Web Retele Wireless Heterogene Terestre Spatiale

7/26/2019 Web Retele Wireless Heterogene Terestre Spatiale

1/16

PPPrrroooiiieeeccctttuuulll HHHOOOTTTSSSAAATTT 222000000555

Tehnologii si arhitecturi pentru puncte de acces la satelit siservicii de date

Componenta principala a unui sistem de comunicatii prin satelit este o antena de satelitpozitionata pe o orbita stabila deasupra Pamantului. Intr-un sistem de comunicatii prin satelitdoua sau mai multe statii aflate pe Pamant sau in imediata lui apropiere, comunica prin unul saumai multi sateliti care servesc drept statii releu in spatiu. Sistemele de antene aflate pe Pamantsau in imediata lui apropiere sunt numite statii terestre(earth stations). Transmisia de la statiaterestra la satelit se numeste legatura ascendenta(uplink), in timp ce transmisia de la satelit lastatia terestra se numeste legatura descendenta (downlink). Echipamentul electronic alsatelitului care preia un semnal de pe calea ascendenta si il converteste intr-un semnal transmis

pe calea descendenta se numeste transponder.

Criterii de clasificare a sistemelor de comunicatii prin satelit

Aria de acoperire: globala, regionala sau nationala. Cu cat aria de acoperire este maimare cu atat sunt mai multi sateliti implicati intr-o singura retea.

Tipul de serviciu:serviciu de comunicatii fixe (FSS Fixed Service Satellite), serviciude difuziune (BSS Broadcast Service Satellite) si serviciu de comunicatii mobile (MSS Mobile Service Satellite).

Domeniu de utilizare:comercial, militar, amator, experimental.

Diferente intre comunicatiile prin satelit si comunicatiile radio terestre

Aria de acoperire a unui sistem de comunicatii prin satelit depaseste cu mult aria deacoperire a unui sistem terestru de comunicatii radio. In cazul unui satelit geostationar osingura antena este vizibila pentru o patrime din suprafata Pamantului.

Conditiile de comunicare intre sateliti sunt mult mai putin variabile decat cele dintresateliti si statiile terestre sau intre doua statii terestre.

Costurile transmisiei sunt independente de distanta, in cadrul ariei de acoperire asatelitului. Aplicatiile punct-la-punct, broadcast si multicast sunt direct disponibile Rate de transfer foarte mari la utilizator Chiar daca legaturile de comunicatii prin satelit sufera intreruperi de scurta durata,

calitatea transmisiei este foarte ridicata In cazul unui satelit geostationar exista o intarziere de propagare Pamant-Satelit-Pamant

de aproximativ 0,25s O statie de transmisie terestra poate receptiona in multe cazuri propria transmisie


2/16


Sisteme de comunicatii prin satelit

Sistemele de comunicatii prin satelit pot fi unidirectionale (cele utilizate de difuzorii deteleviziune) sau bidirectionale. Sistemele bidirectionale se bazeaza pe standardul DVB-RCSpentru canalul de retur, permitand dimensiuni mai reduse ale antenelor parabolice (75 cm).

Benzile de frecventa rezervate comunicatiilor prin satelit sunt urmatoarele:

Banda Ku (12 - 18 GHz): utilizata pentru TV si radio (audio) difuziune (atat digitala catsi analogical) si pentru legaturi descendente IP.

Banda Ka (27 - 40 GHz): aceasta banda este mai sensibila la aspectele meteorologice.Avantajul in aceasta banda este ca antenna poate fi mai mica pentru o capacitate detransfer data si reciproc (capacitatea de transfer este mai mare pentru o dimensiune data aantenei).

Banda V (40 - 74 GHz): experimentala.

Banda Domeniul de frecventa Largimea de banda totala Aplicatii

L 1 2 GHz 1 GHz MSS (Mobile Satellite Service)S 2 4 GHz 2 GHz MSS, NASA, cercetare spatiu indepartatC 4 8 GHz 4 GHz FSS (Fixed Satellite Service)X 8 12.5 GHz 4.5 GHz FSS militar, explorare terestra, sateliti meteoKu 12.5 18 GHz 5.5 GHz FSS, BSS (Broadcast Satellite Service)K 18 26.5 GHz 8.5 GHz BSS, FSSKa 26.5 40 GHz 13.5 GHz FSS

Tabel 1: Benzi de frecvente alocate comunicatiilor prin satelit

Tehnologii noi cum ar fi sistemele multi-radiatie (multi-beams) permit folosirea unor

spoturi de apertura foarte mica (in jur de 1), ceea ce duce la multiplicarea de zece ori acapacitatii de transfer totale.

