Реферат: Каналы связи: Спутниковая Связь - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Каналы связи: Спутниковая Связь

Банк рефератов / Компьютерные сети

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 40 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

19 МИНИСТЕРСТВО О БРАЗОВАНИЯ РФ ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Т ЕХНИЧЕ СКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (Новочеркасский политехнический институт ) Факультет : Информационных Технологий и Управления Кафедра : Ав томатики и Телемеханики Специальность : Управление и информатика в технических системах РЕФЕРАТ по информатике На тему : Ка налы связи Выполнил ст удент I - 1а Свинарев Т.И.. Ф.И.О. Руководитель ассистент Малашенко Л.И. Должность , зв ание Ф.И.О. Консультант ассистент Малашенко Л.И. Должность , зв ание Ф.И.О. К з ащите Защита принята с оценкой « ______» ______________2000г. ____________________________ ___________________________ « _____» ________________2000г. Подпись ____________________________ Подпись Новочеркасск 2000 СОДЕР Ж АНИЕ ВВЕДЕНИЕ 3 1. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ 3 1.1 Сетевые ус тройства и средства коммуникаций 5 2. МЕТОДЫ ОБРА БОТКИ И ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ В СПУТНИКОВЫХ С ИСТЕМАХ. 7 2.1. Особенности использовани я 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 данны х в ССС 9 2.6.1. Системы с коммутацией каналов с временным уплотнением 10 2.6.2. Коммутация пакетов. 11 2.7. Многостанцион ный доступ в ССС. 11 2.7.1. Описание основных методов многостанционного доступа. 12 2.7.1.1. Доступ с частотным разделен ием 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. Сравнительно е сопоставление основных методов. 13 2.8. Земные ст анции (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 Л ИТЕРАТУРА 19 ВВЕДЕНИЕ В нашей стране создается един ая автоматизированная система связи . Для этого развиваются , соверш енствуются и находят новые области применения различные технические средства связи. Еще недавно междугородняя телефонная связ ь осуществлялась исключительно по воздушным л иниям связи ; при это м на надежность связи влияли грозы и возможность обледенен ия проводов . В настоящее время все шире применяются кабельные и радиорелейные линии , повышается уровень автоматизации связи. Все разнообразие используемых в технике и быту систем связи , в основном р адиосвязи , можно свести к трем видам , отличающимся способами передачи сигнала от передатчика к приемнику . В первом случае используется ненаправленная радиосвязь от пе редатчика к приемнику , типичная для широкого вещания радио и телевидения . Такой способ ра д иосвязи имеет то преимущество , что позволяет охватить практически неограни ченное число абонентов - потребителей информации . Недостатками такого способа являются неэкономн ое использование мощностей передатчика и меша ющее влияния на другие аналогичные радио с истемы . В тех случаях , когда ч исло абонентов ограничено и нет необходимости в широковещании , используется передача сигна ла с помощью направленно излучающих антенн , а также при помощи специальных устройств , называемых линиями передачи сигнала. В широковещат ельной связи обычно используется однонаправленная передача сигнала о т радиостанции к потребителю , при направленно й же связи , как правило , применяется двуст оронняя связь , то есть на каждом конце системы связи имеются и передатчик и п риемник ( приемопередат ч ик - ПП ). При направленной связи не нужны передатчики боль шой мощности , и их можно установить на обоих концах системы . При направленной маги стральной связи на дальние расстояния через пространства и в линиях передачи использ уются ретрансляторы , которые ст а вятся вдоль трассы . Они усиливают сигнал , очища ют его от помех и передают дальше . Ра ссмотрим принципы работы основных видов линий передачи сигналов , начиная от двухпроводной линии , которая начала применятся в начале нашего века и кое-где в сельских мест н о стях используется до сих пор для передачи телеграфных и телефонных сигн алов , и кончая современной волоконно-оптической линией , которая наряду с космической (спутни ковой ) связью , несомненно , составит связь будущ его. 1. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ЛИНИЙ ПЕРЕДА ЧИ СИГНАЛОВ Двухпроводная линия : провода по двешиваются на столбах , расстояние между кото рыми порядка метра . Применяется для передачи сигналов на волнах порядка сотен и б олее метров , что соответствует частотам в диапазоне практически от 0 до 1 МГц . Ис по льзуется для трансляции местного радиовещания. Электрический кабель . Эл . каб . делятся на низкочастотные и высокочастотные , одножильные и многожильные . Кабеля применяются для пе редачи сигналов на частотах до 1 ГГц , что соответствует длинам волн от 30 см и более . Примером может служить телевизионный кабель , соединяющий антенну с телевизионным приемником. Метрический волновод представляет собой п олую металлическую трубку круглого или прямоу гольного сечения . Электр . волны могут распрост ранятся по волноводу от ражаясь от сте нок . Металл . волноводы получили применение в качестве линий передачи сантиметровых и ми ллиметровых волн . Круглый волновод не получил применение для дальней связи , так как требуется выполнить прямолинейность трассы . Это оказалось очень дорого с тоящим. Диэлектрический волновод - это стержень из диэлектрического материала , в котором могут распространятся электромагнитные волны с мал ыми потерями . Они получили