Podstawowym problemem związanym z łącznością jest odpowiednio duży zasięg сzasem wystarczy ograniczony do budynku, miasta lub kraju.

Transkrypt

1

2 Wstęp

3

4 Podstawowym problemem związanym z łącznością jest odpowiednio duży zasięg сzasem wystarczy ograniczony do budynku, miasta lub kraju. Niekiedy występuje sytuacja, kiedy zasięg powinien obejmować kontynenty lub cały glob. Głównym zadaniem satelitarnych systemów radiokomunikacji ruchomej pierwszej i drugiej generacji było zapewnienie łączności ze statkami i poruszającymi się po dużych obszarach ciężarówkami.

5 Początki użytkowania systemów satelitarnych radiokomunikacji ruchomej sięgają lat 60-tych. Wykorzystywane były głównie na potrzeby wojska. Pierwsze modele zajmowały całe pomieszczenie oraz wymagały zestawu dużych anten. Dopiero w latach 70-tych zaczęto komercyjnie wykorzystywać je do łączności ze statkami lub platformami.

6 Rozkwit tego typu systemów datuje się na lata 80-te, kiedy to zaczęły być powszechnie wykorzystywane na całym świecie. Stało się tak dzięki znacznemu postępowi technologicznemu w tej dziedzinie, który pozwolił na duże zmniejszenie rozmiarów paneli. Teraz mogły być instalowane na mniejszych statkach, również dzięki cenie która znacznie się zmniejszyła.

7 Na początku lat 90-tych wprowadzono mniejsze terminale przewoźne, które mogły być instalowane na jachtach lub ciężarówkach. W połowie lat 90-tych, dzięki postępującej miniaturyzacji powstały terminale wielkością zbliżone do notebooka, które zamiast w ekran wyposażone były w antenę. W dzisiejszych czasach dominują terminale kieszonkowe, które prócz dodatkowej anteny do połączeń satelitarnych z zewnątrz niczym się nie różnią od telefonów komórkowych.

8 Cechy charakterystyczne systemów satelitarnych Jedną z podstawowych cech charakteryzującą satelitę Ziemi jest jego orbita. Generalnie satelity możemy podzielić na dwie zasadnicze grupy tzn.: geostacjonarne (Geostationary Earth Orbit) i niegeostacjonarne (Not Geostationary Earth Orbit)

9

10 Cechy satelity geostacjonarnego : umieszczony jest na orbicie kołowej, znajduje się w płaszczyźnie równika w odległości ok km od Ziemi. stała widoczność z pewnego miejsca na Ziemi niewielka ilość satelit potrzebna do pokrycia zasięgiem całego obszaru ziemi łatwość śledzenia satelity wysokie tłumienie sygnału związane z odległością satelity od stacji naziemnej. duże opóźnienie sygnału sięgające 250ms.

11 Satelita geostacjonarny, który wykorzystuje antenę szerokokątną jest w stanie pokryć swoim zasięgiem 1/3 powierzchni Ziemi. Tak więc wynika, że do pokrycia całego globu wystarczają 3 satelity.

12 Wielki zasięg nie zawsze jest jednak zaletą. Jeśli zasięgi satelit potraktujemy jak zasięgi poszczególnych komórek, to okaże się że pojemność systemu jest bardzo mała. Dzieje się tak ponieważ tą samą częstotliwość w skali globu wykorzystuje się trzy lub czterokrotnie.

13 Cechy satelity niegeostacjonarnego Tym czym głównie różnią się od swoich poprzedników jest orbita. Poruszają się bowiem one po orbitach kołowych i eliptycznych. Ze względu na odległość obiegu od Ziemi można podzielić je na trzy zasadnicze grupy:

14 satelity niskoorbitowe (LEO - Low Earth Orbit), wykorzystuje tory kołowe. Odległość satelity to km. satelity średnioorbitowe (ICO - Intermediete Circular Orbit), tzw. orbita kołowa pośrednia. Odległość satelity to km. satelity wysokoorbitowe (HEO - Highly Elliptical Orbit), wykorzystujące tory eliptyczne. Odległość w apogeum wynosi km, w perygeum km.

15 Położenie orbit satelitarnych LEO, MEO, HEO i GEO względem siebie

16

17 LEO: km MEO: km GEO: km LEO: Low Earth Obit MEO: Medium Earth Orbit GEO: Geostationary Earth Orbit

18 Cechy charakterystyczne: mniejsze opóźnienia transmisji większe kąt nadawania krótszy czas obiegu Ziemi (100 min dla satelitów LEO kilkanaście godzin dla satelit HEO) większa ilość potrzebnych satelitów do pokrycia ziemi satelity są tańsze w produkcji niż satelity geostacjonarne

19 Systemy LEO (Low Earth Orbit) Systemy LEO są systemami o niskich orbitach kołowych. Satelity są niestacjonarne, każdy z nich przebywa w polu widzenia anteny abonenta przez kilka minut, kilka razy w ciągu doby. Wysokość rozmieszczenia satelitów wynosi km.

20 Ze względu na mały promień orbity, aby zapewnić pokrycie całej kuli ziemskiej, liczba satelitów powinna wynieść co najmniej 40. Opóźnienie sygnału spowodowane jego propagacją jest nie większe niż 50 ms. Z dużej liczby komórek wynika duża pojemność systemu. Również koszt przypadający na jednostkę pokrywanej przez system powierzchni jest wysoki. Na szczególną uwagę zasługuje niska wartość opóźnienia propagacyjnego (komfortowa transmisja głosu ludzkiego).

