Per Carrier) - множество каналов на несущую.
- по режиму предоставлению ресурса:
PAMA (Pre-assigned Multiple Access) - многостанционный доступ предоставлением ресурса на постоянной основе;
DAMA (Demand Assigned Multiple Access) - многостанционный доступ с предоставлением ресурса по требованию.
- по технологии многостанционного доступа к ресурсу:
FDMA (Frequency Division Multiple Access) - многостанционный доступ с частотным разделением;
TDMA (Time Division Multiple Access) - многостанционный доступ с временным разделением;
CDMA (Code Division Multiple Access) - многостанционный доступ с кодовым разделением;
FTDMA-(Frequency/Time Division Multiple Access) - многостанционный доступ с частотным и временным разделением.
      Технологии с закрепленными каналами.
      Основой формирования SCPC каналов является следующий критерий, заключающийся в том, что в независимости от наличия информационной нагрузки, спутниковый ресурс будет занят и может быть использован только тем терминалом, который работает на выделенной полосе частот. Технология применима к построению сетей типа «точка - точка», «звезда» и их комбинаций («распределенная звезда») . Наиболее целесообразно применять такую технологию, когда требуется канал с гарантированной пропускной способностью и для работы с сервисами критичными к задержкам, такими как телефония, потоковое видео, видеоконференции, а так же для построения небольших корпоративных сетей. Спутниковые модемы SCPC комплектуются опционально различными интерфейсами (G.703, V.35, Ethernet, ASI, SDI и т.д.), платами помехозащищенного кодирования и различными видами модуляторов и демодуляторов. Более подробную информацию о модемах можно посмотреть здесь. Использование подобных SCPC-модемов для построения сетей типа «звезда», позволяет реализовывать каналы по технологии MCPC - PAMA в прямом канале (канал сформированный на центральной станции).
      Одним из частных случаев SCPC/MCPC, стоит отметить технологию Carrier in Carrier (CnC) - «несущая в несущей». Особенность технологи заключается в одновременной работе двух земных станций на одном частотном ресурсе в дуплексном режиме, что уже гарантирует около 50% экономии частотного ресурса, при определенных условиях. Принцип работы спутниковых модемов основан на компенсации своей ВЧ - составляющей (своей передающей частоты, т.к. в данном случае она является и помехой приемной), в результате на входе демодулятора остается только полезный сигнал, то же самое происходит и на другой стороне. Технологию «несущая в несущей» применяют при построение каналов «точка-точка», так же существуют системы с многостанционным доступом в основе которых заложены принципы этой технологии. Для эффективной работы требуются антенны большого диаметра, примерно от 4,5м для Ку-диапазона и от 7м - для С-дипазона. С информацией и техническими характеристиками спутниковых модемах CnC можно ознакомится здесь.
      Технологии многостанционного доступа.
      Такие системы более распространены под названием VSAT (Very Small Aperture Terminal) - спутниковый терминал с антенной малого диаметра (0,9 - 2,4 м) и передатчиком до 2 Вт. Спутниковые терминалы работают в режиме DAMA, через центральную станцию (HUB), которая выполняет функции распределения частотного ресурса между удаленными станциями, приоритизацию и маршрутизацию трафика, управление мощностью и другие функции. Центральная станция имеет антенный пост большого диаметра, чем обеспечивается возможность приема сигналов со слабой энергетикой от периферийных станций и передачу общего канала (прямого канала) необходимой мощности. Общей характерной чертой для таких систем является сетевая топология «звезда», но есть и исключения, когда периферийные станции могут работать по принципу «каждый с каждым». Ключевой идеей технологии многостанционного доступа является экономия частотного ресурса выделенного для обратных каналов за счет перераспределения нагрузки в канале между удаленными станциями.
      При формировании прямого канала от центральной станции для обеспечения многостанционного доступа используется метод временного мультиплексирования TDM. Сформированные пакеты данных инкапсулируется в секции транспортного потока стандарта DVB-S. Благодаря специальным меткам, используемых встандарте DVB-S, каждый удаленный терминал в спутниковой сети получает данные предназначенные только для него. Также следует отметить, что существуют собственные технологии организации прямого канала, разработанные производителями подобных решений.
      При формирование обратных каналов от периферийных станций в основном используются следующие способы доступа к частотному ресурсу:
MF-TDMA Multi-Frequency/Time- Division Multiple Access) - многочастотный доступ свременным разделением. Данный метод доступа характеризуется работой удаленных терминалов в выделенных для них временных интервалах (TS - time slot), при увеличение трафика водном изобратных каналов, абоненту в зависимости от политики принятой на центральной станции присваиваются новые TS, вдругой полосе частот, где есть требуемый временной ресурс. Такой метод эффективно применяется для предоставления услуг некритичным к задержкам (доступ в Интернет, передача данных и т. п.), при необходимости предоставления таких сервисов, как телефония или передача видео в реальном времени, производители оборудования предусматривают переход на закрепленные каналы. Поэтому при росте потребности в приложениях реального времени, эффективность технологии MF-TDMA снижается.
BM-FDMA (Burst-Mode/Frequency- Division Multiple Access) - множественный доступ с частотным разделением в импульсном режиме. Основным достоинством технологий, основанным на частотном разделении канала, является практически полное отсутствие джиттера (величина отклонений значений задержек в спутниковом канале) так как каналы распределяются только по частоте на основании специального алгоритма и политики принятой на центральной спутниковой станции.
      Полносвязные технологии без центральной станции.
      Технология, в которой роль центральной станции может брать на себя, любой из спутниковых терминалов (модемов), что позволяет строить сети с различными гибридными топологиями, а терминалам использовать соединение «каждый с каждым». Стоимость таких модемов в зависимости от производителя и опционального набора может составлять от 10000 до 15000 долларов, что с одной стороны дороже, чем удаленные VSAT-терминалы и SCPC модемы, а с другой, дешевле спутникового ХАБа, стоимость которого в самой минимальной комплектации у большинства производителей начинается от 100000 долларов. Поэтому такую технологию удобно использовать для средних корпоративных сетей. Описания и технические характеристики модемов работающих по принципу «каждый с каждым» можно посмотреть здесь.