Применение многостанционного доступа с частотным разделением каналов в полносвязных сетях в режимах мдчр окн и мдчр мкн (слайд).
Полносвязные сети
В полносвязной сети каждая ЗС должна иметь возможность организовать радиолинию связи через Ртр с любой другой ЗС, входящей в состав сети. При МДЧР это означает, что каждой ЗС необходимо выделить столько несущих частот, сколько ЗС могут вести радиообмен с данной ЗС в составе сети (рис.2).
Рис.2. Полносвязная сеть в режиме МДЧР ОКН, включающая N земных станций
Если в состав сети входит N станций, то для организации полносвязной сети потребуется N(N–1) несущих и, соответственно, полоса частот Ртр будет разбита на такое же число диапазонов. Такой режим организации радиообмена в сети СС получил название режима ОКН («один канал на несущую»). Например, при N = 100, требуемое число диапазонов составит N(N–1) = 9900. Такое дробление полосы частот ретранслятора с учётом того, что между соседними полосами необходим защитный промежуток, часто оказывается невыгодным. При этом полоса частот, выделяемая каждой станции, оказывается слишком узкой, соответственно, низка и скорость передачи информации. Каждая ЗС в этом случае должна быть укомплектована (N–1) передатчиком и (N–1) приёмником.
Рис.3.
Полносвязная сеть из N
ЗС в режиме МДЧР МКН
Другой режим организации радиообмена при МДЧР изображён на рис.3. В этом режиме каждая ЗС формирует групповой сигнал и передаёт его на своей несущей частоте. При этом сигнал каждой ЗС может уплотняться по времени или частоте сигналами, предназначенными для различных ЗС-адресатов. Такой режим радиообмена получил название МКН («много каналов на одну несущую»). На приёме ЗС демодулируют весь групповой сигнал и выделяют из него лишь те фрагменты, которые для них предназначены. В этом случае каждой ЗС по-прежнему требуется (N–1) приёмник и только один, но более мощный передатчик. Дополнительно для каждой ЗС требуется устройство формирования группового сигнала (мультиплексор).
Применение многостанционного доступа в сетях с топологией «Звезда». Сети класса «мдчр – окн/чрк – окн» и сети класса «мдчк-окн/чрк-мкн» (слайды).
Применение многостанционного доступа в сетях с топологией «Звезда». Сети класса «мдчр-окн/врк». Сети класса «мдчр-мкн/врк». Сети класса «мдвр/врк». (Слайды). Сети с топологией «звезда»
Звёздообразные сети включают N периферийных земных станций (ПЗС) и одну центральную станцию (ЦС). Основная особенность таких сетей состоит в том, что сигналы, излучаемые всеми ПЗС, после ретрансляции через спутник связи, принимаются ЦС, которая играет роль центрального устройства распределения информации. С центральной станции принятые сигналы далее могут доставляться адресату либо через наземные сети связи, либо по обратному спутниковому каналу на ПЗС, к которой подключен вызываемый абонент. Таким образом, связь между двумя ПЗС возможна только через ЦС, что приводит к необходимости двухкратной ретрансляции сигналов через Ртр и, как следствие, большим задержкам в доставке сообщений.
Однако, такая топология, за счёт создания мощной ЦС (с большой антенной, высокочувствительным приёмникам, мощным передатчиком), позволяет значительно упростить ПЗС. Такие ПЗС по международной классификации обозначаются VSAT (Very Small Aperture Terminal) и имеют небольшую антенну (до 3,5 м в диаметре) и несложное приёмопередающее устройство.
Звёздообразные сети спутниковой связи нашли широкое распространение для передачи данных в территориально распределённых вычислительных системах, преимущественно для организации доступа удалённых терминалов к центральной ЭВМ. Кроме того, топология «звезда» широко используется в тех случаях, когда требуется обеспечить дешевизну и низкие массогабаритные характеристики ПЗС, например, в сетях мобильной спутниковой связи.
Сигналы, предназначенные для ПЗС, формируются ЦС и в виде группового сигнала передают через Ртр.
В зависимости от способа разделения сигналов ПЗС и способа формирования группового сигнала на ЦС различают следующие классы звёздообразных сетей спутниковой связи.
