Comunicatii in General

7/29/2019 Comunicatii in General

1/41

Comunicatii prin satelit

Prezentare generala


2/41

Semnificaia termenului comunicaii mobile satelitare

sunt sisteme de radiocomunicaii concepute pentru: vehicule terestre avioane nave

terminale portabile

Constau, n esen, din unul sau mai muli satelii, una sau mai multe staii de sol fixe (gateway Earth station)

staii mobile deservesc fie ntreaga suprafa a Pmntului (globale), fie anumite zonegeografice (zonale).


3/41

Cele mai cunoscute sisteme satelitare

Statia Spatiala InternationalaGPS - Global Positioning SystemSateliti sincroni..Luna ?!


4/41

24 sateliti; 6 din ei sunt deasupra orizontului tot timpul (6 planuri orbitale,4 sateliti in fiecare plan)

Cei 6 sunt utilizati de utilizator GPS pentru a determina locatia sa

Perioada de rotatie de 12 ore, situati la 12000 mile deasupra

Global Positioning Satellites (GPS)


5/41

Termeni utilizai- legtura de comunicaii de la Pmnt la satelit se numete traiect ascendent(uplink),- de la satelit la Pmnt : traiect descendent (downlink),- legtura satelit-staie de sol fix (gateway): feeder-link.Comunicaiile sunt de tip bidirecional

Transponder sistemele electronice montate pe satelit pentru conversiasemnalelor de pe uplink in semnale transmise pe downlink

Radiodeterminarea este un sistem bidirecional care permite mobilului sicunoasc poziia geografic. De asemenea, poziia este cunoscut i de alte

staii (de exemplu staiile fixe de sol). Radionavigaia este un sistem unidirecional de la mobil la satelit sau inverscare i permite mobilului s stabileasc drumul optim pn la destinaie.Mobilul este singurul care i cunoate poziia.


6/41

EVOLUIA COMUNICAIILOR PRIN SATELIT

Generaia I: de la mijlocul anilor 60 pn la mijlocul anilor 70 sateliii erau de dimensiuni mici i puterea pe care o transmiteau spre Pmntera redus. dimensiunile antenelor staiilor terestre trebuiau s fie foarte mari (n jur de 30

m diametrul) pentru a obine ctiguri suficient de bune; antene trebuiau fixate pesol. primul satelit INTELSAT (cunoscut sub numele Early Bird i lansat n 1965)cntrea 40 de kilograme pe o orbit geostaionar.

Generaia II: anii 80 dimensiunile sateliilor i ale antenelor cu care acetia erau echipai au crescut,ceea ce le-a permis s lucreze cu puteri mai mari. diametrele antenelor staiilor de sol s-au micorat, ajungnd la valori de ordinul

metrilor. VSAT (very small aperture terminals). Sateliii de la INTELSAT-VII cntresc 1500 de kilograme pe orbit, iardiametrul antenei terestre este mai mic de 2 metri. aceste antene erau, totui, prea mari pentru a putea fi instalate pe mobile cum

sunt avioanele sau automobilele.


7/41

- 1982, The International Maritime Satellite Organization (INMARSAT) a demarat oserie de servicii de comunicaii prin satelit n domeniul marinei comerciale noceanele Atlantic, Pacific i Indian. Ulterior aceste servicii au fost extinse i n domeniul aviaiei i al transporturilorterestre.

Generaia III: n secolul 21: sistemele personale de comunicaii prin satelit: fiecare individacceseaza direct satelitul pentru a stabili un canal de comunicaie cu ajutorul unuiterminal de mn. utilizarea benzilor de frecvene foarte nalte (banda Ka - 30/20GHz, 47/44GHzi unde milimetrice).n cazul comunicaiilor personale prin satelit, terminalele handheld opereaz cuputeri de emisie mici, iar antenele lor au ctiguri reduse

Programe tipice n acest sens: Advanced Communication Technology Satellite (ACTS) n Statele Unite Communication And Broadcasting Engieneering Test Satellite (COMETS)

n Japonia.