Accesul la comunicatii prin legaturi la satelit este foarte potrivit pentru zonele rurale.Totusi dezavantajele majore sunt costurile (mai ales pentru sistemele bidirectionale) siintarzierile de aproximativ 600 ms (dus-intors).

Arhitectura unei retele de comunicatii de banda larga prin satelit

O retea de comunicatii prin satelit are la baza grupuri de sateliti (clusters) al caror numardepinde de tipul de orbita (geostationara sau non-geosincrona), de un anumit numar de LandEarth Stations (LES), care depinde de parametrii constelatiei, si de legaturile inter-satelit (Inter-Satellite Links - ISLs), esentiale pentru semnalizari intre statii in cazul in care nu existainfrastructura terestra.

De exemplu, majoritatea sistemelor GEO (Geosynchronous Orbit) necesitainterceonectatea cu statii de la sol prin leagturi terestre doar pentru a gestiona traficul intreregiuni diferite de pe glob, in timp ce in majoritatea constelatiilor non-GEO legaturile inter-satelit (ISL) sunt esentiale pentru reducerea numarului de LES.


3/16


Alte componente prezente intr-un sistem tipic de comunicatii de banda larga prin satelit,sunt:

Terminalele utilizator (UT): intr-o retea de comunicatii prin satelit exista deobicei un set de diverse tipuri de terminale, cu o varietate de optiuni si capacitati de transmisie.Incepand de la rate minime de transfer de 16 kbps sau chiar mai mici, aceste terminale pot oferirate maxime de 144 sau 384 kbps, chiar 2048 kbps sau mai mult pentru terminale fixe cu antene

mai mari.Terminalele utilizator suporta urmatoarele protocoalele : interfata ATM utilizator-retea(User Network Interface ATM-UNI), Frame Relay UNI (FR-UNI), Narrowband IntegratedServices Digital Network (N-ISDN), Basic Rate Interface (BRI), NISDN Primary Rate Interfaces(PRI), Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP).

Terminalele sunt conectate la unitatea de adaptare (Satellite Adaptation Unit - SAU) prinuna dintre interfetele standard.

Unitatea de adaptare(Satellite Adaptation Unit - SAU): raspunde de asigurareaaccesului la reteaua de comunicatii prin satelit prin realizarea tuturor adaptarilor necesare la nivelde protocol intre terminal si platforma de comunicatii prin satelit. Aceasta unitate include toatefunctiile stratului fizic cum ar fi codarea canalului, modulare/demodulare, partea de radio

frecventa si antena. Payload(P/L): in cazul regenerarii semnalului unitatile de procesare de la bordul

satelitului realizeaza operatiile de multiplexare/demultiplexare, codare/decodare si comutatie tipATM utilizand o configuratie multispot. Comutatorul de la bordul satelitului include doar o partedin functiile pe care le efectueaza un comutator ATM de la sol.

Statiile gateway (Gateway stations - GTW): acestea sunt LES-urileinterconectate cu retelele externe cum ar fi B-ISDN, Frame Relay, N-ISDN, PSTN si Internet,prin unitatile de interconectare adecvate. In cazul sistemelor GEO sunt necesare mai multe statiigateway in zonele geografice unde cererea de trafic este mare; in cazul sistemelor non-GEOnumarul si amplasarea statiilor gateway depinde de caracteristici de proiectare suplimentare cumar fi: proiectul constelatiei, utilizarea sau nu a legaturilor inter-satelit (ISL) si constrangerilelegate de intarzierile globale.

Statia de control al retelei(Network Control Station - NCS): o entitate centralautilizata in sistemele GEO care asigura controlul global al resurselor retelei si al operatiilor cumar fi alocarea resurselor radio statiilor LES si GTW, gestionarea apelurilor si functii degestionare a mobilitatii, autentificare, inregistrare si tarifare. Operatiile sunt in general executatedistribuit utilizand mai mult decat o statie de la sol.

In ceea ce priveste stiva de protocoale se pot imagina doua scenarii principale:

Primul utilizeaza incapsularea la nivel de protocol, aceasta fiind o abordare simpla datfiind ca platforma de protocoale pentru comunicatii prin satelit este proiectata pentru a suporta inmod transparent diferite standarde pentru terminalul utilizator (de exemplu ATM sau TCP/IP)printr-o interfata specifica pentru comunicatiile prin satelit. Aceasta abordare permite utilizareaunei multitudini de tipuri de terminale, cu o varietate de standarde, dar poate deveni ineficientadin cauza incarcarii suplimentare la nivel de pachet. Totodata, utilizarea de componente standardreprezinta o abordare simpla si ar trebui sa reduca timpul de pregatire pentru lansarea pe piata asistemului ca intreg.

Standardul DVB-S (Digital Video Broadcasting-Satellite) poate fi considerat ca primexemplu in acest grup. De fapt, permitand atat incapsulare ATM cat si IP pe stream de transportMPEG-2, standardul DVB-S poate fi utilizat pe legatura directa pentru transportul de date catreterminalele utilizator in timp ce prin legatura PSTN (Pubic Switched Telephone Network) se

obtine aspectul interactiv.Standardul DVB-RCS (DVB Return Channel System via Satellite) specifica un terminalde comunicatii prin satelit (uneori cunoscut sub numele de terminal interactiv de comunicatii


4/16


prin satelit - Satellite Interactive Terminal - SIT) sau un terminal RCST (Return ChannelSatellite Terminal) care suporta o legatura bidirectionala DVB de comunicatii prin satelit. Incazul abordarii DVB-RCS terminalul utilizator receptioneaza un stream standard DVB-S de lasatelit. Totodata, standardul DVB-RCS asigura posibilitatea de transmisie de la statia utilizator lasatelit prin intermediul aceleasi antene.

Pentru partajarea capacitatii de transmisie disponibile, de catre diferiti utilizatori, a fost

adoptata schema de acces multiplu MF-TDMA (Multi-Frequency Time Division MultipleAccess). Canalul de retur este codat convolutional FEC la rata si Reed Solomon. StandardulDVB-RCS este proiectat pentru a fi independent de banda sau benzile de frecventa nu specificace banda sau benzi sa fie utilizate permitand astfel construirea unei largi varietati de sisteme.La ora actuala se tinde spre folosirea benzii Ka pentru legatura ascendenta. Standardul DVB-RCS include de asemenea un numar de mecanisme de securitate.

A doua abordare din perspectiva stivei de protocoale este bazata pe pe o solutie integratacu stiva de protocoale ATM. In acest caz, exista un strat S-ATM, in locul stratului standardATM, care introduce modificarile necesare pentru abordarea si solutionarea aspectelor specificeale segmentului spatial, in antetul celulei cat si in functiile sale. Sub stratul S-ATM se afla

stratul MAC (Medium Access Control) care poate avea la baza MF-TDMA sau CDMA (CodeDivision Multiple Access), un protocol DAMA (Demand Assignment Multiple Access) si stratulfizic radio.

Retele eterogene Satelit - Wi-Fi / WiMAX

Utilizarea satelitilor reprezinta adesea cea mai buna cale de a furniza servicii decomunicatii pentru comunitatile izolate si in zonele cu o slaba infrastructura de telecomunicatii,de exemplu in zone afectate de dezastre si in unele zone din tari in curs de dezvoltare. Din pacateterminalele interactive de comunicatii prin satelit sunt relativ scumpe. Totusi, prin utilizarea uneiretele WiMAX (802.16) sau Wi-Fi (802.11a, b, g, sau n, etc.) pentru distributie locala siagregarea traficului, costurile terminalului pentru comunicatii prin satelit pot fi suportate de ungrup de utilizatori. In figura 1 este prezentat un exemplu de astfel de retea eterogena:

Fig. 1: Retea eterogena Satelit WiFi / WiMAX

Internet

WLAN/WiMAX

Gateway

ST

NCC

OperatorNetwork

Satellite

InternetInternet

WLAN/WiMAXWLAN/WiMAX

Gateway

ST

NCC

OperatorNetwork

SatelliteSatellite


5/16


De asemenea, atunci cand mai multi utilizatori folosesc acelasi terminal de comunicatiiprin satelit, costurile pot fi eficientizate prin echiparea terminalului cu un sistem de stocaretemporara (caching). Acesta va reduce utilizarea legaturii la satelit si astfel vor scadea costurilepentru fiecare utilizator.

Un alt avantaj al unei astfel de retele eterogene este faptul ca reteaua Wi-Fi / WiMAXpoate fi utilizata pentru trafic local.

In cazurile in care nu sunt probleme legate de eventuale interferente, reteaua WiMAXpoate utiliza benzile nelicentiate, eliminandu-se astfel costurile de achizitionare/inchiriere a uneilicente.

Ca exemplu de implementare amintim faptul ca in Spania o retea eterogena Satelit -WiMAX face posibil accesul de banda larga in sate izolate (rasfirate).