Сети класса «МДЧР – ОКН/ЧРК – ОКН». ПЗС используют МДЧР для доступа к Ртр. Каждый сигнал передаётся на отдельной несущей частоте (так называемый режим «один канал на несущую» – ОКН). Групповой сигнал ЦС формируется также на основе частотного разделения каналов (ЧРК), каждый сигнал передаётся на отдельной несущей частоте. Таким образом, для организации дуплексной связи требуется одна несущая частота для канала ПЗС-ЦС и вторая несущая - для канала ЦС-ПЗС (рис.4).
Рис.4. Звёздообразная сеть в режиме МДЧР ОКН
Сети класса «МДЧК-ОКН/ЧРК-МКН». ПЗС в таких сетях используют МДЧР в режиме ОКН для передачи сигналов на ЦС. Групповой сигнал на ЦС формируется на основе ЧРК, при этом сигналы для каждой ПЗС объединяются в отдельный групповой сигнал в режиме «много каналов на одну несущую» (МКН) (рис.5). Каждая ПЗС принимает адресуемые ей сигналы на своей несущей частоте.
Рис.5. Звёздообразная сеть в режиме МДЧР/ЧРК-МКН
Сети класса «МДЧР-ОКН/ВРК». В сетях этого класса доступ ПЗС организуется также, как и в предыдущих сетях, а групповой сигнал ЦС формируется на основе временного разделения каналов (ВРК) (рис.6). Каждая ПЗС принимает весь групповой сигнал, демодулирует его и выделяет адресуемые ей сообщения.
Рис.6. Звёздообразная сеть в режиме МДЧР-ОНК/ВРК
Сети класса «МДЧР-МКН/ВРК». В сетях этого класса ПЗС из сигналов, предназначенных для других ПЗС, формирует групповой сигнал, который на одной несущей в режиме МКН через Ртр передаётся на ЦС, где после демодуляции и разделения направляется адресуемому абоненту. Групповой сигнал на ЦС формируется на основе ВРК (рис.7). Именно такой принцип построения достаточно широко используется в военных сетях спутниковой связи на основе ЗС типа «Кристалл», «ливень» и т.п.
Рис.7.Звёздообразная сеть в режиме МДЧР-МКН/ВРК
Сети класса «МДВР/ВРК». При МДВР каждая ПЗС передаёт свой сигнал на Ртр в течение строго ограниченного интервала времени Тк, называемого кадром передачи (рис.8). Последовательность кадров передачи всех ПЗС (по одному кадру от каждой ПЗС) образует цикл передачи длительностью Тц ≈ N(Tк+Tз), где Тз – защитный интервал, учитывающий погрешность системы синхронизации, N - количество ПЗС.
В каждом цикле все ПЗС поочерёдно передают свои сигналы на одной несущей в одной и той же полосе с одинаковой скоростью RМДВР. С учётом того, что интервал между последовательными кадрами передачи составляет Тц, реальная скорость передачи ПЗС при ВРК составит:
RМДВР = R/N=R/ Тц (Tк+Tз). При Tз →0 RМДВР = R/N=RTк / Тц ,
где R – мгновенная скорость передачи данных (суммарная скорость ствола или скорость передачи при работе только одной ПЗС на всех кадрах цикла).
Если сравнить две ПЗС, работающие первая – в режиме МДВР, а вторая – МДЧР, и обеспечивающие передачу информации с соизмеримыми средними скоростями (RМДВР RМДЧР), то окажется, что требуемая мгновенная скорость передачи R в пределах кадра первой ПЗС (МДВР) составит в Тц /Тк раз больше, чем для второй ПЗС (МДЧР):
RМДВР = RМДЧРТц /Тк.
Рис.8. Звёздообразная сеть в режиме МДВР/ВРК
Так как полоса частот и, соответственно, мощность излучения передатчика прямо пропорциональна скорости передачи, то при МДВР каждая ПЗС должна обладать более мощным широкополосным передатчиком и приёмником по сравнению ПЗСМДЧР .
Сети класса «МДЧВР/МДЧР-МКН». С целью ограничения требований к мгновенной скорости передачи и, соответственно, мощности передатчика при МДВР используется следующий подход. Все ПЗС делятся на группы по L станций в каждой. Каждая группа работает на своей несущей частоте. Внутри группы ПЗС для доступа к Ртр используется МДВР (рис.9). ЦС передаёт сигналы для каждой группы ПЗС также на своей несущей частоте (МДЧР) с временным разделением каналов в режиме МКН.
Рис.9. Звёздообразная сеть при частотно-временном уплотнением в режиме МДЧВР/МДЧР-МКН