Эскорт-услуги в Москве от Queens Palace


GOUSPO студенческий портал!

форум, учебники, лекции, и многое другое

Мар

31

Кабельные и беспроводные каналы, оптоволоконные линии

Автор: admin

Кабельные и беспроводные каналы, оптоволоконные линии

Рассмотрим основные средства и каналы телекоммуникации (первичной сети связи). К ним относятся:

•  кабельные каналы (витая пара и коаксиальные кабели);

•  оптоволоконные каналы;

•  радиосвязь.

Некоторые физико-технические характеристики каналов те­лекоммуникации. Основным параметром всякого канала связи является его пропускная способность, определяющая максималь­ное количество информации, передаваемое в единицу времени без потерь и искажений.

Общепринятой мерой измерения пропускной способности является бод, или 1 бит/с. Например, низкокачественная теле­фонная связь обеспечивает не более 2400 бод, высококачествен­ная — до 32 килобод (кбод), цифровая телефония — до 64 кбод и т. д.

Не вдаваясь в подробности, заметим здесь лишь, что на уро­вень пропускной способности в свою очередь влияют:

•  частотный диапазон канала — интервал частот («широкополосность»)   синусоидальных   колебаний,   передаваемых без повреждений;

•  динамический диапазон или отношение «сигнал/шум», изме­ряемое обычно в децибелах (дБ) логарифмическая мера отношения, ослабления, усиления сигнала и пр. (20 дБ ослабление или усиление в  10 раз, 40 дБ в  100 раз, 60 дБ в 1000 раз и т. д.).

Спектр используемых для связи частот делится на ряд диапа­зонов, приведенных в табл.

Частотные диапазоны некоторых каналов связи и передачи информации

Номер Название диапазона Частота Длина волны
1 Высокочастотный (ВЧ) - HF 3 30 МГц 100-10 м
2 Сверхвысокочастотный (СВЧ) - VHF 50 100 МГц 6 3 м
3 Ультравысокочастотный (УВЧ) -UHF 400 1000 МГц 75 30 см
4 Микроволновый 3-109 - 1011 Гц 10 см 3мм
5 Миллиметровый 1011 - 1013Гц 3 мм 0,3 мм
6 Инфракрасный 1012 - 6•1014Гц 0,3 мм 0,5 мкм

1. Кабельные каналы

Для целей телекоммуникаций исторически использовались первыми, основную долю этих каналов составляют телефонные медные кабели, которые содержат десятки или даже сотни витых пар проводов. Полоса пропускания таких кабелей обычно со­ставляет 3—3,5 кГц при длине 2—10 км. Эта полоса диктовалась ранее нуждами аналогового голосового обмена в рамках комму­тируемой телефонной сети. С учетом возрастающих требований к широкополосности каналов витые пары проводов стали заме­нять коаксиальными кабелями, которые имеют полосу от 100 до 500 МГц (до 1 Гбит/с), и полыми волноводами. Именно коаксиальные кабели стали вначале транспортной средой локальных сетей ЭВМ.

Витая пара

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение, часто называемое «витой парой» (скрученная пара, twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 100 Мбит/с, легко наращивается, однако отличается слабой устойчивостью к помехам. Длина кабе­ля не может превышать 1000 м при скорости передачи 10 Мбит/с.

Различают два типа данного кабеля:

•  экранированная витая пара (Shielded Twisted Pair, STP);

•  неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted Pair, UTP). Оба типа состоят из пары витых медных проводов.

Кабель «неэкранированная витая пара» стал наиболее популярным бла­годаря своей низкой стоимости, гибкости и простоте установки. Единственным недостатком такого кабеля является уязвимость к электрическим помехам и «шумам» в линии. Экранирование проводов витой пары увеличивает стоимость и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля. Кабели «витая пара» бывают разной категории (3, 4, 5 или 6). Номер категории указывает на скорость передачи. Чем выше номер категории, тем большую скорость передачи поддерживает кабель.

