Telekomunikacioni sistemi - Satelitski sistemi

1. Satelitski sistemi Prvo se mislilo da se stave 3 satelita u ravni ekvatora koji ce pokriti celu zemlju. Danas ih ima mnogo vise, koriste se za tv, internet. ITU regulise i dodelu lokacija u orbiti i spektar. Teleportovi su mesta gde kompanije primaju signale od nas (jer mi nemamo dovoljno da popunimo seo multipleks), vrse multipleksiranje, obradu, emitovanje signala ka satelitima, odnosno bilo kojoj udaljenoj lokaciji. Ove antene gledaju razlicite satelite. Kontribucioni satelit prikuplja signale sa raznih tacaka, jer vlasnici tih signala nemaju dovoljno podataka da popune citav multipleks. Distribucioni distribuira ka krajnjem korisniku.

2. Blok šema jednostavne satelitske veze

U

Sateltiska veza predstavlja globalnu bežičnu tk vezu sa satelitima kao repetitorskim (relejnim) stanicama. Ovim vezama se prenose mikrotalasni signali na principu optičke vidljivosti (LoS). Sateliti (Satelitske Stanice - SS) služe za povezivanje dve ili više primo/predajnih stanica koje se nalaze na površini zemlje ( Zemaljske Satelitske Stanice – ZSS). Ta komunikacija podrazumeva transmisiju signala od f1 > f2 izvorne zemaljske stanice ka satelitu (uplink smer) na određenoj frekvenciji i retransmisiju signala od satelita nazad ka Zemlji (downlink smer) na Predajna ZSS Prijemna ZSS frekvenciji koja je različita od uplink frekvencije (najčešće je uplink na višim učestanostima od downlinka zbog manjeg slabljenja sredine za prenos na nižim učestanostima – ušteda snage na satelitskom predajniku). Osnovne karakterstike satelitskih komunikacija su: široko područje pokrivanja zemljine površine, difuzan prenos, velika širina propusnog opsega kanala, nezavisnost cene veze od rastojanja i veće kašnjenje pri prenosu. Na satelitskim stanicama postoje predajna i prijemna antena, kao i uređaj koji ima ulogu repetitora – transponder. To je u stvari primopredajnik koji ima funkciju pojačanja i transliranja primljenog signala (sa uplink na downlink frekvenciju) i njegovo emitovanje preko predajne antene. Zemaljske stanice se najčešće sastoje od sledećih pet podsistema: antena, kombinovani niskošumni prijemnik/down-konvertor, kombinovani up-konvertor i pojačavač snage, srednjefrekventni up-konvertor i lokalni oscilator. Veličina antene, kao najbitniji deo sistema, zavisiće najviše od toga na kojoj visini se nalazi satelit sa kojim ona održava vezu kao i frekvencijskog opsega koji koristi. Primljeni signal se, dalje, zemaljskim sistemima prenosa vodi do krajnjeg korisnika. U

3. Efekti i pojave koji utiču na kvalitet satelitske veze Zamrečenje Sunca (sa stanovišta satelita) – nastaje 23 dana pre prolećne ravnodnevice i traje desetak minuta. U toku 23 dana se ravnomerno povećava, i na dan ravnodnevice dosiže svoj maksimun (traje 72 minuta). U sledećih 23 dana, posle ravnodnevnice, se ravnomerno smanjuje. Efekat zamračenja unosi problem napajanja uređaja na satelitskoj stanici. Satelit ne prima energiju od sunca. U to vreme on mora da trosi svoju energiju iz nekih akumulatorskih delova, tj. hemijskih izvora. Satelit nosi NiCd baterije koje se pune sve vreme, a koriste za vreme zamračenja. Zamračenje nastaje za vreme manjeg saobraćaja (noću), pa se ranije koristio samo deo transpondera i time štedela energija.

Južno nebo Gledajući sa Zemlje u pravcu juga (južno nebo) od zime do proleća Sunce biva više. U proleće putanja Sunca preseca geostacionarnu orbitu po kojoj se kreće satelit na dva mesta. Svakog narednog dana Sunce je sve više na nebu. Najduži dan (dugodnevnica) – proces ide u suprotnom smeru. U jesen pozicija Sunca postaje sve niža na nebu. Ugao pod kojim je sunce nagnuto prema zemlji je malo drugaciji, pa se relativna pozicija korisnika u odnosu na gs satelit se menja. Satelit ide po svojoj putanji, to ne menjamo, ali se menja margina sigurnosti (to cemo uciti kod proracuna linka). Interferencija od sunca Narocito je neprijatno ako sunce udara direktno u sateli, što se zove zaslepljivanje

Zaslepljivanje satelitskog signala šumom koji potiče od sunčevog zračenja. Dolazi do maskiranja signala koji dolazi sa satelita. Nastaje prekid saobraćaja koji traje desetak minuta, dva puta godišnje (u proleće i jesen) i posledica je dinamike Zemljine ose.

Satelit u senci meseca - predstavlja pojavu koja se ponavlja svakih 29 godina. Povećava se nivo šuma i time narušava kvalitet prenosa. U

U

4. Objasniti geostacionarnost satelita Osnovni pojmovi Orbita je trajektorija koju satelit opisuje u prostoru pod uticajem prirodnih sila kao što su gravitacija prema Zemlji i drugim nebeskim telima. Telo koje najviše utiče na kretanje satelita naziva se glavnim telom, što je u našem slučaju Zemlja. Vektor položaja satelita u odnosu na centar glavnog tela i vektor njegove brzine obrazuju ravan orbite. Ugao nagiba ove ravni prema referentnoj ravni naziva se inklinacija orbite. Referentnu ravan obično predstavlja ekvatorijalna ravan glavnog tela, tj Zemlje. Apogej predstavlja tačku orbite koja je najviše udaljena od centra Zemlje, a perigej njenu tačku čije rastojanje od centra je najmanje. Visina apogeja i perigeja mere se od površine Zemlje. Geostacionarni sateliti su smešteni na geostacionarnoj orbiti iznad ekvatora (u ekvatorijalnoj ravni) i kruže oko Zemlje brzinom koja je jednaka brzini rotiranja Zemlje oko svoje ose i imaju kvazistacionarni položaj iznad neke tačke. Nazivaju se još i geosinhroni sateliti. Dva satelita mogu da se gledaju sa zemlje pod uglom od 2 stepena. To nam nije dovoljno, postavljaju se sateliti jedan iza drugog pa se malo pomere, pogotovo od istog provajdera. Postoji samo jedna geostacionarna orbita koja se nalazi u ekvatorijalnoj ravni Zemlje (inklinacija 0°). Ona je kružnog oblika i udaljena je 35786km od Zemlje (~36000km). Sateliti se u geostacionarnu orbitu uvode u dve faze: 1. Satelit se prvo uvede u eliptičku putanju, p≈200km, a≈36000 km 2. Da bi se dostigla geostacionarna orbita koriste se pomoćni motori dok ne uvedu satelit u približno kružnu orbitu, a posle toga se satelit lagano pomera dok ne dosegne odgovarajuću longitud. poziciju. Pokrivanje sa geostacionarne orbite je određeno geometrijskom vidljivošću, a to je ugao od 17,3° gledano sa satelita (pokriva 42 % Zemljine površine). Zbog toga su u sistemu potrebna 3 satelita da bi pokrila čitavo područje Zemljine površine (osim 17,3˚ polarnih koja ova konstelacija nikad ne može pokriti). Ako primenimo III Njutnov zakon po kojem je gravitaciona sila kojom Zemlja privlači satelit jednaka centrifugalnoj sili usled obrtanja satelita oko Zemlje, dobijamo: U

pri čemu su: M - masa Zemlje, m - masa satelita, r - poluprečnik geosinhrone orbite (42220 km), g - univerzalna gravitaciona konstanta, v - linijska brzina satelita.

