Лекция 7. Беспроводные САД

Цель лекции: изучение студентами спутниковой системы доступа.

Содержание:

- понятия спутниковых систем доступа;

- пример спутниковой системы доступа. Назначение, услуги;

- структура сети. Назначение элементов сети;

- принципы функционирования. Процесс установления соединения.

VSAT – Very Small Aperture Terminal – спутниковые системы связи на базе малогабаритных земных абонентских спутниковых станций. Станции работают в диапазонах С и Ku.

Т а б л и ц а 7.1- Диапазоны частот спутниковых систем связи

Наименование диапазона	Полоса частот, ГГц
С	3,40 - 5,25 и 5,725 -7,075
Ku	10,70-12,75 и 12,75-14,80

Сеть Fara Way VSAT, разработанная компанией Gilat, - это система электросвязи и коммутации, которая предоставляет услуги связи, осуществляет соединения по магистральным и абонентским каналам между АТС и абонентами через спутник связи. Данная сеть предназначена для обслуживания отдаленных и широко разбросанных пунктов в регионах.

Услуги телефонной связи на базе FaraWay:

- телефонная связь внутри спутниковой сети - VSAT-VSAT;

- VSAT - междугородная (международная) телефонная связь;

- междугородная (международная) телефонная связь - VSAT;

- VSAT - абоненты сотовой связи GSM;

- абоненты сотовой связи GSM - VSAT.

Сеть Fara Way VSAT состоит из центра управления сетью NCC, терминала нагрузки и удаленных станций, рисунок 7.1.

Центр управления сетью -NCC управляет всем доступом к спутниковой системе и фактически выполняет роль коммутатора для пользователей на удаленных терминалах. NCC обеспечивает автоматическую работу сети, функции контроля и управления; предоставляет оператору сети отчеты об использовании мощностей, собирает статистические данные о нагрузке и управляет распределением спутниковых ресурсов. NCC выполняет также функции маршрутизации и коммутации, такие, как выбор адресата на основе неограниченного плана нумерации, автоматическое изменение маршрутизации цепи и преобразования протокола коммутации. Центр NCC может находиться в любом месте сети и не должен быть привязан к какому-либо другому ее компоненту, включая станции нагрузки.

NCC содержит: стандартное РЧ оборудование, антенну и РЧ приемопередатчик для связи со спутником; оборудование для управления сетью.

Рисунок 7.1– Сеть Fara Way VSAT

Оборудование для управления сетью состоит из:

- модулей канала управления (ССМ), которые обеспечивают спутниковую связь между оборудованием управления сетью и удаленными станциями по каналам управления;

- рабочей станции DAMA и обработки вызовов (DCS), которая содержит все программное обеспечение для управления в реальном времени;

- станции управления сетью (NMS), которая используется для просмотра состояния сети, изменения конфигурации сети и хранения записей данных разговоров.

Терминал нагрузки - это станция, на которой концентрируется трафик, направленный к узлу. Этот терминал может быть расположен как вблизи Центра управления сетью, так и в любом другом месте сети. В сети могут быть несколько терминалов нагрузки, например, для концентрации трафика, направленного к региональным центрам.

Удаленная станция. Главной функцией оборудования удаленной станции является соединение спутниковых цепей с наземным оборудованием. Для выполнения этих функций оборудование удаленной станции предоставляет линейные интерфейсы и сигнализацию, а также интерфейсы для оборудования абонентов; имеется постоянная связь с оборудованием управления сетью для распределения спутниковых цепей, контроля событий и управления ресурсами станции.

Схема доступа FTDMA

В схеме FTDMA используются несколько несущих, каждая из которых представляет собой канал TDMA с N временными интервалами (фрейм). Все фреймы синхронизированы по единой эталонной частоте сети, транслируемой по каналу исходящих сообщений. Массив (пул) каналов сети представляет собой двумерную частотнo-временную матрицу, каждый элемент которой - это временной интервал на одной из несущих, содержащий половину дуплексной цепи. Модемы станции пересылают пакеты данных на скорости одиночной несущей. Каждый модем ведет N каналов. В каждом временном интервале модем получает доступ к иной несущей на время пересылки пакета, и поэтому возможно быстрое переключение частоты (скачки) между смежными временными интервалами. Каналы управления мультиплексируются на несущие FTDMA, занимая фиксированный набор временных интервалов. Для реализации FTDMA на станции требуется единственный модем с пакетным режимом. Распределение спутниковых ресурсов на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2– Архитектура несущих/временных интервалов FTDMA

Типы каналов.Каналы исходящих сообщений управления (ОСС) передаются NCC с использованием фиксированных, заранее назначенных несущих и временных интервалов. Пакеты этих каналов пересылаются в каждом фрейме вне зависимости от того, несут ли они сообщения. Передачи ОСС взаимно синхронизированы и служат опорным сигналом синхронизации сети для временных интервалов, фреймов и суперфреймов. Каждая станция, кроме NCC, постоянно настроена на один из ОСС, по которому она получает синхронизацию фреймов и временных интервалов, а также поправки частоты символов в канале. По каналам ОСС передаются также данные с целью управления разговорами и пересылки программного обеспечения. Для маршрутизации таких сообщений существует фиксированная связь между ОСС и группой удаленных станций. Каждый из каналов входящих сообщений управления (ICC) совместно используется группой удаленных станций по бесконфликтной схеме доступа TDMA с заранее назначенными и фиксированными несущими и временными интервалами спутникового ретранслятора. Передачи синхронизированы по фреймам и временным интервалам. Фреймы в каждом суперфрейме делятся между станциями, совместно использующими ICC, так что каждая станция должна передавать только во временном интервале канала управления и во фрейме, предназначенном исключительно ей. Эти передачи должны производиться станцией в каждом суперфрейме независимо от наличия информации для передачи. Центр NCC (и только он) передает и принимает опорный канал, используемый для слежения за перемещениями спутника и для поправок частоты, вызванных дрейфом ретранслятора. Этот канал также является частью схемы доступа FTDMA и занимает один фиксированный временной интервал где-либо в сети, согласно решению оператора. Скорость передачи данных в одиночном канале системы FTDMA определяется степенью сжатия в сети, и типовые ее значения - 8 или 16 кб/с. Несущие FTDMA модулируются по методу квадратичной фазовой манипуляции (QPSK).

Пример установления разговора DAMA между двумя абонентами.

1. Пользователь А поднимает трубку и получает "Ответ станции" от Внутреннего Устройства FaraWay IDU, (рисунок 7.2).

2. Пользователь А набирает номер адресата - пользователя В.

3. FaraWay IDU пользователя А передает запрашиваемый номер в NCC по каналу ICC, назначенному станции А.

4. По получению входящего сообщения NCC отыскивает доступный канал и назначает его для разговора. Каналом является любой доступный временной интервал на паре несущих. Например выберем временной интервал 2 на несущей 1 и несущей 2, рисунок 7.2.

5.NCC посылает команду (по ОСС) модему станции А настроиться на частоту 1 во временном интервале 2 для передачи и на частоту 2 во временном интервале 2 для приема. Одновременно NCC посылает станции В в точности противоположную команду: принимать на частоте 1 во временной интервал 2 и передавать на частоте 2 во временной интервал 2. Таким образом, устанавливается полностью дуплексный разговор. Этот разговор является прямым соединением между пользователями А и В, одношагового типа, - NCC не участвует в разговоре.

6. Станция В посылает звонок. Пользователь В поднимает трубку.

7. FaraWay IDU на станции В посылает сигнал NCC по своему ICC, что пользователь В ответил.

8.NCC запускает процесс бухгалтерского учета.

9. Установки разговора поддерживаются до тех пор, пока одна из сторон не разъединится. Тогда NCC снимает назначения частот 1 и 2 во ВИ2, и этот ресурс (канал) свободен для нового назначения любому из IDU в сети.