Napredne komunikacione tehnologije

MOBILNE RADIO-KOMUNIKACIJE

MOBILNI SATELITSKI SISTEMI

Dejan Nemec, dipl. inž.

SATELITSKE KOMUNIKACIJE Mobilne radio-komunikacije

•

Funkcionišu kao globalne bežične veze sa satelitima kao repetitorskim stanicama.

•

Obezbeđuju mikrotalasnu vezu između dve geografski udaljene lokacije.

•

Sateliti se nalaze na velikim visinama - pokriva se veliko područje na Zemljinoj površini.

•

Koristili su se kao radio-linkovi za TV difuziju i multipleks telefonskih kanala.

•

Upotreba satelita pri paketskom prenosu omogućiće mobilnost terminala.

Satelitske Komunikacije

2

SATELITSKE KOMUNIKACIJE Mobilne radio-komunikacije

•

Transponder: primopredajnik • antena

SATELIT

UP -L IN K ANTENA

Satelitske Komunikacije

NK LI NW DO

f1

f2

ANTENA

3

SATELITSKE KOMUNIKACIJE Mobilne radio-komunikacije

Karakteristike satelitskih komunikacija:

•

Široko područje pokrivanja zemljine površine,

z Difuzan prenos, z Velika širina propusnog opsega kanala, z Nezavisnost cene veze od rastojanja te veze i z Veće kašnjenje pri prenosu. Satelitske Komunikacije

4

SATELITSKE KOMUNIKACIJE Mobilne radio-komunikacije

FREKVENCIJSKI OPSEG

UP-LINK

S/L

2,4

C Ku Ka

[GHz]

DOWN-LINK PROBLEMI [GHz]

1,6

INTERFERENCIJA SA ISM OPSEGOM

(5,925 – 6,425)

4

(3,7 – 4,2)

INTERFERENCIJA SA ZEMALJSKIM VEZAMA

14

(14,0 –14,5)

11

(11,7 –12,2)

SLABLJENJE ZBOG KIŠE

30

20

VISOKA CENA OPREME

(2,483 – 2,500)

6

(27,5 – 30,5)

Satelitske Komunikacije

(1,610 – 1,625)

(17,7 – 21,7)

5

SATELITSKE KOMUNIKACIJE • LEO

Mobilne radio-komunikacije

(Low Earth Orbit)

2500 km

• MEO

(Medium Earth Orbit)

10.000 km

• HEO

(High Earth Orbit)

20.000 km

• GEO

(Geostationary Earth Orbit)

36.000 km

Satelitske Komunikacije

6

SATELITSKE KOMUNIKACIJE Mobilne radio-komunikacije

(a)

(b)

(c) Uporedni prikaz površine pokrivanja: a) GEO, b) MEO, c) LEO Satelitske Komunikacije

7

SATELITSKE KOMUNIKACIJE Mobilne radio-komunikacije

• VSAT

(Very Small Antennas Terminal)

Mreža malih satelitskih terminala

• GMPCS

(Global Mobile Personal Communications Services) Globalni javni mobilni telekomunikacioni servisi

• BSS

(Broadband Satellite Services)

Širokopojasni sistem satelitskih službi

• STRATOSFERSKE PLATFORME Satelitske Komunikacije

8

Napredne komunikacione tehnologije

MOBILNE RADIO-KOMUNIKACIJE

VSAT SISTEM

VSAT SISTEM Mobilne radio-komunikacije

Sistemi fiksnih satelitskih veza - poslovne komunikacuje pomoću malih satelitskih terminala Obezbeđuje vezu za: • velike kompanije • naftne platforme • velike brodove • nepristupačna područja (pustinje, planine, mora, itd) Satelitske Komunikacije

10

VSAT SISTEM Mobilne radio-komunikacije

Osnovne karakteristike:

• Antene manje od 5 m • Digitalan prenos • Protok do 2 Mbit/s

• Mogu se povezati u komutirane mreže (kolo ili paket) • Kvalitet

• Pouzdanost • Ekonomičnost

• Brzina uspostavljanja veze • Fleksibilnost

Satelitske Komunikacije

11

VSAT SISTEM Mobilne radio-komunikacije

• ZEMALJSKI SEGMENT

Centralna stanica, Korisnički segment

• KOSMIČKI SEGMENT Satelit, Veze (link)

♦CENTRALIZOVANA STRUKTURA Sa centralnom stanicom (Hub)

♦DECENTRALIZOVANA STRUKTURA Bez centralne stanice Satelitske Komunikacije

14

GEO satelit

prečnik (4.5 - 11 m)