Iz prethodnog izraza dobijamo da je:

odakle jasno vidimo da sa porastom r, v opada, tj. povećanjem poluprečnika orbite smanjuje se ugaona brzina satelita u odnosu na Zemlju i obrnuto. Dakle, da bi se postigla njegova stacionarnost u odnosu na Zemlju, mora se kretati istom ugaonom brzinom kao i Zemlja oko svoje ose. Odavde dobijamo da je poluprečnik geostacionarne orbite r = 35786km. Period obrtanja je isti, tj. 24 sata. Zbog toga se može smatrati da se satelit u odnosu na Zemlju i ne kreće. Zemaljske satelitske antene (ZSA), koje moraju biti usmerene ka satelitu, rade efikasno bez potrebe da imaju skupu opremu za traganje za satelitom (elevacioni ugao ZSA – bez promene). Prednosti: globalno pokrivanje, konstantan položaj u odnosu na određenu tačku na Zemlji, nema problema zbog Dopplerov-og efekta. Mane: veliko vreme kašnjenja signala (oko 250 ms) , veliko slabljenje (oko 200dB na 6GHz), skupe zemaljske stanice, ograničen broj raspoloživih mesta u orbitama na tim visinama (zbog interferencije) i nepokrivenost polarnih područja. Idealni su za radijsko i TV emitovanje i komunikaciju na velikim rastojanjima.

5. Namena satelita Satelit se koristi kao telekomunikacioni relejudaljena lokacija za prenos signala na principima optičke vidljivosti (LOS). • za potrebe astronomije • proučavanje atmosfere • komunikacija • navigacije • daljinskog istraživanja • za ispitivanje kosmosa • za nadgledanje • za prognozu vremena U telekomunikacijama sateliti se koriste: • za usmerene radio-veze • za radio veze • zemaljske mobilne komunikacije • pomorske mobilne komunikacije • za određivanje položaja • za snimanje i nadgledanje teritorije itd.

6. Podela satelitskih orbita • GEOSTACIONARNA ORBITA- GEO

• ELIPTIČNA ORBITA SA VELIKOM INKLINACIJOM – HEO

• SREDNJA ZEMLJINA ORBITA- MEO

• NISKA ZEMLJINA ORBITA - LEO

Geo Sateliti – sateliti smešteni na geostacionarnoj orbiti iznad ekvatora i kruže oko zemlje brzinom koja je jednaka brzini rotiranja zemlje oko svoje ose. Nazivaju se još i Geosinhroni sateliti. Tri geostacionarna satelita mogu pokriti dobar deo planete. Idealni su za radijski i televizijski broadcasting i komunikaciju na velikim rastojanjima. Prednosti: mali Doplerov efekat, amli broj satelita. Nedostaci: kompleksni sistemi, loše pokrivanje u polarnim regionima, postojanje senki, potrebna velika predajna snaga. Meo Sateliti – ovi sateliti kruže oko zemlje na visini od oko 6000 milja. Potrebno je 12 ovakvih satelita da globalno pokriju planetu zemlju. Zahtevi za snagom su manji zbog niske orbite. Manje kašnjenje u prenosu signala. Prednosti: Veliki kapacitet, redundantnost usled preklapanja ćelija, mobilnost. Nedostaci: kratak vek trajanja satelita, veliki broj satelita, radio ćelije koje se kreću, promenljivo preklapanje ćelija. Leo Sateliti – kruže oko Zemlje na visini od oko 600 milja. Oko 200 satelita je potrebno za globalno pokrivanje planete. Njihove orbite su nestacionarne. U ostvarivanju komunikacije učestvuju više satelita naizmenično, u zavisnosti od toga, koji satelit u datom trenutku pokriva posmatranu oblast. Uređaji na zemlji koriste omnidirekcione antene (antene ne moraju biti usmerene ka satelitu). Malo kašnjenje signala. Zemaljski primopredajnici mogu biti malih dimenzija, male snage, jeftini. Isto kao za Meo Satelite.

7. Opsezi L-opseg (1-2GHz): prvi komercijalni sateliti sa opsezima od 30MHz u vezama na dole i na gore. Koriste se u Mobilnim Satelitskim Servisima (MSS), sa malim antenama koje ne moraju da budu usmerene ka satelitu. Imaju slabljenja i feding usled postojanja direktne i refraktovane putanje (izraženo u ekvatorijalnom pojasu u vreme ravnodnevice). Jonosfera rotira talas linearne polarizacije, pa je u L-opsegu potrebno primeniti cirkularnu polarizaciju S-opseg (2-4GHz): usvojen od NASA-e i drugih istraživačkih asocijacija. Mali pozadinski šum i manji problemi sa jonosferom nego u Lopsegu. Atmosfersko slabljenje je veće nego u slučaju L-opsega, i slabija mogućnost prilagođenja lokalnom terenu. LEO i MEO orbite su pogodne za rad u S-opsegu. C-opseg (4-8GHz): Najviše opterećen i iskorišćen satelitski opseg. Dvostruka polarizacija signala (dvostr. Kapacitet), 2° prostorni ugao između satelita, prostorni multiplexer, itd. Efektivni opseg tako postaje od 568GHz do 1.44THz. USA imaju 70 ° luk sa 35 satelita u C-opsegu. Azijske TV stanice preferiraju Copseg zbog manjeg slabljenja prouzrokovanog kišom (u odnosu na Ku i Ka opseg) . Velika antena. Nudi opseg u up-link-u i downlink-u od 500(800MHz). Nože se eksploatisati za mobilne i personalne komunikacije (jer se zatvaraju mikrotalasne zemaljske veze u ovom opsegu). X-opseg (8-12.5GHz): usvojen za specijalne namene (najčešće). Uređaji u ovom opsegu su nešto skuplji, a kvalitet servisa isti kao u C-opsegu. Mnoge zemlje planiraju u njemu proširenje VSAT mreže i DTH. Ku-opseg (12.5-18GHz): Nudi više pogodnosti od C-opsega (750MHz za fiksne i 800MHz za mobilne komunikacije). Dualna polarizacija, sa 2° između satelita. Bliže pozicije satelita nisu moguće jer korisnici preferiraju male antene, koje imaju isti ili čak širi mlaz u odnosu na antene C-opsega. Geografska separacija je moguća za faktor do 10. Tako se dobija spektar do 4THz. Najviše opterećen i iskorišćen opseg. K-opseg (18-26.5GHz): fiksni servisi u Zemaljskim mikrotalasnim vezama. Ka-opseg (26.5-40GHz): je relativno slobodan opseg i stoga atraktivan za servise koji nisu našli prostora na nižim frekvencijama.

8. Uplink i Downlink Signal ima veliko slabljenje. Ranije je bila analogna, pa niskosumni pojacavac koji se hladio. Sada u digitalnoj imamo regeneratore, nema akumulacije suma. Uplink f je uvek veca od downlink f. Zato sto je nizi opseg povoljniji, ima manje slabljenje. A mi na zemlji mozemo da radimo svasta pa da saljemo, znaci uplink nije problem.

9. Pouzdanost satelitskog prenosa Veza iz jednog hopa, to imamo kad mozemo ceo multipleks da popunimo. Postoje dve varijante za antene na satelitima, omnidirekcione (veliki deo povrsine) i usmerene (manji delovi, vise njih pokrivaju npr. neka ostrva). Glavna antena je za monitoring, telemonitoring antena, ona sve vreme gleda kontrolni centar. Satelitske stanice imaju daljinsku kontrolu 24h, ona se uvek pravi 1+1 (jedan kanal/uredjaj radi, jedan je backup). Postoje i switchevi, npr. ako se vidi da je neki pojacavac otkazao prebaci se na drugi. Monitoring. On jedini nema rezervu. Kodujete pa odmah dekodujete da vidite da li je dobro. Modulisete pa odmah demodulisete da vidite da li je dobro. Pa saljete na kontribucioni pa primate sa istog tog satelita. Pa primate sa distribucionog pa kontrolisete kako izgleda. Znaci blok po blok se gleda da se tacno vidi gde je nastala smetnja. Racunaju se svi moguci sumovi (slabljenja u oblacima, mecave, itd.).