Sistemele bidirectionale de comunicatii prin satelit au in general costuri ridicate, inprincipal din urmatoarele cauze:

- constrangeri legate de transmisia pe calea ascendenta (upstream)- costul transponderului- costul terminalului utilizator

O retea eterogena Satelit - WLAN este o alternativa promitatoare din urmatoarele motive:- tehnologia WLAN este populara si necostisitoare- echipamentul bidirectional de comunicatii este partajat de mai multi utilizatori

Exista si o serie de aspecte critice cum ar fi:- estimarea cerintelor legate de spectru in Europa

- spectrul minim necesar: 1.7GHz, presupunand 5 sloturi orbitale si o eficientareutilizare prin polarizare

Urban center(wired)

BFWA

WLAN

Satellite

Wired coveragelimit

Collective wirelesscoverage zone

Fixed and

Nomadic users

DTT

WLAN

Fig. 2: Exemplu de acoperire globala wireless


6/16


- spectrul minim necesar ar putea creste pana la 3.4GHz, ceea ce ar necesitadezvoltarea unor tehnici eficiente din punct de vedere al utilizarii spectrului

- benzile de frecventa:- in jur de 500MHz in banda de 18 / 30GHz si 500MHz in banda de 40GHz

- caracteristice tehnico-operationale:- interconectarea uniforma cu retelele terestre este foarte importanta.


7/16

Arhitectura de baza a unei retele radio eterogene Satelit Comunica

GatewaySatelit

Legatura de retur

IP

RTC / RDSI / GSM

INTERNET

ServiceCentre

Antena demonitorizare

Cliente Corporativo

Multiplexer DVBInca sulare IP-DVB

40 Mbps

LanIP Gateway

LanIP Gateway

Intreprindere/

Centru de afaceri

LanIP Gateway

LanIP Gateway

Universitate/Centru de

invatamant

LanIP Gateway

LanIP Gateway

Administratie

locala

C


8/16

8

Servicii

Serviciile de Internet de mare viteza prin satelit (High Speed Internet via Satellite - HSIS)sunt cuprinse cu prioritate in strategiile de dezvoltare nationala si regionala. Ca exemple pot fimentionate urmatoarele initiative de pe glob: Corea de Sud, investitii de miliarde de euro pentru

acces de banda larga; Germania: initiativa D21; Marea Britanie: initiativa Edubroadband; Franta:dobanzi preferentiale la imprumuturile pentru dezvoltarea infrastructurii; Danemarca: Home PC;Spania: Internet Rural si Internet in scoli (Red.es) si conexiunea de banda larga TelecomCastilla-La Mancha; Suedia: initiativa acces de banda larga la nivel national; Canada: programpilot pentru comunitati rurale, eJapan; eEurope 2005, etc.

In toate aceste cazuri modelul se bazeaza pe parteneriatul public-privat. Figura 4 prezintaestimari de milioane de locatii conectate la comunicatii de banda larga prin satelit.

Fig. 4: Estimari ale cererii de servicii prin satelit din partea intreprinderilor (2000 2006)

Categorii de servicii

Serviciile de Internet de mare viteza prin satelit (HSIS), ca de altfel toate celelalte tehnologiide banda larga, vor oferi un numar de servicii care implica diferite nivele de intarziere, variatie aintarzierilor si pierderilor, toate incercand sa ofere o calitate adecvataa serviciilor. Aplicatiilecare vor fi oferite cel mai probabil prin sistemele HSIS se incadreaza in urmatoarele categorii:

Servicii in timp real sau conversationale cum ar fi transmisiile de voce si video in direct Servicii legate de streaming (cu stocare temporara) si navigare web Traffic Internet legat de email si servicii web, etc.

Serviciile de comunicatii tipice pentru utilizatori rezidentiali au la baza o rata maxima detransfer de 256 Kbps. Din punct de vedere al calitatii, rata de transfer garantata utilizatorilorrezidentiali este de 32kbps.

Un transponder clasic, 33 MHz, poate deservi intre 6000 si 12000 de utilizatori de bandalarga (Profil 1), daca acestia se afla in aria de acoperire a satelitului respectiv.

Un transponder clasic, 33 MHz, poate deservi intre 3000 si 6000 de utilizatori de banda larga

(Profil 3), daca acestia se afla in aria de acoperire a satelitului respectiv.

Enterprise Broadband Satel lite Demand (2000-2006)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Year

Millions(Sites) Afr ica/Middle East

Latin America

Asia-Pacific

Europe

North America


9/16

9

Oferta de servicii Profil 1 Profil 2 Profil 3 Profil 4

Directa 256 512 1024 2048Rata de transfermaxima [Kbps] Retur 64 128 256 512Rata de transfer tipica pe caile

directa si de retur

60 % 60 % 60 % 60 %

Directa 64 64 128 256Rata minima

garantata [Kbps] Retur 32 32 64 128

Tabel 2: Oferta de servicii comerciale de comunicatii prin satelit

Intr-o tara precum Spania numarul de utilizatori de servicii de comunicatii de banda largaprin satelit (5% din totalul utilizatorilor de servicii de banda larga) este estimat la 252000 delocuinte.