21 Systemy LEO wymagają wynoszących ich satelity systemów rakietowych o umiarkowanych parametrach, jednak konieczne jest wiele misji, aby zainstalować dużą liczbę satelitów potrzebnych do uruchomienia systemu. Konstrukcja satelitów LEO wymaga obniżonego procesu projektowania orbit oraz precyzyjnego ich utrzymywania w czasie.

22 Ze względu na krótką widoczność danego satelity nad horyzontem określonego terminala wymagane jest częste zastosowanie procedury przejmowania połączenia. W trakcie przelotu nad danym obszarem odległość satelity od terminala naziemnego zmienia się, co na pokładzie satelity wymaga złożonej regulacji wzmocnienia.

23 Systemy MEO (Medium Earth Orbit) Systemy MEO zwane również ICO (Intermediate Circular Orbit) są systemami o średniej wielkości orbit. Satelity znajdują się na wysokości 8000 do km nad powierzchnią Ziemi. Ze względu na zwiększoną wysokość w porównaniu z satelitami LEO wiązki satelitów ogarniają większy obszar powierzchni Ziemi, tak więc wymagana liczba satelitów jest już niższa i wynosi 10 do 15.

24 Liczba komórek w systemach MEO spada. Konsekwencją negatywną zmniejszonej liczby komórek jest zmniejszenie wielokrotnego użycia częstotliwości kanałowych (w przypadku stosowania zasady FDMA lub FDMA/TDMA), co prowadzi do zmniejszenia pojemności systemu. Podniesienie wysokości orbity satelity powoduje wzrost opóźnienia sygnału do około 150 ms. Zmniejszona liczba satelitów ma z kolei wpływ na obniżenie się kosztów systemu.

25 Systemy HEO (Highly Eliptical Orbit) Systemy HEO mają perigeum na wysokości około 3000 km nad powierzchnią Ziemi, a apogeum na wysokości dochodzącej do km. Stosując orbitę typu HEO można opracować system satelitarny dla wydzielonego obszaru Ziemi o podobnych właściwościach jak systemy geostacjonarne, tzn. aktywny satelita jest prawie nieruchomy w stosunku do punktów na powierzchni Ziemi i widoczny z obsługiwanego obszaru pod bardzo dużym kątem elewacji.

26 Systemy GEO (Geostationary Orbit) Systemy GEO wykorzystują systemy geostacjonarne rozmieszczone na płaszczyźnie równikowej na wysokości około km. Do pokrycia kuli ziemskiej potrzeba 3 do 4 satelitów. Opóźnienie propagacji sygnału jest większe niż 300 ms.

27 Liczba komórek zależy od liczby strumieni generowanych przez pojedynczego satelitę, najmniej ich liczba nie przekracza 800. Pojemność systemu GEO w porównaniu z systemami LEO przypadająca na jednostkę pasma jest znacznie niższa, niższy jest również koszt systemu. Systemy GEO stosują dobrze opanowaną technologię kosmiczną. Systemy GEO wymagają z kolei drogich systemów rakietowych do ich wyniesienia na orbitę.

28 Satelity geostacjonarne nie pokrywają zasięgiem okolic podbiegunowych! Ponadto wysokość orbity jest na tyle wysoka, że przy transatlantyckich połączeniach telefonicznych opóźnienie transmisji jest wyraźnie odczuwalne. Ze względu na wysokość orbity systemy te wymagają stosowania dużych mocy, co z powodów energetycznych i zdrowotnych eliminuje możliwość zastosowania terminali ręcznych.

29 Podstawowe cechy orbitalne systemów Orbita Wysokość orbity (km) Wymagana ilość satelitów Przykładowa sieć LEO minimum 40 MEO (ICO) GEO ok IRIDIUM, GLOBALSTAR INMARSAT-P SKIBRIDGE INMARSAT SPACEWAY

30 Podstawowe usługi oferowane przez systemy Orbita LEO MEO GEO Odległość orbity Szybka transmisja danych System przywoławczy Łączność ruchoma (komórkowa) Opóźnienie sygnału 300 do 1000 mil w przybliżeniu mil mil orbita Clark'a Tak Tak Tak Tak Tak Tak Tak Tak Nie 20 do 40 ms 50 do 150 ms więcej niż 250 ms

31

32

33 Klasyfikacja systemów telefonii satelitarnej Systemy regionalne Systemy globalne Infostrady

34 Systemy regionalne Są dziełem grupy krajów, łączących się w celu pokrycia zasięgiem łączności satelitarnej pewnego obszaru kuli ziemskiej. Obecnie są prowadzone prace nad sześcioma takimi systemami - spośród których najbardziej zawansowane są projekty ACeS - wspólne dzieło operatorów indonezyjskich, filipińskich, tajlandzkich i Thuraya - dzisięciu operatorów krajów arabskich.

35 Pierwszy pokrywa zasięgiem Azję Południowo - Wschodnią, a drugi - region bliskowschodni, Azji centralnej, Indii i Europy Wschodniej. Obydwa wykorzystują po jednym satelicie geostacjonarnym, uzupełnionym satelitą zapasowym. Obszar pokrycia jednym satelitą jest wystarczający.

36 Dobrze opanowana technika wynoszenia satelity, długi piętnastoletni okres jego pracy, korzystanie z tańszych rakiet rosyjskich lub chińskich sprawiają że koszt wykonania projektu regionalnej telefonii satelitarnej ma być pięć razy niższy a niżeli systemów telefonii globalnej. Kluczowym elementem projektu jest opracowanie specjalnych wielkich zestawów, wielkich satelitarnych anten odbiorczych i wielkich zestawów ogniw słonecznych o wysokiej sprawności.