10.Satelitski transponder

Svaki satelit sadrži, pored prijemne i predajne antene, i podsistem koji prima signal na uplink frekvenciji, regeneriše (pojačava) i predaje tj. konvertuje na downlink frekvenciju za dalji prenos signal. Frekvencije uplink-a i downlink-a su razdvojene kako bi se minimizirao uticaj interferencije između predajnog i prijemnog signala. Prijemnik i predajnik se nazivaju zajedničkim imenom transponder (transmitter-responder). Znači u njemu se vrši prijem signala, dekodovanje na nivo na kom se vrši obrada i ponovo emitovanje. Sastoji se od više elemenata: • Filtar propusnik opsega – potreban da izabere i izdvoji određeni kanal iz korisnog opsega • Niskošumni predpojačavač – pojačava oslabljeni prijemni signal sa Zemlje a da pri tome unosi što manje šuma u sistem • Downconvertor – translira učestanosti nosioca sa uplink na downlink (spušta na niže učestanosti, jer je obično f1>f2) • Izlazni pojačavač visoke snage – realizuje se kao cev sa progresivnim talasom (radi na granici zasićenja, da bi obezbedilo maksimalnu iskorištenost skromnog DC napajanja. Tipični nivoi snage su 10 W, a koeficijent korisnog dejstva samo 30 %).

Transponderu mogu pristupiti jedan ili više nosioca, a pristupi satelitu mogu biti ovog tipa: SDMA, TDMA, FDMA ili CDMA. Od modulacionih postupaka koriste se MSK, BPSK, QPSK.

11. Šumovi u satelitskom prenosu Atmosferska apsorpcija, tj. slabljenja mm talasa. Maksimumi su na rezonantnim f. Imamo i prozore, tu radimo. Ide se do 300ghz a i vise, to se stalno prosiruje. 1. Termički šum (javlja se i na uzlaznoj i na silaznoj trasi). • Šum antene (šum okruženja) - glavni izvor šuma su Zemlja za satelit. antenu i nebo za antenu zemaljske stanice. • Šum generisan komponentama prijemnika - termički šum (sopstveni šum ili šum koji potiče od opreme i uređaja). Ovaj šum s za potrebe proračuna dovodi na ulaz prijemnika i tada se prijemnik smatra bešumnim. Predstavlja se kao ABGŠ - kao da potiče od izvora termičkog šuma. Ekvivalentni izvor termičkog šuma se opisuje faktorom šuma F. U satelitskim sistemima, gde je faktor šuma mali, uobičajeno je da se taj šum opisuje efektivnom temperaturom sopstvenog šuma sistema Te. Snaga termičkog šuma je: Pn =kTB, gde su: k - Bolcmanova konstanta, T=To + Te - apsolutna temperatura i B - frekvencijski opseg signala.

Faktor šuma pokazuje koliko je puta odnos signal-šum u izlaznom, manji u odnosu na odnos signal-šum u ulaznom signalu, u nekom delu (satelitskog) sistema prenosa.

F = 10 log ( (S/N)ul / (S/N)izl ) = 10 log ( (Te/To) + 1 ) [dB] Temperatura šuma se izračunava smatrajući da je izvor termički, i da je temperatura okoline To=290 K. 2. Šum interferencije a) na uzlaznoj trasi - Interferencija potiče od zračenja drugih zemaljskih satelitskih sistema, koji rade u istom opsegu (istokanalna) ili nekom drugom bliskom opsegu (međukanalna), i generišu spektralne komponente u opsegu korisnog signala. Takođe potiče i od zemaljskih RR sistema. Nastaje usled nedovoljne usmerenosti dijagrama zračenja antene pa deo snage ide prema satelitu. b) na silaznoj trasi - Deluje kao šum ako se spektar neželjenog nosioca poklapa sa spektrom željenog nosioca. Nastaje kada prijemna zemaljska stanica hvata nosioce koji dolaze sa satelita koji su susedni. Interferencija potiče i od zemaljskih RR sistema i drugih zemaljskih satelitskih stanica koji kroz bočne listove dijagrama zračenja deo snage zrače u pravcu prijemne stanice. Interferencija potiče i od tela iz kosmosa koje zrače (zvezde), kao i od sunca. c) sopstvena interferencija - generiše se unutar same VSAT mreže. Ovaj šum nastaje ako mreža u svoj rad uključuje i zemaljske stanice koje rade na dve ortogonalne polarizacije na istoj frekvenciji. (Nesavršenost mehaničke konstrukcije zajedničkog antenskog talasovoda ga čini nelinearnim elementom, pa može dageneriše štetne spektralne komponente koje mogu da upadnu u propusni opseg ) 3. Intermodulacioni šum - Nastaje kada se više nosioca prenose istovremeno (FDMA ili CDMA ili hibridni FDMA/TDMA pristup) i kada se oni istovremeno nađu u nelinearnom pojačavaču transpondera. Formiraju se intermodulacioni produkti u formi signala na frekvencijama f IM koje su linearna kombinacija p ulaznih frekvencija

f IM = m1f 1 + m2f 2 +...+ m pf p

(m1,m2,...m p € Z)

Nema intermodulacije na uzlaznoj trasi koja potiče od nelinearnog pojačavača

12. Objasniti razloge uvođenja satelitskih veza u dva hop-a 13. Blok šema satelitskog prenosa u dva hop-a

U slučaju kada se komunikacija između dve udaljene stanice ne može uspostaviti direktno preko jednog satelita (udaljena stanica se ne nalazi u njegovoj zoni pokrivanja), neophodno je uvesti još jednu relejnu tačku (centralna stanica – hub), koja se nalazi na Zemlji. Podaci se u hub-u primaju, obrađuju i ponovo emituju ovaj put preko drugog satelita do korisnika (ZSS - Zemaljska Satelitska Stanica) koji se nalazi u zoni pokrivanja tog satelita.

Kada se koristi zvezdasta topologija satelitske VSAT mreže, pri čemu je u centru zvezde centralna stanica (hub), a udaljene stanice imaju relativno mali zahtev u pogledu protoka i snage, može se koristiti veza u dva hopa. Sve stanice, uključujući hub, su u zoni pokrivanja jednog satelita. Hub kontroliše svu

komunikaciju u mreži (protok, podršku protkola, upravljanje, zaštitu podataka) i sav saobraćaj prolazi kroz njega. Komunikacija između dva VSAT terminala će se izvršiti kroz dva hopa (VSAT-Satelit-Hub-SatelitVSAT).