Presupunand ca aceste cifre ar fi valabile pentru intreaga Uniune Europeana, (in mai2004 25 de tari) unde numarul de locuinte este de 157 de milioane, numarul estimat de locuitecare vor solicita acces la Internet prin satelit este de aproximativ 3,14 milioane. Alte estimarifacute de analisti independenti indica o cerere de 4,5 milioane pana in 2006.

In concluzie, pentru a raspunde cererii nesatisfacute de acces la servicii de banda larga,Europa va avea nevoie de intre 523 si 1046 transpondere (banda echivalenta de 33 MHz) pentruutilizatori rezidentiali.

Benzi de frecvente alocate pentru servicii de Internet de mare viteza (High Speed Internet

Services - HSIS)

Pe baza studiilor efectuate de ITU (International Telecommunications Union) s-aconvenit sa se evite partajarea spectrului, aceasta implicand o povara suplimentara pentru

utilizatori care trebuie sa acopere si costurile pentru masuri extra-operationale si terminale maiscumpe. De aceea, atunci cand tinta sunt terminalele cu cost redus, benzile de frecventa in carevor opera sistemele de comunicatii prin satelit nu trebuie folosite si de alte servicii, evitandu-seastfel interferentele.

ITU a identificat urmatoarele benzi pentru HDFSS (High Density Fixed SatelliteService):

Calea descendenta (Downlink): (Spatiu-Pamant)

17,3-17,7 GHz in Regiunea 1,

18,3-19,3 GHz in Regiunea 2,19,7-20,2 GHz in toate regiunile39,5-40 GHz in Regiunea 1,40-40,5 GHz in toate regiunile

40,5-42 GHz in Regiunea 2,47,5-47,9 GHz in Regiunea 1,48,2-48,54 GHz in Regiunea 1,49,44-50,2 GHz in Regiunea 1,

Calea ascendenta (Uplink): (Spatiu-Pamant)27,5-27,82 GHz in Regiunea 1,

28,35-28,45 GHz in Regiunea 2,28,45-28,94 GHz in toate regiunile


10/16

10

28,94-29,1 GHz in regiunile 2 si 3,29,25-29,46 GHz in Regiunea 2,29,46-30 GHz in toate regiunile

48,2-50,2 GHz in Regiunea 2

Alte benzi de frecventa utilizate de sisteme de comunicatii prin satelit:

10.7 10.9 GHz in toate regiunile, banda partajata10.9 11.2 GHz in toate regiunile, banda partajata10.2 11.45 GHz in toate regiunile, banda partajata11.45 11.7 GHz in toate regiunile, banda partajata11.7 12.5 GHz in cele trei regiuni

12.5 12.75 GHz in cele trei regiuni

12.75 13.25 GHz in cele trei regiuni13.75 14.0 GHz in cele trei regiuni

14.0 14.25 GHz in cele trei regiuni

14.25 14.5 GHz in toate regiunile, banda partajata.

Benzile identificate mai sus ofera in jur de 500 MHz in banda de 18/30 GHz si in jur de500 MHz in banda de 40 GHz. Banda de 40 GHz este foarte importanta pentru sistemele decomunicatii prin satelit de generatie viitoare. Totusi spectrul disponibil in prezent este limitat,fiind partajat cu alte servicii, ceea ce impune constrangeri semnificative in dezvoltarea uneiretele de comunicatii omniprezente.

Caracteristici tehnice si operationale ale terminalelor utilizator

Cererea de acces la legaturi prin satelit pentru trafic IP este in continua crestere. Tot maimulte intreprinderi utilizeaza sistemele de comunicatii prin satelit pentru a furniza acces Internetfurnizorilor de servicii Internet (ISP - Internet service provider).

Figura de mai jos ofera o privire de ansamblu asupra scenariilor in care pot fi furnizateserviciile de tip HSIS (High Speed Internet Services). Reteaua se adreseaza atat locuintelorindividuale cat si celor collective si interconectarii cu alte retele de telecomunicatii.Interconectarea uniforma cu retelele terestre este cruciala pentru succesul serviciilor HSIS.

Se poate considera ca exista trei arhitecturi de retea principale pe care se bazeaza furnizareade servicii punct-la-punct, multicast si broadcast, si anume:

- Reteaua de acces- Reteaua de distributie marginala- Nucleul retelei

O retea HSIS trebuie sa suporte toate cele trei scenarii.


11/16

11

Fig. 5: Descriere generala a unor scenarii HSIS

Arhitectura unui sistem HSIS

Sistemele HSIS sunt compuse dintr-un segment spatial, unul sau mai multi sateliti, sidintr-un segment terestru compus dintru centru de control al retelei (Network Control Centre -NCC), statii gateway si terminale individuale de conectare la satelit (Satellite Terminals - ST)Figura 6.