37 Systemy globalne Systemy globalne mają obejmować obszar prawie całej kuli ziemskiej oprócz pasa podbiegunowego. Przy orbitach niskich - na wysokości 800 km - do uzyskania takiego pokrycia potrzeba 66 satelitów oraz 6 satelitów rezerwowych (Iridium). Przy orbitach wyższych km wystarczy tylko 48 satelitów i 4 rezerwowe (Globalstar). Natomiast dla orbit średnich MEO km 14+2 rezerwowe (Ellipso), a dla wyższych km (ICO).

38 Wskutek tego przewiduje się 5 lat krążenia wystrzelonego satelity dla niższych orbit LEO zaś 8 na orbitach wyższych. Dla orbit MEO czas ten wynosi 12 lat. Satelity LEO muszą być częściej wymieniane. Jednakże są one lżejsze od satelitów umieszczonych wyżej. Dzięki temu koszt wystrzelenia rakiety z satelitami, który gwałtownie rośnie z ich masą, jest mniejszy dla satelitów na niższych orbitach (LEO) niż w porównaniu z orbitami (MEO) i (GEO).

39 Telefony przeznaczone do komunikacji satelitarnej mają wymiary nieco większe od obecnych kieszonkowych telefonów komórkowych. Mniej więcej takie jak, telefony sprzed kilku lat. Na przykład telefon satelitarny Globalstar waży - w obecnej wersji 340 gram (typowy telefon komórkowy waży 220 g ).

40 Telefony satelitarne mają co najmniej dwa tryby pracy ze stacjami naziemnymi: tryb pracy w sieci telefonii komórkowej i tryb współpracy z siecią satelitarną, powinny one być uniwersalne (dwusystemowe). Operatorzy z kręgu europejskiego stosują cyfrowy system GSM (Global System for Mobile Communications) a z kręgu amerykańskiego analogowy system AMPS (North American Advanced Mobile Phone Service).

41 Ponadto byłoby pożądane, aby telefony mogły komunikować się z kilkoma systemami satelitarnymi. Wymaga to dalszych wysiłków w kierunku opracowania i wdrożenia kart inteligentnych przeznaczonych do telefonów satelitarnych potrafiących dostosować się do np. do sieci satelitarnej o najsilniejszym sygnale. Telefony satelitarne umożliwią przesyłanie nie tylko sygnałów głosowych ale też przesyłanie faksów i transmisje danych cyfrowych.

42 Systemy oparte na satelitach geostacjonarnych Inmarsat Inmarsat (International Maritime Telecomunication Satellite Organization) to nazwa utworzonego w 1979 roku międzynarodowego konsorcjum, z siedzibą w Londynie. Celem tej organizacji było, zapewnienie łączności z terinalami ruchomymi.

43 Zasada działania systemu: połączenie w 2 krokach ; w paśmie 1.6/1.5 GHz połączenie pomiędzy stacją ruchomą a satelitą, w paśmie 4/6 GHz połączenie pomiędzy satelitą a centrum satelitarnym. na każdym kontynencie kilka centrum satelitarnych m.in. w Polsce, Każde centrum połączone jest z telefonią kablową.

44 Schemat blokowy działania systemu. Systemy sateltarne Immarsat w oparciu o technologię geostacjonarną: Immarsat A, Immarsat B, Immarsat C, Immarsat - M

45 IMMARSAT - A Eksploatacja tego systemu rozpoczęła się w roku Metodą analogowej modulacji FM system pozwalał na transmisję głosu, usługi telefaksowe, faksowe oraz na transmisję danych. Szybkość przesyłania sygnału wynosiła 2,4 kbit/s.

46 Ze względu na swoje znaczne rozmiary montowany był na dużych statkach oraz platformach. Sam terminal ważył ok. 100 kg. oraz wymagał kilku anten parabolicznych o średnicy minimum 1m. Udogodnieniem była specjalna przystawka, która pozwalała na transmisję z szybkością do 56kbit/s. Moc nadajnika wynosiła 40W. Koszt terminala bez anten wynosił około $.

47 INMARSAT - B System ten jest eksploatowany od 1993 roku. Jest następcą wersji A z tą różnicą, że sygnał w tej wersji jest cyfrowy. Szybkość transmisji danych wynosi 16kbit/s. opcjonalnie nawet 64kbit/s. Udostępniał te same usługi co wersja A. Nowością było zastosowanie kodowania protekcyjnego. Znaczne zmniejszono rozmiary samego terminala. Waży on ok. 18 kg. Koszt instalacji wynosił ok $.Opłata za połączenie wynosiła 4-6$/min.

48 INMARSAT - C Eksploatacja tego systemu rozpoczęła się w roku Pozwalał on na transmisję z szybkością 600bit/s w trybie pakietowym. Poważną wadą tego systemu są znaczne opóźnienia w które w szczytowym momencie obciążenia systemu mogą wynosić kilkadziesiąt minut.

49 W sytuacjach alarmowych, sygnał dostawał specjalny priorytet dzięki czemu maksymalne opóźnienie sięgało zaledwie 1 min. Ciekawą możliwością było podłączenie GPS (systemu globalnej lokalizacji), dzięki czemu często instalowany był na małych statkach oraz ciężarówkach. Koszt instalacji wynosił 6000$. Opłata użytkowa naliczana była od ilości przesłanych kb. Moc nadajnika wynosiła 10W.

