84770

Кабельные линии связи. Классификация кабельных линий связи

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Классификация кабельных линий связи При организации компьютерных сетей широко используются кабельные линии связи. Кабельная линия связи КЛС линия связи состоящая из кабеля кабельной арматуры и кабельных сооружений туннели колодцы распределительные шкафы кабельные столбы.

Русский

2015-03-21

692.46 KB

26 чел.

Лекция 7

2.6 Кабельные линии связи

2.6.1 Классификация кабельных линий связи

При организации компьютерных сетей широко используются кабельные линии связи.

Кабельная линия связи (КЛС) - линия связи, состоящая из кабеля, кабельной арматуры и кабельных сооружений (туннели, колодцы, распределительные шкафы, кабельные столбы).

Кабель - совокупность гибких изолированных проводов, заключенных в защитную (обычно герметичную) оболочку.

Электрический (медный) кабель - кабель из электрических (медных) проводников (токопроводящих жил), применяемый для передачи на расстояние электрической энергии (силовой кабель) или электрических сигналов (кабель связи).

Волоконно-оптический кабель - кабель из оптических волокон для передачи светового потока.

Типы кабельных линий связи, используемых в компьютерных сетях, представлены на рис.48.

Рис. 48

2.6.2 Электрические кабельные линии связи

В сетях передачи данных применяются следующие типы электрических кабелей (рис.48):

1) витая пара:

• неэкранированная;

• экранированная;

2) коаксиальный кабель:

• толстый (thick);

• тонкий (thin).

Основные электромагнитные характеристики электрических кабелей связи представлены на рис.49.

1. Затухание (коэффициент затухания) - уменьшение мощности сигнала (потеря амплитуды) при передаче между двумя точками. Kоэффициент затухания является одной из основных характеристик, учитываемых при проектировании ЭЛС и определении максимальной длины кабеля между узлами. Он зависит от частоты передаваемого сигнала и измеряется в [дБ/м].

2. Импеданс (волновое сопротивление) - полное (активное и реактивное) сопротивление электрической цепи. Волновое сопротивление измеряется в Омах и является относительно постоянной величиной для кабельных систем (в высокоскоростных сетях зависит от частоты). Резкие изменения импеданса по длине кабеля могут вызвать процессы внутреннего отражения, приводящие к возникновению стоячих волн, при этом станция, подключенная вблизи узла стоячей волны, не будет получать адресованные ей данные.

3. Перекрестные наводки между витыми парами на ближнем конце (NEXT - Near End Crosstalk) и на дальнем конце (FEXT - Far End Crosstalk) - результат интерференции электромагнитных сигналов. Значения NEXT и FEXT зависят от частоты передаваемого сигнала. Чем больше абсолютное значение NEXT (FEXT), тем лучше, так как наводки в соседних проводниках будут меньше. Перекрестные наводки измеряется в дБ при определённой частоте.

Рис. 49

4. Активное сопротивление - сопротивление электрической цепи постоянному току. Оно не зависит от частоты и возрастает с увеличением длины кабеля, измеряется в Омах на 100 м.

5. Ёмкость — свойство металлических проводников накапливать электрическую энергию; является нежелательной величиной и должна быть минимальной, т. к.   высокое значение ёмкости в кабеле приводит к искажению сигнала и ограничивает полосу пропускания линии.

Витая пара (Twisted Pair - ТР) - изолированные проводники, попарно свитые между собой минимально необходимое число раз на определенном отрезке длины, что требуется для уменьшения перекрестных наводок между проводниками, и заключённые в изолирующую оболочку.

Витая пара - самый распространенный вид кабеля в телефонии. Скручивание применяется с целью уменьшения излучения и повышения помехозащищенности кабеля. Несколько витых пар (обычно 4 или 8), заключённые в общую пластиковую оболочку, образуют кабель.

Существует 5 категорий неэкранированной витой пары (Unshielded Twisted Pair - UТР), причём чем выше категория кабеля, тем больше его полоса пропускания.

Кабели 1-й и 2-й категорий используются для передачи речи и данных на низких скоростях и не включены в стандарты для передачи данных в компьютерных сетях.