8/41

Clasificarea orbitelor

Circulare sau eliptice

Circulara cu centru in centrul pamantului

Eliptica cu un centru de focalizarea in centrul pamantului

Orbita in jurul pamantului in diferite plane

- Orbita ecuatoriala

- Orbita polara- Orbite inclinate

Altitudinea satelitilor

Orbita geostationara (GEO) Orbita la inaltime medie (MEO)

Orbita la inaltime mica (LEO)


9/41

Termeni

Unghiul elevatiei (Elevation angle) unghiul de laorizontala la punctul central al antenei, cand antenaeste focalizata pe satelit ( )

Exista definit un unghi minim de elevatie, afectat deobstacole pe linia vederii (line of sight), atenuareadatorita conditiilor atmosferice (mai importantapentru unghiuri mici), zgomotul termic care afecteazareceptia

Unghiul de acoperire (Coverage angle) masoaraportiunea terestra acoperita de satelit


10/41

GEO Geostationary Earth Orbit

- orbit geostaionar = orbita unui satelit sincron care se rotete pe o orbit circularn sensul de rotaie al Pmntului n planul ecuatorial al acestuia la altitudineade 35800 km; folosesc banda Ka- perioada de revoluie a unui satelit geostaionar este de 24 ore iar viteza sa de 3,7

km/s;- sateliii aflai pe orbite geostaionare trebuie s fie foarte mari pentru a putearecepiona puteri foarte sczute i a emite cu puteri mari;-din cauza distanei foarte mare ntre sol i satelit apar ntrzieri importante alesemnalului (270ms) care pot fi extrem de

suprtoare n cazul transmisiunilor n timp real(convorbiri telefonice).-nu pot acoperi zonele polare ( peste 80 gradelatitudine)-Nu prezinta comutatie intre sateliti


11/41

Exemple Sateliti sincroni


12/41

Noile soluii sunt cunoscute sub denumirile:

LEO - Low Earth Orbit grup de satelii cu orbite circulare de altitudini joase (500 km 1500 km)- Frecventa de 800MHz, benzile L,S- opereaza pe orbite multiple- intarziere de 5- 15ms- durata mai mica de viata (5ani fata de 15 pentru GEO)- vizibil pana la 20 minute-- exemplu: Iridium


13/41

MEO - Medium Earth Orbit (ICO Intermediate Circular Orbit). grup de satelii cu orbite circulare de altitudini medii (5000 km 12000 kmaltitudine); perioada orbitala: 6 ore n cazul acestor sisteme atenurile de propagare i ntrzierea semnalului auvalori mici-Intarzieri de zeci ms (50ms)-- vizibil cateva ore-- exemplu: GPS


14/41

HEO - Highly Inclined Elliptical Orbit. sateliii se gsesc pe orbite eliptice n jurul Pmntului, orbite care prezint un

apogeu i un perigeu. dezavantajul acestor sisteme const n faptul c atunci cnd satelitul se afl napropierea apogeului distana Pmnt- satelit este foarte mare (40000 km).

Tipuri deconexiuni:


15/41


16/41


17/41

Benzile de frecvente disponibile pentru comunicatiile satelitare

FSS refera servicii satelit utilizand statii terestre fixe (ex.: TV prin satelit)MSS refera servicii satelit pentru statii terestre mobile (ex.: telefonia)


18/41

Performanta legaturii satelitare, functie

de orbita si frecventa

Atenuarea datorata absorbtiei atmosferic


19/41

Proceduri de reglementare folosite n implementarea sistemelor de comunicaiimobile prin intermediul sateliilor

Implementarea unui sistem de comunicaii mobile prin satelit, care opereaz cu sateliide tip LEO, MEO sau GEO, necesit trimiterea ctre ITU-R (InternationalTelecommunication Union- Radiocommunication Department) cu cel puin cinciani nainte de introducerea sistemului, a unor informaii cu privire la:

-banda de frecven ce urmeaz a fi folosit;-tipul de modulaie al semnalului;-tipurile de antene, satelii i staii terestre folosite. n cadrul unor comitete internaionale se stabilesc toate detaliile i se trimit apoictre aprobare, autorizare i nregistrare a sistemului la Registrul internaional MIFR

(Master International Freqency Register). Se adopt reglementri internaionale foarte stricte asupra acestor sisteme:

- evita interferentele cu statiile serviciilor mobile- limitarea nivelului la granitele statale

Reglementrile sunt necesare datorit alocrii unor subdomenii n cadrul acelorai

benzi att pentru serviciile mobile ct i pentru cele fixe:SERVICII MOBILE CIVILE: 1530MHZ-1544MHZ; 1555MHZ-1559MHZ;

1626.5MHZ-1645,5MHZ; 1656,5MHZ-1660,5MHZSERVICII MOBILE MARITIME: 1533MHZ-1544MHZ; 1634,5MHZ-1645,5MHZCOMUNICATII FIXE PRIN SATELIT: 1550MHZ-1555MHZ; 1610MHZ- 1660,5MHZ

RADIOASTRONOMIE: 1610,6MHZ-1613,5MHZ


20/41

Alimentarea satelitilor:Celulele fotovoltaice cu siliciu au fost nlocuite cu celule fotovoltaice

cu Galiu-Arsen(Ga-As) a cror eficien este mai mare cu 30%-40%

CUTAREA/TAXAREA ABONATULUI, AJUSTAREA POZIIEI SATELITULUI:Prin GPS (Global Positioning System) se realizeaz o poziionare exact a oricruiabonat i astfel se rezolv problema cutrii i taxriiabonailor.

Satelitul i poate ajusta poziia, tot prin GPS, automat sau prin comenzi venite dela o staie terestr care controleaz ntreg sistemul


21/41

Metode de acces (strategii de alocare a capacitatii de transmisie)

Frequency division multiple access (FDMA) Time division multiple access (TDMA)

Code division multiple access (CDMA)


22/41

Ex: Galaxy satellites

(PanAmSat)

500 MHz total latime banda

24 canale a 40 MHz

Reutilizare frecvente prin

polarizare (2 unde polarizate

ortogonal)

Folosire alternativa a canalelorpentru legaturi punct la punct

1200 voice-frequency (VF) voice

channels

One 50-Mbps data stream

16 channels of 1.544 Mbps each

400 channels of 64 kbps each

600 channels of 40 kbps each

One analog video signal

Six to nine digital video signals

Frequency-Division Multiplexing


23/41

Forme de FDMA

Fixed-assignment multiple access (FAMA-FDMA)Asignarea benzilor este distribuita in maniera fixa intre statiiConexiunea logica are valori preasignateCererea poate varia

Utilizare neoptima

Demand-assignment multiple access (DAMA-FDMA)Asignarea capacitatii de transmisie este schimbata in functie de

cerintele fiecarei statii


24/41

FAMA-FDMA - Exemplu


25/41

Single channel per carrier (SCPC) latimea de banda impartita incanale de voce (VF) individuale

Atractiv pentru zone cu numar mic de utilizatori

DAMA un set de subcanale intr-un canal este tratat ca rezervade legaturi disponibile

Pentru legaturi full-duplex intre statii terestre, o pereche de

subcanale este asignata dinamic la cerere Asignarea la cerere este realizata in mod distribuit de catre

statia terestra utilizand CSC (common signaling channel)

DAMA-FDMA


26/41

DAMA-FDMA- exemplu


27/41

Transmisia ca o secventa repetitiva de cadre

Fiecare cadru contine un numar de sloturi de timp

Fiecare slot de timp dedicat unui transmitator

Fiecare statie foloseste canalul de uplink

Transmite numai in slotul de timp asignat

Satelitul repeta transmisiile receptate si le trimite latoate statiile pe downlink

Statiile trebuie sa cunoasca slotul de timp asignat atat

la transmisie cat si la receptie

FAMA-TDMA - operare


28/41

FAMA-TDMA Frame Format


29/41

FAMA-TDMA Example


30/41

DAMA-TDMA Example


31/41

SISTEME DE COMUNICAII MOBILE PRIN SATELITINMARSAT

prima generaie de S.C.M.S; INMARSAT International Maritime Sattelite Organization fondat n1979 cu scopul de a asigura comunicaii mobile prin satelit pentru utilizatori maritimi. Servicii ca: voce, date, telex la cerere ntre vase maritime i reele detelecomunicaii internaionale prin intermediul unei Staii Terestre de Coast (CES). In prima faz au fost nchiriai satelii de la COMSAT (trei satelii MARISAT) i dela ESA (doi satelii MARECS) iar mai trziu trei satelii INTERSAT V. Comunicaia satelii utilizatori n banda L 1,6 (1,5) GHz iar comunicaia custaia de sol n banda C 6 (4) GHz 1988 au inclus i servicii pentru aeronave; 1989 se adaugi servicii mobile terestre; 1994 INMARSAT devine Internaional Mobile Sattelite Organization. In 1994 existau 31.628 terminale (maritime) 20506 (terestre) 981 (aero). Pentru a rspunde solicitrilor de servicii este dezvoltat propria generaie desatelii:

- INMARSAT 2 (4 satelii 1990-1992)- INMARSAT 3 (5 satelii 1996 )


32/41

INMARSAT 3 folosete satelii cu putere de 8 ori mai mare dect INMARSAT 2 deci

terminale de abonat sunt mai mici, mai uoare, mai ieftineINMARSAT 3 are un fascicul global i cinci fascicule mici ntre care puterea i banda defrecven pot fi realocate dinamic funcie de trafic. Gama de terminale maritime, terestre este foarte variat.

Evoluia terminalelor i serviciilor a condus la existena a 6 variante: INMARSAT A INMARSAT B INMARSAT C INMARSAT M

INMARSAT Aero INMARSAT P

INMARSAT A


33/41

INMARSAT A varianta analogic pentru serviciul INMARSAT Ofer:

Servicii telefonice cu formarea direct a numrului, date, telex fax i pot electronic Folosesc antene parabolice cu diametrul de cca 1m; Pot fi folosite pentru a asigura servicii de monitorizare a flotei, videoreferin(64Kbps), schimburi de date pentru a trimite documentele n avans la autoritileportuare.

Terminalele montate n containere de dimensiunea unei valize cu anten ce sepoate mpacheta pot servi pentru comunicaii mobile terestre. In acest caz se pot realizai transmisiuni de date cu ajutorul unor modemuri n banda vocal cu viteze de pn la9,6 Kbp. Pot asigura i transmisiuni de date de vitez mare care poate servi la schimburi de

fiiere mari, difuzare audio de calitate i transfer video lucrnd n regim simplu sauduplex.

INMARSAT - B Varianta digital pentru INMARSAT-A

Servicii oferite: Comunicaii telefonice de bun calitate; Telex Date de vitez medie i mare Fax

Preul variaz ntre 3 i 7 $ pe minut Lucreaz cu consum mai mic dect INMARSAT A.


34/41

INMARSAT C Terminale care pot asigura: Mesaje memorate i transmise mai departe; Fax, E-mail Preul unui terminal: 5000 $ - 8000 $ Pre trafic: 1 $ pe minut. Pot fi utilizate pe vase mici sau pe rm sub forma unor valize mici; Poate servi i pentru transmisiuni de date de localizare, vitez, dirijare, rezerv decombustibil, consum de combustibil etc. Poate fi incluse n reelele de siguran (Safety NET) pentru analiza vremii,avertismente i predicii. Aceste terminale sunt adecvate i pentru achiziia de date de supraveghere,control (SCADA Aplicaii tipice monitorizarea nivelului rurilor, colectare datedespre vreme supraveghere conducte petroliere).

INMARSAT - M Terminale compacte ( ca o valiz mic) care pot asigura: Transmisii vocale la 6,4 Kbps. Date la 2,4 kbps Fax Prede cost (36) $ pe minut Recomandabile n locuri izolate sau rurale pentru a se realiza un sistemde comunicaie fr fir.

INMARSAT AERO


35/41

INMARSAT AERO Terminale care asigur servicii de interconectare ntre nave aeriene i reeauatelefonic public comutat.

Voce la 9,6 kbps. Antene directive cu ctig de 12dB; Existi un sistem cu antene omnidirecionale pentru date de vitez redus (600bps) Din 1994 marile companii au echipamente de comunicaii INMARSAT. Ulterior acestea au fost diversificate prezentnd patru subvariante (C,H,I,L)


36/41

INMARSAT P (ICO) 1995 se nfiineaz compania ICO Global Communications Ltd.

1996 au nceput studiile privind posibilitatea realizrii unor terminale de mn; proiectul prevede folosirea a 12 satelii MEO (ICO) la 10335 km: dou plane orbitalenclinate la 45fa de ecuator. Asigurarea serviciilor va ncepe n jurul anului 2000; Servicii ce se vor oferi:

Transmisiuni vocale de bun calitate cu mod de lucru dual(celular satelit); Date n regim duplex la rate 2,4 kbps sau mai mari; Fax Paging global

Servicii de radionavigaie Pentru a nu fi necesare rezerve mari n proiectarea sistemului atunci cnd suntnecesare transmisiuni n cldiri se prevede existena unui sistem de avertizare i pagingfoarte performant; Terminalele sunt mici (300cm3) i cost sub 1500 USD.

Putere medie transmis de cca 0,25W la o medie pe durata a 6 minute; Frecvene folosite: pentru recepie: banda L - 1,610 1,626Khz pentru emisie: banda S 2,48 2500GHz.


37/41

SISTEME CARE FOLOSESC SATELII LEO

IRIDIUM Sistemul IRIDIUM a fost propus i dezvoltat de consoriul Motorola; Este finanat de o asociaie internaional de companii industriale i detelecomunicaii care au cumprat drepturile de la Motorola . Operaional din 1998; viabil pana in 2014

Const initial ntr-o constelaie de 66 satelii la o nlime de 785 km, cu 6planuri orbitale nclinate la 86,4; se asigura redundanta Pentru orice terminal de pe suprafaa globului un satelit este permanentvizibil la cel puin 8deasupra orizontului; Fiecare satelit folosete trei antene pentru a acoperi solul cu 48 de

fascicule, diametrul fiecrui fascicul fiind de 600km. Cei 66 de satelii asigur 3168 celule dintre care numai 2150 trebuie sfie active pentru a acoperi suprafaa globului; Cnd satelitul se mic utilizatorul ntlnete fascicule adiacenteaproximativ o dat pe minut; Banda de frecvene alocat pentru trafic: L- 16101626,5MHz Fasciculele vecine folosesc frecvene diferite; Frecvenele sunt refolosite n fascicule neadiacente.


38/41

Banda alocat este divizat n 12 subbenzi i fiecare subband este reutilizat depatru ori pe fiecare satelit.

Fiecare fascicul poate asigura 80 de canale deci n total 2150x80=172000canale Accesul multiplu: TDMA/FDMA cu viteza de 50kbps; Se pot asigura transmisiuni duplex: Voce, la 4800bps

Date, la 2900bps Duplexarea se face tot cu diviziune n timp (TAD)

Legturile ntre satelii i ntre satelii i staia de control de la sol respectiv custaiile poart, sunt realizate n banda Ka.

Se lucreaz cu viteze mari putndu-se asiguratransmisiunile asociate iniierii apelurilor, transferuluii controlului comunicaiei. Exist mai multe staii poart pentru conectarea lareeaua public: acestea folosesc antene parabolice

cu ctig mare pentru a urmri sateliii. Terminalele de abonat sunt terminale de mnsau terminale de pager de buzunar. Fiecare satelit poate asigura 100 de ci telefonice Prelucrarea apelurilor are la baz standardul GSM

Constelatia IRIDIUM


39/41

One Commercial Gateway Provides GlobalConnectivity

Tempe, Arizona

DoD Gateway in Hawaii Supports US

Government Traffic Satellite Constellation

66 Fully Operational Satellites

13 In-Orbit Spares Constellation Life to 2013/2014

Satellite Operations Main Facility in Leesburg, VA Back-up Facility in Chandler, AZ

All Gateways Support Voice and DataServices

Dial-up

Direct Internet Access

Short Message Service

Short Burst Messaging Paging

RUDICS

36 Months of Continuous Growth


40/41

VSAT (Very Small Aperture Terminal)

Sistem satelitar pentru utilizatori home sau businessFunctie de latimea de banda necesara, sistemele VSAT sunt putin voluminoase(antene de 1-2 metri diametru) si usor de instalat. Prin conectarea terminalelor VSATla un hub terestru poate fi realizata cu costuri reduse o retea care sa asigurecomunicatii doar prin intermediul acestui hub (configuratie de retea STAR)

Aplicatii potentiale ale ale retelor VSAT:

Asigura conectivitate LANPot functiona ca retele VPNPermit VoIPAsigura acces INTERNETTeleconferinte videoComunicatii de voceSolutii de backup


41/41

Avantajele utilizarii transmisiilor satelitare

Sistem dual: Utilizatorii serviciilor convenionale terestre mobile vor putea comutape serviciul de satelit cnd se afl n afara ariei de acoperire a reelei clasice. Legtura prin intermediul satelitului poate furniza rute pentru apeluri

blocate n reeaua terestr datorit unor posible umbriri de ctre diverse structurigeografice. Utilizatorii vor putea s emiti s recepioneze apeluri ori pe calea

celulelor terestre ori, n absena acestora, direct prin satelit. Sistem global multifuncional: Interfee ntre toate sistemele terestre

mobile existente: GSM, AMPS, NMT, DCS, IS-95. n afara comunicaiilor vocale se realizeaza comunicaii de date,paging, fax prin implementarea unor porturi de date externe i buffereinterne de memorie. Sistem global care s cuprindi accesul la Internet, videoconferine i

multimedia

Comunicatii in General

Documents

Transcript of Comunicatii in General