Уважаемый посетитель сайта! На нашем сайте вы можете скачать без регистрации книги, тесты, курсовые работы, рефераты, дипломы бесплатно!

Авторизация на сайте

Забыли пароль?
Регистрация нового пользователя

Наименование предмета

Яндекс.Метрика
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ 3
1.1 Сетевые устройства и средства коммуникаций 5
2. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ В СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМАХ. 7
2.1. Особенности использования спутниковых каналов. 7
2.2. Передача сигналов в аналоговой форме. 8
2.3. Передача сигналов в цифровой форме. 8
2.4. Передача ТВ-сигналов в цифровой форме. 8
2.5. Передача циркулярных сигналов . 9
2.6. Методы коммутации и передачи данных в ССС 9
2.6.1. Системы с коммутацией каналов с временным уплотнением 10
2.6.2. Коммутация пакетов. 11
2.7. Многостанционный доступ в ССС. 11
2.7.1. Описание основных методов многостанционного доступа.12
2.7.1.1. Доступ с частотным разделением каналов (МДЧР). 12
2.7.1.2. Доступ с временным разделением (МДВР). 12
2.7.1.3. Доступ с кодовым разделением (МДКР). 13
2.7.2. Сравнительное сопоставление основных методов. 13
2.8. Земные станции (ЗС) спутниковых систем связи. 15
2.8.1. Антенны ЗС. 15
2.8.2. Построение типовой ЗС. 15
2.8.3. Малые ЗС. 16
2.9. Бортовые ретрансляторы ССС. 17
2.9.1. Антенны. 18
2.9.2. Ретрансляторы. 18
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 19

ВВЕДЕНИЕ
В нашей стране создается единая автоматизированная система связи. Для этого развиваются, совершенствуются и находят новые области приме-нения различные технические средства связи.
Еще недавно междугородняя телефонная связь осуществлялась исклю-чительно по воздушным линиям связи; при этом на надежность связи влияли грозы и возможность обледенения проводов. В настоящее время все шире применяются кабельные и радиорелейные линии, повышается уровень авто-матизации связи.
Все разнообразие используемых в технике и быту систем связи, в ос-новном радиосвязи, можно свести к трем видам, отличающимся способами передачи сигнала от передатчика к приемнику. В первом случае использует-ся ненаправленная радиосвязь от передатчика к приемнику, типичная для широкого вещания радио и телевидения. Такой способ радиосвязи имеет то преимущество, что позволяет охватить практически неограниченное число абонентов - потребителей информации. Недостатками такого способа явля-ются неэкономное использование мощностей передатчика и мешающее влия-ния на другие аналогичные радиосистемы. В тех случаях, когда число або-нентов ограничено и нет необходимости в широковещании, используется пе-редача сигнала с помощью направленно излучающих антенн, а также при помощи специальных устройств, называемых линиями передачи сигнала.
В широковещательной связи обычно используется однонаправленная передача сигнала от радиостанции к потребителю, при направленной же свя-зи, как правило, применяется двусторонняя связь, то есть на каждом конце системы связи имеются и передатчик и приемник ( приемопередатчик - ПП). При направленной связи не нужны передатчики большой мощности, и их можно установить на обоих концах системы. При направленной магистраль-ной связи на дальние расстояния через пространства и в линиях передачи используются ретрансляторы, которые ставятся вдоль трассы. Они усилива-ют сигнал, очищают его от помех и передают дальше. Рассмотрим прин-ципы работы основных видов линий передачи сигналов, начиная от двух-проводной линии, которая начала применятся в начале нашего века и кое-где в сельских местностях используется до сих пор для передачи телеграфных и телефонных сигналов, и кончая современной волоконно-оптической линией, которая наряду с космической (спутниковой) связью, несомненно, составит связь будущего.

1. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ОСНОВНЫХ ВИДОВ
ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ
Двухпроводная линия: провода подвешиваются на столбах, расстояние между которыми порядка метра. Применяется для передачи сигналов на волнах порядка сотен и более метров, что соответствует частотам в диапа-зоне практически от 0 до 1 МГц. Используется для трансляции местного ра-диовещания.
Электрический кабель. Эл. каб. делятся на низкочастотные и высокоча-стотные, одножильные и многожильные. Кабеля применяются для передачи сигналов на частотах до 1 ГГц, что соответствует длинам волн от 30 см и бо-лее. Примером может служить телевизионный кабель, соединяющий антенну с телевизионным приемником.
Метрический волновод представляет собой полую металлическую трубку круглого или прямоугольного сечения. Электр. волны могут распро-странятся по волноводу отражаясь от стенок. Металл. волноводы получили применение в качестве линий передачи сантиметровых и миллиметровых волн. Круглый волновод не получил применение для дальней связи, так как требуется выполнить прямолинейность трассы. Это оказалось очень дорого-стоящим.
Диэлектрический волновод - это стержень из диэлектрического матери-ала, в котором могут распространятся электромагнитные волны с малыми потерями. Они получили применения для передачи сигнала на миллиметро-вых волнах на сравнительно короткие расстояния (метры, десятки метров). Они оказались чрезвычайно перспективными для применения в диапазоне световых волн, точнее, в диапазоне инфракрасных волн с длиной волны по-рядка микрометра.
Радиорелейная линия. Чтобы обеспечить передачу сигнала за пределы прямой видимости, антенны с ретрансляторами помещали на высоко летя-щие объекты: самолеты и спутники, а также на специальные мачты высотой до 100 метров, устанавливаемые вдоль трассы на расстоянии 40-50 км друг от друга. Радиорелейные линии сейчас широко применяются. Их можно увидеть вдоль магистральных шоссе и железнодорожных линий.
Лучеводная линия. В коротковолновой части миллиметрового диапа-зона волн, субмиллиметровом диапазоне и вплоть до светового диапазона используются лучеводные линии передач. Представляют собой рад линз на подставках в свободном пространстве или помещенных в трубу, выполняю-щую роль механической защиты. Как и волноводные, лучеводные линии не нашли широкого применения в качестве магистральных линий дальней свя-зи, прежде всего по экономическим причинам. Слишком дорого обходится прокладка таких линий из-за требований к точности установки линз или зер-кал. Земля «дышит», и линзы смещаются.
Волоконно-оптическая линия. Основу вол.-опт. линии составляет воло-конно-оптический кабель, главным элементов которого является волоконный световод -стеклянное волокно из высококачественного оптического стекла. Стекла оказались более прозрачными в инфракрасном диапазоне.
В настоящее время глубоко начались развиваться компьютерные сети. С помощью их можно осуществить практически любой способ передачи ин-формации.



1.1 Сетевые устройства и средства коммуникаций
В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:
• стоимость монтажа и обслуживания,
• скорость передачи информации,
• ограничения на величину расстояния передачи информации (без до-полнительных усилителей-повторителей (репитеров)),
• безопасность передачи данных.
Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих по-казателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена мак-симально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обес-печивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.
Витая пара.
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжиль-ное проводное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не мо-жет превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и бес проблемная установка. Для повышения помехо-защищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.
Коаксиальный кабель.
Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Ско-рость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и ши-рокополосной передачи информации.
Широкополосный коаксиальный кабель.
Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).
Еthernet-кабель.
Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым со-противлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.
Сheapernеt-кабель.
Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с.
При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются повто-рители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стои-мость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонет-ных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).
Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиле-ния внешнего сигнала
Оптоволоконные линии.
Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возни-кают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в опто-волоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с помощью звездообразного соединения.
Показатели трех типовых сред для передачи приведены в таблице 1:
Показатели Среда передачи данных
Двух жильный кабель – витая пара Коаксиальный ка-бель Оптоволоконный кабель
Цена Невысокая Относительно вы-сокая Высокая
Наращивание Очень простое Проблематично Простое
Защита от прослушива-ния Незначительная Хорошая Высокая
Показатели Среда передачи данных
Двух жильный кабель – витая пара Коаксиальный ка-бель Оптоволоконный кабель
Проблемы с заземлением Нет Возможны Нет
Восприимчи-вость к поме-хам Существует Существует Отсутствует
Таблица 1

2. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ
В СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМАХ
2.1. Особенности использования спутниковых каналов
Сеть связи, как правило, строится по иерархическому принципу с не-сколькими уровнями коммутации. Для передачи различных видов информа-ции вводится типовая номенклатура каналов и трактов. За основу приняты канал тональной частоты с полосой 300...3400 Гц и эквивалентный ему циф-ровой канал со скоростью 64 Кбит/с. В сети образуются также каналы пере-дачи звукового вещания, ТВ и другие широкополосные каналы.
При использовании в сети спутниковых участков необходимо учиты-вать их особенность, связанную с физической природой спутникового кана-ла' - достигающее 260 мс время распространения сигнала между двумя ЗС через ИСЗ на ГО. При появлении в телефонном канале двух и более спутни-ковых участков качество связи ухудшается из-за влияния эхо-сигнала, дли-тельного ответа (до более, чем 1,2 с) и возможного нарушения системы ав-томатического установления соединении Для предотвращения появления двойных скачков вводят определенные ограничения на использование спут-никовых каналов.
К настоящему времени спутниковая связь используется в двух основ-ных областях - передача Циркулярной информации большому числу або-нентов или широковещательная передача (ТВ- и звуковое вещание, передача газет) и организация магистральных линий связи большой протяженности. Вес большее распространение находят новые услуги, под которыми подра-зумевают передачу по спутниковым каналам различной информации для всех потребителей или определенных их групп: конференц-связь с участием двух или большего числа абонентов, телефорумы, ТВ-системы с медленной разверткой, ТВВЧ, телетекст, передачи видеотеатра, учебные, профессио-нальные услуги по обеспечению местных библиотек, пакетная передача циф-ровой информации передача массивов .данных для ЭВМ, факсимиле, телекс, электронная почта, финансовая информация, объявления и пр. Рост общей пропускной у способности, расширение услуг ввод в эксплуатацию новых видов и типов каналов связи является характерным для развивающихся спутниковых систем связи.
2.2. Передача сигналов в аналоговой форме
Передача сигналов в аналоговой форме (ТВ, многоканальная телефо-ния) обычно осуществляется с применением частотной модуляции (ЧМ), тре-бующей по сравнению с амплитудной модуляцией существенно меньшей мощности передатчика, что особенно важно для спутниковых систем. Сигна-лы, дискретные по природе (телеграфия, данные), передаются по аналоговым каналам методом вторичного уплотнения, неэффективным с точки зрения ис-пользования пропускной способности канала. Преимуществом аналоговой передачи является более простое оборудование, особенно при передаче ТВ-сигналов.
2.3. Передача сигналов в цифровой форме
В последние годы преимущественное развитие получило использова-ние в ССС цифровых методов передачи, обладающих следующими пре-имуществами:
- более высокой пропускной способностью ССС путем использования оптимальных методов модуляции и кодирования;
- возможностью более полного использования статистических характе-ристик передаваемого сообщения для повышения пропускной способ-ности системы;
- более эффективной передачей дискретных сигналов.
Для передачи по цифровым каналам аналоговые сигналы подвергают-ся аналого-цифровому преобразованию. К наиболее распространенным ви-дам аналого-цифрового преобразования можно отнести импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ), дифференциальную и адаптивную дифференциальную ИКМ, дельта-модуляцию, адаптивную дельта-модуляцию . Исследования по-казали, что качественные показатели речи в междугородных каналах обеспе-чиваются при ИКМ со скоростью передачи 64 Кбит/с, методы низкоскорост-ного кодирования позволяют снизить эту скорость до 32 Кбит/с.
Эффективным средством повышения пропускной способности системы телефонной связи является статистическое уплотнение, основанное на ис-пользовании естественных пауз в разговоре двух абонентов. Дальнейшее по-вышение пропускной способности ствола ретранслятора может быть достиг-нуто применением помехоустойчивого кодирования, которое позволяет уменьшить требуемое отношение сигнал/шум.
2.4. Передача ТВ-сигналов в цифровой форме
Передача ТВ-сигналов в цифровой форме по спутниковым каналам не нашла еще широкого применения. Оборудование остается пока достаточно сложным и дорогим. Более перспективными на первом этапе оказываются комбинированные цифро-аналоговые методы, когда часть информации пере-дается в аналоговой, часть - в цифровой форме (сигналы синхронизации и звукового сопровождения).
