Множинний доступ частотним розділенням (fdma – Frequency Division Multiple Access)
В наведеному вище випадку супутник використовується, як проміжний пристрій, що забезпечує доточковий зв’язок.
Оскільки зона обслуговування супутника є досить великою то він може виконувати значно більше функцій.
Наприклад, для серії супутників IntelSat канал шириною 36 МГц, шляхом частотного розділення, розподіляють на декілька менших каналів в кожному з яких можна використати частотну модуляцію. Кожний з цих менших каналів в свою чергу несе декілька сигналів голосового діапазону (VF) для чого використовується ущільнення з частотним розділенням.
Можливість одержання доступу декількома наземними станціями до одного і того ж каналу називається схемою FDMA.
Кількість підканалів на які можна розбити супутниковий канал за допомогою технології FDMA обмежується 3 факторами:
Тепловий шум;
Комбінаційні завади;
Перехресні завади.
Передавальний сигнал малої інтенсивності буде спотворюватися фоновим шумом.
При дуже великій інтенсивності сигналу, нелінійні ефекти, що мають місце в підсилювачах супутників приведуть до виникнення сильних комбінаційних завад.
Перехресні завади виникають при намаганні збільшити пропускну здатність шляхом багаторазового використання частот.
Смугу частот можна використовувати багаторазово при наявності антен, що випромінюють два поляризованих сигнали однакової частоти з ортогональними поляризаціями.
Якщо інтенсивність сигналу надто велика то стає значною інтерференція.
Можливими є 2 форми FDMA:
Множинний доступ з фіксованим розподіленням (fixed assignment multiple access FAMA). Розподілення пропускної здатності супутникового каналу між множиною станцій відбувається наперед (завчасно). Але при цьому значна частина пропускної здатності не використовується оскільки потреба на частоти може виникати і змінюватися в процесі зв’язку.
Множинний доступ з розподіленням за запитом (demand assignment multiple access DAMA). Розподілення пропускної здатності серед множини станцій змінюється із зміною запиту на частоти. Така технологія дозволяє оптимально розподілити пропускну здатність супутника.
FAMA-FDMA
Приведемо частковий приклад схеми FAMA-FDMA, в якій 7 наземних станцій сумісно використовують висхідний канал зв’язку з пропускною здатністю 36 МГц.
Станції А виділяється смуга частот шириною 5 МГц, від 6237,5 до 6242,5,в якій можна розмістити 60 голосових каналів, використовуючи ущільнення з розподіленням частот в поєднанні з частотною модуляцією (FDM-FM). Тобто FDM використовується для розділення смуги на 60 каналів, а частотна модуляція – для модулювання каналів на несучій 6240 МГц.
Розподіл
частот у висхідному каналі транспондера
Передавальне
устаткування НС-А
Схема фіксованого розподілу частот FDMA для супутникового зв’язку (COUC01).
Виходячи з малюнка трафік від станції А до інших станцій виглядає наступним чином: 24 канали до станції В, 24 канали до станції D і 12 каналів до станції E. Решта спектру каналу ширина якого 36 МГц, розподіляється між іншими наземними станціями у відповідності з їх потребами у трафіку.
Виходячи з даного прикладу можна відмітити декілька важливих моментів:
На схемі показані елементи, як технології FAMA, так і технології FDMA. Термін FAMA відображає той факт, що між станціями є наперед задані логічні зв’язки. Станція А має 3 прямі доточкові зв’язки з станціями B,D,E з відповідною кількістю каналів. Термін FDMA відображає те, що множина станцій має доступ до супутникового зв’язку використовуючи при цьому різні смуги частот.
Хоча наземна станція може передавати на супутник тільки одну несучу (наприклад станція А передає на частоті 6,24МГц з шириною смуги 5 МГц). Вона повинна приймати щонайменше по одній несучій від кожної з віддалених станцій з якими підтримується зв’язок.
Супутник не виконує функцій комутатора, хоча він приймає від різних станцій окремі ділянки каналу шириною 36 МГц. На супутнику відбувається тільки приймання сигналів в межах даного спектру, їх перетворення у смугу, центровану на частоті 4 ГГц і повторна передача.
Використовувана смуга частот має досить значну ширину. Станція А повинна передавати 60 голосових каналів, які займають всього 240 кГц (4 кГц на канал), а виділена для цієї станції смуга шириною 5 МГц. Така широка смуга необхідна через використання частотної модуляції, яка дозволяє зберегти сигнал при передачі його на Земні відстані з мінімальною потужністю супутникових передавачів.
DAMA-FDMA
Схема FAMA-FDMA не є дуже ефективною. Виявляється, що коли смугу 636 МГц просто поділити на окремі голосові канали то схема буде значно ефективнішою. Така схема називається (один канал одна несуча) (single channel per carrier – SCPC).
Схема SCPC реалізована в смузі С. Один канал шириною 36 МГц ділиться на 800 аналогових каналів по 45 кГц, кожний з яких виділяється для симплексного каналу зв’язку з ЧМ. Існує також цифровий варіант схеми SCPC, в якому використовується QPSK (квадратурно фазова модуляція), що забезпечує в смузі 45 кГц швидкість передачі 54 кбіт/с, чого вистачає для передачі оцифрованого звуку.
Першою доступною для комерційних цілей системою DAMA SCPCбула схема SPADE (множинний доступ з розподіленням запитів за вимогою і одно канальним використанням несучої). Система була введена в дію на початку 70-х років і на даний час є доступною через супутники INTELSAT.
Кожний підканал цієї системи несе QPSK-модульований сигнал з швидкістю 64 кбіт/с, що займає смугу 38 кГц і захисну смугу 7 кГц. Загальна кількість підканалів разом із службовими становить 794.
Такі підканали розбиті на пари де два канали рознесені на 18,045 МГц утворюють повно дуплексний контур зв’язку (3-404, 4-405, 399-800). Крім цього є спільний канал передачі сигналів (common-signaling channel - CSC) шириною 160 кГц, через який передається сигнал PSK з 128 кбіт/с.
Система супутникового зв’язку SPADE для комутованої служби.
Виділення каналів за запитом (вимогою) здійснюється наземною станцією за допомогою каналу CSC.
Канал CSC використовується для передачі кадрів, що повторюються TDM.
Кадр поділений на 50 інтервалів, перший з яких має початкову послідовність бітів необхідну для синхронізації. Решта інтервалів закріплені за 49 станціями, які мають привілеї при формуванні повно дуплексних контурів за вимогою.
Станція Si хоче встановити канал зв’язку з станцією Sj. Станція Si – випадковим чином вибирає підканал із доступних (не зайнятих) каналів і передає ідентифікатор підканалу і адресу станції Sj у часовий інтервал станції Si.
Через 0,25 с станція Sj отримає запит через низхідний канал зв’язку. Якщо підканал доступний і доступна станція Sj, тоді вона передасть підтвердження і свій власний інтервал, який станція Si отримає також через 0,25 с. Отже зв’язок буде здійснений.
Коли сеанс зв’язку завершиться, в часовому інтервалі однієї із станцій буде передана інформація про роз’єднання, щоб повідомити іншій станції, що підканал знову вільний.
В такій схемі можуть брати участь тільки 49 станцій, а для розподілу за запитом більшість каналів вільні і використовуються за звичайною схемою FAMA SCPC.