Mreže sa dva hopa mogu se implementirati za određene servise prenosa podataka i difuznog radio-TV emitovanja, gde veliko kašnjenje može biti prihvatljivo, ali preneti govor na velikim udaljenostima neće biti zadovoljavajućeg kvaliteta, jer se pri velikom kašnjenjenju javlja problem eha. Prenos govora za sisteme sa dva hop-a koji ne koriste GEO satelite (već MEO ili LEO) je moguć zbog manjeg propagacionog kašnjenja. Kada male predajne antene imaju malu snagu izračenog signala (VSAT reda 10W) može doći do takve degradacije signala da prijemna antena čija je osetljivost takođe mala (zbog veličine antene) neće detektovati signal sa odgovarajućim nivoom kvaliteta. Stoga se uvode relejne tačke (hub), čime se povećava broj hopova, ali koje imaju veće usmerenije antene (veću osetljivost i predajnu snagu) koje mogu da prime, pojačaju i emituju signal da uz sva slabljenja (uplink i downlink) bude iznad minimalnog nivoa potrebnog za kvalitetan prijem. Glavni razlozi za uvođenje mreža sa dva hopa jesu: • Komunikacija na većim udaljenostima od oblasti pokrivanja jednog satelita (podaci, difuzija) • Upravljanje i kontrola u čitavoj mreži (hub) • Poboljšanje kvaliteta prijemnog signala

14. Razlika u satelitskom prenosu u jednim i dva hop-a + karakteristike MEO i LEO 1. Dva hop-a koriste duplo veći kapacitet u poređenju sa mrežama sa jednim hopom. 2. Kašnjenje signala u jednom smeru za GEO satelite (1 hop) je:

2*RTTzsz=2*250ms= 500ms>400ms

gde je RTTzsz ukupno vreme propagacije Zemlja - Satelit - Zemlja, a 400ms je ITU-T preporučena vrednost za kašnenje u jednom smeru. RTT za mreže sa dva hopa je čak veće od 1s, što je duplo više u odnosu na mreže sa jednim hopom. Problem kašnjenja se delimično može rešiti korišćenjem LEO satelita gde je kašnjenje reda 10-ak ms, uz napomenom da je njihova zona pokrivanja znatno manja (jer su na manjoj visini). MEO sateliti: Kruže oko Zemlje na visini od oko 6000 milja. Potrebno je oko 12 ovakvih satelita da bi se globalno pokrila planeta. Potrebne su manje snage zbog niže orbite. Manje je kašnjenje pri prenosu signala. LEO sateliti: Kruže oko Zemlje na visini od oko 600 milja. Potrebno je oko 200 ovakvih satelita da bi se globalno pokrila planeta. Njihove orbite su nestacionarne. Pri ostvarivanju komunikacije učestuje više satelita naizmenično, u zavisnosti od toga koji satelit u datom trenutku pokriva posmatranu oblast. Zemljske antene mogu biti omnidirekcione (nije neophodna velika usmerenost antena). Zemaljski primopredajnici mogu biti malih dimenzija, male snage, pa su jeftini. Kašnjenje pri prenosu signala je malo

15. Satelitski servisi 1. Telefonija - međunarodni linkovi 2. Prenos podataka - multimedija, Internet 3. Radio-difuzni satelitski servis - cilj je da se TV i radio programom iz studija na zemlji pokrije što veći broj korisnika. 4. Sistemi za radiolokaciju i navigaciju - omogućavaju da se odredi položaj pokretnog objekta (geografska dužina, širina i nadmorska visina sa tačnošću od nekoliko metara). Navigacija se obezbeđuje dvosmernom komunikacijom sa odgovarajućom centralom uz obaveštavanje o željenoj trajektoriji (automobilski saobraćaj, železnica, pomorstvo, vazduhoplovstvo). 5. Servis kosmičkih operacija - vezan za sva lansiranja i vođenje satelita i drugih objekata u kosmosu. 6. Intersatelitski servis - veza između dva i više satelita. 7. Servis za istraživanje zemlje. 8. Meteorološki satelitski servis. 9. Servis za istraživanje kosmosa. 10. Radio- amaterski servis. 11. Radio- astronomija.

16. Vrste satelitskih sistema (fiksni, mobilni, broadcast) 1. FSS (fiksni satelitski servis): To su radio-komunikacioni servis se nalazi između određenih pozicija na površini zemlje kada se koriste jedan ili više satelita, a stanice koje se nalaze na tim pozicijama su zemaljske stanice. Stanice koje su locirane na satelitu po pravilu se sastoje od transpondera i antena, i to su stanice u prostoru. U najvećem broju slučajeva komunikacija između dve zemaljske stanice se odvija preko jednog satelita. Najčešće veze su zemlja-satelit-zemlja, ali u nekim primenama zemlja-satelit-satelit-zemlja pomoću intersatelitskih linkova (u slučaju kada treba povezati ZSS koje pripadaju servisnoj zoni jednog satelita sa ZSS koje pripadaju servisnoj zoni drugog satelita, pri čemu nijedan satelit ne pokriva oba skupa ZSS). Svi tipovi tk signala mogu se prenositi preko FSS-a: telefonija, faks, podaci, video (mešavina ovih signala koji se koriste u okviru ISDN mreža), televizija, audio programi. Sadašnji sateliti su opremljeni pojačavačima velike snage, tako da obezbeđuju radiodifuzne servise za individualan prijem (DTH – Direct To Home) preko vrlo malih prijemnih satelitskih antena (TVRO – television receive only). 2. MSS (mobilni satelitski servis): To su radio-komunikacioni servis između mobilnih zemaljskih stanica i jednog ili više satelita ili između samih mobilnih stanica preko jednog ili više satelita. Kod ovog servisa podrazumeva se: zemaljski MSS, pomorski MSS i aeronautički MSS. U nekim modernim MSS sistemima, zemaljske stanice mogu biti vrlo mali (ručni) terminali. 3. BSS (Broadcast Satelitte Service): To su radio-difuzni satelitski servis gde se signali predaju ili reemituju preko satelita, a namenjeni su za direktan prijem individualnih korisnika sa malim prijemnim antenama (TVRO). Sateliti koji se koriste za difuziju (broadcast) se nazivaju DBS (Direct Broadcast Satellites - direktna radiodifuzija). Terminali (TVRO) su manji nego kod FSS - a. Na taj način se može omogućiti prijem servisa kod kuće (DTH). U ovim sistemima postoji prijemnik koji satelitski signal prilagođava na korisničke uređaje. Dalje je moguć zajednički prijem preko zajedničkog antenskog sistema CATV. Postoji i SMATV (satelitska master antena) sa većim kapacitetom za raspodelu radio i TV signala. TV i radio program se prenosi do satelita iz jednog ili više studija takozvanim linkom za napajanje. U

U

U

U

17. Funkcije satelita • pored ovih servisa postoje i: • radio-navigacije • meteorologije • određivane položaja • postoje i podele satelitskih sistema saglasno orbiti koju koriste u kosmosu • postoji samo jedna geostacionarna orbita koja se nalazi u ekvatorijalnoj ravni tako da se satelit na toj orbiti kreće istom ugaonom brzinom kao i Zemlja oko svoje ose i to je na visini 35786km od Zemlje ~36000km • osobine propagacije za ovu orbitu su: • veliko slabljenje oko 200dB na 6GHz • veliko kašnjenje • sateliti se u ovu orbitu uvode u dve faze:

18.Podela po pokrivanju 1. Sistemi za globalno pokrivanje (antene sa širokim uglom zračenja-parabolični reflektor) 2. Sistemi za regionalno pokrivanje (usmerenije zračenje) 3. Spot pokrivanje (postiže se horn antenama)

19. Objasniti šta se sve uzima u obzir pri proračunu veze (link budget) • Proračun veze je postupak izračunavanja parametara komunikaciog sistema kako bi se postigao željeni kvalitet veze izražen kroz odnos S/N za analogne, odnosno verovatnoću greške za digitalne signale. • U obzir se uzimaju predajna zemaljska stanica sa svojom antenom, satelit sa svojim antenama i obradom (pri čemu je transponder najvažniji element) i prijemna zemaljska stanica sa svojom antenom. • Po pravilu veze su dvosmerne, radi međusobnog komuniciranja:ka satelitu uplink, od satelita downlink. • Uobičajeno je da se proračuna odnos snage nosioca signala C i SGSS šuma No (C/No) na ulazu u prijemnik izražen u Hz. On zavisi od odgovarajućih odnosa C/No na uzlaznoj i silaznoj trasi. S obzirom na to da su dve deonice u kaskadi (sukcesivne), recipročna vrednost ukupnog C/No na ulazu u prijemnik onda se izračunava kao suma recipročnih vredn. odnosa C/No za uplink i downlink posebno). Pored snage korisnog signala na jednoj i drugoj trasi postoje i različiti izvori snage šuma: osnovni (termički šum), šum interferencije, šum intermodulacije. Dejstva ovih šumova se izražavaju preko SGSS. Na uzlaznoj trasi nosilac snage, šum intermodulacije, termički šum, a na silaznoj trasi šum pozadine.