Витые пары бывают одинарными, объединенными в многопар­ный кабель или оформленными в виде плоского ленточного кабеля. Несколько витых пар часто объединяют и помещают в одну за­щитную оболочку. В качестве такого кабеля можно использовать обычный телефонный провод (категория 3). Сетевые адаптеры, способные работать с витой парой, имеют разъем RJ-45, анало­гичный применяемому в телефонных аппаратах.

Кабели, изготовленные из витых пар категории, с полосой 100 МГц обеспечивают про­пускную способность до 155 Мбит/с. При четырех витых парах это позволяет осуществлять передачу до 622 Мбит/с. Кабели кате­гории 6 сертифицируются до частот 300 МГц, а экранированные и до 600 МГц. Такой кабель пригоден для передачи информации со скоростью более Гбит/с.

По мере развития технологии витые пары смогли вытеснить коаксиальные кабели. Это произошло, когда полоса пропуска­ния витых пар достигла 200—350 МГц при длине 100 м (неэкра­нированные и экранированные витые пары категории 5 и 6), а цены на единицу длины сравнялись. Витые пары проводников позволяют использовать биполярные приемники, что делает систему менее уязвимой (по сравнению с коаксиальными кабе­лями) к внешним наводкам. Но основополагающей причиной вытеснения коаксиальных кабелей явилась относительная деше­визна витых пар.

Коаксиальная (соосная) система проводников

Коаксиальная (соосная) система проводников из-за своей сим­метричности вызывает минимальное внешнее электромагнитное излучение. Сигнал распространяется по центральной медной жиле, контур тока замыкается через внешний экранный провод. При заземлении экрана в нескольких точках по нему начинают протекать выравнивающие токи. Такие токи могут стать причи­ной внешних наводок (иной раз достаточных для выхода из строя интерфейсного оборудования), именно это обстоятельство является причиной требования заземления кабеля локальной сети только в одной точке. Наибольшее распространение полу­чили кабели с волновым сопротивлением 50 Ом. Это связано с тем, что эти кабели из-за относительно толстой центральной жилы характеризуются минимальным ослаблением сигнала (вол­новое сопротивление пропорционально логарифму отношения диаметров внешнего и внутреннего проводников).

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехо­защитен и применяется для связи на относительно большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи инфор­мации — от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может дости­гать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основ­ной и широкополосной передачи информации.

Широкополосный коаксиальный кабель не восприимчив к поме­хам, легко наращивается, но цена его высока. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передаче информации в ба­зисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усили­тель (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).

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с вол­новым сопротивлением 50 Ом. Его назавают еще толстый Ethernet(thick), или желтый кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие повышенной помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям.

Максимально доступное расстояние без повторителя не пре­вышает 500 м (если общая длина сети больше 500 м, ее необхо­димо разбить на сегменты, соединенные друг с другом через спе­циальное устройство — репитер), а общее расстояние сети Ethernet — около 3000 мEthernet-кабель, благодаря своей маги­стральной топологии, использует в конце лишь один нагрузоч­ный резистор.

Cheapernet-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 10 Мбит/с.

Как правило, большинство сетей Ethernet создано именно на базе тонкого кабеля.

При соединении сегментов Cheapernet-кабеля также требу­ются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при нара­щивании. Соединения сетевых плат производятся с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов СР-50. Дополнительное экранирование не требуется.

Расстояние между двумя рабочими станциями без повтори­телей может составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети наCheapernet-кабеля — около 1000 м. Приемопередат­чик Cheapernet расположен на сетевой плате как для гальвани­ческой развязки между адаптерами, так и для усиления внешне­го сигнала.

Тонкий коаксиальный кабель, используемый для Ethernet, имеет диаметр 0,2 дюйма и волновое сопротивление 50 Ом.

Импортный кабель RG-58A/U соответствует спецификации IOBASE2. Можно также использовать кабель РК-50, выпускае­мый нашей промышленностью. Сеть Ethernet на тонком кабеле существенно проще, чем на толстом.

Следует отметить, что некоторые фирмы выпускают адапте­ры Ethernet, способные работать при длине сегмента до 300 м (например, адаптеры фирмы 3COM). Однако такие адаптеры стоят дороже и вся сеть в этом случае должна быть сделана с ис­пользованием адаптеров только одного типа.