Для 3-й, 4-й и 5-й категорий UTP нормируются следующие характеристики:

• коэффициент затухания;

• волновое сопротивление;

• емкость;

• переходное затухание на ближнем конце и др.

Экранированная витая пара - кабель, содержащий одну или несколько пар скрученных медных проводов, заключенных в изолирующую оболочку. Снаружи кабель покрыт экранирующей оплеткой и еще одной изолирующей оболочкой, за счёт чего меньше излучает и лучше защищён от электромагнитных помех, чем не экранированная витая пара. Применяется в сетях Token Ring.

Экранированная витая пара подразделяется на две разновидности:

• с экранированием каждой пары и общим экраном (Shielded Twisted Pair - STP);

• с одним общим экраном (Foiled Twisted Pair - FTP).

Для высокоскоростных сетей разработаны еще две категории медного кабеля:

• категория 6 - обеспечивает работу на частоте 250 МГц и может быть реализована как экранированный, так и неэкранированный кабель;

• категория 7 - обеспечивает работу на частоте до 600 МГц и использует экранирование каждой пары кабеля и общий экран.

Наиболее широко в настоящее время в локальных сетях применяется электрический кабель категории 5.

Коаксиальный кабель - кабель, в котором проводники представляют собой 2 соосных металлических цилиндра, разделенных диэлектриком. Коаксиальный кабель используется для передачи высокочастотных сигналов (до нескольких ГГц) и характеризуется высокой помехозащищенностью и малым затуханием сигналов. Это обусловлено отсутствием внешнего электромагнитного поля - вся энергия распространяется только внутри кабеля.

Коаксиальный кабель содержит (рис.50):

1) внутренний проводник диаметром от 0,4 мм до 2,5 мм;

2) диэлектрик, в качестве которого обычно применяется обычный полиэтилен или физически вспененный полиэтилен с низкой плотностью, позволяющий уменьшить коэффициент затухания;

3) внешний проводник, в качестве которого обычно используется фольга;

4) медную оплетку с покрытием из олова;

5) защитную пленку;

6) внешнюю оболочку.

В ранних сетях Ethernet применялись два типа коаксиального кабеля:

Рис. 50

• толстый (thick) диаметром около 1 см, для которого, в отличие от тонкого, характерны следующие особенности:

- более надежная защита от внешних помех;

- прочнее;

- требует применения специального отвода (прокалывающего разъема и отводящего кабеля) для подключения компьютера или другого устройства;

• тонкий (thin) диаметром около 0,5 см, для которого, в отличие от толстого, характерны следующие особенности:

- передает данные на более короткие расстояния;

- дешевле;

- использует более простые соединители.

Основные недостатки коаксиальных кабелей:

• сложность прокладки, а также добавления и отключения станций;

• высокая удельная стоимость.

2.6.3 Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС)

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) используются для высокоскоростной передачи данных, представляемых в виде оптических сигналов, по оптическим диэлектрическим световодам, являющимся самой перспективной физической средой для передачи данных.

Оптический сигнал представляет собой модулированный световой поток, генерируемый светодиодами или диодными лазерами.

Основными компонентами ВОЛС являются:

1) оптическое волокно;

2) волоконно-оптический кабель;

3) оптические компоненты и устройства;

4) электронные компоненты систем оптической связи.

Оптическое волокно состоит из сердцевины (световодной жилы) и оболочки с разными показателями преломления n1 и n2 (рис.51).

Оптические волокна в зависимости от способа распространения в них излучения делятся на:

Рис. 51

• одномодовые (рис.51,а), в которых световодная жила имеет диаметр 8-10 мкм, в которых может распространяться только один луч (одна мода);

• многомодовые (рис.51,б), в которых световодная жила имеет диаметр 50-60 мкм, что делает возможным распространение в них большого числа лучей (много мод).

Важнейшими параметрами оптического волокна являются:

• затухание;

• дисперсия.