20. Obračun šuma u proračunu veze Snaga termičkog šuma: Pn=kTB k - Bolcmanova konstanta, T - apsolutna temperatura i B - frekvencijski opseg signal Potrebno je još iskoristiti i faktor šuma, Kao na početku.....

21.Footprint – za šta se sve može koristiti u satelitskom prenosu EIRP (Effective Isotropic Radiated Power ) - Efektivna snaga zračenja izotropne antene. Ovo je unapred poznat podatak, koji se objavljuje za pojedine satelite i njihove oblasti pokrivanja. Dakle treba videti gde se geografski nalazi tačka u kojoj se prima signal sa satelita i videti kolika je EIRP u toj tački. 𝐏𝐭 𝐆 𝐄𝐈𝐑𝐏 = , gde je Pt snaga zračenja izotropne antene. 𝟐𝛑 Konturne mape oblasti na Zemlji (na kojoj je obezbeđeno pokrivanje sa satelita) koje prikazuju raspodelu EIRP-a ili neku drugu raspodelu zovu se “footprints”. Služe nam da očitamo nivo izračenog signala sa satelita na određena područja na Zemlji pomoću čega se određuju prečnici zemaljskih satelitskih antena potrebnih za prijem signala. U velikoj meri zavise od dizajna korišćene satelitske antene i ugla elevacije satelita. Emitovana snaga sa satelita je najjača u centru prenosa (u osi maksimalnog dijagrama zračenja) i opada sa udaljenjem od centra (jer slabljenje usled propagacije raste).

22. Blok šema up-link stanice

Rezerva - vruca, hladna, n u 1. Monitoring, npr. koder pa dekoder da proverimo. Sreca pa je dekoder jeftiniji. Obrada nominalnog signala, koder izvora. Ako je samo 1 tv program, nemamo multipleksiranje vise kanala, ali se pravi multipleks po jednom programu (audio, video, podaci (si, psi)). Znaci pravi se nesto sto je dosta slozeno. Modulator, iza njega ide kanalsko kodovanje. Najcesce je QPSK jer je robusna, medjutim danas postoji adaptivno kodovanje i modulacija. Ako neki od blokova strada, imate spreznjak i prelazi se na drugi. IRD je integrisani risiver i dekoder (i demodulator, sve zajedno). Imate i testnu tacku. Kad god se prave slozeni sistemi ili uredjaji postoje tacke za testiranje. Testne tacke se specijalno pripremaju. Npr. znamo da mora da postoji prilagodjenje na nekim mestima. Kada ubacite merni uredjaj koji ima simetricni ulaz (2 vruca kraja) vi ne ometate toliko rad sistema. Ali ako je

nesimetrican (sa koaksijalnim, centralni je vruci kraj, spoljni je masa) takvom sondom merimo napon prema masi, mozemo da dobijemo gresku u merenju. Jedan od nacina na koji se to resava je postavljanje mernog transformatora, on je prilagodjen merenjima koje treba da izvrsimo (primar, sekundar, izmedju njih nema galvanska veza znaci svojom impedansom ne opterecujete kolo, ne menjate uslove rada kola). Kako se priblizavate visokim f tako ti problemi postaju izrazeniji. Znaci testna tacka pravi prilagodjenje po impedansi za merenje, za slucaj kad dodajemo instrument. Ovo se sve zove indoor unit, sve sa leve strane. Oni se nalaze unutar recimo uplink stanice. Postoji i deo koji je outdoor unit. Upkonvertor i booster (pojacavac snage) su tu, to je obicno orman. U outdor jedinici imate dva paralelna sistema, ako jedan izbaci drugi se ukljucuje. Takodje se i javlja glavnom kontrolnom centru, on vidi moze li daljinskim komandama nesto da koriguje ili se salje posada. Generalno satelitska uplink stanica nema posadu, softver sve radi. Dolazimo do talasovoda, i u ovim tackama mozete da vrsite merenja. Ovo ovde je dodatno opterecenje koje usaglasava impedanse. Merenja snage se na talasovodu rade bolometrom (senzor snage). Sad to ide koaksijalnim kablom do antene, izraci se ka reflektoru, on generise snop paralelnih zrakova i to se emituje ka satelitu. Posto se ista antena koristi za prijem vi vidite da ovde imate lnb (low noise block). LNB vrsi konverziju f iz gornjeg bloka (opsega) u donji, odatle naziv. Niskosumni jer skida visoke f u kojima se nalazi sum. On ustvari spusta signal na nize f, odatle se tek pojacava signal pa dalje dekoduje i sl. Sad ide lnb power supply, i to je sve indoor. I sad opet imate IRD i downlink kontrola.

23. Uticaj atmosferskih padavina Atmosferske nepogode (oluja, grad, kiša ili sneg) mogu da nepovoljno utiču pa čak i prekinu satelitski prenos. Karakterišu se preko atmosferskog šuma. Jedna od komponenti atmosferskog šuma je i šum kiše, koji je posledica interakcije mikrotalasa i kišnih kapi. Prilikom prolaska satelitskog signala kroz kišne slojeve atmosfere, dolazi do sudaranja sa kapima kiše. Tom prilikom, pobuđuju se elektroni u višim energetskim nivoima i povećavaju temperaturu molekula vode. Ova pojava dovodi do smanjenja energije signala, a u krajnjoj liniji doprinosi povećanju šuma i utiče na konačan odnos signal-šum u sistemu. Ovaj šum se, zbog mehanizma delovanja, donekle može smatrati nekom vrstom termičkog šuma. Uneto slabljenje kišom, u proseku može iznositi dodatnih 1.5 dB za naše područje. Ukupan iznos atmosferskih šumova zavisi od šuma usled efekta kiše i usled prolaska kroz talasovod. Temperatura atmosferskog šuma se određuje za poznato kišno slabljenje signala i slabljenje talasovoda:

a - slabljenje kiše i w - slabljenje talasovoda. Train je efektivna temperatura kiše koja iznosi oko 290K. A, W su slabljenja u dB usled kiše i sl. talasovoda respektivno Jedna od komponenti atmosferskog šuma je i šum kiše, koji je posledica interakcije mikrotalasa i kišnih kapi. Prilikom prolaska satelitskog signala kroz kišne slojeve atmosfere, dolazi do sudaranja sa kapima kiše. Tom prilikom, pobuđuju se elektroni u višim energetskim nivoima i povećavaju temperaturu molekula vode. Ova pojava dovodi do smanjenja energije signala, a u krajnjoj liniji doprinosi povećanju šuma i utiče na konačan odnos signal-šum u sistemu. Neki autori smatraju da se i ovaj šum, zbog mehanizma delovanja, može smatrati nekom vrstom termičkog šuma. Uneto slabljenje (kišom) se može smatrati da, u proseku, može iznositi dodatnih 1.5 dB

LNB (Low Noise Block) • Low noise downconverter - vrši konverziju frekvencija iz gornjeg dela frekv. opsega u donji “blok” frekvencija. • Niskošumni jer skida visoke frekvencije u kojima se nalazi i šum. Svaka otporna komponenta u sistemu unosi termički šum. Talasovod unosi slabljenje od 0.5 dB, što je ekvivalentno temperaturi šuma od 35°K. LNB (Low Noise Block) komponente u sistem unose šum, čija je ekvivalentna temperatura 200°K i manje. Ova temperatura merena je u odnosu na temperaturu okruženja sistema od 290°K i daje se kao kataloški podatak za dati uređaj.