применения для передачи сигнала на миллиметровых волнах на сравнительно короткие расстояни я (метры , десятки метров ). Они оказались чрезвычайно перспективными для применения в диапазоне световых волн , точнее , в диапазоне инфракрасны х волн с длиной волны порядка микрометра. Радиорелейная линия . Чтобы обеспечить пер едачу сигнала за пределы прямой видимос ти , антенны с ретрансляторами помещали на высоко летящие объекты : самолеты и спутники , а также на специальные мачты высотой д о 100 метров , устанавливаемые вдоль трассы на расстоянии 40-50 км друг от друга . Радиорелейны е линии сейчас широко применяю т ся . Их можно увидеть вдоль магистральных шос се и железнодорожных линий. Лучеводная линия . В коротковолновой части миллиметрового диапазона волн , субмиллиметровом диапазоне и вплоть до светового диапазон а используются лучеводные линии передач . Пред ставляют собой рад линз на подставках в свободном пространстве или помещенных в трубу , выполняющую роль механической защиты . Как и волноводные , лучеводные линии не нашли широкого применения в качестве магис тральных линий дальней связи , прежде всего по экономически м причинам . Слишком дорого обходится прокладка таких линий из-з а требований к точности установки линз ил и зеркал . Земля «дышит» , и линзы смещаются. Волоконно-оптическая линия . Основу вол.-опт . линии составляет волоконно-оптический кабель , гла вным элементов которого является волоконный световод -стеклянное волокно из высококачест венного оптического стекла . Стекла оказались более прозрачными в инфракрасном диапазоне . В настоящее время глубоко начались ра звиваться компьютерные сети . С помощью их можно осуществ ить практически любой спосо б передачи информации. 1.1 Сетевые устройства и средства коммуникаций В качестве средств коммуникации наиболее часто использу ются витая пара , коаксиальный кабель оптоволо конные линии . При выборе типа кабеля учиты вают следующие показатели : • стоимость монтажа и обслуживания, • скорость передачи информации, • ограничения на величину расстояния п ередачи информации (без дополнительных усилителей- повторителей (репитеров )), • безопасность передачи данных. Главная проблема заключается в одно временном обеспечении этих показателей , например , наивысшая скорость передачи данных ограниче на максимально возможным расстоянием передачи данных , при котором еще обеспечивается треб уемый уровень защиты данных . Легкая наращивае мость и простота расш и рения кабел ьной системы влияют на ее стоимость. Витая пара. Наиболее дешевым кабельным сое динением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое "витой парой " (twisted pair). Она позволяет передавать информацию со с коростью до 10 Мбит /с, легко наращивается , однако явля ется помехонезащищенной . Длина ка беля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит /с . Преимуществами являются низкая цена и бес проблемная установка . Для повышения помехозащищенности информации част о используют э к ранированную витую пару , т.е . витую пару , помещенную в экран ирующую оболочку , подобно экрану коаксиального кабеля . Это увеличивает стоимость витой пар ы и приближает ее цену к цене коаксиа льного кабеля. Коаксиальный кабель. Коаксиальный кабель имеет сред нюю цену , хорошо помехозащитен и применя ется для связи на большие расстояния (неск олько километров ). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит /с , а в некоторых случая х может достигать 50 Мбит /с . Коаксиальный ка бель используется для основной и широкополосн о й передачи информации. Широкополосный коаксиальный кабе ль. Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам , легко наращивается , но цена его высокая . Скорость передачи информации равна 500 Мбит /с . При пе редачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель , или так называемый репитер (повторитель ). По этому суммарное расстояние при передаче инфор мации увеличивается до 10 км . Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево к оаксиальный кабель должен иметь н а конце согласующий резистор (терминатор ). Е thernet-кабель. Ethernet-кабель также является коа ксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом . Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желт ый кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное станд ар тное включение . Вследствие помехозащищеннос ти является дорогой альтернативой обычным коа ксиальным кабелям . Максимально доступное расстоян ие без повторителя не превышает 500 м , а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м . Ethernet-кабель , благодаря св о ей магистральной топо логии , использует в конце лишь один нагруз очный резистор. С heapernе t-кабель. Более дешевым , чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель или , как его часто называют , тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омн ый коаксиальный кабель со скоростью пер едачи информации в десять миллионов бит / с. При соединении сегментов С hеарег nе t-кабеля также требуются повторители . Вычислител ьные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую ст оимость и минимальные затраты при наращивании . Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных б айонетных разъемов (СР -50). Дополнительное экранирова ние не требуется . Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors). Расстояние между двумя рабочими ст анциями без повторителей может соста влять максимум 300 м , а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м . Приемопереда тчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальваниче ской развязки между адаптерам и , так и для усиления внеш н его сигнала Оптоволоконные линии. Наиболее дорогими являются оптопр оводники , называемые также стекловолоконным кабел ем . Скорость распространения информации по ни м достигает нескольких гигабит в секунду . Допустимое удаление более 50 км . Внешнее воздейс твие помех практически отсутствует . На д анный момент это наиболее дорогостоящее соеди нение для ЛВС . Применяются там , где возник ают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие рас стояния без использования повторителей . Они о бл а дают противоподслушивающими свойствам и , так как техника ответвлений в оптоволок онных кабелях очень сложна . Оптопроводники об ъединяются в JIBC с помощью звездообразного соед инения. Показатели трех типовых сред для передачи приведены в таблице 1: Показатели Среда пере дачи данных Двух жильный кабель – витая пара Коаксиальный кабе ль Оптоволоконный кабель Цена Невысок ая Относительно высокая Высокая Наращивание Очень простое Проблематично Простое Защита от пр ослушивания Незначительная Хорошая Высо кая Показа тели Среда передачи данных Двух жильный кабель – витая пара Коаксиальный кабе ль Оптоволоконный кабель Проблемы с з аземлением Нет Возможны Нет Восприимчивость к помехам Существует Существует Отс утствует Таблица 1 2. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДА ЧИ СИГНАЛО В В СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМАХ 2.1. Особенности использования спутниковых каналов Сеть связи , как правило , строится по иерархическому принципу с несколькими уровнями коммутации . Д ля передачи различных видов информации вводит ся типовая номенклатура каналов и трак тов . За основу приняты канал тональной частоты с полосой 300...3400 Гц и эквивалентный ему цифровой канал со скоростью 64 Кбит /с . В сети образуются также каналы перед ачи звукового вещания , ТВ и другие широкоп олосные каналы. При использовании в сети спутник о вых участков необходимо учитывать их особенно сть , связанную с физической природой спутнико вого канала ' - достигающее 260 мс время распростра нения сигнала между двумя ЗС через ИСЗ на ГО . При появлении в телефонном канал е двух и более спутниковых участков к ачество связи ухудшается из-за вл ияния эхо-сигнала , длительного ответа (до более , чем 1,2 с ) и возможного нарушения системы автоматического установления соединении Для пр едотвращения появления двойных скачков вводят определенные ограничения на использован и е спутниковых каналов. К настоящем у времени спутниковая связь используется в двух основных областях - передача Циркулярной информации большому числу абонентов или ши роковещательная передача (ТВ - и звуковое вещан ие , передача газет ) и организация магистральн ых линий связи большой протяженности . Вес большее распространение находят новые усл уги , под которыми подразумевают передачу по спутниковым каналам различной информации для всех потребителей или определенных их груп п : конференц-связь с участием двух или бо л ьшего числа абонентов , телефорумы , ТВ-системы с медленной разверткой , ТВВЧ , тел етекст , передачи видеотеатра , учебные , профессионал ьные услуги по обеспечению местных библиотек , пакетная передача цифровой информации перед ача массивов .данных для ЭВМ , факсим и ле , телекс , электронная почта , финансовая информация , объявления и пр . Рост общей пропускной у способности , расширение услуг вв од в эксплуатацию новых видов и типов каналов связи является характерным для раз вивающихся спутниковых систем связи. 2.2. Передач а сигналов в аналоговой форме Передача си гналов в аналоговой форме (ТВ , многоканальная телефония ) обычно осуществляется с применени ем частотной модуляции (ЧМ ), требующей по с равнению с амплитудной модуляцией существенно меньшей мощности передатчика , что ос обе нно важно для спутниковых систем . Сигналы , дискретные по природе (телеграфия , данные ), пер едаются по аналоговым каналам методом вторичн ого уплотнения , неэффективным с точки зрения использования пропускной способности канала . Преимуществом аналоговой пе р едачи яв ляется более простое оборудование , особенно п ри передаче ТВ-сигналов . 2.3. Передач а сигналов в цифровой форме В последние годы преимущественное развитие получило испо льзование в ССС цифровых методов передачи , обладающих следующими преимуществами : - более высокой пропускной способностью ССС путем исп ользования оптимальных методов модуляции и ко дирования ; - возможностью более полного использования статистических характеристик передаваемого сооб щения для повышения пропускной способности си стемы ; - бол ее эффективной передачей дискре тных сигналов. Для передач и по цифровым каналам аналоговые сигналы подвергаются аналого-цифровому преобразованию . К н аиболее распространенным видам аналого-цифрового преобразования можно отнести импульсно-кодовую мо дуляцию (И КМ ), дифференциальную и адаптивну ю дифференциальную ИКМ , дельта-модуляцию , адаптивну ю дельта-модуляцию . Исследования показали , что качественные показатели речи в междугородных каналах обеспечиваются при ИКМ со скоростью передачи 64 Кбит /с , методы низкоск о ростного кодирования позволяют снизить эт у скорость до 32 Кбит /с. Эффективным средством повышения пропускной способности системы телефонной связи является статистическое уплотнение , основанное на исп ользовании естественных пауз в разговоре двух абонентов . Дальнейшее повышение пропускной способности ствола ретранслятора может быть