6.3.4 Супутниковий зв'язок

Системи супутникового зв’язку зображені на рисунку 6.10.

Залежно від висоти орбіти, супутники діляться на геостаціонарні і низькоорбітальні.

Cупутники, що знаходяться на висоті близько 36 тис. км. над екватором, за третім законом Кеплера, мають період обертання, рівний 24 годинам, і називаються геостаціонарними (нерухомими щодо Землі) . Значно спрощені антенні системи (немає необхідності в приводі, що змінює орієнтацію антени).

Рисунок 6.10 – Системи супутникового зв’язку

Чотири геостаціонарних супутники (розташовані на кутовій відстані в 90 градусів один від одного) покривають всю поверхню Землі. До недоліків геостаціонарних супутників відноситься досить велика затримка проходження сигналу (250-300 мс). Кутова відстань між такими супутниками складає 2 градуси, тобто одночасно на орбіті може знаходитися не більше 180 супутників (частот, що працюють в загальному діапазоні). За рахунок використання декількох діапазонів це обмеження дещо пом’якшене. Використовуються частоти (приблизно) від 3 Ггц до 30 Ггц, що приводить до залежності якості передачі від погодних умов (дощ, сніг).

Супутник зв'язку має декілька приймачів (транспондерів), що працюють в різних частотних діапазонах, пропускна спроможність одного транспондеру – 50 Мбіт/с.

Низькоорбітальні (висота орбіти – від сотень до одиниць тисяч кілометрів) супутники постійно переміщуються щодо будь-якої точки поверхні Землі. Основний принцип низькоорбітальних систем – велика кількість (декілька десятків) супутників, що спільно охоплюють всю земну кулю. Тоді будь-яка наземна станція може перемикатися між супутниками у міру їх проходження.

Найвідоміший проект низькоорбітальної системи – Ірідіум – включає 66 супутників на висоті 750 км. Кожен супутник має по 48 променів по 174 дуплексних каналів кожен. Діапазон частот 1610-1626.5 Мгц (дозволяє використовувати живлення від акумуляторів).

Інший проект – Глобалстар – включає 48 супутників на висоті 1400 км., у кожного супутника по шість сфокусованих променів по 2800 каналів кожен. Наземна станція в кожен момент часу підтримує зв'язок з трьома найближчими супутниками.

6.3.5 Стільниковий зв'язок

Стільниковий зв'язок заснований на застосуванні кабельних і безпровідних каналів. Базова структура мережі створюється на основі високошвидкісних кабельних каналів зв'язку, а підключення абонентів проводиться по радіоканалах, що дозволяє забезпечити їх мобільність.

Системи стільникового зв'язку будуються у вигляді сукупностей комірок-сот (cell), що покривають обслуговувану територію. В центрі кожної комірки розташовується базова станція (БС), з якою (по радіоканалах) зв'язуються всі абоненти, що знаходяться в межах даної комірки. На базовій станції розташовані приймальна і передавальна антени (часто використовується пара приймальних антен), декілька приймачів і передавачів (частот, що працюють на різних піддіапазонах, в межах виділеної даної БС смузі частот), контролер і блок сполучення з лінією зв'язку. Якщо абонент переміщується в іншу комірку, його починає обслуговувати інша БС. Всі БС пов'язані з центром комутації, у якого є підключення до звичайної міської телефонної мережі. Якщо мережа достатньо велика, то в ній може бути присутніми декілька зв'язаних між собою центрів комутації.

Основним принципом стільникового зв'язку є принцип повторного використання частот (frequency reuse), що дозволяє необмежено нарощувати ємкість системи (реальне обмеження – потужність центру комутації). Суть його в наступному. У поряд розташованих комірках використовуються різні смуги частот, що дозволяє сусіднім БС не конкурувати за загальну смугу, а абонентському устаткуванню легко вибирати найближчу до нього БС (по сигналу максимальної потужності). В той же час, одну і ту ж смугу можна використовувати в несуміжних комірках. Групу комірок, в якій кожен частотний діапазон використовується тільки однією коміркою, називають кластером. В результаті, для мережі довільного розміру, виявляється достатньою наявність трьох непересічних частотних діапазонів, тобто мережа може бути розбита на 3-елементні кластери.

Резюме

Кабелі на основі скрученої пари поділені на неекрановані (UTP) та екрановані (STP). Кабелі UTP простіші у виготовленні та монтуванні, втім кабелі STP забезпечують більший рівень захисту. Оптичним кабелям притаманні відмінні електромагнитні та механічні характеристики, але вони складні у монтуванні.

Світло в багатомодовому волокні може поширюватися декількома траєкторіями, а в одномодовому- тільки однією. Відстань, на яку можна передавати інформацію оптичним волокном, обмежена розсіюванням, поглинанням, та втратами на стиках та вигинах кабелю. Генераторами випромінювання слугують світлодіоди або напівпровідникові інжекційні лазери, а приймачами є лавинні фотодіоди або р-і-n-фотодіоди.

В системах супутникового зв'язку використані три групи супутників: геостаціонарні, середньоорбітальні та низькоорбітальні.

Безпровідний зв'язок поділяється на мобільний та фіксований. Кожний вузол безпровідних мереж має антену, яка одночасно є передавачем та приймачем електромагнітних хвиль. Безпровідні системи передавання даних в залежності від використаного діапазону частот ділять на чотири групи: широкомовні (радіо), мікрохвильові, системи інфрачервоних хвиль, системи видимого світла. Через відбиття, діфракцію та розсіювання електромагнітних хвиль утворюється багатопроменеве поширення одного і того ж самого сигналу, і як наслідок до межсимвольної інтерференції.

Передавання даних в діапазонах 900 МГц, 2,4 ГГц та 5 ГГц, які отримали назву ISM, не потребує ліцензування, якщо потужність передавача не перевищує 1 Вт.

Безпровідні лінії мобільного та фіксованого зв'язку з одним джерелом і декількома користувачами будовані на основі базової станції. Топологія з декількома джерелами та декількома приймачами притаманна для безпровідних локальних мереж.