50 INMARSAT - D System ten eksploatowany jest od 1995r. Jest on modyfikacją wersji C. Terminal tego typu kosztuje $. Znacznie zwiększono szybkość przesyłu danych względem pierwowzoru. Wynosi ona bowiem 20kbit/s.

51 INMARSAT - M System ten istnieje na rynku od 1995r. Pozwala on na przesyłanie danych z prędkością 2,4kbit/s przy szerokości kanału 10kHz. Wyglądem przypomina notebooka, który zamiast w ekran wyposażony jest w antenę. Waga jego wynosi 8-15kg. Cena połączenie wynosi 2$/min. Wszystkie wymienione systemy obsługiwane są przez wielowiązkowe satelity geostacjonarne MARCES INMARSAT II.

52 SYSTEM EUTELTRACS System ten jest przykładem aplikacji, która została zaprojektowane do konkretnego celu. Ma on na zadanie zarządzać zespołem ciężarówek, które poruszają się po Europie części Azji oraz Afryki. Na orbicie umieszczone są dwa satelity: główny i pomocniczy.celem pierwszego jest transmisja danych, celem drugiego - określenie pozycji terminala ruchomego.

53 W Francji znajduje się centrum wyposażone w 2 anteny kierunkowe nakierowane na każdą z satelit. Wiadomości odbierane przez stację centrum wysyłane są dalej liniami dzierżawionymi lub siecią pakietową do dowolnego miejsca w którym znajduje się terminal stały lub dyspozytor. W ciężarówce zainstalowana jest antena o charakterystyce dookólnej, modem oraz konsola z klawiaturą i wyświetlaczem.

54 Schemat działania systemu Euteltracs

55 W systemie Euteltracs transmisja sygnałów w kanale w gorę odbywa się z wykorzystaniem wielodostępu kodowego CDMA. W pojedynczym takim kanale transmisja trwa bardzo wolno, wynosi ona bowiem 165 bit/s. Jeśli obciążenie sieci jest duże obniża się wartość transmisji do 55 bit/s. W kanale w dół stosuje się zwielokrotnione czasowe TDM (Time Division Multiplex), a przepływowość zbiorczego sygnału wynosi lub 4960 bit/s.

56 Transmisja w kanale w gorę odbywa się w paśmie 14GHz, a w kanale w dół w paśmie 11-12GHz. Łączna szerokość pasma zajmowanego przez system wynosi 36 MHz w łączu w górę oraz 2MHz w łączu w dół. Transmisja CDMA w łączu w górę zrealizowana jest przy wykorzystaniu skakania po częstotliwościach.

57 Systemy oparte na satelitach niskoorbitowych Do omawianych systemów należą min. takie oto rozwiązania Inmasat-P, Odyssey, Globalstar. Choć przyjęte przez konstruktorów założenia bywają różne np. Inmarsat-P nie koniecznie musi zapewnić łączność w budynkach, zasięg systemu Odyssey na oceanach jest dość mocno ograniczony, a system Globstar zakłada pokrycie najbardziej zaludnionych terenów ziemi to cechuje je szereg cech wspólnych. Różnice te wynikają głównie ze stopnia zaawansowania prac, wielkości budżetu oraz konstelacji satelitów.

58 Cechy wspólne omawianych systemów łączność z siecią za pomocą terminala przewoźnego lub kieszonkowego, zapewnienie pokrycia całej kuli ziemskiej lub 90% populacji, połączenie z stałą siecią telefoniczną, współpraca z lądowymi systemami radiokomunikacji ruchomej (głównie system GSM), stosowanie anten wielowiązkowych umożliwiających wielokrotne wykorzystanie tych samych częstotliwości, przetważanie sygnałów na pokładzie satelity, dopuszczalne małe wartości kąta elewacji, pod którym terminal widzi satelitę

59 Skąd się bierze tak wielkie zainteresowanie orbitami LEO i ICO(MEO)? Ponieważ satelita znajduje się w znacznie mniejszej odległości od ziemi (średnio dla LEO km, ICO ) opóźnienia sygnału są znacznie mniejsze. Wynoszą one odpowiednio 20ms i 80ms. Jest to dość istotne dla systemów pracujących w czasie rzeczywistym. Kolejnym aspektem przeważającym na korzyść tego typu rozwiązań jest korzystniejszy bilans energetyczny.

60 Tego typu systemy stanowią nową jakość w dziedzinie systemów łączności. Omawiane systemy swą architekturą przypominają systemy komórkowe. Różnicę stanowi wielkość komórki, która wynosi około km, oraz fakt, że stacją bazową jest satelita.

61 System składa się z trzech części : satelitarnej, segmentu użytkowników oraz z stałej części naziemnej. W skład części satelitarnej wchodzi konstelacja satelitów na orbitach niegeostacjonarnych. Satelity utrzymują łączność z terminalami użytkowników oraz ze stacjami naziemnymi.

62 W skład części naziemnej wchodzą naziemne stacje tranzytowe (gateway), które stanowią interfejs pomiędzy publiczną siecią telefoniczną a systemem radiokomunikacji ruchomej. Oprócz stacji tranzytowych w skład części naziemnej wchodzą stacje, które odpowiedzialne są za telemetrię i śledzenie satelitów. Dodatkowym elementem są centra eksploatacji i utrzymania odpowiedzialne za nadzorowanie pracy systemu oraz rejestrację i taryfikację użytkowników.