достигнуто применением помехоустойчивого кодиро вания , которое позволяет уменьшить требуемое отношение сигнал /шум. 2.4. Передач а ТВ-сигналов в цифровой форме Передача ТВ- сигналов в цифровой форме по спутниковы м каналам не нашла еще широкого применени я . Оборудование остается пока достаточно слож ным и дорогим . Более перспективными на пер вом этапе оказываются комбинированные цифро-анало говые методы , когда часть информации передает ся в а налоговой , часть - в цифрово й форме (сигналы синхронизации и звукового сопровождения ). Одной из новых форм использования ССС является организация конференц-связи , призванной повысить производительность труда управленческо го персонала . В США более 110 компа ний имеют системы конференц-связи со своими отд елениями и филиалами , действуют такие системы в Японии и создаются в других страна х . Изображение , как правило , передается с п ониженным качеством и требует существенно мен ьшей (1,2 Мбит /с ) пропускной способнос т и канала , чем при вещательном ТВ (34 Мбит /с ). 2.5. Передача циркулярных сигналов (широковещательная передача ) Сигналы зву кового сопровождения ТВ и звукового вещания в традиционных системах с ЧМ передаются обычно совместно с сигналом изображения на поднесущ их частотах , расположенных выш е его спектра . Лля достижения необходимой помехозащищенности передача осуществляется методом ЧМ поднесущей . Таким способом удается орган изавать не более трех звуковых каналов . В отечественных системах "Орбита " и "Москва " пере д аются сигналы изображения газетн ых полос , занимающих полосу частот 240 кГц . П риемная станция может устанавливаться непосредст венно в типографии. Сигналы звукового вещания и другие ви ды циркулярной информации передаются не тольк о совместно с ТВ . Широкое при менение нашел способ одновременной передачи в сп утниковом стволе большого числа (до 25) высокока чественных 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 : формирован ие на ИСЗ нескольких стволов за счет использования нескольких ретрансляторов , работающих в различных частотных диапазонах , разделением каналов для обеспечения многостанцио нного доступа в стволе и динамическим рас пределением каналов или групп каналов для их коллективного использования на основе м етодов распределения запросов. В ИСЗ , как правило , устанавливается не сколько независимых ретрансляторов . Ка ждый ретранслятор имеет входной фильтр , который ограничивает прием сигналов желаемой полосой частот . Распределение ресурсов каждого ретранслят ора , то есть формирование его независимых каналов , можно осуществить путем использования ортогональных структур с и гналов , а для обеспечения многостанционного доступа (М Д ) используются : частотное уплотнение (МДЧУ ), вр еменное уплотнение (МДВУ ) и кодовое уплотнение (МДКУ ) . При МДЧУ формирование каналов достигается путем разделения полной полосы ретранслятора между разли чными группами несущих и ограничения частотной полосы передачи на каждой несущей выделенным поддиапазоном . Ретран слятор работает в режиме близком к линейн ому , поэтому мощность , выделенная для каждой несущей приблизительно пропорциональна ее мощн ости на ли н ии ЗС - ИСЗ . МДЧУ не нуждается в координации запросов в реальном времени и может использоваться для передачи как аналоговых , так и цифровых сигналов . Экономически целесообразно использоват ь МДЧУ для группообразования на линиях да льней телефонной связи , ко т орые об служивают запросы , поступающие с большой сква жностью , но требующие высоких скоростей перед ачи данных , что требуется при уплотнении т рафика большого числа пользователей одной ЗС , а также в тех случаях , когда полный трафих , исходящий от ЗС , невелик и имеет небольшую интенсивность. В случае МДВУ формирование каналов ос уществляется путем временного разделения всей выделенной полосы рабочих частот и мощност и между различными запросами . Для успешной передачи сообщений передачу через ИСЗ в любое заданное вр емя должна вести только одна ЗС , поэтому требования к управ лению мощностью здесь минимальны . При временн ом разделении каналов используется кадровая с труктура , что в отличие от методов непреры вной передачи подразумевает необходимость общесе тевой синхрониза ц ии всех ЗС и использование пакетов с Цифровыми сигналами . Время , предоставляемое ЗС для синхронной пе редачи , зависит от общей синхронизации , устана вливаемой или непосредственно лидером - ведущей станцией , или косвенным путем , с учетом задержки распростран е ния сигнала на трассе ЗС - ИСЗ , которая обычно измеряется ЗС , принимающей свою собственную передачу. С помощью методов кодирования с измен яемой избыточностью , или простых изменений ви да модуляции системы МДЧУ и МДВУ можно приспособить к различным условиям распро странения и к ЗС , приемные характеристики которых могут различаться на 10 - 15 дБ . В случа е МДВУ один пакет может содержать сообщен ия , предназначенные для станций с различными скоростями приема. Для ССС разр аботаны различные методы распределения проп ускной способности ИСЗ по запросам . Эти методы ра зделяют на две группы : методы коммутации к аналов , предназначенные для обработки телефонных сообщений , и методы коммутации пакетов пр едназначенные для обработки данных . Во второй группе выделяют три способа : случайны й доступ , неявное резервирование и явное р езервирование. 