Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Сегодня спутник может играть роль узла первичной сети, а также телефонного коммутатора г Новая версия стандарта беспроводных локальных сетей предусматривает повышение скорости передачи данных до 300 Мбит/с. 2ау Беспроводные системы и коммутатора/маршрутизатора компьютерной сети. Для етого аппаратура спутников взвпиодействует не только с наземными станциями, но и между собой, образуя прямые космические беспроводные линии связи. Принципиально техника передачи микроволновых сигналов в космосе и на Земле не отличается, однако у спутниковых линий связи есть и очевидная специфика — один из узлов такой линии постоянно находится в полете, причем на большом расстоянии от других узлов.
Рис. 10.10. Спутник как отражатель сигнала Лвя спутниковой связи союз 1Т() выделил несколько частотных диапазонов (табл. 10.1). Твблиие 10.1. Частотные диапазоны спутниковой связи Исторически первым использовался диапазон С, в котором для каждого из дуплексных пптоков Земля-спутцин (восходящая частота) и спутник-Земля (нисходящая частота) выделяется по 500 МГц — етого достаточно для большого числа каналов.
Диапазоны в. и $ вреднззначаются для организации мобильных услуг с помощью спутников. Они также часто используются наземными системами. Диапазоны Кц и Ка пока мало чнаселеныь вв Земле, их применению препятствует высокая стоимость оборудования, особенно для дшпвзона Ка. Глава !О. Беспроводная передача данных Искусственные спутники Земли вращаются вокруг нее в соответствии с законами, открытыми Йоханесом Кеплером ( !оЬаппез Кер!ег). Орбита вращения спутника в общем случае является эллиптической, но для сохранения постоянной высоты над Землей спутники могут переходить на почти круговую орбиту. Сегодня используют три группы круговых орбит, отличающихся высотой над Землей (рис, 10.11): (3 геостационарная орбита (Сеозсас!опагу ОгЫт, СЕО) — 35 863 км; О средневысотная орбита (Мед1пщ Еагй ОгЫс, МЕО) — 5000-15 000 км; (3 мзловысотная орбита (1 отг Еагсп ОгЫс, 1.ЕО) — 100-1000 км. ОБО Рно.
!О.! !. Типы орбит спутников Геостационарный спутник Геостационарныйспутннк «висит» надопределенной точкой экватора,вточности следуя скорости вращения Земли. Такое положение выгодно по следующим обстоятельствам. Во-первых, четверть поверхности Земли оказывается с такой высоты в зоне прямой видимости, поэтому с помощью геостационарных спутников просгпо организовать широковещание е пределах сгвраны или доже континента.
Беспрсеодные системы 299 Вс-вторых, сам спутник неподвижен для назвмпыл антвпи, что значительно облегчает оргзнюацию связи, так как не нужно автоматически корректировать направление наземной антенны, как это приходится делать для низкоорбитальных и средневысотных спутников. Правда, с появлением в 1990 небольших всенаправленных антенн ситуация изменилась— теперь уже не нужно следить за положением низкоорбитального спутника, достаточно, чтобы он находился в зоне прямой видимости. В-третьих, геостационарный спутник находится за пределами земной атмосферы и мвпьшв гизпашивавтсят чем низкоорбитзльные и средневысотные спутники. Низкоорбигальные спутники из-за трения о воадух постояино теряют высоту и им приходится восстанавливать ее с помощью двигателей. Путем применения нескольких антенн геостационарные спутники обычно поддерживают бсльшсв количество каналов. Раньше для работы с геостационарными спутниками в качестве антенн требовались очень большие тарелки (диаметром до 10 м).
Это затрудняло использование геостационарных спутников для небольших организаций и личных целей. Однако ситуация изменилась с появлением направленных антенн, устанавливаемых вз спутниках. Такие антенны создают сигнал, который можно принимать с помощью сравнительно небольших наземных антенн, так называемых миниатюрных апертурных терминалов (Чету Бшай Арегспге Тегпппа!з, ЧЯАТ).
Диаметр антенны ЧЯАТ составляет около 1 м. Наземные станции, оснащенные ЧБАТ, предоставляют сегодня широкий набор услуг, к которым относятся телефония, передача данных, конференции. Наряду с достоинствами у геостационарных спутников есть и недостатки. Наиболее очевидные связаны с большим удалением спутника от повврхпостпи Земли.
Это приводит к большим задержкам распространения сигнала — от 230 до 280 мс. При использовании спутника для передачи разговора или телевизионного диалога возникают неудобные паузы, иешающие нормальному общению. Кроме того, на таких расстояниях потери сшнала высоки, что означает необходимость прииевения мощных передатчиков и тарелок больших размеров (это не относится к антеннам Ч5АТ, ио при их использовании уменьшается область охвата). Принципиальным недостатком геостационарного спутника с его круговой орбитой является также плюхал связь длл районов, близких к Северному и Южному полюсам. Сигналы в таких районах проходят ббльшие расстояния, чем в районах, расположенных в экваториальных и умеренных широтах, и, естественно, больше ослабляются. Решением является спутник с ярко выраженной эллиптической орбитой, который приближается к Земле как ргз в районе Северного и Южного полюсов. Примером такого спутника являются спутники серии еМолният которые запускаются Россией, имеющей большие территории на Крайнем Севере.