63 Przykładowa architektura systemu łączności osobistej

64 Zarządzanie taką siecią satelitarną jest skomplikowanym zadaniem. Problem stanowi fakt, że nie tylko terminal, ale także stacja bazowa umieszczona na orbicie znajduje się w ruchu. Stacje takie nie tylko komunikują się z stacjami naziemnymi ale także muszą mieć możliwość wymiany danych między sobą.

65 Kolejny istotny problem stanowi pojemność systemu, mierzona ilością kanałów. Oczywiste jest, że tego typu systemy nie stanowią konkurencji dla tradycyjnej telefonii kablowej zwłaszcza na terenach gęsto zaludnionych. Stanowić będą on rozwiązanie alternatywne lub jako łączność awaryjna w nagłych sytuacjach.

66 Systemy pracujące w czasie rzeczywistym do łączności z terminalami używają pasma częstotliwości MHz (pasmo L) lub MHz (pasmo S). Oba zakresy zostały przydzielone systemom LEO. Częstotliwość 23GHz używana jest do komunikacji międzysatelitowej, natomiast 19-29GHz do komunikacji ze stałymi stacjami naziemnymi.

67 System IRIDIUM System satelitarny Iridium, uruchomiony w 1998 roku, jest zasadniczo przeznaczony do obsługi połączeń telefonicznych i faksowych. Koncepcja systemu powstała w 1987 roku w laboratoriach firmy Motorola. Wdrożeniem projektu zajęło się konsorcjum w skład którego należą także: Siemens, McDonnel Douglas i Lockheed.

68 Właścicielem systemu został konsorcjum Iridium Inc. zrzeszający operatorów telekomunikacyjnych oraz firmy przemysłowe z różnych krajów. Praca systemu rozpoczęła się w roku 1998.

69 Mimo iż przedsięwzięcie rewolucyjne w swoich założeniach nie odniosło sukcesu na rynku. Badania prowadzone w tej dziedzinie potwierdzały duże zainteresowanie, jednak faktyczne zainteresowanie klientów było znacznie mniejsze, spowodowane wysokimi cenami oferowanej usługi. 12 opóźnień w starcie systemu spowodowały straty rzędu 1 mln dolarów. Dwie pożyczki na kwoty 800 i 750 mln dolarów zaciągnięte przez firmę nigdy nie zostały spłacone.

70 Upadek operatora telefonii satelitarnej Irydium, który nastąpił w kwietniu 1999 roku, nadał całkiem nowe znaczenie określeniu spalarność. Firmie skończyły się pieniądze i Motorola (jeden z jej czołowych inwestorów) zamierzała ściągnąć na Ziemię 66 satelitów, każdy wielkości średniego samochodu osobowego.

71 Oferuje transmisję sygnałów mowy. Oferuje także kanały transmisji danych 2400 bitów/s, połączenie bezpośrednie między satelitami, paging i dwustronną wymianę danych w postaci depesz. Rozważa się wzbogacenie systemu o dodatkowe usługi, związane z wymianą danych. Segment satelitarny składa się z 66 satelitów operacyjnych i 6 zapasowych na sześciu płaszczyznach orbitalnych na wysokości 780 km, co zapewnia pokrycie całej powierzchni Ziemi.

72 CECHY CHARAKTERYSTYCZNE : Zastosowanie małych, lekkich satelitów (700 kg) niskoorbitowych. Możliwość rekonfiguracji satelitów w przypadku powiększenia systemu. Wysokość płaszczyzny 780 km. Obieg satelity wokół ziemi zajmuje 100 min. Każdy satelita posiada antenę wielowiązkową (48 wiązek). Zestawienie częstotliwości: satelita-terminal ( MHz), łącze między satelitarne ( GHz), satelita - stacja naziemna w dół ( GHz), satelita - stacja naziemna w górę ( GHz).

73 250 stacji naziemnych i 2 kontrolne. Zastosowano połączenie wielodostępu częstotliwościowego FDMA z wielodostępem czasowym TDMA oraz modulację QPSK. Możliwość wielokrotnego użycia tych samych kanałów (patrz GSM). Strumień mowy dzięki koderom osiąga wartość 4,8-2,4 kbits/s w zależności od aktywności mówiącego. Dodatkowe usługi: fax,gps, SMS. Czas widoczności satelity 5,54min. Maksymalna ilość obsługiwanych połączeń na satelitę to Żywotność satelity 5 lat.

74 Konstelacja satelitów systemu Iridium.

75 Uproszczony schemat działania systemu

76 System GLOBALSTAR System Globalstar miał pod koniec 1999 roku osiągnąć pełną konstelację 48 satelitów na 6 orbitach kołowych biegunowych (wysokość 1414 km, inklinacja 86.5 stopnia). Został stworzony przez firmy Loral i Qualcomm jeszcze pod koniec lat 80-tych.

77 Wiele Globalstarów było postawionych na orbicie przy pomocy rosyjskich rakiet Zenit 2. Do transmisji zastosowano nowy protokół CDMA (Code Division Multiple Access - wielodostęp z podziałem kodowym). W przyszłości są przewidziane cztery nadzorcze satelity geostacjonarne.

78 System ten jest głównym konkurentem systemu IRIDIUM. Globalstar opiera się (podobnie jak Iridium) na "oszczędnych" minisatelitach LEO. Jednak koncepcja tego systemu różni się w wielu aspektach w stosunku do Iridium.

79 Podstawową różnicą jest ustawienie orbit satelitów. Wszystkie orbity znajdują się pod pewnym kątem (z określoną inklinacją) względem płaszczyzny równika. Wadą tego rozwiązania jest nie zapewnienie pełnego pokrycia globu, tylko obszaru kuli ziemskiej w zadanym zakresie. Jednak poza Grenlandią, Spitsbergenem i wyspami północnej Kanady wszystkie zamieszkałe przez ludzi tereny są pokryte.

