ОСОБЕННОСТИ СПУТНИКОВОГО МОДЕМА ДЛЯ МАЛЫХ КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЕЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

May 19, 2012 by admin Комментировать »

Сушко С. И., Сунегин Д. Г., Сундучков К. С., Лиманская Н. Ю. Учебно-научный Институт телекоммуникационных систем при НТУУ «КПП» Индустриальный пер. 2, г. Киев, 03056, Украина

Аннотация – в работе изложены особенности постановки задачи по определению основных требований к спутниковым модемам, применяемым при построении малой корпоративной сети передачи информации, перечню выполняемых ими функций, а также основных технических характеристик и параметров.

I.  Введение

Особенность малой корпоративной сети состоит в небольшом количестве приемо-передающих центров, размещенных на сравнительно ограниченной территории. Примером такой сети является «Корпоративная спутниковая сеть оперативного мониторинга ветроэлектростанций» (КССОМ ВЭС). Характерные особенности, а также ожидаемые основные тех- нико-экономические параметры данной сети рассмотрены в [1].

КССОМ ВЭС предусматривает обслуживание абонентов на территории Украины с ограниченным набором услуг (телефон, факс, передача данных) и имеет общий трафик до 100 Мбайт/сутки. В сети до 20 направлений, соединенных через спутник с Центром обработки информации в г. Киеве. Полоса пропускания (частотный ресурс на транспондере) 64 кГц (дуплексный канал 2><32 кГц). Частота передачи вверх в районе 14 ГГц, вниз 12 ГГц.

Приемники приемопередающих станций должны обеспечивать прием сигнала с вероятностью битовой ошибки не более чем 3-10′6 в течение не менее 99,53% наихудшего месяца.

Результатом анализа по снижению эксплуатационных расходов данной сети стал отказ от аренды традиционных дорогостоящих центральных HUB- станций в пользу разработки специализированной программы управления сетью, а также определение и выполнение основных технико-экономических требований к аппаратуре земных станций (ЗС) с учетом специфических особенностей малой корпоративной спутниковой сети передачи информации.

Одним из важнейших элементов ЗС спутниковой связи являются модемы. От качества их работы зависят помехоустойчивость приема информации, занимаемая полоса частот, уровень помех в соседнем канале и т. д., а все это, в конечном счете, влияет на пропускную способность всей системы спутниковой связи.

Спутниковые модемы предназначены для преобразования цифрового сигнала, поступающего от каналообразующей аппаратуры ЗС (мультиплексоров, аппаратуры передачи данных, речепреобразующих устройств и т. д.), в модулированный радиосигнал на промежуточной частоте (ПЧ) и для обратного преобразования радиосигнала ПЧ в цифровой.

В состав современного модема входят следующие блоки: модулятор, демодулятор, кодер, декодер, интерфейс, контроллер управления и панель управления [2]. Подлежащая передаче информация через блок интерфейса сначала подается на кодер, где происходят ее скремблирование и помехоустойчивое кодирование, а затем на модулятор, формирующий модулированный сигнал. В приемной части модема (демодуляторе и декодере) осуществляются когерентное детектирование принимаемого сигнала и выделение информации.

В спутниковых модемах зачастую предусмотрено также выполнение следующего набора контрольноизмерительных функций:

•   контроль температуры передатчика;

•   контроль излучаемой мощности;

•       сигнализация потери захвата опорной частоты местным гетеродином;

•   общая сигнализация сбоя в работе;

•       включения и выключения излучения передатчика и др.

II.  Основная часть

Основным элементом любого модема является модулятор/демодулятор. Модулятор/демодулятор предназначен для преобразования информационного сигнала в сигнал, пригодный для передачи по линии связи. Способ модуляции играет основную роль в достижении максимально возможной скорости передачи информации при заданной вероятности ошибочного приема. В спутниковых модемах, как правило, применяются следующие виды модуляции: частотная, относительная фазовая (фазоразностная) и квадратурная амплитудная модуляция, часто называемая многопозиционной ампли- тудно-фазовой: BPSK, QPSK, OQPSK, 8PSK, 16QAM, CPFSK [3].

Специфические особенности рассматриваемой малой корпоративной сети передачи информации, а именно – ограниченный набор услуг, предоставляемый абонентам, и, как следствие, малая полоса пропускания (64 кГц), а также стремление к снижению стоимости аппаратуры ЗС и эксплуатационных расходов на сеть в целом обусловили выбор одного из простейших видов модуляции – двухфазной или двоичной фазовой манипуляции (BPSK), приинятой в ряде основных стандартов в США и Европе.

Одним из способов борьбы с ошибками в канале связи является применение помехоустойчивого кодирования, реализуемое в кодере/декодере.

Для контроля ошибок целесообразно использовать коды с хорошей обнаруживающей и исправляющей способностью пакетов ошибок. В спутниковых модемах, как правило, применяются следующие виды помехоустойчивого кодирования: Витерби, последовательное, Турбо-кодирование (0.495 и 0.793), Рида-Соломона.

Для рассматриваемой сети в качестве помехоустойчивого кода целесообразно применение турбокодов по следующим соображениям. Характеристики помехоустойчивости турбо-кодов лучше, чем характеристики помехоустойчивости других корректирующих кодов. Турбо-коды практически вплотную приблизились к так называемой границе Шеннона: по энергетической эффективности они уступают теоретическому граничному значению лишь 0.5 дБ [4].

Вычислительная сложность турбо-декодера в расчете на один информационный бит не зависит от длины информационного блока и сравнима со сложностью декодера Витерби для сверточного кода. [5].