Некоторые (но не все) сетевые адаптеры Ethernet способны работать с кабелем, представляющем собой простую неэкрани­рованную витую пару (спецификация 10BASE-T). В качестве та­кого кабеля можно использовать обычный телефонный провод и уже имеющуюся в организации телефонную сеть.

Достоинства сети на базе витой пары очевидны — низкая стоимость оборудования и возможность использования имею­щейся телефонной сети. Однако есть серьезные ограничения на количество станций в сети и на ее длину.

Для сети Ethernet на базе витой пары необходимо специаль­ное устройство — концентратор (Hub). Максимальное расстоя­ние от концентратора до рабочей станции составляет 100 м, при этом скорость передачи данных такая же, как и для коаксиаль­ного кабеля, — 10 Мбит/с.

Оптоволоконные линии

Наиболее эффективными являются оптические проводники, называемые также оптоволоконным кабелем. Разработка стекло­волокон с низким коэффициентом поглощения в инфракрасном диапазоне (<0,2 дБ/км) сделало возможным широкое распро­странение этих типов каналов связи. Пластиковые волокна при­меняются при длинах соединений не более 100 м и при ограни­ченном быстродействии (<50 Гц).

Данные передаются с помощью световых импульсов, прохо­дящих по оптическому волокну. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. Они обеспечивают защиту данных, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень слож­на. Вероятность ошибки при передаче по оптическому волокну не превышает 10~°, что во многих случаях делает ненужным контроль целостности сообщений. Допустимое удаление — бо­лее 50 км.

Оптоволоконные линии связи работают в частотном диапа­зоне 1013—1016 Гц, что на 6 порядков больше, чем в случае ра­диочастотных каналов (теоретическая пропускная способ­ность 50 000 Гбит/с). В настоящее время оптоволоконный кабель поддерживает пакетную скорость передачи данных 10, 100 или 1000 Мбит/с. Это связано с ограниченным быстродействием оборудования, преобразующего оптический сигнал в электрический и обратно. В ближайшие годы следует ожидать увеличения быстродействия таких устройств в 100—1000 раз.

Хотя этот кабель гораздо дороже и сложнее при монтаже, чем металлические (LJTP), он часто применяется в центральных магистральных сетях, где возникают электромагнитные тюля по­мех или требуется передача информации на очень большие рас­стояния без использования повторителей. Кроме того, благодаря совершенствованию оптоволоконной технологии данный кабель становится все более приемлемым по цене.

В 1990 г. в США суммарная протяженность оптических во­локон составляла около   9000000 км, к 2000 г. произошло утрое­ние этой длины. Сегодня увеличение протяженности оптоволо­конной сети происходит со скоростью около 1000 км оптоволо­конного кабеля в день

2. Радиосвязь (беспроводные каналы)

Применение электромагнитных волн для телекоммуникаций имеет более чем столетнюю историю. Если не используется на­правленная антенна и на пути нет препятствий, радиоволны рас­пространяются по всем направлениям равномерно и сигнал уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния ме­жду передатчиком и приемником (удвоение расстояния приво­дит к потерям в 6 дБ).

Диапазоны

Радиоканалы для целей передачи информации используют частотные диапазоны 902—928 МГц (расстояния до 10 км, про­пускная способность до 64 Кбит/с), 2,4 ГГц и 12 ГГц (до 50 км, до 8 Мбит/с). Они используются там, где не существует кабель­ных или оптоволоконных каналов или их создание по каким-то причинам невозможно или слишком дорого. Более низкие час­тоты (например, 300 МГц) мало привлекательны из-за ограничений пропускной способности, а большие частоты (>30 ГГц) ра­ботоспособны для расстояний не более или порядка 5 км из-за поглощения радиоволн в атмосфере.

При использовании диапазонов 4, 5 и 6 следует иметь в виду, что любые препятствия на пути волн приведут к их практически полному поглощению. Для этих диапазонов заметное влияние оказывает и поглощение в атмосфере.

Заметную роль в поглощении радио­волн играет вода. По этой причине сильный дождь, град или снег могут привести к прерыванию связи. Поглощение в атмосфере ограничивает использование частот более 30 ГГц. Атмосферные шумы, связанные в основном с грозовыми разрядами, доминиру­ют при низких частотах вплоть до 2 МГц. Галактический шум, приходящий из-за пределов Солнечной системы дает существен­ный вклад вплоть до 200 ГГц.

Мощность передатчика обычно лежит в диапазоне 50 мВт — 2 Вт. Для устройств на частоты 2,4 ГГц и выше, как правило, ис­пользуются направленные антенны и необходима прямая види­мость между приемником и передатчиком. На аппаратном уров­не здесь могут использоваться радиорелейное оборудование, радио­модемы или радиобриджи.

Перспективным полем применения радиоканалов являются мобильные ЭВМ. Сюда следует отнести и ЭВМ бизнесме­нов, клиентов сотовых телефонных сетей, и все случаи, когда ЭВМ по характеру своего применения подвижна, например, ме­дицинская диагностика на выезде, оперативная диагностика сложного электронного оборудования, когда необходима связь с базовым отделением фирмы, геологические или геофизические исследования и т. д. Радиосредства позволяют сформировать сеть быстрее (если не считать времени на аттестацию оборудова­ния, получение разрешения на выбранную частоту и лицензии на использование данного направления канала). В этом случае могут стать доступными точки, лишенные телефонной связи (что весьма привлекательно для условий России).

Системы мобильной связи

Идея сотовой телефонной связи появилась в лабораториях Белл, США, в начале 1970-х гг. Однако реализация началась только через 10 лет — в 1980-е гг. в Европе, особенно в Сканди­навии и Великобритании начался быстрый рост аналоговой со­товой связи. Системы сотовой связи используют полосы 800 МГц (от 806 до 902 МГц) и 1,9 ГГц (от 1,850 до 1,990 МГц).

Системы 1-го поколения (1G) были аналоговыми и работали и диапазоне 800 МГц. Системы 2-го (2G) поколения появились 10 годами позже и основывались на принципах цифровой связи. Сотовые системы используют три различные технологии разде­ления использования выделенной полосы:

•  множественный доступ с разделением частот (Frequency Division Multiple Access — FDMA);

•  разделение времени (Time Division Multiple Access — TDMA);

•  кодовое разделение (Code Division Multiple Access — CDMA). Наиболее распространены методы TDMA и CDMA.

GSM. В 1982 г. Европейская конференция почтовой и элек­тросвязи (Conference of European Posts and Telecommunications — CEPT) сформировала Рабочую группу по проблемам мобильной телефонии (Groupe Special Mobile — GSM), чтобы она разрабо­тала общеевропейский стандарт в данной области, удовлетво­ряющий определенным критериям:

•  эффективное использование спектра частот;

•  международное переключение (роуминг);

•  низкая стоимость мобильных и стационарных (базовых) устройств;

•  высокое качество передачи звука;

•  совместимость с другими системами цифровой связи (как ISDN и др.);

•  способность поддержки новых служб.

Было принято решение, что системы мобильной телефонии будут разрабатываться на базе цифровой связи и «GSM» впослед­ствии стало акронимом для Глобальной Системы Мобильных коммуникаций. В 1989 г. ответственность за спецификации GSM перешла от СЕРТ к европейскому Институту Стандартов Теле­связи (European Telecommunications Standards Institute — ETSI). Спецификации GSM (Стадия 1)были изданы в следующем году, но коммерческое использование системы не начиналось до сере­дины 1991 г. В 1995 г. спецификацииСтадии 2 расширили охват на сельские районы, и к концу этого же года около 120 сетей дей­ствовали приблизительно в 70 географических областях.

К началу XXI в. были сделаны основные шаги к так называе­мому третьему поколению (3G) услуг:

•  число подписчиков GSM во всем мире возросло приблизи­тельно до 165 млн;

•  появились первые GPSRS-сети — важный шаг по переходу к сетям 3G (третье поколение);

•  в Европе предприняты первые испытания WAP (Wireless Application Protocol).