End UserEnd User

Internet

End User

LAN

Gateway

ST

NCC

Operator

Network

End User

End User

Satellite

Fig. 6: Arhitectura generala a unui sistem HSIS

Sistemul HSIS ar oferi un serviciu IP general care trebuie sa evolueze odata cu Internetul,de exemplu: conectivitate punct-la-punct, acces Internet, content distribution si streamingmultimedia in timp real.

Pentru definirea carateristicilor si arhitecturii retelei din punct de vedere al transmisiei dedate IP prin mai multe retele, trebuie specificate urmatoarele aspecte:

E x a m p le s o f H S I S o v e r a l l a r c h i te c tu r e

L M D S,A D SL

L M D S,A D SL

C o n t e n t

Po P

C o r e N e t w o r kC o r e N e t w o r k

Po i n t t o p o i n t + M u l t i ca st Po i n t t o p o i n te.g . ISP li n k sb e t w e e n c on t in e n t s

M u l t ic a s t

C o r e N e t w o r k

( T r u n k I n t e r c o n n e c t)

C o n te n t D i s tr i b u t io n

t o t h e E d g e

A c ce s s N e t w o r k

(En d U s er < - > E d g e )

L M D S,A D SL

L M D S,A D SL

C o n t e n t

Po P

C o r e N e t w o r kC o r e N e t w o r k

Po i n t t o p o i n t + M u l ti ca s t Po i n t t o p o i n te.g . ISP li n k sb e t w e e n c on t in e n t s

M u l t ic a s t

C o r e N e t w o r k

( T r u n k I n t e r c o n n e c t)

C o n te n t D i s tr i b u t io n

t o t h e E d g e

A c ce s s N e t w o r k

(En d U s er < - > E d g e )

Exemplificarea arhitecturii generale HSIS


12/16

12

- transportul semnalelor structurate conform protocolului IP- performanta si disponibilitate- calitatea serviciilor- rutare si adresare- multicast si broadcast- securitate

- proxi-uri pentru imbunatatirea performantelor

Retele VSAT (Very Small Aperture Terminals Network)

Institutul European de Standardizare in Telecomunicatii (The EuropeanTelecommunication Standards Institute - ETSI) furnizeaza specificatii pentru standardizareacaracteristicilor retelelor VSAT operand ca parte a unei retele de comunicatii prin satelit (inconfiguratie stea, mesh sau punct-la-punct).

Aceste retele VSAT au urmatoarele caracteristici:

Opereaza in una sau mai multe benzi de frecventa in zona exclusiva a urmatoarelor benzialocate serviciilor fixe de comunicatii prin satelit (FSS):

- 14.00 GHz pana la 14.25 GHz (Pamant-Spatiu)- 12.50 GHz pana la 12.75 GHz (Spatiu-Pamant)

sau in zonele partajate ale urmatoarelor benzi alocate FSS:- 14.25 GHz pana la 14.50 GHz (Pamant-Spatiu)- 10.70 GHz pana la 11.70 GHz (Spatiu-Pamant).Totodata, aceste retele opereaza cu sateliti geostationari si terminalele sunt prevazute

pentru operare neasistata, avand diametrul antenei de pana la 3,8m.

Retelele VSAT sunt destinate transportului de date si voce. Ele au un pret relativ scazut sipot acoperi o arie geografica larga.

Un avantaj major al retelelor VSAT fata de retelele terestre este acela ca ofera posibilitateastabilirii conexiunilor de tip punct-multipunct, precum si o gama larga de rate de transfer: 9,6Kbps;1,544 Mbps (T1).

Reteaua este coordonata de o statie de sol numita hub. Arhitectura este in general de tip steasi ofera o mare flexibilitate prin conexiuni single-hop cat si double-hop.

n cazul unei conexiuni single hop datele sunt transferate ntre hub si un terminal VSAT.Conexiunea tip double-hop permite transferul de date ntre doua terminale VSAT prin intermediulhub-ului.

Conexiuni directe ntre terminale VSAT sunt posibile daca puterea receptionata de catresatelit este suficienta si totodata daca satelitul are putere suficienta sa retransmita semnalul.

Sistemul este economic deoarece statiile VSAT au antene de diametre mici (sub 2,5m) siputere de emisie deasemenea mica. De aceea conexiunile directe ntre statii sunt imposibile.

Hub-ul este dotat cu o antena mare, capabila sa receptioneze semnalele de putere redusa aleunui VSAT, retransmise de satelit. Hub-ul transmite sau retransmite date cu putere mare astfel nctacestea pot fi receptionate cu ajutorul antenelor mici ale terminalelor VSAT. Hub-ul servestedeasemenea la rularea traficului si asigura comutarea n retea.

n concluzie hub-ul ndeplineste functii de procesare si comutare ce nu sunt disponibile la unsatelit, care n general este un repetor clasic.

Retele VSAT operationale in benzile de 4 6 GHz intampina probleme serioase n ceea cepriveste interferenta cu satelitii nvecinati si retelele terestre de microunde care folosesc aceeasi

gama de frecvente. Acest fapt a impus folosirea tehnicilor de transmisie cu spectru mprastiat,capacitatea de transmisie a satelitului fiind utilizata mai putin eficient.


13/16

13

Interferentele sunt mai reduse in benzile de 12 14 GHz, aici n schimb legaturile suntafectate de fenomenele atmosferice, in special de ploaie (depolarizare, atenuare).

n modul double-hop un terminal VSAT acceseaza alt terminal prin intermediul hub-ului.Toate semnalele sunt receptionate de hub care actioneaza ca un procesor, el efectund decodarea,demultiplexarea, regenerarea, multiplexarea, codarea, emiterea tuturor datelor vehiculate n retea.

Modulatiile tipice folosite n acest gen de retea sunt BPSK si QPSK. Modalitatile de

acces multiplu sunt cele cunoscute: TDMA, FDMA, CDMA, DAMA, n functie departicularitatile retelei.

Retele MSAT (Mobile Satellite)

La ora actuala comunicatiile celulare deservesc n general zonele urbane, unde suntamplasate si majoritatea statiilor. Sistemele MSAT se dovedesc utile in furnizarea de servicii decomunicatii mobile n cazul vehiculelor, n zone rurale sau unde densitatea de populatie estemica. Ele sunt eficiente si dinpunct de vedere economic, aria de acoperire fiind foarte larga.

n SUA sunt alocate frecvente n domeniul 1,5-1,6GHz, banda L, si 12/14GHz, banda K.

n retelele VSAT, unde antenele folosite aveau cstig si directivitate mare, comunicatiaavea loc numaipe calea de vizibilitate directa, efectul semnalelor reflectate fiind practicinexistent.

Echipamentele mobile din retelele MSAT nsa, folosesc antene omnidirectionale cucstig mic 3-6dB sau 10-14dB pentru cele directionale. Aceste antene receptioneaza attsemnalele directe de la satelit ct si semnalele reflectate de sol, cladiri si alte obiecte dinvecinatatea antenei. Sistemele MSAT trebuie sa compenseze degradarea semnalului care rezulta

n urma propagarii. Latimea de banda alocata este mica, 14MHz pentru banda L deci se puneproblema folosirii ei cat mai eficient. Sunt folosite antene multi-spot. Tehnologiile actuale permitrefolosirea unei frecvente pe o distanta de cel putin o latime de spot.

In configuratia unei retele MSAT exista terminale mobile, hub-uri (statii de baza si statiigateway) si centrul de control al retelei (NCC). Centrul de control al retelei opereaza pefrecventele14 / 12 GHz, iar terminalele mobile la 1,6 / 1,5 GHz. Hub-urile sunt de doua tipuri:statii baza conectate la retele private pentru operatii de dispecerat si interfete de conectare laretelele publice de telefoanie (statii gateway).

O caracteristica a acestor retele este intensitatea scazuta a traficului pentru fiecareterminal mobil. Deoarece banda de frecvente este limitata, se impune o metoda de acces lacerere.

Deoarece accesul multiplu tip TDMA impune o putere mare pentru terminalul mobil, laacest tip de retele se folosesc tehnicile FDMA sau CDMA.

Accesul la cerere cu multiplexare n frecventa se numeste acces multiplu la cerere cu unsingur canal pe purtatoare (SCPC-DAMA) (Single Channel Per Carrier Demand AssignmentMultiple Acces). De fapt se aloca o pereche de frecvente, cte una pentru fiecare sens.

n cazul CDMA separarea are loc n functie de secventa pseudoaleatoare. Aceasta senumeste SCPS-DAMA - acces multiplu la cerere cu canal unic per secventa pseudoaleatoare(Single Channel Per Spread Spectrum - Demand Assigned Memory Acces).

n cazul SCPC-DAMA se utilizeaza canale de 5 KHz(4,8Kbps folosind coduri depredictie liniara pentru voce). Pentru a obtine eficienta spectrala imbunatatita se utilizeazamodulatie codata trellis (TCM). Se poate obtine o rata a erorilor de 10-3 pentru un Eb/N0 deaproximativ 10dB cnd raportul dintre componenta directa si componentele reflectate difuze este10dB. Acest tip de acces multiplu este adecvat pentru sisteme a caror banda este limitata.

n cazul n care exista limitari de putere (nu si de banda) utilizarea SCPS-DAMA este de

preferat pentru minimizarea interferentelor co-canal. n aceasta situatie numarul de canaledepinde de puterea efectiv radiata a satelitului (EIRP). Folosind modulatia MFSK si codare


14/16

14

spectru mprastiat cu secventa directa se poate obtine acelasi numar de canale ca si n cazulSCPC-DAMA pentru aceeasi valoare a EIRP.

Concluzii

Sistemele de comunicatii prin satelit au toate capacitatile necesare pentru a contribui la

evitarea sau diminuarea problemelor legate de prapastia digitala, mai ales in combinatii potrivitecu infrastructuri de comunicatii radio terestre. Sistemele bazate pe comunicatii prin satelit sedovedesc a fi mecanisme excelente de facilitare a accesului de banda larga la Internet pentrucetatenii Europei.

Bibliografie:

Giovanni Santella, Roberto De Martino, Enrico Russo, The european satellitetelecommunications Regulatory framework for broadband Communications, AGCOM - Autoritper le Garanzie nelle Comunicazioni, ASI - Agenzia Spaziale Italiana

BROADWAN reports

ADSL Asymmetric Digital Subscriber LineATM Asynchronous Transfer ModeBE Best EffortBER Bit Error RateBFWA Broadband Fixed Wireless AccessBS Base StationCAPEx Capital expenditureCBR Constant Bit RateCF Cash FlowCoS Class of ServiceCPE Customer premises (or provided) equipmentDCF Discounted Cash FlowDiffServ Differentiated services,

a method of trying to guarantee quality of service on large networks such as theInternet

DSCP Differentiated Services Code Point,When packets enter a DiffServ cloud the "type of service" field (which hence is alsocalled DiffServ Code Point - DSCP) is set in the IP header according to the class of thedata

DSL Digital Subscriber LineDSLAM Digital subscriber line access multiplexer,

a multiplexer located in the telephone company exchange that provides consumersaccess to DSL services over twisted pair copper cabling

DTT Digital terrestrial televisionEBITDA Earnings Before Interests, Depreciation and AmortizationEF Expedited Forwarding


15/16

15

FTTH Fiber to the HomeGigE Ethernet at gigabit speedIGMP Internet Group Management Protocol,

communications protocol used to manage the membership of Internet Protocolmulticast groups

IPSec IP security,

standard for securing Internet Protocol (IP) communications by encrypting andauthenticating all IP packetsIpv6 IP version 6ISP Internet service provider,

a business or organization that offers users access to the Internet and related servicesKbps Kilobits per secondLOS Line Of SightLSP Label Switched PathMoD Music On DemandMPEG Moving Picture Experts Group,

a working group of ISO/IEC charged with the development of video and audio

encoding standardsMPLS Multiprotocol Label Switching,

a data-carrying mechanism, operating at a layer below protocols such as IPNLOS Non-line of sightNPV Net Present ValueOFDM Orthogonal frequency division multiplexingOpEx Operational expenditurePCM Pulse code modulationPDA Personal digital assistantPER Packet Error RatePoP Point of Presence,

an artificial demarcation or interface point between communications entities. The termis often used by Internet service providers with relation to Internet exchange points andcolocation centres

POTS Plain old telephone servicePSTN Public switched telephone networkQAM Quadrature amplitude modulationQoS Quality of ServiceReADSL Reach Extended ADSLRPU Revenue Per UserRTP Real time Transport Protocol, defines a standardized packet format for delivering

audio and video over the InternetRTP Reception test pointsSDH Synchronous Digital HierarchySHDSL Single pair high speed digital subscriber lineSME Small and Medium sized EnterpriseSOHO Small Office or Home OfficeSSL Secure Socket Layer,

a cryptographic protocol which provide secure communications on the InternetTDM Time division multiplexingToS Type of service,TVoDSL TV over DSL

UDP User Datagram Protocol,a minimal message-oriented transport layer protocolVDSL Very high bit rate DSL


16/16

16

VLAN Virtual Local Area Network,a logically segmented network mapped over physical hardware

VoD Video on DemandVoIP Voice over IP,

technology that enables routing of voice conversations over the Internet or a dedicatedInternet Protocol (IP) network instead of dedicated voice transmission lines.

WAN Wide Area Network, is a network that cover a wide geographical areaWi-Fi Wireless Fidelity, is a set of standards for wireless local area networks (WLAN)currently based on the IEEE 802.11 specifications

WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave AccessThe WiMAX Forum is an industry-led, non-profit corporation formed to promote andcertify compatibility and interoperability of broadband wireless products.

xDSL Digital Subscriber Line, or DSL, is a family of technologies that provide a digitalconnection over the copper wires of the local telephone network. The term xDSLrefers to all the DSL technologies.

Web Retele Wireless Heterogene Terestre Spatiale

Documents

Transcript of Web Retele Wireless Heterogene Terestre Spatiale