Место на орбите геостациоиарного спутника также регулируется союзом 1Т(1. Сегодня взблюдается определенный дефицит таких мест, так как геостационарные спутники не исгут располагаться на орбите ближе, чем 2' друг к другу. Из этого следует, что на орбите покет нзходнться не более 180 геостационарных спутников. Так как не все страны в состоянии (пока) запустить геостационарный спутник, то здесь наблюдается та же ситуация, что и в конкурсе на йолучение определенного диапазона частот, только еще усиленная политическими амбициями стран. зоо Глава 10.
Беспроводная передвчаданных Средне- и низкоорбитальные спутники Класс среднеорбитальн ых спутников пока не так популярен, как геостационарных и низкоорбитальныхх. Среднеорбитальные спупщки обеспечивают диаметр покрытия от 10 000 до 15 000 км и задержку распространения сигнала 50 мс. Наиболее известной услугой, предоставляемой спутниками этого класса, является глобальная система навигации (О!оЬа! Роз!Г!оп!пй 5узгет, СР5), известная также под названием ХАЧ!8аг!оп 5агеййез ргог!г!!пй Т!те Апс! Капйе (!х!АЧЗТАК). ОР5 — это всеобщая система определения текущих координат пользователя на поверхности Земли или в околоземном пространстве. ОР5 состоит из 24 спутников — это то минимальное число спутников, которое необходимо для 100- процентного покрытия территории Земли.
Первый тестовый спутник ОРЗ был запущен в 1974 году, первый промышленный спутник — в 1978 году, а 24-й промышленный — в 1993 году. Спутники СРЗ летают на орбите высотой около 20 000 км. Помимо спутников в систему ОР5 входит сеть наземных станций слежения за ними и неограниченное количество пользовательских приемников-вычислителей, среди которых и ставшие очень популярными в последние годы приемники автомобильных систем навигации. По радиосигналам спутников СРЗ-приемники пользователей устойчиво и точно определяют координаты; для этого на поверхности Земли приемнику необходимо принять сигналы как минимум от трех спутников.
Погрешности не превышают десятков метров. Этого вполне достаточно для решения задач навигации подвижных объектов (самолеты, корабли, космические аппараты, автомобили и т. д.). В СССР была разработана н реализована система аналогичного назначения под названием ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система).
Первый спутник ГЛОНАСС был запущен в октябре 1982 года, а в сентябре 1993 года система была официально введена в эксплуатацию. В 1995 году количество спутников достигло плановой цифры 24, но затем из-за проблем с финансированием не все выходившие нз строя спутники заме- мялись новыми, поэтому было время, когда их число уменьшилось до 14, хотя в декабре 2008 количество спутников удалось увеличить до 18. Система ГЛОНАСС совместима с ОР5, существует навигационное оборудование, которое может принимать сигналы от спутников обеих систем.
Достоинства и недостатки низкоорбитальных спутников противоположны соответствующим качествам геостационарных спутников. Главное их достоинство — близость к Земле, а значит, пониженная мощность передатчиков, малые размеры антенн и небольшое время распространения сигнала (около 20-25 мс). Кроме того, их легче запускать. Основной недостаток — малая площадь покрытия, диаметр которой составляет всего около 8000 км. Период оборота такого спутника вокруг Земли составляет 1,5 — 2 часа, а время видимости спутника наземной станцией — всего 20 минут.
Это значит, что постоянная связь с помощью низкоорбитальных спутников может быть обеспечена, только когда на орбите находится достаточно большое их количество. Кроме того, атмосферное трение снижает срок службы таких спутников до 8-10 лет. Если основным назначением геостационарных спутников является широковещание и дальняя связь, то низкоорбитальные спутники рассматриваются как важное средство поддержания мобильной связи. В начале 90-х годов достоинства компактных терминальных устройств для низкоорбитальных спутников показались руководителям компании Магоге!а более важными, чем их недостатки. Вместе с несколькими крупными партнерами эта компания начала про- Беспроводные системы ект!лйит, который имел весьма амбициозную цель — создать всемирную спутниковую сеть, обеспечивающую мобильную связь в любой точке земного шара.
В конце 80-х еще не существовало такой плотной системы сот мобильной телефонии, как сегодня, так что коимерческий успех казался обеспеченным. В 1997 группа из 66 спутников была запущена, а в 1998 году началась коммерческая эксплуатация системы 1г!г1!цш, Спутники 1г!6!пш действительно покрывают вс ю поверхность земного шара, вращаясь по 6 орбитам, проходящим через полюсы Земли. На каждой орбите находится по 11 спутников, передатчики которых работают начастоте 1,6 ГГц с полосой пропускания 10 МГц.
Эта полоса расходуется 240 каналами по 41 кГц каждый. За счет многократного использования частот система 1г!Йцш поддерживает 253 440 каналов, организуя системы скользящих по поверхности Земли сот. Для пользователей системы !п4!аш основным видом услуги является телефонная связь и передача данных со скоростью 2,4 Кбит/с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
