Проблемы помех

На электромагнитный сигнал воздействует множество искажений сигнала (отражение от домов, огибание препятствий и рассеивание) и внешних электромагнитных по­мех, которых в городе довольно много( например, микроволновые печи).

Проблема высокого уровня помех беспроводных каналов решается различными способами. Важную роль играют специальные методы кодирования, распределяющие энергию сигнала в широком диапазоне частот. Кроме того, передатчики сигнала (и приемники, если это возможно) стараются разместить на высоких баш­нях, чтобы избежать многократных отражений. Еще одним способом является применение протоколов с установлением соединений и повторными передача­ми кадров уже на канальном уровне стека протоколов. Эти протоколы позволя­ют быстрее корректировать ошибки, так как работают с меньшими значениями тайм-аутов, чем корректирующие протоколы транспортного уровня, такие как TCP

Типы спутниковых систем

Спутниковая связь используется для организации высокоскоростных микровол­новых протяженных линий. Так как для таких линий связи нужна прямая види­мость, которую из-за кривизны Земли невозможно обеспечить на больших рас­стояниях, то спутник как отражатель сигнала является естественным решением этой проблемы

Сегодня спутник может играть роль узла первичной сети, а также телефонного коммутатора и коммутатора/маршрутизатора компьютерной сети.
Для этого аппаратура спутников может взаимодействовать 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.

Орбита вращения спутника в общем случае является эллиптической, но для сохранения постоянной высоты над Землей спутники могут переходить на почти круговую орбиту.

Сегодня используется три группы круговых орбит, отличающихся высотой над Землей (рис. 10.11):

· геостационарная орбита (Geostationary Orbit, GEO) — 35 863 км;

· средневысотная орбита (Medium Earth Orbit, MEO) — 5000-15000 км;

• маловысотная орбита (Low Earth Orbit, LEO) — 100-1000 км.

Геостационарный спутниквисит над определенной точкой экватора, в точности
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 просто органи­зовать широковещание в пределах страны или даже континента.

Во-вторых, сам спутник неподвижен для наземных антенн, что значительно облегчает организацию связи, так как не нужно автоматически корректировать направление наземной антенны.

В.-третьих, геостационарный спутник находится за пределами земной атмосферы и меньше «изнашивается», чем низкоорбитальные и средневысотные спутники.

Геостационарные спутники обычно поддерживают большое количество каналов за счет наличия нескольких антенн. Антенны спутника создают сигнал, который можно принимать с помощью сравнительно небольших наземных антенн ( около 1м).

Большое удалением спутника от поверхности Земли приводит к большим задержкам распространения сигнала и при передаче разговора или телевизионного диа­лога возникают неудобные паузы, мешающие нормальному общению.

Кроме того, на таких расстояниях потери сигнала высоки, что означает необхо­димость использования мощных передатчиков и тарелок больших размеров.

Принципиальным недостатком геостационарного спутника с его круговой орби­той является также плохая связь для районов, близких к Северному и Южному по­люсам. Сигналы для таких районов проходят большие расстояния, чем для рай­онов, расположенных в экваториальных и умеренных широтах, и, естественно, больше ослабляются. Решением является спутник с ярко выраженной эллипти­ческой орбитой, который приближается к Земле как раз в районе Северного и Южного полюсов. Примером такого спутника являются спутники серии «Мол­ния», которые запускаются Россией, имеющей большие территории на Крайнем Севере.

Место на орбите геостационарного спутника также регулируется союзом ITU. Сегодня наблюдается определенный дефицит таких мест, так как геостационар­ные спутники не могут располагаться на орбите ближе, чем 2° друг к другу. Из этого следует, что на орбите может находиться 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 получение определенного диапазона частот, только еще усиленная политическими ам­бициями стран.

К системам доступа в Интернет на основе геостационарных спут­ников относятся Spaceway, Astrolink, Euro Skyway. Они ори­ентированы на использование антенн VSAT и обещают предоставлять пользова­телям каналы 2-20 Мбит/с.

Среднеорбитальные спутникиобеспечивают диаметр покрытия от 10000 до 15000 км и задержку распространения сигнала 50 мс. Наиболее известной услугой, предоставляемой спутниками этого класса, является глобальная система навигации (Global Positioning System, GPS). GPS — это всеобщая система определения текущих координат пользователя на поверх­ности Земли или в околоземном пространстве. GPS состоит из 24 спутников, сети наземных станций слежения за ними и неограниченного количества пользо­вательских приемников-вычислителей. По радиосигналам спутников GPS-приемники пользователей устойчиво и точно определяют координаты. Погрешности не превышают десятков метров. Этого вполне достаточно для решения задач на­вигации подвижных объектов (самолеты, корабли, космические аппараты, авто­мобили и т. д.).

низкоорбитальные спутникипротивоположны по соот­ветствующим качествам геостационарным спутникам. 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 вокруг Земли такого спутника составляет 1,5-2 часа, и время видимости спутника наземной станцией составляет 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.

Программное обеспечение спутников обеспечивает скорость передачи данных до 64Кбит/с. Это зависит от типа спутника