Затухание определяется потерями на поглощение и рассеяние излучения в оптическом волокне и измеряется в децибелах на километр (дБ/км). Потери на поглощение зависят от чистоты материала, а потери на рассеяние - от неоднородностей его показателя преломления. Затухание зависит и от длины волны излучения, вводимого в волокно. Передача сигналов по оптическому волокну осуществляется в трех диапазонах: 0,85 мкм, 1,3 мкм и 1,55 мкм, так как именно в этих диапазонах кварц имеет повышенную прозрачность.

Оптическое волокно характеризуется малым затуханием светового сигнала, составляющем 0,1-0,2 дБ/км при длине волны 1,55 мкм, что позволяет строить ЛС длиной до нескольких десятков километров без регенерации сигналов.

Ведутся разработки еще более "прозрачных", так называемых, фтороцирконатных волокон с затуханием порядка 0,02 дБ/км при длине волны 2,5 мкм, на основе которых могут быть созданы ЛС, обеспечивающие гигабитные скорости передачи и с регенерационными участками через каждые 4-5 тысяч километров.

В последние годы наряду с когерентными системами связи развивается альтернативное направление - солитоновые системы.

Солитон - уединенная волна, которая не затухает и не поглощается средой, а сохраняет свои размеры и форму сколь угодно долго. Солитон - это световой импульс со следующими свойствами — он сохраняет свою форму и теоретически может распространяться по "идеальному" световоду бесконечно далеко. Длительность импульса составляет примерно 10 пс.

Солитоновые системы, в которых отдельный бит информации кодируется наличием или отсутствием солитона, имеют пропускную способность не менее 5 Гбит/с при расстоянии 10 000 км.

Дисперсия - рассеяние во времени спектральных и модовых составляющих оптического сигнала.

Поскольку при передаче информации светодиод или лазер излучает некоторый спектр длин волн, дисперсия приводит к уширению импульсов при распространении по волокну и тем самым порождает искажения сигналов. При оценке дисперсии пользуются термином "полоса пропускания" - величина, обратная величине уширения импульса  при прохождении им по оптическому волокну расстояния в 1 км: . Полоса пропускания измеряется в мегагерцах на километр (МГц*км).

Из определения полосы пропускания следует, что дисперсия налагает ограничения на дальность передачи и верхнее значение частоты передаваемых сигналов. Значения дисперсии и затухания различны для разных типов волокон.

Достоинства одномодовых волокон:

• лучшие характеристики по затуханию и полосе пропускания, так как в них распространяется только один луч;

• максимальное затухание составляет 0,5 дБ/км при длине волны 1,31 мкм и 1,55 мкм;

• при использовании лазерных передатчиков расстояние между узлами может составлять до 40 км.

Недостатки одномодовых волокон:

• одномодовые источники излучения дороже многомодовых;

• в одномодовое волокно труднее ввести световой луч из-за малого диаметра световодной жилы;

• по этой же причине трудно минимизировать потери сигнала при сращивании одномодовых волокон;

• дороже монтаж оптических разъемов на концах одномодовых кабелей.

Достоинства многомодовых волокон:

• более удобны при монтаже, так как в них больше размер световодной жилы;

• проще снабдить оптическими разъёмами с малыми потерями (до 0,3 дБ);

• имеют меньшую стоимость.

Недостатки многомодовых волокон:

• большое затухание, составляющее при длине волны 0,85 мкм — 3-4 дБ/км;

• обеспечивает передачу данных без применения промежуточных повторителей на расстояние не более 2-х км;

• недостаточная полоса пропускания многомодовых волокон для магистральных линий связи, которая составляет порядка 1000 МГц*км (но вполне приемлемая для локальных сетей).

Волоконно-оптuческuй кабель (ВОК) - среда передачи данных, состоящая из оптических волокон (стеклянных или пластиковых), заключенных в защитную герметичную оболочку.

Информация в ВОК переносится модулированным световым потоком, генерируемым светодиодами или диодными лазерами.

Достоинства ВОК по сравнению с электрическими кабелями:

• высокая пропускная способность;

• отсутствие электромагнитного излучения, что исключает утечку информации;

• помехоустойчивость;

• большое расстояние передачи (не менее 2 км без повторителей);

• малый вес;

• высокое электрическое сопротивление, обеспечивающее гальваническую развязку соединяемых устройств;

• умеренная стоимость, незначительно превышающая стоимость медного кабеля.