2.6.1. Системы с коммутацией каналов с временным уплотн ением В подобных системах пропускная способность ретранслятора распределяется по каналам путем организации многостанционного доступа с частотным уп лотнением (МДЧУ ). Все каналы системы , кроме одного служебного , динамически перераспределяются по запросам станций . Служебный канал исполь зуется по способу МДВУ . Таким образом , каж дой станции в кадре служебного канала пос тоянно выделяется один временной сегм ент . Когда на интерфейс ЗС по линии на земной связи поступает новый запрос на со единение (вызов ), эта станция посылает в со бственном сегменте служебного канала требование на выделение двухстороннего канала , т.е . п ары каналов из совокупности перераспр еделяемых каналов МДЧУ . При наличии хотя б ы одного свободного канала между вызывающей и вызываемой станциями устанавливается полн ая дуплексная связь . По окончании соединения любая из пары станций освобождает канал путем посылки сигналов в собст в енном сегменте служебного канала . В системе с МДВУ каждому каналу в пределах кадра , длительностью 125 мкс при скорости передачи данных 64 кбит /с выделяетс я временной сегмент , вмещающий 8 бит цифрового сигнала речи , полученного путем импульсно кодовой м одуляции (ИКМ ). В каждом кад ре каналы распределены на группы , причем каждой абонентской станции выделена своя груп па . Количество каналов в каждой группе пе риодически перераспределяется , так что ЗС с большой нагрузкой могут использовать большое количеств о каналов. Обе системы эффективны при телефонной связи , для обслуживания которой они и б ыли предназначены , поскольку длительность телефон ного разговора , как правило , значительно превы шает время , необходимое для выделения нового канала . Однако при пульсирующ ем трафи ке , требующем кратковременного занятия каналов , эти системы не позволяют значительно повыс ить эффективность использования каналов . 2.6.2. Коммутац ия пакетов Для нужд пакетной связи потребовались разработки новых методов распределения пропускной сп особн ости ИСЗ с коммутацией пакетов и множеств енным или многостанционным доступом абонентских станций к спутниковой системе . Метод орга низации связи , получивший название метода "ком мутации пакетов " (КП ), предполагает разделение в ходного информационного по т ока на небольшие сегменты или пакеты данных , котор ые перемещаются по сети связи или сети передачи данных аналогично письмам в почто вой системе , но с гораздо большей скорость ю . Использование этого метода обеспечивает зн ачительное повышение эффективности си с темы , по сравнению с системами коммута ции каналов , но имеют более сложную систем у управления . Последнее обстоятельство стало и технически и экономически преодолимо за последнее десятилетие , благодаря бурному разви тию высокоинтегральных микроэлектронных с х ем и микропроцессорной техники. Первыми разработками в области систем связи с множественным доступом и пакетной коммутацией (эти же разработки получают р азвитие и до сего времени ) стали : случайны й метод , неявного резервирования и явного резервирования . Опи сание организации множеств енного или многостанционного доступа рассматрива ется подробнее , так как эти методы управле ния в наибольшей степени согласуются с пр инципом организации взаимосвязи компьютерных инф ормационных систем и сетей ЭВМ. 2.7. Многос танционн ый доступ в ССС . Особенностью спутниковой связи , обусловленной самим принципо м этого вида связи , является возможность о дновременного доступа к ретранслятору космическо й станции сигналов нескольких ЗС . Пропускная способность ретранслятора оказывается при эт ом несколько ниже , чем в односигнально м режиме работы . В зависимости от метода разделения сигналов на приеме различают три основных способа многостанционного доступа : с частотным разделением каналов (МДЧР ), с временным разделением (МДВР ) и с кодовым разде л ением (МДКР ) . 2.7.1. Описание основных методов многостанционного доступа В данном разделе не преследуется цель подробного оп исания всех существующих в спутниковых систем ах связи методов управления доступом к ср еде . Рассматриваются те , которые в большей ст епени совместимы с принципами организа ции взаимодействия ССС с компьютерными абонен тскими станциями , автономными или подключаемых к сети ЭВМ. 2.7.1.1. Доступ с частотным разделением каналов (МДЧР ) МДЧР являет ся наиболее простым и распространенным методо м , используемым как в аналоговых , так и цифровых ССС . При МДЧР каждая ЗС передает свои сигналы в отведенном ей уча стке полосы пропускания ретранслятора . Основной недостаток МДЧР - уменьшение пропускной способн ости по сравнению с односигнальным режимом , вызва н ное необходимостью снижения на 4...6 дБ мощности выходного усилителя ретрансл ятора из-за появления интермодуляционных помех . Кроме того , необходимо обеспечить высокую с табильность частоты и мощности сигнала , излуч аемого каждой ЗС . В системах с МДЧР пе реда ч а может осуществляться как м ногоканальными сигналами , так и одноканальными с использованием принципа передачи "один ка нал на несущей " (ОКН ). Метод ОКН применяют в основном в сети станций с небольшим числом каналов . Основное преимущество метода состоит в в о зможности реализации принципа предоставления каналов по требовани ю . Метод МДЧР широко используется в ССС "Интерспутник ", intelsat, национальных ССС многих стран. Данный мето д сложно использовать для подключения большог о числа компьютерных абонентских станц ий и сетей ЭВМ. 2.7.1.2. Доступ с временным разделением (МДВР ) Метод МДВР нашел применение в связи с реализацией цифровых методов передачи . При этом каждой ЗС для излучения сигналов