80 W odróżnieniu od Iridium nie przewidziano w nich łączy międzysatelitarnych, w związku z tym każda transmisja będzie kierowana od satelity do najbliższej stacji naziemnej. Przyjęcie takiej koncepcji znacznie upraszcza projekt, ale także powoduje, że obszary obsługiwane są ograniczone do ok km od stacji naziemnych, ponieważ dostęp do systemu jest możliwy tylko wtedy, gdy satelita jest w zasięgu zarówno terminala, jak i stacji naziemnej.

81 Do objęcia zasięgiem całej powierzchni Ziemi potrzeba ponad 200 stacji naziemnych, czyli nieprawdopodobnie dużo. Z tego względu Globalstar jest ukierunkowany w większym stopniu na obsługę konkretnych regionów globu. Każda z naziemnych stacji dostępowych ma 4 anteny Cassegraina do śledzenia satelitów, oraz centralę, łaczącą sieć Globalstar z naziemnymi sieciami stałymi i ruchomymi.

82 Jednym z podstawowych zagadnień by jakość transmisji była jak najlepsza jest odpowiedni kąt elewacji satelity. Dla kąta elewacji 0-20 kanał satelitarny przypomina kanał radiowy (występują zniekształcenia spowodowane odbiciem sygnału od przeszkód). Dla kąta wielodrogowość występuje jedynie w wyniku odbić dyfuzyjnych. Dla kąta kanał ma najlepsze wartości, zniekształcając sygnał w minimalnym stopniu.

83 Aby uzyskać jak najlepsze własności kąt inklinacji ustalono na 52. Satelity krążą na 8 płaszczyznach z przesunięciem fazy o 7,5. Obieg poszczególnego satelity wokół ziemi wynosi 114 minut. Stosunkowo wysoki kąt elewacji daje margines propagacji porównywalny z systemami radiokomunikacji ruchomej lądowej. Minimalny kąt elewacji satelity widzialnego przez terminal naziemny wynosi 10.

84 CECHY CHARAKTERYSTYCZNE: równoczesna widoczność 2 satelitów wysokość orbity wynosi 1389 km. Na każdej z 8 płaszczyzn umieszczonych jest 7 satelitów z czego 6 jest aktywnych oraz 1 zapasowy. Minimalne i maksymalne opóźnienia sygnału to 4,63 i 11,5 ms. System jest przedłużeniem systemów radiokomunikacji ruchomej lądowej. Możliwość realizowania połączenia przy użyciu innych systemów satelitarnych. Stacje naziemne 1 na milion km 2 Nie ma połączeń międzysatelitarnych Wykorzystuje technikę CDMA.

85 Koncepcja działania systemu GLOBSTAR.

86 System ODYSSEY Znany amerykański producent satelitów TRW zaproponował własny system satelitarnej łączności ruchomej - Odyssey. Podobnie jak system Inmarsat-P, system Odyssey nie jest oparty ani na satelitach geostacjonarnych, ani też na tych obiegających orbity niskie. Zamiast tego TRW wybrało rozwiązanie polegające na rozmieszczeniu satelitów na trzech, średniej wysokości orbitach (na wysokości km), po cztery satelity na każdej.

87 W porównaniu do satelitów geostacjonarnych satelity MEO, czyli obiegające Ziemię po orbitach na średniej wysokości, mają masę około 1950 kg, a więc są stosunkowo lekkie, co oznacza zmniejszenie masy startowej i tym samym kosztów wynoszenia satelitów na orbitę. Kąt elewacji satelity wynosi 20. Co najmniej dwie satelity są widzialne przez terminal ruchomy, przy czym system został tak zaprojektowany by pokrywać raczej lądy.

88 Ponadto, według danych pochodzących z TRW, satelity te położone stosunkowo wysoko nad horyzontem, co eliminowało do minimum niekorzystny efekt przesłaniania satelity przez wysokie drzewa, budynki, wzgórza, itp. wyniosłości terenowe. System nie obsługuje połączeń międzysatelitarnych. Transmisja oparta jest o kodowanie CDMA.

89 Ponieważ również czas przesyłania sygnału w tym systemu jest znacznie krótszy - a mianowicie zajmuje około 100 milisekund, w porównaniu do 250 w przypadku satelity geostacjonarnego - jakość przekazywanych w systemie rozmów telefonicznych powinna być znacznie lepsza niż ma to miejsce w systemach wykorzystujących satelity geostacjonarne.

90 System jest zintegrowany z sieciami naziemnymi, podobnie jak w rozwiązaniu GLOBALSTAR. Jest przeźroczysty dla innych sieci, ponieważ satelita nie przetwarza informacji oraz nie nawiązuje połączenia z innym satelitą.

91 System ICO (INMARSAT-P) ICO Global Comunications jest firmą założoną w styczniu 1995 roku w celu realizacji projektu systemu satelitarnej radiokomunikacji osobistej planowanego przez konsorcjum INMARSAT.

92 W skład konsorcjum wchodziło 44 inwestorów w tym Telekomunikacja Polska S.A. ICO Global Comunications wydała wszystkie pieniądze zanim zdołała wystrzelić choć jednego satelitę. Firm ogłosiła bankructwo, ale w ostatniej chwili połączyła się z należącym do Craiga MCCA w Teledisc, tworząc ICO-Teledisc. Projektu jeszcze nie wdrożono ale warto przedstawić go ze względu na ciekawe założenia.