Недостатки ВОК

• трудоемкость монтажа, требующая специального оборудования;

• высокая стоимость сетевых устройств.

2.7 Беспроводные системы связи

2.7.1 Общие принципы организации беспроводной связи

Для построения беспроводных сетей передачи данных необходимо иметь специальные технические и программные средства. Кроме того, необходимо иметь лицензию Государственной инспекции электросвязи на право использования определенных частот или арендовать у других организаций уже выделенные им частоты.

Беспроводная связь основана на использовании в качестве информационных сигналов радиоволн или, точнее, электромагнитного поля излучения (ЭПИ). Источниками и приемниками ЭПИ являются разного вида антенны.

Классификация традиционных видов беспроводной связи представлена на рис.52.

Рис. 52

Она которая включает в себя:

• наземную радиосвязь в диапазоне частот от 30 МГц до нескольких десятков ГГц;

• радиорелейную связь (РРС) в диапазоне частот от 1 до 300 ГГц;

• спутниковую связь в диапазоне частот от 1 до 100 ГГц;

• лазерную (на ИК-лучах) в диапазоне частот от 300 до 400 ТГц.

Деление радиоволн на диапазоны и особенности их применения представлены в таблице 6.1

Диапазон

Особенности и область применения

километровые более 1000 м (частота < 300 кГц);

Недостаток: плохая излучательная способность антенн (низкий к.п.д. антенны). Используются для создания систем устойчивого радиовещания и связи на большие расстояния, для связи под водой, куда не проникают волны более высоких частот.

Гектометровые 1000 — 100 м (300 - 3000 кГц);

Используется для радиовещания и связи на флоте и в авиации. На волне  = 600 м передавался международный сигнал бедствия "SOS".

Декаметровые 100 — 10м (3 - 30 МГц);

Применяются при создании протяженных (магистральных) линий радиосвязи и для любительской связи.

Метровые 10 — 1м (30 - 300 МГц);

При повышении мощностей передатчиков до нескольких киловатт можно осуществлять радиосвязь на расстояния до нескольких тысяч километров. Используются в телевидении, радиовещании, для местной связи и навигации на аэродромах, для связи с подвижными объектами в городах.

Дециметровые 1- 0,1м (300 - 3000 МГц);

Ионосфера для дециметровых волн полностью прозрачна — поле ею не преломляется, поэтому возможна связь с космическими объектами. Используются в телевидении, радиовещании, для местной связи и навигации на аэродромах, для связи с подвижными объектами в городах.

Сантиметровые 0,1 — 0,01 м (3 - 30 ГГц);

Распространяются практически только в пределах прямой видимости. Используются специальные остронаправленные антенны: параболические, рупорные и др. Область применения радиорелейные линии, радиолокационные системы, системы связи с космическими объектами.

миллиметровые и субмиллиметровые 0,01 — 0,001 м   (30 - 300 ГГц) менее 0,001 м (более 300 ГГц).

Ослабление поля из-за поглощения в тумане и дожде возрастает до 30-100 дБ/км.

Инфракрасных: 100-0,75  мкм (3-400 Тгц);

видимых, генерируемых лазерами: 0,75-0,4 мкм (400-750 ТГц).

Поглощение в тумане и дожде инфракрасных и видимых волн может достигать сотен дБ/км, что означает их практическую неприменимость в открытом пространстве их использование целесообразно в закрытых системах: волноводах и световодах

При построении компьютерных сетей используются высокочастотные радиоволны, начиная с дециметрового диапазона частот: сантиметровые и миллиметровые.

2.7.2 Наземная радиосвязь

К техническим средствам наземной радиосвязи относятся:

• радиостанции КВ- и УКВ-диапазонов;

• терминальные сетевые контроллеры - радиомодемы.

Радиомодем (РМ) предназначен для управления обмена данными по радиоканалу и включается между ЭВМ и радиостанцией (РС) (рис.53).