24. Dobitak antene – prihvatni ugao Dobitak antene je mera njene sposobn. da usmeri energiju u određenom pravcu. Računa se prema formuli:

G = 10 log [ π² η ( D/λ )² ], gde su: D - prečnik antene, λ – talasna dužina, η - koeficijent efikasnosti antene, koji je za paraboličnu antenu obično 60-75%. Dobitak antene ulazi u proračun linka kroz veličinu dobitak po temperaturi G/T (T - temperatura ukupnog šuma). Definiše veličinu kojom se predstavljaju ukupne performanse sistema. Što je ova veličina veća, to su bolje performanse sistema. U

Pri izboru satelitske antene važan parametar je prijemni koridor ,tj. prihvatni ugao antene. U slučaju zemaljske televizije UHF područja, jagi antena ima prihvatni ugao od oko 30°. Međutim, kod satelitskih antena prihvatni ugao je funkcija prečnika antene i talasne dužine signala. Ovaj ugao definiše oblast u kojoj signal još uvek ima snagu veću od polovine maksimalne vrednosti, u odnosu na osu antene:

θ

−3dB

≈

( 70 λ )

/ D

Antene koje imaju veći dobitak imaju manji prihvatni ugao i obratno. Na slici je prikazan dijagram zračenja parabolične antene. U slučaju prečnika antene od 0.6m, kada je koeficijent efikasnosti, η, od 65%. i prema ranije navedenom obrascu je: G = 10 log [ π² η ( D/λ )² ]= − 7.36 dB

25. C/N u link budget-u + Dobitak antene – veza sa link budget-om Obračun snage: Predajna snaga(dBm)+Dobici(dB)-Gubici(dB) Ovo je generalna jednačina. Tako

se i svi LoS (Line of Sight) sistemi obračunavaju

 Pt 1  C  Pt −1 1  dB Ga Ga −1 [ ] 10log = =   10log     Pn  kTB  N  2π  2π  P  G = 10log  t  + 10log   − 10log ( k ) − 10log ( B ) − 10log ( a )  2π  T  C G EIRP + 10log   − atot [dB ]   [dB ] = N T 

gde su: Pt - snaga zračenja antene, G - dobitak antene, B - opseg prenošenog signala, T - temperatura ukupnog šuma, k – Bolcmanova konstanta, a – propagaciono slabljenje 𝜶𝒕𝒐𝒕 - predstavlja sva slabljenja na trasi (zavise od rastojanja i atmosferskih uslova)

Slabljenja i zračenja na satelitskoj trasi 𝜶𝒕𝒐𝒕 Predajnik, dobitak antene na predajniku, mali gubici od predajnika do antene, veliki gubici na trasi zbog velikog rastojanja (preko 100db) znaci to je slabljenje u slobodnom prostoru. Prekomerni sum (1/f), galakticki itd. svi sumovi se sabiraju i dodaju se u drugoj grani. Znaci imamo jednu trasu u kojoj je signal koji slabi, i drugu trasu gde su svi sumovi. Tako se predstavlja sematski.

26. Slabljenja usled prostiranja signala (Spreading Loss) Slabljenje usled prostiranja signala (Spreading loss) se izračunava za poznato rastojanje prijemne antene od satelita. Ovo rastojanje se, za poznate parametre, dobija primenom odgovarajućeg softvera, računarskim putem. Ako je rastojanje Ds, tada je slabljenje, Ls, definisano kao: Ls=1/(4πDs²) Dobitak antene treba da bude definisan tako da nadoknadi ovo slabljenje tj. G=1/Ls. Za Ds=38670km Ls=-163.7dB

27. Efektivna površina antene Projektanti satelitskog sistema su uočili da je mnogo pogodnije da se pri računanju link budget-a, i dobitka antene, koristi parametar efektivna površina antene, Ae, koja se može izračunati ako poznajemo poluprečnik antene r, prema formuli:

Ae = π η r²

gde je η - koeficijent efikasnosti antene, koji za paraboličnu antenu obično iznosi od 60 do 75%.

28. Izračena snaga na mestu prijemnika i ukupna snaga na mestu prijema Uzimajući u obzir izračunate parametre, može se odrediti izračena snaga na mestu prijemnika, PFD (Power Flux Density): PFD = 52dBW – 163.7 dBm – 1.5 dB = − 112.2 dBm PFD = EIRP[dB] – Ls [dB] – Aatm[dB] = − 112.2 dBm Ova vrednost izračene snage na mestu prijemnika iznosi samo 6.03 pW. U nasem primeri izrucena snaga iznosi samo 6pw, sto je vrlo malo, on pliva u sumu. U analognim sistemima to je bio veliki problem, prvi predpojacavac (lna) je morao da se hladi. U slučaju prečnika antene od 0.6m, kada je koeficijent efikasnosti, η, od 65%. i prema ranije navedenom obrascu je: G = 10 log [ π² η ( D/λ )² ]= − 7.36 dB Ukupna snaga signala na prijemu EIRP 52.0 dBW Gubitak usled prostiranja signala -163.7 dB Efekat kiše (uticaj na signal) -1.5 dB Efektivna površina antene -7.36 dB Ukupna snaga nosioca Total Carrier Power −119.56 dBW

Total Carrier Power = PFD [dBm] + Ae [dB] = −119.56 dBW Prevedeno u vate, ova snaga iznosi samo 1.1 pW. Pri ovako maloj snazi nosioca, pretnju za kvalitet slike predstavlja prirodni šum, koji se javlja na pri prenosu od satelita do prijemnika.

29. Obračun snage šuma i odnos C/N Šum – temperatura šuma Frekvencijski opseg 27 MHz Temperatura antene 47.6 K LNB temp. šuma (zajedno sa temp. šuma talasovoda) 173.9 K Ukupna apsolutna temperatura sistema 221.5 K ili, izraženo u dB: Ukupna temperatura šuma 23.5 dBK Bolcmanova konstanta -228.6 dBJK Frekvencijski opseg 74.1 dBHz Total Noise Power -131.0 dBW Na kraju odnos C/N (nosioc-šum) za dati sistem, je C/N = Total Carrier Power − Total Noise Power = 11.4 dB

30. Skicirati vezu na dole (downlink) sa svim relevantnim parametrima obračuna linka Digitalni sistemi (umesto odnosa S/N)

(R – protok u bit/s)

1. Ukupna snaga nosioca: C= PFD + Ae = EIRP – Ls – a + Ae 2. Ukupna snaga šuma: N= 10log(k) + 10log(T) + 10log(B) = 10log(k) + 10log(Ta + Tlnb) + 10log(B) Gde su: Ls Slabljenje u slobodnom prostoru (slabljenje usled prostiranja - Spreading loss) (u dB) a Slabljenje usled padavina (u dB) Svaka otporna komponenta u sistemu unosi termički Ae Efektivna površina antene (u dB) šum. Talasovod unosi slabljenje od 0.5 dB, što je k Bolcmanova konstanta ekvivalentno temperaturi šuma od 35K. LNB (Low B Širina propusnog opsega T Ukupna apsolutna temperatura sistema Noise Block) komponente u sistem unose šum čija je ekvivalentna temperatura oko 200K (kataloški Ta Temperatura antene podatak; ova temperatura je merena u odnosu na T LNB Low Noise Block temperatura šuma) temperaturu okruženja sistema) T ATM Temparatura atmosferskog šuma Ls = 1/( 4πDs²): Neka je Ds = 38670 km, tada je: Ls = 5.32 x 10-17 m, tj. Ls = - 162.7dBm - Slabljenje usled padavina u proseku iznosi: a = 1.5 dB. - EIRP - za satelit u primeru na poziciji 19.2°E je: EIRP = 52dBW - Efekt. površina antene - za prečnika antene od 0.6m i za η= 65%: A e = 10 log[ ηπ( D/2 )² ] = −7.36 dBm² → C= EIRP – Ls – a + Ae = -119.56 dBW - Temperatura atmosferskog šuma se određuje za poznato slabljenje usled padavina i slabljenje talasovoda T ATM = ( 1 – a-1 ) w-1 T RAIN , gde su: a – slabljenje usled padavina, w – slabljenje talasovoda, T RAIN - efktivna temp. kiše (oko 290 K) - Frekvencijski opseg: B = 26 MHz - Temperatura antene: Ta = 47 K - Low Noise Block temperatura šuma: T LNB = 173.9 K → N= 10log(k) + 10log(T) + 10log(B) = 10log(k) + 10log(Ta + Tlnb) + 10log(B) = -131 dBW Odnos nosilac/šum za dati sistem: C/N = -119.56 dBW - (-131 dBW) = 11.44 dB