HUB centralna stanica

KOSMIČKI SEGMENT Mobilne radio-komunikacije

KOSMIČKI SEGMENT: - Satelit - RF primopredajnik - Satelit mora biti uvek u vidnom polju zemaljskih stanica. - Prima signal na jednoj frekvenciji, pojačava ga i šalje na drugoj frekvenciji. - Satelitski transponder ima kapacitet oko 100 Mbit/s. - Pomeranje položaja satelita - Centralna stanica ima sistem za automatsko praćenje satelita. Satelitske Komunikacije

16

ZEMALJSKI SEGMENT HUB - Centralna stanica

Mobilne radio-komunikacije

• Lokacija u blizini direkcije korisnika i HOST • •

računara. Obezbeđuje vezu svih VSAT terminala - veza sa HOST računarom i bankom podataka. RF terminal: ‹ Antena prečnika 4,5 - 11 m ‹ ‹ ‹

Konvertori (naviše, naniže) Niskošumni prijemnici Pojačavači snage (50 - 300 W)

• Procesor za upravljanje mrežom potpuno kontroliše rad mreže.

Satelitske Komunikacije

17

ZEMALJSKI SEGMENT Mobilne radio-komunikacije

VSAT terminali • Spoljašnja jedinica ♦ Mala parabolična antena (3,6 - 1,2 m i manje) ♦ Prijemnik - niskošumni konvertor koji pojačava signal i frekvenciju iz opsega 4, 11, 12 GHz u 1 GHz

menja

• Unutrašnja jedinica ♦ ♦ ♦ ♦

Predajnik (tranzistorski pojačavač 1 - 2 W) Interfejs za vezu sa korisničkim delom terminala Modemi Prijemni i predajni moduli

Potrošnja (energija iz energetske mreže) 15 - 300 W

Satelitske Komunikacije

18

VSAT SISTEM Mobilne radio-komunikacije

SOFTVER VSAT-a •

Dominantna uloga

•

Snaga sistema se određuje softverom za upravljanje

•

Organizuje, upravlja i optimizuje ukupni saobraćaj

•

Predstavlja 80% razvojnih troškova sistema i glavni je parametar mogućnosti sistema

Satelitske Komunikacije

19

VSAT SISTEM Mobilne radio-komunikacije

DOBRE STRANE VSAT-a: • • • • •

Raspoloživost preko 96% (dobro projektovanje 99%) Kvalitet - mala verovatnoća greške Mogućnost uvođenja novih i inoviranje postojećih telekomunikacionih servisa Prenos podataka do 2 Mbit/s (34 Mbit/s) Kratko vreme instaliranja i uspostavljanja servisa

Satelitske Komunikacije

20

VSAT SISTEM Mobilne radio-komunikacije

DOBRE STRANE VSAT-a: • • • •

Fiksna cena prenosa i servisa (bez obzira na rastojanje) Digitalne usluge s kraja na kraj Mogu se projektovati za dvosmerne i jednosmerne komunikacije Postoje posebni VSAT sistemi za distribucione komunikacije

Satelitske Komunikacije

21

VSAT SISTEM Mobilne radio-komunikacije

LOŠE STRANE VSAT-a:

(zavise od svakog terminala posebno)

Opšti slučaj: •

Tajnost informacija se mora štititi dodatnim merama

•

Slabljenje usled kiše (11/12, 14 GHz).

•

Ometanje satelitskih veza od strane zemaljskih radio-relejnih stanica (2,4 GHz; 8 GHz; 23 GHz) - rešava se propisima

Satelitske Komunikacije

23

PRIMENA VSAT MREŽA Tri kategorije VSAT mreža:

Mobilne radio-komunikacije

•

VSAT distributivni sistemi od tačke do više tačaka (DirecPC) - prijemne antene

•

VSAT mreža od tačke do tačke - dvosmerni prenos podataka između dve udaljene lokacije Dvosmerne (two way) interaktivne VSAT mreže - nude širok spektar interaktivnih servisa sa dvosmernom razmenom podataka

•

Satelitske Komunikacije

24

PRIMENA VSAT MREŽA Dvosmerna VSAT i ISDN:

Mobilne radio-komunikacije

ISDN se može realizovati preko satelitskih komunikacija u različitim konfiguracijama: • • •

Privatne ISDN mreže Proširenje ISDN na daljinu Zemaljsko/satelitske ISDN mreže

Satelitske Komunikacije

25

INTERNET I VSAT (DirecPC) Mobilne radio-komunikacije

Satelit

•Satelitska •antena

Željeni URL

INTERNET NOC&hub

Krajnji korisnik

Internet Servis Provajder

Javna TF mre•ža Satelitske Komunikacije

26

Napredne komunikacione tehnologije

MOBILNE RADIO-KOMUNIKACIJE

GMPCS - Globalni javni mobilni telekomunikacioni sistemi

GMPCS Mobilne radio-komunikacije

Globalni javni mobilni telekomunikacioni servisi (Global Mobile Personal Communications Services) •

Obezbeđuju vezu sa mobilnim terminalima.

•

Obezbeđuju kompletan opseg uskopojasnih i širokopojasnih komunikacionih usluga u bilo koje vreme i bilo gde na svetu.

•

Činiće važnu komponentu Globalne Informacione Infrastrukture - GII (Global Information Infrastructure)

Satelitske Komunikacije

28

GMPCS Mobilne radio-komunikacije

• • •

Komercijalna primena od 1999. god. 200 zemalja potpisale licence za korišćenje GMPCS. Većina su LEO i MEO globalni sistemi ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

•

IRIDUM GLOBALSTAR ICO ODYSSEY THURAYA (GEO)

Osnovni princip: ostvariti vezu putem satelita sa personalnim mobilnim terminalima

Satelitske Komunikacije

29

GMPCS Mobilne radio-komunikacije

Mane u odnosu na ćelijski sistem: • GMPCS sateliti imaju ograničen život • Slabije performanse (veće kašnjenje, slabiji signal,...) • Skupa infrastruktura Rešenje je kooperacija sa ćelijskim sistemom

• DUAL MODE ♦ Raspoloživost ♦ Profitabilnost (ćelijski sistem uzima deo profita od satelitskih poziva)

Satelitske Komunikacije

30

LEO Cena satelita Cena opreme na zemlji

Srednja do Visoka Srednja do visoka

MEO

GEO

Niska

Niska

Srednja

Niska

Vek satelita (godina)

5 – 7,5

10 – 15

10 – 15

Složenost funkcionisanja

Visoka

Visoka

Niska

Globalna komunikacija

Zahteva međuveze preko zemaljskih stanica ili satelita

Zahteva međuveze preko zemaljskih stanica

Nije moguća

Tipično kašnjenje govora

Neprimetno

Neprimetno

Primetno

Gubitak poziva

Čest

Redak

Nikad

Poređenje LEO, MEO i GEO satelitskih sistema

SISTEM Globalstar Mobilne radio-komunikacije

- Satelitski LEO digitalni komunikacioni sistem - Sistem je namenjen za: • Poslovna putovanja • Područja koja nisu pokrivena ćelijskim sistemom • Države u razvoju - Mogućnost opsluživanja 9 miliona pretplatnika - Usluge Globalstar-a: • Digitalizovani govor • • • •

Satelitske Komunikacije

Prenos podataka do 9.6 kbit/s SMS Faks grupe 3 Određivanje tačne pozicije 32

SISTEM Globalstar Mobilne radio-komunikacije

Konstalacija satelita: • 48 LEO satelita + 4 rezervna • 8 orbitalnih ravni - 52 0 u odnosu na Ekvator • Visina 1414 km

Satelitske Komunikacije

33

Pokrivanje područja sistemom Globalstar Pokriva područje između 70 0 severne geografske širine i 70 0 južne geografske širine.

SISTEM Globalstar Mobilne radio-komunikacije

- Postavljeno je 38 zemaljskih stanica širom sveta. - Sistem pokriva preko 100 zemalja. - DUAL-MOD-ni ručni telefoni - Globalstar i GSM ili čak trostruko modni za AMPS

Satelitske Komunikacije

36

SISTEM Globalstar Mobilne radio-komunikacije

- Telefoniranje: telefon automatski traži pogodnu ćelijsku mrežu; ako ćelijska mreža nije dostupna, telefon se automatski prebacuje na Globalstarov satelitski mod i poziv se rutira na najbliži satelit. - Satelit prosleđuje poziv najbližoj zemaljskoj stanici. - Zemaljska stanica prebacuje poziv u lokalnu PSTN za to područje i šalje ga na krajnju destinaciju. - Svaka zemaljska stanica može da obezbedi konekcije za više od 1000 korisnika istovremeno sa PSTN. Satelitske Komunikacije

37

Princip rada sistema Globalstar

SISTEM Globalstar Mobilne radio-komunikacije

- Podržano pružanje usluga u područjima koja nemaju fiksnu komunikacionu strukturu. - Korisnik uspostavlja poziv preko fiksnog satelitskog telefona koji je sličan telefonskoj govornici. - Ovi fiksni satelitski telefoni se mogu koristiti od strane jednog korisnika ili povezani preko glavnog interfejsa mogu opsluživati jednu lokalnu mrežu. Satelitske Komunikacije

39

Napredne komunikacione tehnologije

MOBILNE RADIO-KOMUNIKACIJE

BSS - Širokopojasni sistemi satelitskih službi

BSS Mobilne radio-komunikacije

ŠIROKOPOJASNI SISTEMI SATELITSKIH SLUŽBI (Broadband Satellite Services) • •

•

Sistemi koji će raditi bilo gde na planeti Obezbeđivaće fleksibilne kapacitete na zahtev za ♦ Modernu telefoniju ♦ Video konferenciju ♦ Video difuziju ♦ Internet usluge Koristiće fiksne ili masivnije portabl terminale