Рис. 53

РМ обычно предоставляет следующие возможности:

• выбор скорости передачи;

• установка адреса получателя;

• регулировка чувствительности, предотвращающая прием фонового сигнала в отсутствие информативного.

Для предотвращения приема фонового сигнала в отсутствие информативного в радиомодем встраивается регулятор чувствительности, который задает пороговое значение входного сигнала, при котором радиомодем включается на прием.

Чувствительность - пороговое значение входного сигнала, при котором РМ включается на прием.

Конструктивно РМ и РС обычно выполняются в виде одного устройства.

Достоинства использования наземной радиосвязи:

• сравнительно невысокая стоимость передачи данных, поскольку, несмотря на значительные начальные вложения по сравнению с телефонной связью, арендная плата за один радио канал значительно ниже арендной платы за выделенный телефонный канал;

• возможность работы на одном радио канале нескольких абонентов;

• возможность организации мобильной связи.

Типичным примером беспроводной наземной радиосвязи может служить беспроводная телефония, получившая название сотовой связи, обеспечивающая передачу не только речи, но и других типов данных, включая мультимедийные, а также выход в Интернет и другие телекоммуникационные сети.

В последнее десятилетие всё более широкое распространение получают беспроводные локальные вычислительные сети, реализуемые в рамках наземной радиосвязи. Отличительными особенностями таких сетей (по сравнению с «традиционной» наземной радиосвязью) являются:

• используемые диапазоны частот 1 и более ГГц;

• сравнительно небольшой территориальный охват (до нескольких сотен метров);

• специальные методы кодирования передаваемых данных.

2.7.3 Радиорелейные линии связи

Радиорелейные линии связи (РРЛС) представляют собой цепочку приемно-передающих станций, антенны которых отстоят друг от друга на расстоянии прямой видимости. РРЛС использует принцип ретрансляции, когда каждая станция, входящая в РРЛС, принимает, усиливает и излучает сигнал в направлении соседней станции (рис.54).

Рис. 54

Полагая, что Земля - шар, расстояние r между двумя находящимися на прямой видимости антеннами в случае гладкой поверхности Земли (равнина без леса или водная поверхность) определяется из условия (см. рис.54):

,

где ,  - высота установки соответственно передающей и приемной антенн соседних станций;  - радиус земного шара. Т. к. R = 6400 км, при  =  = 100 м получаем: r = 72 км.

Для передачи сигналов по РРЛС применяются остронаправленные антенны с большим коэффициентом усиления 30-40 дБ (103 - 104 раз по мощности), что позволяет применять передатчики небольшой мощности (не более 10-20 Вт).

Для работы РРЛС выделяются частоты в области от 1 до 30 ГГц.

Достоинства этих диапазонов:

1) высокая пропускная способность;

2) высокая помехоустойчивость и надежность.

Для увеличения пропускной способности РРЛС на каждой станции обычно устанавливается несколько комплектов приемно-передающей аппаратуры, подключаемых к одной общей антенне и использующих разные несущие (рабочие) частоты. Цепочка станций с одним комплектом однотипной высокочастотной приемно-передающей аппаратуры, установленной на каждой станции (без модуляторов и демодуляторов), образуют так называемый высокочастотный (ВЧ) ствол РРЛС или радиоствол.

Цифровые радиорелейные линии связи (ЦРРЛС) предназначены для передачи высокоскоростных потоков цифровых данных, которые характеризуются широким спектром частот и требуют широких полос пропускания приемно-передающей аппаратуры. ЦРРЛС работают на частотах более 10 ГГц и в миллиметровом диапазоне волн с частотой от 30ГГц до 300 ГГц. ЦРРЛС используются в многоканальных цифровых сетях связи и характеризуются высокой скоростью передачи данных.

2.7.4 Спутниковые системы связи

В общем случае, под спутниковой связью понимают связь между земными станциями (ЗС) через космические станции (КС), представляющие собой пассивные искусственные спутники Земли (ИСЗ), реализующие функции ретранслятора.

Организационно-техническая совокупность ЗС связи различного базирования, КС (спутники-ретрансляторы) и автоматизированной системы управления образуют спутниковую систему связи (ССС) .

Спутники могут обеспечивать прямые каналы между двумя точками в сетях связи, разделяя пропускную способность канала посредством частотного или временного уплотнения. Однако более эффективным является способ организации, при котором каждому пользователю для передачи данных предоставляется вся полоса пропускания. При этом на одной частоте  формируется канал от земных станций к принимающей спутниковой станции, а на другой частоте  - широковещательный канал к земным станциям от спутника, который ретранслирует пакеты, используя также всю полосу пропускания. Эти пакеты принимаются всеми земными станциями, находящимися в радиусе действия антенны спутника.

Анализируя адрес, содержащийся в заголовке пакета, земная станция принимает те пакеты, которые предназначены непосредственно ей, и игнорирует остальные.

Принцип реализации спутниковой связи показан на рис.55 . Земная станция передаёт пакет космической станции  на частоте , которая ретранслирует полученные данные на частоте . Все станции (), находящиеся в зоне видимости , включая станцию отправитель , получают передаваемый пакет, то есть передача от  к земным станциям реализуется по схеме «точка-многоточка». Земная станция, адрес которой указан в передаваемом пакете как адрес назначения, заносит этот пакет в буфер. Остальные ЗС игнорируют этот.

Для передачи данных станции , находящейся вне зоны видимости , может использоваться ещё один спутник , который на частоте  ретранслирует пакет, поступивший от .

Рис. 55

Описанный принцип работы имеет много общего с наземными радиосистемами. Самое большое различие между спутниковыми и наземными радиосистемами состоит во времени распространения передаваемых сигналов. При нахождении геостационарного спутника на высоте около 36 000 км общее время распространения сигнала (к спутнику и обратно) составляет от 240 мс до 270 мс в зависимости от того, находится ли спутник в зените или вблизи горизонта, а с учетом мультиплексирования, коммутации и задержек обработки сигнала общая задержка может составлять до 400 мс. Благодаря высокой скорости передачи пакетов земная станция может успеть передать большое число пакетов, прежде чем первый из пакетов возвратится на Землю. Поэтому в спутниковых системах неприемлемы методы предотвращения столкновений пакетов с помощью контроля несущей, которые используются в наземных радиосистемах.

В спутниковой системе не нужен механизм подтверждения правильности принятых данных с помощью квитанций, поскольку все земные станции принимают пакеты от КС (в том числе и станция-источник на рис.55). Если станция-источник принимает свой пакет в том же виде, в каком он был передан космической станции, то это с высокой степенью вероятности свидетельствует о том, что пакет правильно принят станцией назначения. В то же время, правильный прием пакета станцией- источником показывает, что столкновения пакетов в канале коллективного доступа не произошло. Конечно, ошибка может возникнуть в самой станции назначения. В этом случае она может запросить повторную передачу пакета.

Спутники-ретрансляторы могут быть пассивными и активными (рис.56). Все современные спутники-ретрансляторы являются активными, которые в отличие от пассивных, представляющих собой простой отражатель радиосигнала, оборудованы аппаратурой для приема, обработки, усиления и ретрансляции сигнала.

Рис. 56

Активные спутники могут быть нерегенеративными и регенеративными.

Нерегенеративный спутник, приняв сигнал от одной земной станции, переносит его на другую частоту, усиливает и передает другой земной станции.

Регенеративный спутник производит демодуляцию принятого сигнала и заново модулирует его. Благодаря этому исправление ошибок производится дважды: на спутнике и на принимающей земной станции.

Недостаток этого метода - сложность и, следовательно, более высокая стоимость, а также увеличенная задержка сигнала.

Один и тот же спутник связи может использоваться несколькими системами связи, имеющими свои комплексы ЗС.

Основные достоинства ССС:

• высокая пропускная способность;

• возможность перекрытия больших расстояний;

• возможность обеспечения связью труднодоступных районов;

• независимость стоимости и качества спутниковых каналов от их протяженности.

Орбита - траектория движения спутника связи.

ССС могут быть классифицированы в зависимости от типа орбит (рис.57).