В сети GSM выделяются четыре главные компоненты:

•  мобильная станция (телефон, «трубка»), которой пользует­ся абонент;

•  базовая станция, которая осуществляет радиосвязь с мо­бильной станцией;

•  сеть и подсистема переключения, главная часть которой — центр переключения мобильных услуг, который исполняет переключение запросов между мобильным телефоном и другими стационарными или мобильными пользователями сети, так же как управление мобильными услугами, типа установления аутентичности;

•  система операционной поддержки, которая наблюдает за надлежащим действием и настройками сети.

Международный Союз Телесвязи (International Telecommuni­cation Union — ITU), который (среди других функций) коорди­нирует международное распределение радиоспектра, разместил полосы 890—915 МГц для «восходящего сигнала» (мобильная станции к базе) и 935—960 МГц для «нисходящего» (база к мо­бильной станции) для мобильных сетей в Европе.

Так как спектр радиочастот — ограниченный ресурс, разде­ляемый между пользователями, необходимо распределить полосу пропускания среди как можно большего их количества. Метод, выбранный GSM, — комбинация FDMA и TDMA. FDMA осуще­ствляет разделение частот полной полосы пропускания в 25 МГц на 124 несущие частоты полосы пропускания по 200 кГц. Одна или более несущих частот отводятся на каждую базовую станцию. Каждая из этих несущих частот, используя схему TDMA, после этого разделяется на восемь временных интервалов. Один интер­вал времени используется для передачи мобильным телефоном и один — для приема. Они разнесены во времени так, чтобы мо­бильная станция не могла одновременно получать и передавать данные (что упрощает электронику).

Уникальность технологии GSM заключается в том, что поль­зователи должны использовать Карту идентификации подписчи­ка (Subscriber Identity Module Cards — SIM-карта) в телефонных трубках. Эти карты — маленькие чипы, поставляемые провайде­ром GSM и содержащие важнейшие данные: номер телефона, учетную информацию, телефонную книгу и пр. Это дает воз­можность пользователям переключать телефонные трубки GSM, просто снимая SIM-карту и вставляя в другое устройство. В ре­зультате пользователь может сохранить тот же самый номер, хотя он и поменял телефонную трубку.

Система GSM, используемая с переносным ПК, обеспечивает всестороннее решение проблемы коммуникации в движении. Пропускная способность факса в 9600 бод наряду со специальными возможностями, подобными международному роумингу и Службе коротких сообщений (Short Message Service — SMS), позволяет мобильным пользователям легко и надежно со­единяться при перемещении из страны в страну. Эти способно­сти передачи данных не являются автоматическими — провайдер GSM должен поддерживать эти функциональные возможно­сти для мобильных пользователей. Услугами передачи данных могут быть:

•  исходящая передача (Mobile Originated — МО), подразуме­вает, что пользователи могут посылать данные, находясь в отдаленном месте, используя сеть GSM;

•  входящая передача (Mobile Terminated — МТ) — пользова­тели могут получать данные, факсы или сообщения SMS на ноутбук, используя сеть GSM.

Системы 2G, доступные с конца 1999 г. для передачи голоса или данных, занимали единственный временной интервал TDMA, предлагая скорость передачи 9,6 Кбод.

Последующее введение Высокоскоростных переключаемых сетей передачи данных (High Speed Circuit Switched Data — HSCSD), которые требовали расширения стандарта GSM, чтобы ввести новый протокол радиосвязи, позволило использовать все восемь интерваловTDMA и увеличить скорость до 76,8 Кбод.

GPRS.

Пакетная радиослужба общего назначения (General Packet Radio Service — GPRS) представляет собой службу пере­дачи данных, предназначенную для сетей GSM и TDMA.