Satelitske Komunikacije

41

BSS - SKY BRIDGE Mobilne radio-komunikacije

“SKY BRIDGE” BRIDGE francuske kompanije Alcatel: - Sistem koji se sastoji od 80 LEO satelita - Sateliti su raspoređeni u kružnim orbitama - 1475 km. - Pokrivanje satelita - krug sa prečnikom od 3000 km izdeljen na tačkaste regione sa prečnikom od 350 km. - Omogućava interaktivni rad u realnom vremenu. - Brzina prenosa -

-

prema korisniku 60 Mbit/s (u segmentima od 16 kbit/s) od korisnika 2 Mbit/s (u segmentima 16kbit/s) 16 kbit/s delovi omogućavaju podešavanje propusnog opsega za potrebe korisnika veće brzine za profesionalne terminalne stanice.

Satelitske Komunikacije

42

BSS - SKY BRIDGE Mobilne radio-komunikacije

- Radiće u Ku opsegu (12 GHz); taj deo spektra je korišćen od strane zemaljskih sistema i GEO sistema i zato treba obratiti posebnu pažnju na izbegavanje interferencije. - Sistem će biti komplementaran sa postojećim zemaljskim sistemima što je posebna prednost za područja sa malom gustinom naseljenosti.

Satelitske Komunikacije

43

Satelitski sistemi Mobilne radio-komunikacije

SkyBridge satelitska konstelacija

Satelitske Komunikacije

45

Satelitski sistemi Mobilne radio-komunikacije

SkyBridge satelitska konstelacija

Satelitske Komunikacije

46

BSS - TELEDESIC Mobilne radio-komunikacije

TELEDESIC je najavljen kao širokopojasni ¨INTERNET IN THE SKY¨ sistem. - Početak rada je bio planiran za 2005. god. -

Imaće 30 MEO satelita (12 postavljenih + 18 kasnije) -

1994. je planirano 840, a 1998. 288 LEO satelita (12 ravni, svaka sa 24 sat.)

- Vredeće 9 milijardi $US - Glavni investitori: Bill Gates, Motorola, Boeing i jedan Saudujski princ. Satelitske Komunikacije

47

BSS - TELEDESIC Mobilne radio-komunikacije

•

Trebalo bi da radi na višim segmentima Ka opsega (29 GHz/ 19 GHz) sa mnogo većim kapacitetom od ostalih LEO sistema.

•

Predviđena brzina: ♦ 64 Mbit/s downlink ♦ 2 Mbit/s uplink

Terminali velikih brzina - brže od 64 Mbit/s Satelitske Komunikacije

49

BSS Mobilne radio-komunikacije

•

5 tržišnih segmenata koji će donositi profit u BBS-u:

♦ Iznajmljene tačka-tačka veze (privremeni ili stalni komunikacioni link između dve fiksirane tačke)

♦ Deljene veze (kratkoročna primena linkova za poslovne komunik.) ♦ Transport (prenos TF saobraćaja između udaljenih lokacija) ♦ Fiksna telefonija (u nerazvijenim područjima - iskorišćavanje resursa) ♦ Internet

Satelitske Komunikacije

50

Napredne komunikacione tehnologije

MOBILNE RADIO-KOMUNIKACIJE

Stratosferske platforme

STRATOSFERSKE PLATFORME Mobilne radio-komunikacije

•

• • • •

Doneće revolucionarne promene u bežičnim komunikacijama i treba da ispune sve zahteve vezane za širokopojasni prenos velikog kapaciteta, a niske cene koštanja. Platforme će biti smeštene na visini od 21 km i pokrivaće područje od 1000 km u prečniku. Transportuju se balonima zapremine 170.000 m3 Ukupna težina platforme je 10.540 kg (4.912 kg opreme i 5.628 kg sopstvena težina) Ima sistem za održavanje fiksne pozicije (GPS)

Satelitske Komunikacije

52

STRATOSFERSKE PLATFORME Mobilne radio-komunikacije

•

Opseg frekvencija: 47,2 - 47,5 GHz i 47,9 - 48,2 GHz Biće omogućen dupleksni rad

•

Brzine:

•

♦ ♦ ♦ ♦ ♦

64kbit/s - 512 kbit/s za prenosnu opremu Digitalna telefonija i e-mail 64 kbit/s Prenos slike 256 kbit/s Internet 512 kbit/s - 1,5 Mbit/s Prenos podataka 2 - 155 Mbit/s

Satelitske Komunikacije

54

Napredne komunikacione tehnologije

MOBILNE RADIO-KOMUNIKACIJE

MOBILNI SATELITSKI SISTEMI