Рис. 57

Высокоорбитальные ССС используют высокие орбиты (диаметром десятки тысяч км), к которым относятся:

• геостационарная орбита;

• высокоэллиптическая орбита;

Низкоорбитальные ССС используют низкие круговые орбиты, имеющие сравнительно небольшой диаметр (от нескольких сотен до нескольких тысяч км), наклоненные под некоторым углом относительно экватора.

Геостационарная орбита или орбита геостационарного спутника - это круговая (эксцентриситет эллипса е = 0) экваториальная (наклонение угол между плоскостью орбиты и плоскостью экватора -  = 0) синхронная орбита с периодом обращения 24 ч, с движением ИСЗ в восточном направлении (рис.58).

Геостационарный спутник оказывается "зависшим", неподвижным относительно земной поверхности. Он располагается над экватором на высоте 35 875 км с неизменной долготой подспутниковой точки.

Достоинства геостационарных орбит:

Рис. 58

1) связь осуществляется непрерывно, круглосуточно, без переходов с одного ИСЗ на другой и без необходимости отслеживания антеннами положения спутника;

2) ослабление сигнала на трассе между ЗС и спутником является стабильным вследствие неизменности расстояния от ИСЗ до ЗС;

3) отсутствует или, по крайней мере, весьма мал сдвиг частоты сигнала со спутника связи, вызываемый его движением (эффект Доплера);

4) зона видимости геостационарного спутника - около трети земной поверхности, что обусловливает теоретическую достаточность трех ИСЗ для создания глобальной системы связи (см. рис.58,а).

Благодаря указанным преимуществам геостационарную орбиту используют очень широко. Геостационарные спутники Земли стали использоваться для передачи информации на несколько лет раньше, чем возникли первые сети с коммутацией пакетов. Коммерческие спутники связи начали работать с 1965г. Геостационарную орбиту используют спутниковые системы связи: ГОРИЗОНТ, ЭКРАН-М (Россия), INTELSAT; EUTELSAT и другие.

Недостатки геостационарных орбит:

1) в высоких широтах (больше 75 градусов) геостационарный спутник практически не виден (см. рис.58,б);

2) углы места наведения антенны на спутник дополнительно уменьшаются с удалением по долготе точки приема от долготы ИСЗ.

Все это приводит к необходимости использовать другие типы орбит для обеспечения спутниковой связью соответствующих районов Земного шара.

Высокоэллиптическая орбита - эллипсообразная орбита (эксцентриситет эллипса не равен 0) с ненулевым наклонением (угол между плоскостью орбиты и плоскостью экватора отличен от 0) с периодом обращения 12 ч. Земля расположена в плоскости орбиты близко к одному из концов эллипса (рис.59).

Апогей - наиболее удалённая точка орбиты; перигей — наименее удалённая точка орбиты.

Высокоэллиптическая орбита используется с апреля 1965 года системами связи и вещания нашей страны при эксплуатации спутников связи типа "Молния". Обслуживание всей территории России возможно в течение примерно 8 часов, поэтому трех-четырех ИСЗ, сменяющих друг друга, достаточно для организации круглосуточной радиосвязи.

Основное достоинство высокоэллиптической орбиты — организация связи для территорий, находящихся в высоких широтах.

Рис. 59

Для обеспечения связью потребителей с небольшим трафиком используются две концепции построения низкоорбитальных ССС:

1) использование малых низкоорбитальных спутников связи;

2) технология малоапертурных спутниковых терминалов (VSATтехнология).

Системы малых низкоорбитальных спутников связи представляют собой многоспутниковую (от десятка до нескольких сотен спутников) низкоорбитальную группу малых космических аппаратов, размещённых на круговых орбитах высотой от 600 до 2000 км и наклонением от 30 до 85 градусов. При этом для любой точки обслуживаемой области земной поверхности в зоне ее радиовидимости будет находиться хотя бы один космический аппарат.