GPRS обеспечивает возможность непрерывного 1Р-соединения, чтобы связать корпоративные ЛВС и собственные ЛВС об­служивания операторов через интерфейсы к TCP/IP и Х.25. GPRS дает почти мгновенную установку связи и позволяет при этом проводить расчеты за услуги на основе количества передан­ных данных, а не времени связи. Как технологий пакетной пере­дачи данных, GPRSиспользует ресурсы сети и полосу пропуска­ния только при фактической передаче данных. Поддерживаются скорости от 14,4 Кбод, использующих только один интервал TDMA, до 115 Кбод при использовании всех восьми.

Системы GPRS идеально подходят для реализации приклад­ного протокола радиосвязи (WAP). WAP no GPRS приносит эко­номию стоимости как провайдерам, так и потребителям, потому: что GPRS - радиоресурсы необходимы только при передаче сообщения. Содержание WAP оптимизировано для устройств «тонкого клиента» типа мобильных телефонов, позволяя распространить это на 2,5G, 3Gи другие сети.

WAP.

Прикладной протокол радиосвязи (Wireless Application Protocol — WAP) представляет собой глобальный стандарт и не контролируется какой – либо одной компанией. Erisson, Nokia, Motorola и Unwired Planet основали Форум WAP в 1997 г. с первоначальной целью — определить спецификацию для промышленности по развитию беспроводных систем коммуникаций.

В результате была выпущена открытая глобальная специфи­кация, включающая сети CDMA, GSM и TDMA, а также охва­тывающая широкий спектр радиотерминалов — мобильные телефоны, пейджеры, двухстороннее радио, смартфоны и пр. WAP! расширяет и включает ранее разработанные и принятые прото­колы беспроводной связи.

Используется модификация языка HTML — HDML (Handheld Device Markup Language — Язык разметки для сверх­портативных устройств) и протокола HTTP — HDTP (Handheld  Device Transport Protocol — Протокол передачи для сверхпорта­тивных устройств). Радиотерминал содержит встроенный брау­зер, поддерживающий HDML и HDTP, и может связываться с Internet-провайдерами для доступа к информации.

Ключевое средство на устройствах WAP — микробраузер, ко­торый   реализует   доступ   к  любому   поддерживающему  WAP Web-сайту. Язык разметки для радиоприложений (Wireless markUp language — WML) базируется на стандарте XML, который широко используется  современными Web-сайтами.   Однако  есть важные различия в способе, которым информация организована в обычных иWAP-сайтах. Основное среди них — то, что в отличие от HTML, WML не поддерживает страниц, а вместо этого информация организована, используя метафору картотеки.

Процесс выглядит следующим образом. Пользователь мобильного телефона с микробраузером связывается с WAP-шлюзом, который отыскивает в Internet информацию в HTML или WML. Если контент находится в HTML, шлюз конвертирует ин­формацию в WML.

Запрошенная информация пересылается WAP-клиенту, используя наиболее доступные соответствующие средства мобиль­ного обслуживания пользователя сети.  Протокол WTP  (WAP transaction protocol) поддерживает уровень транзакций и обеспечвает надежную передачу датаграмм.  Протокол WSP  (WAP session protocol) поддерживает уровень сессии и обеспечивает обмен между приложениями. Интерфейс WTAI (Wireless Telephony Application Interface) является расширением WAE, разработан­ным для поддержки радиотелефонных приложений.

3. Спутниковые системы связи

Существенным преимуществом спутниковых систем связи по сравнению с пейджинговой и сотовой является отсутствие ог­раничений по привязке к конкретной местности Земли. Ожидается, что в начале XXI в. площадь зон обслуживания сотовых систем приблизится к 15 % площади земной поверхности.

В обозримом будущем системы персональной спутниковой связи способны дополнить системы сотовой связи там, где она невозможна или недостаточно эффективна при передаче инфор­мации: в морских акваториях, в районах с малой плотностью на­селения, в местах разрывов наземной инфраструктуры коммуни­каций.

Организация спутниковых систем

В соответствии с международными соглашениями для спут­никовых систем связи выделены полосы частот, соответствую­щие установленным диапазонам.