31. Analogni prenos Kada se dobije odnos C/N, može se odrediti očekivani kvalitet slike. Najpre se izračuna odnos signal-šum u sistemu: na postojeći odnos C/N doda se poboljšanje koje unosi FM demodulator, primena preemfazisdeemfazis metoda, i faktor pojačanja: S/N = C/N + 17.5 + 2 + 11.2 = 42.1dB Ovaj odnos S/N daje kvalitet slike od Q = 4.2 (odličan) .

32.Digitalni prenos

Eb – energija po bitu No – Spektralna Gustina Srednje Snage Šuma tj. Efektivna vrednost napona šuma R – protok u bit/s B – opseg sistema prenosa C/N – odnos nosioc-Šum Ako dodate jos fec kodovanje dobicete sledece. Zadrzite protok a poboljsate odnos signal/sum bez povecanja snage, i to zovete dobitak kodovanja i izrazite u db.

Empirijski podaci koji odogvaraju kisi, oblacnom vremenu i vedrog neba. Za vedro nebo je velika margina, ali kad se kvari vreme radna tacka se menja, pada za nekoliko db.

33. Sky-Noise

34. Objasniti šta su to VSAT sistemi i navesti gde se i za šta koriste Uobicajeno su razliciti protoci u upstreamu i downstreamu (asimetricni). To se dugo forsiralo u tk sistemima, ali sada se prelazi na simetrican. To je bitno jer mnogi imaju mali i srednji biznis i za to im treba taj protok. Tamo gde imate izrazito ruralne sredine i nemate mogucnost za neki drugi pristup (Aljaska, ostrva) imaju distance learning npr. Onda razliciti servisi su se pojavili, npr. servisi za nadgledanje vikendica.

VSAT (Very Small Aperture Terminal) je sistem koji se sastoji od korisničke zemaljske satelitske stanice (VSAT terminal) sa antenama malog prečnika, satelita i centralne stanice - hub (ukoliko se radi o centralizovanoj arhitekturi: tačka - više tačaka). VSAT stanice komuniciraju sa centralnom stanicom hub. VSAT terminal komunicira sa drugim VSAT terminalima ili hub-om preko satelita. Komunikacija može biti dvosmerna (govor, prenos podataka, internet) ili jednosmerna (broadcast, telemetrija). Koristi se za digitalni prenos informacija ukupnog protoka do 2Mb/s. Osnovne karakteristike ove mreže su: fleksibilnost, ekonomičnost, pouzdanost, kvalitet. Prve VSAT mreže pojavile su se početkom sedamdesetih godina (mreže pojedinih privatnih kompanija), a danas najznačajniji razvoj doživljavaju zahvaljujući intenzivnom korišćenju internet-a. Mreže ovog tipa su visoko koordinirane i rade efikasno. Pojedine arhitekture obezbeđuju pristup internet-u relativno visokog protoka, sa malim kašnjenjem i po relativno niskoj ceni. VSAT mreže je pogodno koristiti na područjima gde je: • pristup mreži teško ostvariv (udaljena nepristupačna područja - naftne platforme na moru, male ostrvske zemlje, pustinje, planine...) • mali broj korisnika (nije isplativo praviti klasičan satelitski ili bilo koji drugi TK sistem) • privremene potrebe (gradilišta, TV reportaže sa mesta događaja) Antene VSAT terminala su relativno malih dimenzija (prečnik 0.8-1.2m) pa se mogu postaviti na bilo kom pristupačnom mestu. Dimenzije antena zavise od: zone pokrivanja satelita, kapaciteta, frekvencijskog opsega. Predajna snaga antene je ispod 10W. Nije preterano štetna za ljudski organizam. *U konfiguraciji gde se ne koristi hub, radi postizanja odgovarajućeg kvaliteta veze između dva VSAT-a koriste se antene prečnika 1,8 ÷ 2,4 m. U konfiguraciji sa hubom antene VSAT-a su manjih dimenzija, reda 0,6 ÷ 1,8 m. Antena hub-a je većih dimenzija radi ostvarivanja većeg dobitka, 4 ÷ 11 m. VSAT sistemi koriste Ku opseg (12.5 – 18 GHz). Ovaj opseg se koristi u zemaljskim komunikacijama: pogodan je za postavljanje terminala na bilo kom mestu, nema potrebe za frekvencijskom koordinacijom. Umanjuje administrativna ograničenja. Sateliti na ovim frekvencijama imaju veću snagu (za dobar prijem dovoljne su antene malih dimenzija). Satelitske interferencije su manje u ovom području. Brza i jednostavna instalacija Odlike ovih stanica su pre svega mala rasklopiva antena i kompletna konfiguracija uređaja tako da se stanica lako može preneti sa mesta na mesto. Stanica može da se, za nekoliko sati stavi u funkciju. Međutim, postoje i pokretne stanice ugrađene u male kamione (npr. TV kombi), a antena je sklopljena na krovu. Cela stanica je u kombiju i po uključuenju veza se uspostavlja za nekoliko minuta. To su pokretne (fly-away) stanice. Ovakve stanice se koriste za prenos događaja sa lica mesta: svetska prvenstva, ratovi itd.

35. VSAT: tačka – tačka (MESH topologija)važno!!! Vrsta arhitekture!! Satelit primi i pošalje ka nekom drugom čvoru taj signal. U ovakvom sistemu postoji više VSAT stanica od kojih svaka ima istovremenu dvosmernu komunikaciju sa istim satelitom (dupleks veza: prima - downlink i emituje - uplink). Ovakva arhitektura omogućava prenos informacija sa minimalnim kašnjenjem između dva čvora (jedan hop) i koristila se u prvim VSAT mrežama. Dupleks veza. Za N čvorova u mreži, ukupan broj veza je N(N-1). Satelit obezbeđuje poseban opseg i snagu za svaku od ostvarenih veza, bilo rezervisanjem opsega (FDMA pristup), bilo vremena (TDMA pristup).

36. VSAT: tačka – više tačaka

Arhitektura tačka-više tačaka - zvezdasta topologija. Hub u centru zvezde. Hub kontroliše svu komunikaciju (protok, podrška protokola, upravljanje, zaštita podataka). Prenos između dva terminala je u dva hopa (skoka). Ovo je najčešći način korišćenja jer se tako najlakše koristi i kontroliše mreža (pristup satelitu). Dve vrste saobraćajnih tokova: 1. Outrout (od 64Kbps do 2Mbps) - snažan protok od hub-a ka udaljenim terminalima, 2. Inrout (do 512Kbps) - protok koji generišu terminali (skromnijih zahteva u pogledu opsega i snage).