Достоинства системы малых низкоорбитальных спутников связи:

1) сравнительно небольшие расстояния от ЗС до спутниковретрансляторов, что приводит к:

• значительному энергетическому выигрышу по сравнению с системами связи через высокоорбитальные спутники связи;

• возможности применения земных станций с малой мощностью передатчика;

• упрощению конструкции ретранслятора;

• снижению массогабаритных показателей космического аппарата;

2) стоимость системы связи примерно на порядок ниже, чем связь через геостационарные ИСЗ.

Примеры систем малых низкоорбитальных спутников связи: IRIDIUМ, GLOBALSTAR,TELEDESIC.

Технология малоапертурных спутниковых терминалов (VSAT - Vегу Small Aperture Теrminаl) заключается в разработке и использовании земных станций с очень малыми размерами антенн (диаметром 0,9-2,4 м) и усилителем высокой частоты небольшой мощности (1-5 Вт), находящимися непосредственно у абонента. Это позволяет существенно уменьшить габариты и стоимость таких станций и делает их доступными мелким и средним фирмам и компаниям.

С момента своего появления сети спутниковой связи наряду с проводными, радиорелейными, тропосферными и т.д. рассматривались в качестве так называемых первичных сетей связи, т.е. систем образования типовых каналов связи и групповых трактов передачи сигналов.

На базе типовых каналов первичных сетей организуются вторичные сети связи - телефонные, телеграфные, передачи данных, факсимильной связи и др. Это обусловило определенную самостоятельность в разработке средств спутниковой связи и ориентирование при создании вторичных сетей на возможности и особенности спутниковых каналов связи.

2.7.5 Беспроводные сети на ИК-лучах

Одно из назначений беспроводных сетей - быстрое развертывание сетей и ноутбуков.

Особенности построения и функционирования сетей на ИК-лучах:

1) нет необходимости тянуть кабели, когда нет таких возможностей, например, в полевых условиях;

2) небольшой радиус действия - 10-20 м в пределах одного помещения (между зданиями или внутри длинных коридоров до 500 м) - обеспечивает конфиденциальность;

3) излучаемая мощность невысока, а воздействие ИК-излучения на организм, в отличие от СВЧ, изучено предельно хорошо;

4) устойчивость к радиопомехам;

5) не требуется лицензирование частот.

6) скорость передачи данных до 10 Мбит/с;

7) концентратор (К) с охватом  (рис.60) обеспечивает одновременную работу с 255 станциями.

Рис. 60

Недостатки сетей на ИК-лучах:

1) приемо-передатчики требуют ручной ориентации друг на друга;

2) нет технических средств для мобильных пользователей;

3) малые расстояния;

4) зависимость от погодных условий (дождь, туман, снег).

Беспроводньrе сети на ИК-лучах не получили широкого распространения и в последние годы практически полностью вытеснены беспроводными сетями, использующими радиодиапазон.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58483. Губернский профессиональный колледж . 116.5 KB
  Цели: образовательные: познакомить учащихся с популярным в нашей стране туристско-экскурсионным маршрутом по древним русским городам; совершить заочное путешествие в 4 города Золотого кольца...
58485. Равнины и горы России 70 KB
  Уральские горы Физминутка Восточно-Европейской равнине Кавказкие горы Работа в тетради Подведение итог Д з. Сегодня мы с вами будем изучать новую тему как вы думаете как она будет называться равнины и горы России. Что находится выше Возвышенности и горы у них желтая окраска и коричневая.
58486. Правила мовного етикету 36 KB
  Мета: обґрунтувати можливості дотримання правил мовного етикету; розвивати навички використання у різних ситуаціях доречні словесні форми; формувати вміння оцінювати спілкування своє та інших спираючись на норми етикету.
58490. Учебная игра (пионербол) 57 KB
  Такие виды упражнений как ходьба бег прыжки упражнения с мячом и др. Коррекция ходьбы: ходьба по прямой с изменением направления перешагиванием через предметы с мешочком песка на голове по полоске узкой линии с хлопками на каждый счёт...
58491. Спуск и подъем 66 KB
  Задачи урока: Совершенствование подъёма «ёлочкой», спуска в средней стойке; Закрепление одновременного 2х/ш хода. воспитывать трудолюбие, настойчивость в достижении цели. Развитие выносливости, координации движений.