выделяется опр еделенный , периодически повторяемый временной инт ервал . Инте рвалы излучения всех станций взаимно синхронизованы , в силу чего перекры тие их не происходит . В каждый момент времени через ретранслятор проходит сигнал то лько одной станции и отсутствует нелинейное взаимодействие сигналов разных ЗС в усил ителе ретранслят о ра . Метод МДВР по лучает развитие для передачи данных большого числа абонентских станций , подключенных к сети цифровой телефонной связи и с пом ощью аппаратуры уплотнения каналов осуществляетс я организация передачи через главные ЗС . Д ля подключения большого числа автоном ных компьютерных абонентских станций и сетей ЭВМ с непосредственной связью со спутник овой станцией требуются значительные затраты при ограниченных возможностях по числу ЗС. 2.7.1.3. Доступ с кодовым разделением (МДКР ) Метод кодов ого разделения основан на одновременной передаче в полосе частот ретранслятора сиг налов нескольких станций , модулированных информац ионным сигналом и кодовым сигналом - длинной псевдошумовой последовательностью . На приеме ин формация выделяется путем умножения принятого с игнала на копию псевдошумовой по следовательности . Надежное разделение достигается благодаря ортогональности кодовых сигналов отд ельных ЗС. Широкополосные сигналы используются в рад иоастрономии и военной связи (для обеспечения секретности ). К преимуществам их использ ования в спутниковой связи относятся : - малые п омехи другим системам и слабая чувствительнос ть к помехам от других систем ; - низкая вероятность перехвата ; - невосприимчивость к засветке Солнцем (п ри малых антеннах ). Основным не достатком МДКР яв ляется низкая эффективно сть использования пропускной способности ретранс лятора (1-2%). Использование МДКР с широкополосными сигналами оправдано в сетях с большим числом редко работающих терминалов при значит ельном уровне помех , когда экономическая эффе кти в ность определяется не степенью загрузки ретранслятора , а резким снижением затрат на земную сеть. 2.7.2. Сравните льное сопоставление основных методов Основные п реимущества метода МДЧР заключаются в простот е оборудования , невысоких требованиях к парам етрам т ракта передачи , меньшей мощности передатчика ЗС по сравнению с МДВР . С ростом числа участвующих в работе ЗС п ропускная способность ствола ретранслятора в режиме МДВР эффективнее , чем в режиме МДЧР . МДВР позвол яет легко регулировать трафик между отдельным и 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 пре имущество метода МДВР проявляется при анализе построения а п паратуры ЗС . МДВР проявляется при анализе построения аппаратуры ЗС . С ростом числа станций в сети число преобразователей частоты в аппаратуре МДЧР достигает десятков , при МДВР достаточн о одного преобразователя частоты на ствол. Вместе с тем метод МДВР имее т существенный недостаток , ограничивающий его применение на линиях с малым трафиком - он требует использования на ЗС большой анте нны , передатчика сравнительно большой мощности и сложной аппаратуры синхронизации независимо от трафика станции . Специально дл я сетей с малыми станциями разработаны методы комбинированного частотно-временного доступ а , совмещающие преимущества МДЧР и МДВР. В простейшем случае ЗС передают свои сообщения в виде пакетов в произвольные моменты времени и ждут подтверждения при ема от адр есата . Если часть сообщений утрачивается из-за наложения сигналов других ЗС , станция-отправитель повторяет свое сообще ние полностью или частично . Протокол доступа ALOHA и его разновидности пригодны в сетях передачи данных при незначительном графике и обес п ечивают эффективность испол ьзования ретранслятора не более 25%. На одной или нескольких несущих в МДЧР-системе могут передаваться сравнительно ни зкоскоростные потоки с временным разделением сигналов нескольких ЗС с малым трафиком . Э тот метод совместим с су ществующими М ДЧР-сетями , требует не очень большого увеличен ия мощности передатчика и дает некоторый выигрыш пропускной способности ретранслятора . В сети с двумя , скачками на линии "централ ьная ЗС - малая ЗС " может при этом испо льзоваться МДВР. Другой метод - МДВР с многими нес ущими , иначе называется многочастотным МДВР и ли МДЧР /МДВР . В режиме МДВР с многими несущими полоса частот ретранслятора делится на ряд меньших полос , в каждой из которых передается на отдельной несущей ин дивидуально или методом МДВР с р ав нительно низкоскоростная (до 2 Мбит /с ) информаци я от малых ЗС . Эффективность использования ретранслятора снижается в меньшей степени , чем при МДЧР , и в то же время кажд ая ЗС работает с меньшей скоростью , чем в классическом МДВР с одной несущей. В одном и з вариантов ЗС может передавать свои пакеты поочередно на раз ных несущих частотах , занимая свободные окна в кадре . Синхронизация осуществляется путем сравнения тактовых частот , генерируемых разл ичными ЗС и передаваемых периодически в с оставе пакетов , с та к товой частото й , генерируемых на борту . Разностный сигнал транслируется на ЗС и используется для подстройки тактового генератора . Мощность ЗС на передачу при этом будет минимальной , а использование ретранслятора - максимальным . Практи ческую реализацию указ а нного режима затрудняет сложность бортового ретранслятора , который должен обеспечить демодуляцию принятых сигналов , выделение цифровых потоков отдельн ых ЗС , компрессию , объединение в общий циф ровой поток , формирование сигналов управления и сигнализации. Во зможны промежуточные , менее сложные режимы обработки сигнала на борту , исполь зуемые также на линиях магистральной связи : коммутация на сверхвысоких частотах (СВЧ ), к оммутация в групповом спектре частот с ре генерацией и без регенерации сигнала . В сп утнике с многолучевыми антеннами и коммутацией на борту бортовая коммутационная матрица осуществляет необходимые соединения ме жду лучами линий вверх и вниз в соотв етствии с потребностями трафика . Недостатком метода обработки на борту является жесткая привязка кон с трукции ИСЗ к кон фигурации сети и способам формирования переда ваемых сигналов. 