Современные спутники используют узкоапертурную техно­логию передачи VSAT (Very Small Aperure Terminals). Такие тер­миналы используют антенны диаметром 1 метр и выходную мощность около 1 Вт. При этом канал к спутнику имеет пропу­скную способность 19,2 Кбит/с, а со спутника более 512 Кбит/с. Непосредственно такие терминалы не могут работать друг с дру­гом, но через телекоммуникационный спутник. Для решения этой проблемы используются промежуточные наземные антенны с большим усилением, что, правда, увеличивает задержку.

Терминальные антенны VSAT имеют диаметр 1—1,5 м и из­лучаемую мощность 1—4 Вт, обеспечивая широкополосность до 64 кбит/с. Такие небольшие антенны не позволяют таким тер­миналам общаться непосредственно.

Типичный спутник имеет 12—20 транспондеров, каждый из которых имеет полосу 36—50 МГц. Один транспондер может обеспечить информационный поток в 50 Мбит/с или 800 х 64-килобитовых каналов цифровой телефонии (32 Кбит/с). Каждый телекоммуникационный спутник снабжен несколькими антеннами. Нисходящий луч может быть сфокусирован на дос­таточно ограниченную область на земле (с диаметром несколько сотен километров), что также упрощает осуществление двуна­правленного обмена.

Структура системы спутниковой связи включает следующие

составляющие:

•  космический сегмент, состоящий из нескольких спутни­ков-ретрансляторов;

•  наземный сегмент, содержащий центр управления систе­мой, центр запуска космического аппарата (КА), команд­но-измерительные станции,  центр управления связью и шлюзовые станции;

•  пользовательский (абонентский) сегмент, осуществляющий связь с помощью персональных спутниковых терминалов;

•  наземные сети связи, с которыми через интерфейс сопря­гаются шлюзовые станции космической связи.

Космический сегмент представляет собой несколько спутни­ков-ретрансляторов, размещенных равномерно на определенных орбитах и образующих космическую группировку.

Космический аппарат связи содержит: центральный процес­сор, радиоэлектронное оборудование, антенные системы, систе­мы ориентации и стабилизации положения КА в пространстве, двигательную установку и систему электропитания.

Спутник в системе низкоорбитальной связи находится на высоте около 1000 км и движется со скоростью около 7 км/с. Время, в течение которого его можно наблюдать из некоторой точки  поверхности  Земли  (время видимости),   не  превышает 14 мин. После этого спутник «уходит» за линию, горизонта. Для поддержания непрерывной связи (например, при телефонном разговоре) необходимо, чтобы в тот момент, когда первый спут­ник покидает зону обслуживания, его заменял следующий и т. д. Это похоже на сотовую телефонную связь, где роль базовых станций выполняют спутники. Для обеспечения связью абонен­тов не только в зоне видимости одного КА, но и на всей терри­тории Земли, соседние спутники должны связываться между со­бой, передавая друг другу информацию. Для надежного охвата всей территории Земли необходимо иметь большое количество спутников — в проекте спутниковой системы связи Teledesic предусматривается использование почти тысячи спутников. Не­обходимое количество спутников уменьшается с увеличением высоты орбиты, так как увеличивается зона видимости. Благода­ря этому снижается стоимость орбитальной группировки и, со­ответственно, услуг связи. Но при этом из-за увеличения даль­ности связи неизбежно усложняются и удорожаются персональ­ные спутниковые терминалы. Таким образом, число спутников в орбитальной  группировке  является  результатом   компромисса между стоимостью и желаемым объемом услуг связи, с одной стороны, и простотой персонального спутникового терминала — с другой. Это надо принимать во внимание при ориентации на ту или другую систему связи.

Системы спутниковой связи «Горизонт» и «Экспресс» в настоящее время обеспечивают телефонную связь, телевизионное и звуковое вещание, передачу потоков информации во многих регионах России, а также в ряде зарубежных стран. Система «Го­ризонт» с 8 космическими аппаратами на орбите с 1979 г. и по настоящее время является основной составной частью сети спут­никовой связи России. На базе КА «Горизонт» создан ряд неза­висимых сетей — «Интерспутник», «Орбита», «Москва», «Моск­ва-Глобальная».

Ваш отзыв


− шесть = 2