Протокол множественного доступа (Multiple Access Control – MAC) определяет набор правил управления передачей трафика от множества распределенных терминалов через общий спутниковый канал (моноканал) и играет главную роль в достижении высоких рабочих характеристик всей системой спутниковой связи.

Различают следующие основные способы разделения канала: по ресурсу сети, статистический и случайный [6].

Реализация методов доступа (МД) по ресурсу сети заключается в планировании (резервировании) ресурса сети для передачи сообщений: частоты (FDMA), времени (TDMA), кодов (CDMA), пространства (SDMA) или их сочетаний (гибридные МД).

Статистические МД осуществляют фиксированное планирование ресурсов сети до начала передач узлов. При этом для планирования используется информация о нагрузке и топологии сети.

Случайные методы МД функционируют в условиях асинхронной сети (например, различные варианты метода ALOHA) и эффективны для большого количества станций в сети.

С учетом небольшого количества станций в малой корпоративной сети и небольшого объема передаваемого трафика, в рассматриваемой сети выбран протокол множественного доступа TDMA с резервированием. При такой схеме кадр состоит из двух интервалов, присваиваемых каждой из станций, ведущих передачу. Если в момент передачи станция определяет, что оба интервала в данный момент времени заняты, то ей дается отбой на передачу и она становится в ожидание.

Для правильной работы модема необходимо выделить несущую частоту передаваемого сигнала и тактовую частоту информационного сигнала. Данная функция реализуется с помощью схемы синхронизации. Очевидно, временная синхронизация необходима также при использовании методов временного разделения сигналов различных станций.

В качестве применяемого протокола формирования цифрового потока, с учетом характера передаваемого в сети трафика (данные и речь) а также определенной ранее схеме множественного доступа и поставленной целью минимизации затрат (отсутствие дорогостоящей системы управления) в рассматриваемой сети выбран протокол передачи FRAME RELAY с дополнением LNI, IP (Internet Protocol) [7], обеспечивающий небольшую временную задержку при передаче кадров (по сравнению, например, с Х.25), что крайне существенно при передаче речи.

Кроме передачи основных данных, между узлами сети необходимо также предусмотреть передачу стандартных регулярных служебных сообщений, извещающих Центр обработки информации о состоянии основных параметров станций (мониторинг сети), порядке взаимодействия между станциями и работе сети в аварийном режиме (при выходе из строя основного канала)

III.  Заключение

Таким образом, проанализированы и определены основные технико-экономические требования, характеристики и параметры для спутниковых модемов, планируемых для применения при построении малой корпоративной сети передачи информации с учетом особенностей такой сети. В дальнейшем планируется более детально проанализировать эффективность применения различных протоколов формирования цифрового сигнала и изучить специализированные программы, применяемые для управления спутниковыми сетями.

IV.  Список литературы

[1]  Сундучков К. С., Когут А. П., СунегинД. Г., Сушко С. И. Малая спутниковая корпоративная сеть передачи информации. Материалы 13-й Международной Крымской конференции “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, Севастополь, 8-12 сентября 2003 г.

[2]  В. Ю. Бобков, В. И. Нагорное, М. В. Ефи мое Спутниковые модемы. – М.: Сети и системы связи № 8, 1997 г.

[3]  Йоган Шиллер Мобильные коммуникации.: Пер. С англ,- М.: Издательский дом “Вильямс”, 2002. – 384 с.

[4]  Стопинге В. Беспроводные линии связи и сети. : Пер. с англ. – М. : Издательский дом „Вильямс”, 2003. – 640 с.

[5]  Скляр, Бернард Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-е издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом „Вильямс”, 2003. – 1104 с.

[6]  А. И. Миночкин, В. А. Романюк Методы множественного доступа в мобильных радиосетях. – Зв’язок, № 2, 2004 г.

[7]  В. П. Гордиевский Эффективность спутниковых сетей Frame Relay. – Вестник связи, № 8, 2002 г.

SATELLITE MODEM FOR SMALL CORPORATE DATA TRANSMISSION NETWORKS

Sushko S. I., Sunegin D. G., Sunduchkov K. S., Limanskaya N. Yu.

Research Institute of Telecommunications, National Technical University of Ukraine “Kyiv Poiytechnicai Institute ”

1  industriainyy Provuiok, Kyiv, Ukraine, 03056

Abstract – in operation the features of production of the target setting of the main requirements to satellite modems used at construction of a small corporate network for data transmission, list of functions, fulfilled by them, and also main characteristics and parameters are stated.

I.  Introduction

The feature of the small corporate network consists in small quantity of the transceiver centers placed in rather limited territory. An example of such network is «The Corporate satellite network of operating monitoring wind-electric stations». The idiosyncrasies, and also expected main technical and economic parameters of the given network are considered in [1].

II.  Main part

For satellite modems which are the schedule for application at construction of a small corporate transmission network, the following technical and economic requirements, characteristics and parameters are defined:

•       Sort of modulation – BPSK;

•       The type of noise-resistant coding – turbocoding;

•       Multiple Access Control – TDMA with backup;

•       The transfer protocol – FRAME RELAY with addition LNI, IP (Internet Protocol).

III.  Conclusion

Thus, the main technical and economic requirements, characteristics and parameters for satellite modems which are recognized schedule for application at construction of a small corporate transmission network for data transmission in view of features of such network are analyzed and defined. In further is recognized schedule in more details to analyze efficiency of application of different protocols of data transmission and to study specialized programs used for handle by satellite networks.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты