Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Спутниковое широковещательное телевидение используетэту технологию для односторонней передачи сигнала.NataHaus.RUУчастки орбит — это не единственный предмет, за который борются страныи отдельные компании. Разумеется, распределению между всеми желающими подлежат и рабочие диапазоны частот, поскольку нисходящие сигналы спутниковмогут вызывать помехи в работе микроволновых устройств. Поэтому ITU быливыделены частотные диапазоны, предназначенные исключительно для спутников связи. Самые важные из них показаны на табл.
2.3.Таблица 2.3. Основные частотные диапазоны спутников связиДиапазонНисходящиесигналыВосходящиесигналыL1,5 ГГц1,6 ГГцШиринаполосы15 МГцS1,9 ГГц2,2 ГГц70 МГцС4,0 ГГц6,0 ГГц500 МГцКи11 ГГц14 ГГц500 МГцКа20 ГГц30 ГГц3500 МГцПроблемыУзкая полоса;переполненУзкая полоса;переполненНаземнаяинтерференцияДождьДождь, стоимостьоборудованияДиапазон С был первой полосой частот, предназначенной для трафика коммерческих спутников. Он разбивается на два поддиапазона.
Один из них предназначен для сигналов с Земли (восходящих), другой — для сигналов со спутника(нисходящих). Таким образом, для двусторонней передачи требуется сразу два144Глава 2. Физический уровеньСпутники связиМногим микростанциям VSAT не хватает мощности для того, чтобы связываться друг с другом (через спутник, разумеется). Для решения этой проблемыустанавливаются специальные наземные концентраторы с большой мощной антенной.
Концентратор (хаб) распределяет трафик между несколькими VSAT,как показано на рис. 2.14. В таком режиме либо приемник, либо передатчик обязательно имеет большую антенну и мощный усилитель. Недостатком такой системы является наличие задержек, достоинством — низкая цена за полноценнуюсистему для конечного пользователя.Спутник связиVSAT145Еще одним важным свойством спутников является то, что они являются исключительно широковещательным средством передачи данных. На отправку сообщения сотням абонентов, находящихся в зоне следа спутника, не затрачиваетсяникаких дополнительных ресурсов по сравнению с отправкой сообщения одному из них.
Для некоторых применений это свойство очень полезно. Например,можно представить себе кэширование на спутнике популярных веб-страниц, чторезко повысит скорость их загрузки на сотни компьютеров, находящихся довольно далеко друг от друга. Конечно, широковещание симулируется обычнымидвухточечными сетями, однако спутниковое вещание в этом случае обходитсязначительно дешевле. С другой стороны, с точки зрения защиты информации иконфиденциальности данных, спутники — это прямо-таки беда: кто угодно может прослушивать абсолютно все. Здесь на защиту тех, кому важен ограниченный доступ к информации, встает криптография.Спутники связи обладают еще одним замечательным свойством — независимостью стоимости передачи от расстояния между узлами.
Звонок другу, живущему за океаном, стоит столько же, сколько звонок подружке, живущей в соседнемдоме. Космические телекоммуникационные технологии, кроме того, обеспечиваюточень высокую степень защиты от ошибок и могут быть развернуты на местности практически мгновенно, что очень важно для военных.Средневысотные спутникиКонцентраторРис. 2.14. Хаб распределяет трафик между несколькими VSATNataHaus.RUНа гораздо более низких высотах, нежели геостационарные спутники, между дву-Системы VSAT имеют большие перспективы использования в сельской местности.
Об этом как-то не очень часто вспоминают, но половина населения земного шара живет минимум в часе ходьбы от ближайшего телефона. Протянуть телефонные линии ко всем селам и деревням не по карману большинству странтак называемого третьего мира. Однако средств на установку тарелки VSAT, питающейся от солнечной батареи, может хватить не только у администрации региона, но и у частных лиц. Таким образом, VSAT — это технология, которая может позволить организовать связь в любой точке планеты.Спутники связи обладают рядом свойств, которые радикально отличают ихот любых наземных систем связи между абонентами. Во-первых, несмотря на предельно высокую скорость распространения сигнала (собственно, она практическиравна скорости света — 300 000 км/с), расстояния между наземными приемнопередающими устройствами и спутниками таковы, что в технологии GEO задержки оказываются весьма значительными.
В зависимости от взаимного расположения пользователя, наземной станции и спутника время передачи может составлять 250-300 мс. Обычно оно составляет 270 мс (соответственно, в два разабольше — 540 мс — в системах VSAT, работающих через хаб).Для сравнения, сигнал в наземных микроволновых системах связи распространяется со скоростью примерно 3 мкс/км, а коаксиальный кабель и оптоволокно имеют задержку порядка 5 мкс/км.
Разница задержек здесь объясняетсятем, что в твердых телах сигнал распространяется медленнее, чем в воздухе.мя поясами Ван Аллена, располагаются средневысотные спутники (MEO, Medium-Earth Orbite Satellites). Если смотреть на них с Земли, то будет заметно ихмедленное дрейфование по небосводу. Средневысотные спутники делают полный оборот вокруг нашей планеты примерно за 6 часов. Соответственно, наземным приемопередатчикам необходимо следить за их перемещением.
Посколькуэти спутники находятся гораздо ниже, чем геостационарные, то и «засвечиваемое» ими пятно на поверхности Земли имеет более скромные размеры. Зато длясвязи с ними требуются менее мощные передатчики. Спутники МЕО не используются в телекоммуникациях1, поэтому в дальнейшем мы не будем их рассматривать.
Примерами средневысотных спутников являются 24 спутника системыGPS (Global Positioning System, глобальная система определения местонахождения), вращающихся вокруг Земли на высоте около 18 000 км.Низкоорбитальные спутникиСнизим высоту еще больше и перейдем к рассмотрению низкоорбитальныхспутников (LEO, Low-Earth Orbite Satellites). Для того чтобы создать целостнуюсистему, охватывающую весь земной шар, нужно большое количество такихспутников. Причиной тому является, прежде всего, высокая скорость их движения по орбите.
С другой стороны, благодаря относительно небольшому расстояВ настоящее время средневысотные спутники находят все большее применение в телекоммуникациях, особенно в сотовой телефонной связи. — Примеч. перев.146Спутники связиГлава 2. Физический уровеньнию между наземными передатчиками и спутниками не требуется особо мощныхназемных передатчиков, а задержки составляют всего лишь несколько миллисекунд. В этом разделе мы рассмотрим три примера спутников LEO, два из которыхотносятся к голосовой связи, а один — к службам Интернета.IridiumКак уже было сказано ранее, в течение первых 30 лет существования спутниковсвязи низкоорбитальные спутники использовались очень мало, поскольку онипоявлялись и исчезали из зоны видимости передатчика слишком быстро.
В 1990 году фирма Motorola совершила большой прорыв в этой области, попросив FCCразрешить ей запустить 77 спутников связи для нового проекта Iridium (77-м элементом таблицы Менделеева является иридий). Впрочем, планы вскоре изменились,и было решено использовать только 66 спутников, поэтому проект следовало бы пере1именовать в Dysprosium , но это было бы менее благозвучно. Идея состояла в том, чтона место исчезающего из вида спутника будет тотчас приходить следующий, этакаякарусель. Предложение породило новую волну безумной конкуренции среди коммуникационных компаний. Каждая из них захотела «повесить» в небе свою цепочку низкоорбитальных спутников.После семи лет притирки компаний друг к другу и решения вопросов финансирования в 1997 году совместными усилиями удалось, наконец, запустить спутники. Услуги связи начали предоставляться с ноября 1998 года.
К сожалению,коммерческий спрос на большие и тяжелые телефоны спутниковой связи оказался незначительным, потому что за семь лет конкурентной борьбы, которыепрошли до запуска проекта Iridium, сотовая связь шагнула очень далеко вперед.В результате Iridium практически не приносил прибыли, и в августе 1999 годаего пришлось объявить банкротом — это было одно из самых эффектных корпоративных фиаско в истории. Спутники, как и другое имущество (стоимостьюпорядка $5 миллиардов), были проданы инвестору за $25 миллионов в качествесвоего рода космического гаража. Проект Iridium был вновь запущен в марте2001 года.Эта система предоставляла (и предоставляет) связь с любой точкой земногошара при помощи ручных устройств, связывающихся напрямую со спутниками.Можно передавать речь, данные, факсы, информацию для пейджеров, а такженавигационную информацию.
И все это работает и на суше, и на море, и в воздухе!Основными клиентами Iridium являются судоходные, авиационные компании,фирмы, занимающиеся поиском нефти, а также частные лица, путешествующиев местах, где отсутствует телекоммуникационная инфраструктура (например, пустыни, джунгли, некоторые страны третьего мира).Спутники Iridium вращаются по околоземной круговой полярной орбите навысоте 750 км. Они составляют ожерелье, ориентированное вдоль линий долготы (по одному спутнику на 32° долготы). Шесть таких ожерелий опоясываютЗемлю, как показано на рис. 2.15. Люди, которые не очень искушены в химической науке, могут представить себе всю эту систему в виде огромного атома диспрозия с Землей в качестве ядра и спутниками в качестве электронов.147Каждый спутник имеет до 48 ячеек (пятен от лучей сигналов).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