93 ICO Global Communications jest jedynym systemem w grupie satelitarnych systemów łączności na potrzeby telefonii, w którym będą wykorzystywane orbity kołowe średniej wielkości. ICO składa się z 10 satelitów (plus 2 zapasowe) rozmieszczonych na dwóch wzajemnie prostopadłych płaszczyznach o inklinacji 45º. Satelity są tak rozmieszczone na orbitach, że co najmniej dwa z nich są równocześnie widoczne w dowolnym punkcie kuli ziemskiej.

94 Dzięki stosunkowo wysokiej orbicie okres obiegu orbity wynosi 358,9 min., a średni czas widzialności pojedynczego satelity wynosi 57,80 minut. Minimalny kąt elewacji satelity dla użytkownika jest równy 10º. Należy się więc spodziewać, że przejmowanie połączeń przez kolejne satelity będzie niezwykle rzadkie.

95 Konsekwencją przyjęcia orbit ICO jest również opóźnienie propagacji, większe niż w przypadku systemów z satelitami LEO i wynoszące co najwyżej 48 ms (dla pojedynczego łącza). Zastosowane są satelity wielowiązkowe o 163 wiązkach, co daje w sumie 1630 wiązek (10 satelitów jest czynnych). Czas życia satelity wynosi 10 lat.

96 Usługi w Systeme ICO (INMARSAT-P) Transmisja cyfrowego sygnału mowy odbywa się z szybkością 4800 bit/s, natomiast dane przekazywane są standardowo z szybkością 2400 bit/s. W zależności od typu zastosowanego terminala szybkość transmisji może wynosić 2,4-4,8 kbit/s dla terminali danych z kartą PCMCIA, 9,6 kbit/s dla terminali dedykowanych do transmisji danych oraz 19,2 kbit/s dla terminali montowanych na pojazdach.

97 Na uwagę zasługuje również usługa SMS (Short Messaging Service). Jest to wysyłanie informacji o zdeponowaniu wiadomości w skrzynce danych lub pocztowej. System oczekuje potwierdzenia odbioru tej informacji stopniowo stosując sygnał SMS o coraz większe mocy. W przypadku terminali stałych szybkość transmisji może wynieść nawet 64 kbit/s.

98 Oprócz transmisji sygnału mowy i danych przewiduje się transmisję sygnałów faksu, przesyłanie wiadomości (również do elektronicznej skrzynki pocztowej), transfer plików, rozsiewanie wiadomości, dostęp do baz danych oraz ograniczone usługi wideo (tzw. slow scan video).

99 System ELLIPSO Tworzony od 1990 roku przez holding zajmujący się komunikacją ruchomą (Mobile Communications Holdings Incorporated) we współpracy z różnymi firmami światowymi. Różni się on zasadniczo od systemu Iridium (66 satelitów poruszających się na sześciu niskich orbitach kołowych, nachylonych względem płaszczyzny równika).

100 Nazwa Ellipso nawiązuje do kształtu eliptycznego orbit (nachylonych także pod względem płaszczyzny równika), po których będą krążyły satelity. Jest to rozwiązanie unikatowe wśród wdrażanych projektów, dlatego też przyjęta konfiguracja orbit eliptyczna została opatentowana. Jej zalety dobitnie ilustruje następujący przykład.

101 Dla nachylonej orbity kołowej o wysokości 1100 km każdy z satelitów jest widoczny nad terytorium Stanów Zjednoczonych tylko przez 12 minut, z dwóch godzin okresu obiegu po orbicie (10 % czasu obiegu wokół Ziemi ). Natomiast dla odpowiednio ukształtowanych orbit eliptycznych systemu Ellipso czas ten wynosi już dwie godziny, z trzech godzin okresu obiegu satelity po orbicie (66 % czasu okresu ).

102 We wszystkich dotychczasowych systemach stosuje się orbity kołowe, w tym także nachylone do płaszczyzny równika. Dla takich orbit, w każdym miejscu obszaru obsługiwanego jest jednakowy dostęp do satelitów. System Ellipso został tak zaprojektowany aby jego pojemność oraz zasoby były najlepiej dostosowane do zapotrzebowania gęsto zaludnionych lądów niż byłoby to możliwe przy zastosowaniu konstelacji satelitów na orbitach kołowych.

103 Infostardy Tak jak obecnie sieci dróg i autostrad pozwalają milionom osób korzystać z szybkich połączeń, tak w przyszłości infostrady dla niemal wszystkich ludzi będą mogły spełnić obietnicę rewolucji informatycznej, zapewniając dostęp do telekomunikacyjnych usług szerokopasmowych w dowolnym miejscu i czasie co jest podstawą funkcjonowania społeczeństwa informatycznego.

104 Obecnie realizowanych jest kilka projektów systemów, które do oferowania usług telekomunikacyjnych będą wykorzystywać satelity geostacjonarne GEO albo konstelacje satelitów niskoorbitowych LEO. System LEO charakteryzujesię bardzo krótkim czasem propagacji sygnałów "tam i z powrotem przez segment satelitarny (typowo 20 ms w porównaniu z 500 ms dla systemów geostacjonarnych ). Dlatego zapewniają one jakość transmisji podobną jak w sieciach naziemnych, pozwalają na użycie popularnych protokołów transmisyjnych, aplikacji i standardów będących już w użyciu.

105 System Teledesic Wszystkie systemy radiokomunikacji satelitarnej (SRS) mają na celu zapewnienie usług telekomunikacyjnych w skali globalnej, w tym sprostanie gwałtownie rosnącemu zapotrzebowaniu na dostęp do potężnych strumieni danych krążących w różnorodnych sieciach informatycznych. Jednak w porównaniu z istniejącymi i finalizowanymi już systemami inicjatorzy systemu Teledesic postawili na realizację łączy szerokopasmowych do przesyłania przede wszystkim dużej liczby danych cyfrowych.

106 Jakość transmisji w tym systemie ma mieć jakość porównywalną z jakością uzyskiwaną w naziemnych światłowodowych sieciach transmisji danych cyfrowych, natomiast szybkość transmisji ma być znacznie, znacznie większa. Możliwe stanie się więc szybkie dwukierunkowe przesyłanie obrazów np. (wideokonferencji) oraz szybki dostęp milionów użytkowników do internetu.

107 System Teledesic System TELEDESIC ma być oparty na 840 satelitach LEO. Mają one krążyć w 21 płaszczyznach orbitalnych. Na każdej orbicie znajdować się będzie 40 satelitów. Satelita TELEDESIC, baterie słoneczne mają kształt tradycyjny, natomiast zasadnicza konstrukcja satelity z antenami może uchodzić za dzieło sztuki współczesnej. Rysunek przedstawia konstelację orbitalną systemu TELEDESIC - tak gęstej siatki nie tworzy żaden system.

108 Oferowane usługi Zasadniczym zadaniem systemu jest zapewnienie usług transmisji cyfrowego sygnału mowy i szybkiej transmisji danych o wysokiej jakości abonentom stałym. W zamyśle projektodawców system ma być siecią Internet w przestrzeni doookoła Ziemi. Abonenci będą wyposażeni w terminale o różnych klasach, z czego wynika ich moc (w zakresie 0,01-4,7 W) i wielkość anteny (od 16 cm do 1,8m średnicy).

109 System SkyBridge System SkyBridge to satelitarny szerokopasmowy system dostępu abonenckiego o zasięgu ogólnoświatowym. Jest on przydatny do świadczenia usług zarówno na obszarach zurbanizowanych jak i wiejskich. Do roku 2005 planuje się wprowadzenie sytemu w Ameryce Północnej, Europie, i części Azji przy użyciu konstelacji pierwszych 32 satelitów. Segment satelitarny systemu SkyBridge zawiera 64 satelity LEO, a ponadto satelity rezerwowe orbitujące na wysokości 1457 km.

110 Projekt SkyBridge jest podzielony na trzy podstawowe segmenty organizacyjne: poziom operatora segmentu satelitarnego, poziom lokalnych operatorów segmentu naziemnego, segment dostawców usług. Pierwszy segment będzie zarządzany w skali światowej przez SkyBridge Limited Partnership, firmę usytuowaną w USA. Drugi i trzeci segment będą zarządzane regionalnie i lokalnie.

111 Oferowane usługi SkyBridge będzie obsługiwał użytkowników końcowych z całego świata. Zapewni on satelitarne, szerokopasmowe łącza asymetryczne do sieci stałej o przepływności do 60 Mbit/s do użytkownika i co najmniej 2 Mbit/s w kierunku użytkownika.

112 Przewiduje się, że jednym z głównych zastosowań systemu będzie szybki dostęp do internetu. Wydaje się to oczywiste, jeśli wziąć pod uwagę fakt, że rynek internetu jest szacowany na 300 mln dolarów w roku 2005, a liczba jego użytkowników w tym samym roku ma wynieść 60 % liczby wszystkich abonentów stałej sieci.

113 Oprócz internetu system SkyBridge będzie bardzo dobrym rozwiązaniem dla zapewnienia: -usługi on-line, w tym transferu plików; -dostępu do lokalnych sieci LAN i serwerów, usług poczty elektronicznej; -połączeń między sieciami LAN i WAN; - wysokiej jakości wideo konferencji i transmisji wideo telefonicznych; -usług telemedycznych; -usług rozrywkowych: wideo na życzenie (VOD), gry elektroniczne itp.

114 Dodatkowo SkyBridge umożliwi także realizacje połączeń pomiędzy stacjami bazowymi w radiowych sieciach komórkowych jak również bezprzewodowych pętlach abonenckich. Oczekuje się że do końca naszej dekady system SkyBridge może osiągnąć liczbę użytkowników rzędu 15 do 20 milionów na całym świecie.

115 Firma :Ericsson Model : R190 Szerokość 62 mm Wysokość 212 mm Grubość 43 mm Waga 412 g Rodzaj GSM 900 Książka telefoniczna 100 tel. Wiadomości SMS SEND/RECEIVE Połączenia oczekujące Transmisja danych Transmisja faxów Przekierowanie połączeń Zawieszenie rozmowy

116 Firma :Ericsson Model : R290 Szerokość 62 mm Wysokość 162 mm Grubość 39 mm Waga 350 g Rodzaj GSM 900 Książka telefoniczna 100 tel. Wiadomości SMS SEND/RECEIVE Połączenia oczekujące Połączenia konferencyjne Transmisja danych Transmisja faxów Przekierowanie połączeń Zawieszenie rozmowy Modem

117 Firma Telital Model Sat550 Szerokość 65 mm Wysokość 220 mm Grubość 45 mm Waga 425 g Rodzaj GSM 900, satelita Książka telefoniczna 100 tel. Wiadomości SMS SEND/RECEIVE Połączenia oczekujące Połączenia konferencyjne Transmisja faxów Przekierowanie połączeń Zawieszenie rozmowy

118