Одной из новых форм использования ССС является организация кон-ференц-связи, призванной повысить производительность труда управленче-ского персонала. В США более 110 компаний имеют системы конференц-связи со своими отделениями и филиалами, действуют такие системы в Япо-нии и создаются в других странах. Изображение, как правило, передается с пониженным качеством и требует существенно меньшей (1,2 Мбит/с) про-пускной способности канала, чем при вещательном ТВ (34 Мбит/с).
2.5. Передача циркулярных сигналов (широковещательная передача)
Сигналы звукового сопровождения ТВ и звукового вещания в тради-ционных системах с ЧМ передаются обычно совместно с сигналом изображе-ния на поднесущих частотах, расположенных выше его спектра. Лля дости-жения необходимой помехозащищенности передача осуществляется методом ЧМ поднесущей. Таким способом удается организавать не более трех звуко-вых каналов. В отечественных системах "Орбита" и "Москва" передаются сигналы изображения газетных полос, занимающих полосу частот 240 кГц. Приемная станция может устанавливаться непосредственно в типографии.
Сигналы звукового вещания и другие виды циркулярной информации передаются не только совместно с ТВ. Широкое применение нашел способ одновременной передачи в спутниковом стволе большого числа (до 25) вы-сококачественных звуковых программ, передаваемых в цифровой форме с временным разделением.
2.6. Методы коммутации и передачи данных в ССС
Распределение ресурсов ИСЗ (мощности и полосы) по требованиям различных ЗС (для линий ЗС - ИСЗ) осуществляется на трех этапах: форми-рование на ИСЗ нескольких стволов за счет использования нескольких ре-трансляторов, работающих в различных частотных диапазонах, разделени-ем каналов для обеспечения многостанционного доступа в стволе и динами-ческим распределением каналов или групп каналов для их коллективного использования на основе методов распределения запросов.
В ИСЗ, как правило, устанавливается несколько независимых ретранс-ляторов. Каждый ретранслятор имеет входной фильтр, который ограничива-ет прием сигналов желаемой полосой частот. Распределение ресурсов каждо-го ретранслятора, то есть формирование его независимых каналов, можно осуществить путем использования ортогональных структур сигналов, а для обеспечения многостанционного доступа (МД) используются: частотное уплотнение (МДЧУ), временное уплотнение (МДВУ) и кодовое уплотнение (МДКУ) .
При МДЧУ формирование каналов достигается путем разделения пол-ной полосы ретранслятора между различными группами несущих и ограни-чения частотной полосы передачи на каждой несущей выделенным поддиа-пазоном. Ретранслятор работает в режиме близком к линейному, поэтому мощность, выделенная для каждой несущей приблизительно пропорцио-нальна ее мощности на линии ЗС - ИСЗ. МДЧУ не нуждается в координации запросов в реальном времени и может использоваться для передачи как ана-логовых, так и цифровых сигналов. Экономически целесообразно использо-вать МДЧУ для группообразования на линиях дальней телефонной связи, которые обслуживают запросы, поступающие с большой скважностью, но требующие высоких скоростей передачи данных, что требуется при уплотне-нии трафика большого числа пользователей одной ЗС, а также в тех случаях, когда полный трафих, исходящий от ЗС, невелик и имеет небольшую интен-сивность.
В случае МДВУ формирование каналов осуществляется путем времен-ного разделения всей выделенной полосы рабочих частот и мощности между различными запросами. Для успешной передачи сообщений передачу через ИСЗ в любое заданное время должна вести только одна ЗС, поэтому требо-вания к управлению мощностью здесь минимальны. При временном разде-лении каналов используется кадровая структура, что в отличие от методов непрерывной передачи подразумевает необходимость общесетевой синхро-низации всех ЗС и использование пакетов с Цифровыми сигналами. Время, предоставляемое ЗС для синхронной передачи, зависит от общей синхрони-зации, устанавливаемой или непосредственно лидером - ведущей станцией, или косвенным путем, с учетом задержки распространения сигнала на трассе ЗС - ИСЗ, которая обычно измеряется ЗС, принимающей свою собственную передачу.
С помощью методов кодирования с изменяемой избыточностью, или простых изменений вида модуляции системы МДЧУ и МДВУ можно приспо-собить к различным условиям распространения и к ЗС, приемные характе-ристики которых могут различаться на 10 - 15 дБ. В случае МДВУ один па-кет может содержать сообщения, предназначенные для станций с различны-ми скоростями приема.