Postoje dve vrste VSAT mreža sa topologijom zvezde: 1. Dvosmerne mreže koje podžavaju interaktivni saobraćaj (govor, video, Internet). Dvosmerne mreze se koriste u npr. distance learning, telemedicini. Danas se nudi sve vise kao pristup internetu. 2. Jednosmerne mreže gde hub šalje nosioce VSAT-ovima koji mogu samo da primaju. Ova konfiguracija podržava broadcasting servise sa centralne tačke gde je lociran hub do udaljenih mesta gde su instalirane VSAT stanice koje mogu samo da primaju.

1

2

37. VSAT u funkciji veze između LAN-ova Više LAN mreža tipa ethernet i token-ring, mogu se povezati VSAT mrežom, preko hub-a, čime se formira WLAN okruženje. Svi uređaji zajedno sa VSAT opremom simuliraju WLAN zvezdastu mrežu.

38. Arhitektura tipične VSAT mreže

Na levoj strani imate video prijemnik, javnu telefonsku centralu i sve pretplatnike na njoj, kontrolu klastera racunara. Na desnoj strani imate ozbiljnu mrezu, tu imate neki network management system, on kontrolise ovo, prikljucenu javnu centralu, digitalne obrade, multimedijalni saobracaj kao uslugu i to sve ide na rf opseg i na satelit. VSAT hostovi se priključuju na liniju Nх64 kb/s. Digitalna obrada u osnovnom opsegu: konverzija protokola, multipleksiranje, višestruki pristup. Daljinsko upravljanje mrežom: Udaljeni VSAT su daljinski nadgledani, nemaju potrebe za podrškom lokalnog operatera. VSAT stanice se sastoje od male satelitske antene prečnika od 1,2 do 2,4 m za spoljnu ugradnju. HUB - relativno velika antena (Ku opseg - 6m prečnika, C opseg - 9m prečnika). Fizički povezan sa HOST računarom koji je lociran u njegovoj blizini. U HUB-u se vrši generisanje outrout nosioca u obliku TDM signala.

Outrout prenos je fiksnog kapaciteta. Pored podataka signal sadrži i informacije neophodne za kontrolu i upravljanje pojedinim VSAT terminalima. Protoci outrout signala: 64 Kbps do 2 Mbps (zavisi od same VSAT mreže: arhitektura terminalne i hub opreme i ukupni mrežni opseg transpondera). Oprema RF sekcije hub - a je standardna i redundantna (1+1). U Hub - u najvažniji blok obavlja obradu signala u osnovnom opsegu (svo protokolsko procesiranje: paketizacija i multipleksiranje, FEC, modulacija, i funkcije višestrukog pristupa). Moguće je izvršiti kompresiju signala govora (komprimuje se do 16 kb/s ili 5,6 kb/s) čime se oslobađa kapacitet u multipleksiranom signalu. Postoji i opcija prenosa komprimovanog videa.

39. Integracija pojedinačnih računara u VSAT mrežu Mozete da obezbedite nekima broadcast uslugu, a nekima koji imaju mogucnost da naprave povratni kanal da ima mali kapacitet tim povratnim kanalom a da prima veci protok. Znaci to je onaj asimetricni pristup koji smo pominjali. Koriste se VSAT distributivni sistemi od tačke do više tačaka (jednosmerna broadcast arhitektura). Uplink saobraćaj malog kapaciteta (dial-up veza - korišćenjem modema i PSTN) od VSAT-a do HUB-a, dok je downlink saobračaj pouzdan i znatno većeg kapaciteta realizovan preko satelitskog linka. Potrebna je samo oprema za prijem.

40. VSAT - pristup internetu

41. Instalacija VSAT VSAT MOŽE BITI INSTALIRAN NA KROVU, ZIDU ILI NA TLU. • PRECIZNO USMERAVANJE ANTENE PREDSTAVLJA BITAN FAKTOR ZA DOBAR KVALITET PREDAJE I PRIJEM MAKSIMALNE SNAGE, KA I OD SATELITA PREMA KOME JE ZEMALJSKA STACIONARNA ANTENA USMERENA • POTREBNO JE NAJMANJE DVA UGLA RAZMOTRITI U PROCEDURI USMERAVANJA: • AZIMUTNI UGAO, AZ; • ELEVACIONI (PROJEKCIONI) UGAO, E • AZIMUTNI I ELEVACIONI UGAO SE MOGU IZRAČUNATI POSEBNIM FORMULAMA

42. Upravljanje VSAT sistemima Performanse VSAT mreže se kontinualno nadgledaju od strane kontrolnog sistema mreže, smeštenog na hub-u. Bilo koji kvar na mreži alarmira mrežnog operatora koji može da rekonfiguriše kapacitet između pojedinačnih VSAT sistema. Prati se statistika saobraćaja i na osnovu toga vrši tarifiranje. Ako hub detektuje slab signal ili odsustvo signala, onda se preduzimaju određeni koraci u cilju rešavanja problema. Može se utvrditi da li je kvar napajanja lokalni ili udaljeni i može se locirati izvor komunikacionih problema i definisati da li je problem softverske ili hardverske prirode.

43.Komunikacioni protokoli u VSAT sistemima U OKVIRU VSAT MREŽE KORISTE SE TRI KATEGORIJE PROTOKOLA: • PROTOKOLI KOJI SE ODNOSE NA KOMUNIKACIJU UNUTAR JEZGRA MREŽE • PROTOKOLI VEZANI ZA HOST KOMPJUTERE • PROTOKOLI ZA PRISTUP TRANSPONDERU NA SATELITU -PROTOKOLI VEZANI ZA JEZGRO MREŽE (BACKBONE NETWORK PROTOCOL) SU ODGOVORNI ZA KONTROLU PROTOKA INFORMACIJA, RETRANSMISIJU POGREŠNO PRIMLJENIH PAKETA -HOST PROTOKOLI SE ODNOSE NA KORISNIČKI INTERFEJS. -NA JEDNOJ VSAT LOKACIJI MOGU SE KORISTITI VIŠE PROTOKOLA -PROTOKOLI VEZANI ZA PRISTUP TRANSPONDERU

44. Pristupi VSAT sistemu

Sledeće tehnike višestrukog pristupa omogućavaju da se na efikasan način raspodeli kapacitet na transponderu satelita većem broju VSAT terminala. Još uvek se ne koristi OFDM. TDMA - veliki broj VSAT terminala koristi celu širinu propusnog opsega za prenos. Svaki od njih ima pristup celom opsegu samo u određenim trenucima. Na ovaj način vrši se vremensko deljenje raspoloživog opsega. Velika mana ovakvog multipleksiranja je potrebna sinhronizacija svih korisnika – prenos postaje složeniji. Neefikasno korišćenje vremenskih slotova. U

U

FDMA - svi VSAT terminali imaju istovremeni pristup kanalu. Raspoloživi spektar je podeljen tako da svakom VSAT terminalu pripada samo deo ukupne širine opsega kanala, onoliko koliko mu je potrebno. Korisnici imaju pristup mreži sve vreme.

CDMA - najvažnija tehnika multipleksiranja tehnologija proširenog spektra. Pri prenosu signala koristi se širi spektar prenosa od potrebnog. Koristi se neka od vrsta kodovanja kojim se širi spektar signala. Prijemnik ne može da dekoduje primljen signal ako ne poseduje kodnu sekvencu, kojim je taj isti signal kodovan na predajnoj strani. Ova tehnika pruža dobru imunost na razna ometanja i neželjene interferencije.

45. VSAT prema tipu veze (broadcast, interaktivni pristup) (primena VSAT) VSAT mreže mogu biti projektovane za: 1. Broadcast komunikaciju u jednom smeru, 2. Interaktivnu (two- way) komunikaciju. VSAT podržava prenos slike, videa, digitalni TV broadcasting do krajnjeg korisnika, pristup internet-u (512Kbps-upload i 2Mbps-download), mobilnu komunikacija, prenos integrisanih podataka i govora, podržava LAN to LAN i LAN to WAN premošćavanje, virtualne privatne mreže.