2.8. Земные станции (ЗС ) спутниковых систем связи ЗС принято разделять в зависимости от выполняемых ф ункций : - приемо-перед ающие , работающие в сети магистральной телефо нной связ и и обмена другими видами сообщений ; - приемные станции распределительных систем (ТВ , звукового вещания , циркулярной информации ); - передающие ЗС и приемные установки систем спутникового телевещания (СТВ ); - абонентские терминалы подвижных служб. Малые ЗС занимают промежуточ ное положение между первыми двумя категориями . Основными показателями для всех ЗС являю тся : - диапазон частот на передачу и прием ; - добротность станции (отношение коэффициент а усиления к суммарной шумовой температуре ВЧ-тракта ); - экви валентная изотропно излучаемая мощность. 2.8.1. Антенны ЗС Антенна ЗС должна иметь высокий коэффициент использован ия поверхности , отличаться низкой температурой и уровнем боковых лепестков диаграммы напр авленности , не превышающим международных норм , давать возможность наведения луча на ИС З . В системах с разделением по поляризации антенна должна обеспечивать кроссполяризационну ю развязку более 27 дБ . Наилучшим образом эт им требованиям удовлетворяет двухзеркальная анте нная система Кассегрена , наиболее часто п рименяемая на ЗС . В простых приемных установках ТВ-вещания чаще используется одно зеркальная схема . Для снижения уровня боковых лепестков антенну выполняют неосесимметричной с вынесенным облучателем , незатеняющим основное эеркало . Для снижения шумовой темпе ратуры фидерног о тракта стремяться уменьшить потери в не м путем применения лучевода или выноса ма лошумящего усилителя (МШУ ) к облучающей систем е. 2.8.2. Построен ие типовой ЗС Типовая ЗС Intelsat стандарта В работает в диапазоне 6/4 ГГц и содержит двухзерк альную антенну Ка ссегрена с диаметром основного зеркала 9 - 14 м . Среднеквадратичное отклонение профиля зеркала от расчетного не превышает 1 мм . Уровень бо ковых лепестков диаграммы направленности удовлет воряет типовым нормам . Автосопровождение ИСЗ осущест в ляется методом экстремального регулирования , точность наведения составляет 0,06 град . В качестве МШУ в зависимости от диаметра используются неохлаждаемые параметрические усилители или транзисторные . Для работы в системе добротность станции должна быть боле е 31,7 дБ /К. Станция обеспечивает работу в режимах МДЧР /ЧМ с числом каналов в стволе д о 252, МДЧР /ОКН с ИКМ-ФМ с разносом несущи х 45 кГц , МДВР со скоростью 120 Мбит /с , пере дачу 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 антенной диаметром 5 м , что равносильно 25 м в диапазоне б /4ГГц . лая компенсации затухания в осадках применяется управление мощностью на передаче . Скорость передачи составляет 1,544 Мбит /с на несущую , что обеспечивае т одновременную передачу речевых сообщений , д анных , факсимиле , неподвижных изображений. В рамках Международного консультативного комитета по радиосвязи (МККР ) проведены работы по унификации требований к ЗС , что по зв олило получить рациональные схемные реш ения . В настоящее время многими компаниями выпускаются специализированные интегральные микрос хемы отдельных узлов приемных и передающих устройств , что снизило стоимость ЗС . Стоимос ть приемной установки с антенной диа м етром 1,8 м составляет 1000 -2000 долларов. 2.8.3. Малые ЗС Еще одной новой формой использования спутниковой связи являются системы , ориентированные на пользовате ля . С ростом энергетических возможностей ИСЗ , формированием многолучевых диаграмм направленно сти бортовых антенн становится возможным применение при скоростях передачи до 2 - 8 М бит /с простых и недорогих малых ЗС , ра змещаемых непосредственно на здании пользователя , что повышает оперативность , гибкость и н адежность связи , исключает необходимость н а земной соединительной линии и в конечном счете повышает экономическую эффект ивность использования спутниковых каналов . Малые ЗС могут использоваться для связи перифе рийных ЭВМ и персональных компьютеров с ц ентральной большой ЭВМ , дирекции предприятия с фи л иалами , для периодической пер едачи собираемой информации и во всех дру гих случаях , когда требуется обеспечить связь с большим числом станций , трафик которых невелик . По данным США , создание в ра мках компании частной спутниковой сети оправд ано в любом из с ледующих случае в : товарооборот превышает 500 млн . долл .; численность персонала более 10 тыс . человек ; число производственных об ъектов более 500; затраты на услуги связи пре вышают 2 млн долл . в год ; объем экспорта составляет более 20% от общего товарооборо та. Первые сети малых ЗС создавались в диапазоне 6/4 ГГц , однако , для подавления помех от соседних ИСЗ приходилось применять ли бо антенны довольно большого диаметра (3...4,5 м ), либо неэффективные методы многостанционного д оступа . Скорость передачи не прев ышала 9,6 Кбит /с . В этом диапазоне работают межд ународные системы деловой связи и передачи данных