ДЛЯ ССС разработаны различные методы распределения пропускной способности ИСЗ по запросам. Эти методы разделяют на две группы: методы коммутации каналов, предназначенные для обработки телефонных сообще-ний, и методы коммутации пакетов предназначенные для обработки данных. Во второй группе выделяют три способа: случайный доступ, неявное резер-вирование и явное резервирование.
2.6.1. Системы с коммутацией каналов с временным уплотнением
В подобных системах пропускная способность ретранслятора распре-деляется по каналам путем организации многостанционного доступа с ча-стотным уплотнением (МДЧУ). Все каналы системы, кроме одного служебно-го, динамически перераспределяются по запросам станций. Служебный ка-нал используется по способу МДВУ. Таким образом, каждой станции в кадре служебного канала постоянно выделяется один временной сегмент. Когда на интерфейс ЗС по линии наземной связи поступает новый запрос на соедине-ние (вызов), эта станция посылает в собственном сегменте служебного канала требование на выделение двухстороннего канала, т.е. пары каналов из сово-купности перераспределяемых каналов МДЧУ. При наличии хотя бы одного свободного канала между вызывающей и вызываемой станциями устанавли-вается полная дуплексная связь. По окончании соединения любая из пары станций освобождает канал путем посылки сигналов в собственном сегменте служебного канала.
В системе с МДВУ каждому каналу в пределах кадра, длительностью 125 мкс при скорости передачи данных 64 кбит/с выделяется временной сег-мент, вмещающий 8 бит цифрового сигнала речи, полученного путем им-пульсно кодовой модуляции (ИКМ). В каждом кадре каналы распределены на группы, причем каждой абонентской станции выделена своя группа. Ко-личество каналов в каждой группе периодически перераспределяется, так что ЗС с большой нагрузкой могут использовать большое количество каналов.
Обе системы эффективны при телефонной связи, для обслуживания ко-торой они и были предназначены, поскольку длительность телефонного раз-говора, как правило, значительно превышает время, необходимое для выде-ления нового канала. Однако при пульсирующем трафике, требующем крат-ковременного занятия каналов, эти системы не позволяют значительно повы-сить эффективность использования каналов .
2.6.2. Коммутация пакетов
Для нужд пакетной связи потребовались разработки новых методов распределения пропускной способности ИСЗ с коммутацией пакетов и мно-жественным или многостанционным доступом абонентских станций к спутни-ковой системе. Метод организации связи, получивший название метода "коммутации пакетов" (КП), предполагает разделение входного информаци-онного потока на небольшие сегменты или пакеты данных, которые переме-щаются по сети связи или сети передачи данных аналогично письмам в поч-товой системе, но с гораздо большей скоростью. Использование этого метода обеспечивает значительное повышение эффективности системы, по сравне-нию с системами коммутации каналов, но имеют более сложную систему управления. Последнее обстоятельство стало и технически и экономически преодолимо за последнее десятилетие , благодаря бурному развитию высо-коинтегральных микроэлектронных схем и микропроцессорной техники.
Первыми разработками в области систем связи с множественным до-ступом и пакетной коммутацией (эти же разработки получают развитие и до сего времени) стали: случайный метод, неявного резервирования и явного резервирования. Описание организации множественного или многостанци-онного доступа рассматривается подробнее, так как эти методы управления в наибольшей степени согласуются с принципом организации взаимосвязи компьютерных информационных систем и сетей ЭВМ.
2.7. Многостанционный доступ в ССС.
Особенностью спутниковой связи, обусловленной самим принципом этого вида связи, является возможность одновременного доступа к ретранс-лятору космической станции сигналов нескольких ЗС. Пропускная способ-ность ретранслятора оказывается при этом несколько ниже, чем в односиг-нальном режиме работы. В зависимости от метода разделения сигналов на приеме различают три основных способа многостанционного доступа: с ча-стотным разделением каналов (МДЧР), с временным разделением (МДВР) и с кодовым разделением (МДКР) .
2.7.1. Описание основных методов многостанционного доступа
В данном разделе не преследуется цель подробного описания всех су-ществующих в спутниковых системах связи методов управления доступом к среде. Рассматриваются те, которые в большей степени совместимы с прин-ципами организации взаимодействия ССС с компьютерными абонентскими станциями, автономными или подключаемых к сети ЭВМ.
2.7.1.1. Доступ с частотным разделением каналов (МДЧР)
МДЧР является наиболее простым и распространенным методом, ис-пользуемым как в аналоговых, так и цифровых ССС. При МДЧР каждая ЗС передает свои сигналы в отведенном ей участке полосы пропускания ре-транслятора. Основной недостаток МДЧР - уменьшение пропускной способ-ности по сравнению с односигнальным режимом, вызванное необходимостью снижения на 4...6 дБ мощности выходного усилителя ретранслятора из-за появления интермодуляционных помех. Кроме того, необходимо обеспечить высокую стабильность частоты и мощности сигнала, излучаемого каждой ЗС. В системах с МДЧР передача может осуществляться как многоканальны-ми сигналами, так и одноканальными с использованием принципа передачи "один канал на несущей" (ОКН). Метод ОКН применяют в основном в сети станций с небольшим числом каналов. Основное преимущество метода со-стоит в возможности реализации принципа предоставления каналов по тре-бованию. Метод МДЧР широко используется в ССС "Интерспутник", intelsat, национальных ССС многих стран.
Данный метод сложно использовать для подключения большого числа компьютерных абонентских станций и сетей ЭВМ.
2.7.1.2. Доступ с временным разделением (МДВР)
Метод МДВР нашел применение в связи с реализацией цифровых ме-тодов передачи. При этом каждой ЗС для излучения сигналов выделяется определенный, периодически повторяемый временной интервал. Интервалы излучения всех станций взаимно синхронизованы, в силу чего перекрытие их не происходит. В каждый момент времени через ретранслятор проходит сиг-нал только одной станции и отсутствует нелинейное взаимодействие сигналов разных ЗС в усилителе ретранслятора. Метод МДВР получает развитие для передачи данных большого числа абонентских станций, подключенных к се-ти цифровой телефонной связи и с помощью аппаратуры уплотнения кана-лов осуществляется организация передачи через главные ЗС. Для подключе-ния большого числа автономных компьютерных абонентских станций и сетей ЭВМ с непосредственной связью со спутниковой станцией требуются значи-тельные затраты при ограниченных возможностях по числу ЗС.
2.7.1.3. Доступ с кодовым разделением (МДКР)
Метод кодового разделения основан на одновременной передаче в по-лосе частот ретранслятора сигналов нескольких станций, модулированных информационным сигналом и кодовым сигналом - длинной псевдошумовой последовательностью. На приеме информация выделяется путем умножения принятого сигнала на копию псевдошумовой последовательности. Надежное разделение достигается благодаря ортогональности кодовых сигналов от-дельных ЗС.
Широкополосные сигналы используются в радиоастрономии и военной связи (для обеспечения секретности). К преимуществам их использования в спутниковой связи относятся :
- малые помехи другим системам и слабая чувствительность к помехам от других систем;
- низкая вероятность перехвата;
- невосприимчивость к засветке Солнцем (при малых антеннах).
Основным недостатком МДКР является низкая эффективность исполь-зования пропускной способности ретранслятора (1-2%). Использование МДКР с широкополосными сигналами оправдано в сетях с большим числом редко работающих терминалов при значительном уровне помех, когда эко-номическая эффективность определяется не степенью загрузки ретранслято-ра, а резким снижением затрат на земную сеть.
2.7.2. Сравнительное сопоставление основных методов
Основные преимущества метода МДЧР заключаются в простоте обо-рудования, невысоких требованиях к параметрам тракта передачи, меньшей мощности передатчика ЗС по сравнению с МДВР. С ростом числа участву-ющих в работе ЗС пропускная способность ствола ретранслятора в режиме МДВР эффективнее, чем в режиме МДЧР.
МДВР позволяет легко регулировать трафик между отдельными ЗС изменением длительности их пакетов или числа пакетов в кадре. В системе с МДЧР изменение пропускной способности отдельных ЗС связано со сложной перестройкой оборудования на всех ЗС. Еще одно преимущество метода МДВР проявляется при анализе построения аппаратуры ЗС. МДВР проявля-ется при анализе построения аппаратуры ЗС. С ростом числа станций в сети число преобразователей частоты в аппаратуре МДЧР достигает десятков, при МДВР достаточно одного преобразователя частоты на ствол.
Вместе с тем метод МДВР имеет существенный недостаток, ограничи-вающий его применение на линиях с малым трафиком - он требует использо-вания на ЗС большой антенны, передатчика сравнительно большой мощно-сти и сложной аппаратуры синхронизации независимо от трафика станции. Специально для сетей с малыми станциями разработаны методы комбиниро-ванного частотно-временного доступа, совмещающие преимущества МДЧР и МДВР.
В простейшем случае ЗС передают свои сообщения в виде пакетов в произвольные моменты времени и ждут подтверждения приема от адресата. Если часть сообщений утрачивается из-за наложения сигналов других ЗС, станция-отправитель повторяет свое сообщение полностью или частично. Протокол доступа ALOHA и его разновидности пригодны в сетях передачи данных при незначительном графике и обеспечивают эффективность исполь-зования ретранслятора не более 25%.
На одной или нескольких несущих в МДЧР-системе могут передаваться сравнительно низкоскоростные потоки с временным разделением сигналов нескольких ЗС с малым трафиком. Этот метод совместим с существующими МДЧР-сетями, требует не очень большого увеличения мощности передатчика и дает некоторый выигрыш пропускной способности ретранслятора. В сети с двумя, скачками на линии "центральная ЗС - малая ЗС" может при этом ис-пользоваться МДВР.
Другой метод - МДВР с многими несущими, иначе называется много-частотным МДВР или МДЧР/МДВР. В режиме МДВР с многими несущими полоса частот ретранслятора делится на ряд меньших полос, в каждой из ко-торых передается на отдельной несущей индивидуально или методом МДВР сравнительно низкоскоростная (до 2 Мбит/с) информация от малых ЗС. Эф-фективность использования ретранслятора снижается в меньшей степени, чем при МДЧР, и в то же время каждая ЗС работает с меньшей скоростью, чем в классическом МДВР с одной несущей.
В одном из вариантов ЗС может передавать свои пакеты поочередно на разных несущих частотах, занимая свободные окна в кадре. Синхронизация осуществляется путем сравнения тактовых частот, генерируемых различны-ми ЗС и передаваемых периодически в составе пакетов, с тактовой частотой, генерируемых на борту. Разностный сигнал транслируется на ЗС и исполь-зуется для подстройки тактового генератора. Мощность ЗС на передачу при этом будет минимальной, а использование ретранслятора - максимальным. Практическую реализацию указанного режима затрудняет сложность борто-вого ретранслятора, который должен обеспечить демодуляцию принятых сигналов, выделение цифровых потоков отдельных ЗС, компрессию, объеди-нение в общий цифровой поток, формирование сигналов управления и сиг-нализации.
Возможны промежуточные, менее сложные режимы обработки сигнала на борту, используемые также на линиях магистральной связи: коммутация на сверхвысоких частотах (СВЧ), коммутация в групповом спектре частот с регенерацией и без регенерации сигнала. В спутнике с многолучевыми ан-теннами и коммутацией на борту бортовая коммутационная матрица осу-ществляет необходимые соединения между лучами линий вверх и вниз в со-ответствии с потребностями трафика. Недостатком метода обработки на бор-ту является жесткая привязка конструкции ИСЗ к конфигурации сети и спо-собам формирования передаваемых сигналов.
2.8. Земные станции (ЗС) спутниковых систем связи
ЗС принято разделять в зависимости от выполняемых функций:
158 - приемо-передающие, работающие в сети магистральной телефонной связи и обмена другими видами сообщений;
- приемные станции распределительных систем (ТВ, звукового вещания, циркулярной информации);
- передающие ЗС и приемные установки систем спутникового телевеща-ния (СТВ);
- абонентские терминалы подвижных служб.
Малые ЗС занимают промежуточное положение между первыми двумя категориями. Основными показателями для всех ЗС являются:
- диапазон частот на передачу и прием;
- добротность станции (отношение коэффициента усиления к суммарной шумовой температуре ВЧ-тракта);
- эквивалентная изотропно излучаемая мощность.
2.8.1. Антенны ЗС
Антенна ЗС должна иметь высокий коэффициент использования по-верхности, отличаться низкой температурой и уровнем боковых лепестков диаграммы направленности, не превышающим международных норм, давать возможность наведения луча на ИСЗ. В системах с разделением по поляри-зации антенна должна обеспечивать кроссполяризационную развязку более 27 дБ. Наилучшим образом этим требованиям удовлетворяет двухзеркаль-ная антенная система Кассегрена, наиболее часто применяемая на ЗС. В про-стых приемных установках ТВ-вещания чаще используется однозеркальная схема. Для снижения уровня боковых лепестков антенну выполняют неосе-симметричной с вынесенным облучателем, незатеняющим основное эеркало. ДЛЯ снижения шумовой температуры фидерного тракта стремяться умень-шить потери в нем путем применения лучевода или выноса малошумящего усилителя (МШУ) к облучающей системе.
2.8.2. Построение типовой ЗС
Типовая ЗС Intelsat стандарта В работает в диапазоне 6/4 ГГц и содер-жит двухзеркальную антенну Кассегрена с диаметром основного зеркала 9 - 14 м. Среднеквадратичное отклонение профиля зеркала от расчетного не превышает 1 мм. Уровень боковых лепестков диаграммы направленности удовлетворяет типовым нормам. Автосопровождение ИСЗ осуществляется методом экстремального регулирования, точность наведения составляет 0,06 град. В качестве МШУ в зависимости от диаметра используются неохлажда-емые параметрические усилители или транзисторные. ДЛЯ работы в системе добротность станции должна быть более 31,7 дБ/К.
Станция обеспечивает работу в режимах МДЧР/ЧМ с числом каналов в стволе до 252, МДЧР/ОКН с ИКМ-ФМ с разносом несущих 45 кГц, МДВР со скоростью 120 Мбит/с, передачу данных со скоростями от 64 Кбит/с до 44 Мбит/с, обмен ТВ-программами в полосе ствола 36 МГц.
ДЛЯ работы в диапазоне 30/20 ГГц в Японии используются ЗС с антен-ной диаметром 5 м, что равносильно 25 м в диапазоне б/4ГГц. ЛАЯ компен-сации затухания в осадках применяется управление мощностью на передаче. Скорость передачи составляет 1,544 Мбит/с на несущую, что обеспечивает одновременную передачу речевых сообщений, данных, факсимиле, непо-движных изображений.
В рамках Международного консультативного комитета по радиосвязи (МККР) проведены работы по унификации требований к ЗС, что позволило получить рациональные схемные решения. В настоящее время многими ком-паниями выпускаются специализированные интегральные микросхемы от-дельных узлов приемных и передающих устройств, что снизило стоимость ЗС. Стоимость приемной установки с антенной диаметром 1,8 м составляет 1000 -2000 долларов.
2.8.3. Малые ЗС
Еще одной новой формой использования спутниковой связи являются системы, ориентированные на пользователя. С ростом энергетических воз-можностей ИСЗ, формированием многолучевых диаграмм направленности бортовых антенн становится возможным применение при скоростях переда-чи до 2 - 8 Мбит/с простых и недорогих малых ЗС, размещаемых непосред-ственно на здании пользователя, что повышает оперативность, гибкость и надежность связи, исключает необходимость наземной соединительной линии и в конечном счете повышает экономическую эффективность использования спутниковых каналов. Малые ЗС могут использоваться для связи перифе-рийных ЭВМ и персональных компьютеров с центральной большой ЭВМ, дирекции предприятия с филиалами, для периодической передачи собирае-мой информации и во всех других случаях, когда требуется обеспечить связь с большим числом станций, трафик которых невелик. По данным США , со-здание в рамках компании частной спутниковой сети оправдано в любом из следующих случаев: товарооборот превышает 500 МЛН. ДОЛЛ.; численность персонала более 10 тыс. человек; число производственных объектов более 500; затраты на услуги связи превышают 2 млн долл. в год; объем экспорта составляет более 20% от общего товарооборота.




Тэги: Сетевые устройства и средства коммуникаций, МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ В СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМАХ, Особенности использования спутниковых каналов, Передача сигналов в аналоговой форме, Передача циркулярных сигналов, Системы с коммутацией каналов с временным уплотнением, Коммутация пакетов, Описание основных методов многостанционного доступа, Доступ с частотным разделением каналов (МДЧР), Доступ с временным разделением (МДВР), Доступ с кодовым разделением (МДКР), Бортовые ретрансляторы ССС



x

Уважаемый посетитель сайта!

Огромная просьба - все работы, опубликованные на сайте, использовать только в личных целях. Размещать материалы с этого сайта на других сайтах запрещено. База данных коллекции рефератов защищена международным законодательством об авторском праве и смежных правах. Эта и другие работы, размещенные на сайте allinfobest.biz доступны для скачивания абсолютно бесплатно. Также будем благодарны за пополнение коллекции вашими работами.

В целях борьбы с ботами каждая работа заархивирована в rar архив. Пароль к архиву указан ниже. Благодарим за понимание.

Пароль к архиву: 4R3526

Я согласен с условиями использования сайта