IBS, VISTA, Intelnet. С переходом в диапазон 14/11 ГГц стало возможным обмениваться информацией со скоростью до 64 Кбит /с с малой станцией , имеющей антенну д и аметром 1,2...1,8 м . Стоимость данной ЗС составляет около 10000 дол ларов и продолжает быстро снижаться. В зависимости от назначения и энергет ики ИСЗ сеть малых ЗС может иметь рад иальную (с одним или двумя скачками ), смеша нную или узловую структуры . В сети с одним скачком периферийные станции связывают ся с центральной , а та , в свою очередь , соединяется по наземным линиям связи с телефонной сетью или сетью передачи данн ых . В сетях с двумя скачками периферийные ЗС могут связываться между собой через центральн у ю ЗС , выполняющую функции коммутатора , при этом из-за большой задер жки сигналов передачи речевых сообщений затру днена . В смешанной сети возможны два вариа нта организации связи . Наибольшей эффективностью обладает узловая структура сети , когда ка ждая станци я может связываться с каждой напрямую , на одном скачке , а цент ральная станция выполняет функции контроля и предоставления каналов . В последнем варианте требуется наличие ИСЗ с повышенной энерг етикой , например , за счет формирования узких направленных лучей, и обработкой сиг налов на борту. 2.9. Бортовые ретрансляторы ССС Радиотехническо е оборудование космической станции - ретрансляторы и антенны - является важной составной час тью ССС , от которой в значительной степени зависят пропускная способность , надежность связи , искажения сигналов и другие показатели. Основные показатели космической станции т е же , что и ЗС : - диапазоны частот на приема и передачу ; - добротность приемной части ; - число стволов ; - поляризационные характеристики. С учетом характера преобразов аний сигнала различают : - ретранслято ры гетеродинного типа , где усиление в осно вном происходит на ПЧ ; - ретрансляторы прямого усиления (на част оте приема или передачи ); - ретрансляторы с обработкой сигнала на борту в групповом спектре. Приемная ча сть борто вого ретранслятора обычно начина ется с МШУ , в качестве которого могут использоваться транзисторные или параметрические усилители , либо непосредственно со смесителя . Основными требованиями являются малая масса , габариты и высокая надежность выходного устро й ства . Типовая выходная мощность с оставляет 5 - 15 Вт для маломощных ИСЗ , 30 - 60 Вт дл я ИСЗ средней мощности и 100 - 250 Вт для мощ ных вещательных ИСЗ. Условия выв едения на орбиту и работы в открытом космосе предъявляют к аппаратуре космических станций ряд специфичных требований : - минимальная масса при заданных требованиях надежности и электрических показателях ; - ограниченные габариты антенной системы , определяемые диаметром обтекателя ракеты-носителя (2,5 - 3,5 м для самых больших современных ракет ); - с пособность выдерживать ускорения и вибрации , возникающие при работе двигателей , резкие перепады температур , воздействие неве сомости , радиационного облучения и других фак торов космического полета ; - высокая надежность в неослуживаемом ре жиме , длительный сро к службы , достигающий 7-10 лет. 2.9.1. Антенны Учитывая пе речисленные требования , для изготовления бортовых антенн используют легкие металлы : магний , титан , алюминий , а также композитные материалы на основе графита , обладающие большой жес ткостью и малым ко эффициентом линейного расширения . Слабо направленными антеннами , фо рмирующими глобальные и полуглобальные зоны о бслуживания , обычно служат рупорные , штыревые или спиральные антенны , при необходимости фор мирования специальной формы или узких лучей применяю т ся зеркальные антенны с о сложными облучателями. 2.9.2. Ретрансл яторы Бортовые ре трансляторы ИСЗ также имеют ряд существенных отличий от аналогичной по выполняемым фу нкциям аппаратуры , находящейся в наземных усл овиях . В первую очередь это относится к констр уктивным особенностям , технологии изг отовления , методам достижения высокой надежности. В ретрансляторах , обеспечивающих о бработку пакетов , наиболее сложным устройством является процессор , осуществляющий обработку вы сокоскоростных сигналов . Принятые пакеты МДВ Р поступают в демодуляторы , которые выбираютс я в соответствии с частотами несущих и скоростями передачи отдельных пакетов . Информац ионное содержание пакета записывается во вход ную память . В пределах кадра МДВР после приема эта информация подвергается д е кодированию (если на передаче применялос ь помехоустойчивое кодирование ), преобразованию п о формату и через коммутатор группового с пектра направляется в устройство памяти соотв етствующей линии связи вниз . В пределах вт орого кадра после приема паке т ы , направляемые по линии вниз , формируются пут ем вывода информационного содержания выходной памяти на вход модулятора через декодер с исправлением ошибок на входе (если ко дирование необходимо ). Благодаря работе в режи ме переключения лучей каждый пакет пер е дается в направлении той ЗС , для которой он предназначен . Для элементов коммутации и обработки пакетов выдвигаются требования высокого быстродействия . Так в С СС типа ACTS используется процессор фирмы Motorola (США ), который обеспечивает работу со скорост ь ю 3,5 Гбит /с
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Невеста была настолько некрасивой, что для её выкупа пришлось нанять опытного менеджера по продажам.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по компьютерным сетям "Каналы связи: Спутниковая Связь", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru