Satelitarne sieci teleinformatyczne (Wydawnictwo Naukowe PWN)

Tytuł Satelitarne sieci teleinformatyczne Autor Ryszard J. Zieliński Język polski Wydawnictwo Wydawnictwo Naukowe PWN ISBN 978-83-01-20086-2 Rok wydania 2018 Warszawa Wydanie 1 liczba stron 534 Format pdf Spis treści WYKAZ SKRÓTÓW 13 1. WSTĘP 25 2. ORBITY sztucznYCH SATELITÓW ZIEMI 31 2.1. Prawa Keplera 34 2.2. Części orbity 40 2.3. Zarys orbity 42 2.4. Położenie satelity na orbicie 43 2.5. Ewolucja składników orbit 47 2.6. Podsumowanie 49 3. ZAPEWNIENIE ŁĄCZNOŚCI SATELITARNEJ 51 3.1. Pokrycie 54 3.2. Widoczność 60 3.3. Anteny wielowiązkowe 65 3.4. Opóźnienie propagacyjne 69 3.5. Zjawisko Dopplera 74 3.6. Częstotliwości stosowane w łączności satelitarnej 78 3.7. Podsumowanie 79 4. KONSTELACJE SATELITÓW 81 4.1. Typy konstelacji 83 4.1.1. Styk obszarów satelitów przemieszczających się w tym samym kierunku (co-rotating) 86 4.1.2. Styk obszarów satelitów przemieszczających się w przeciwnych kierunkach (counter-rotating) 88 4.1.3. Konstelacje z fazowanymi położeniami satelitów 89 4.2. Orbita synchroniczna ze Słońcem 94 4.3. Konstelacja rozety 95 4.4. Przykłady konstelacji rozety 100 4.4.1. Konstelacja złożona z pięciu satelitów 100 4.4.2. Konstelacja złożona z sześciu satelitów 104 4.4.3. Sieci satelitarne, w których zastosowano konstelacje satelitów 111 4.5. Podsumowanie 112 5. BILANS ENERGETYCZNY 115 5.1. Wprowadzenie 117 5.2. Szumy i zakłócenia w łączu satelitarnym 120 5.3. Wypadkowy stosunek mocy sygnału do mocy szumu 122 5.3.1. Bilans łącza Ziemia–satelita (wyznaczenie (C/N0)Z–s) 124 5.3.2. Bilans łącza satelita–Ziemia (wyznaczenie (C/N0)s–Z) 151 5.3.3. Zakłócenia w łączach satelitarnych 160 5.4. Podsumowanie 175 6. MODULACJA I DEMODULACJA CYFROWA SYGNAŁU 177 6.1. Modulacja cyfrowa 179 6.1.1. Modulacja dwustanowa BPSK i DE-BPSK 180 6.1.2. Modulacja czterostanowa QPSK i DE-QPSK 182 6.2. Demodulacja sygnału cyfrowego 186 6.2.1. Demodulacja sygnału BPSK 187 6.2.2. Demodulacja sygnału QPSK 188 6.2.3. Jakość transmisji cyfrowej 189 6.3. Skuteczność zastosowania widma 191 6.4. Synchronizacja 192 6.5. Kodowanie protekcyjne 193 6.6. Innowacyjne metody modulacji i kodowania w łączach satelitarnych 198 6.7. Podsumowanie 203 7. PROTOKOŁY WEWNĘTRZNE SYSTEMU SATELITARNEGO 205 7.1. Kontrola błędów 207 7.1.1. Sprawność zastosowania kanału przy potwierdzeniu typu SW 208 7.1.2. Wydajność zastosowania kanału przy potwierdzeniu rodzaju GBN 210 7.1.3. Sprawność użycia kanału przy potwierdzeniu typu SR 212 7.2. Kontrola przepływu danych metodą przesuwającego się okna 214 7.3. Przepytywanie 215 7.4. Sieci VSAT a sieć SNA 218 7.5. Interfejsy wielopunktowych protokołów synchronicznych 218 7.6. Protokół SDLC 220 7.7. Protokół BISYNC 223 7.8. Podsumowanie 224 8. ZWIELOKROTNIENIE DOSTĘPU 225 8.1. Metody zwielokrotnienia dostępu 227 8.1.1. Częstotliwościowe zwielokrotnienie dostępu 227 8.1.2. Czasowe zwielokrotnienie dostępu 228 8.1.3. Kodowe zwielokrotnienie dostępu 229 8.2. Systemy dostępu wielokrotnego 231 8.2.1. Częstotliwościowe zwielokrotnienie dostępu w systemach VSAT o architekturze kraty 231 8.2.2. Częstotliwościowe zwielokrotnienie dostępu w systemach VSAT o architekturze gwiazdy 233 8.2.3. Czasowe zwielokrotnienie dostępu 237 8.3. Protokoły dostępu wielokrotnego używane w sieciach VSAT 240 8.4. Protokoły ze stałym przydziałem dostępu 241 8.4.1. FDMA-SCPC 241 8.4.2. Dostęp na żądanie rodzaju DA-FDMA 242 8.4.3. CDMA 243 8.4.4. TDMA 244 8.5. Protokoły z dostępem rywalizacyjnym 244 8.5.1. Aloha 244 8.5.2. SREJ-Aloha 244 8.5.3. Aloha szczelinowa 246 8.5.4. Tree CRA 247 8.5.5. ARRA 249 8.5.6. TARA 249 8.5.7. SREJ-Aloha/FCFS 251 8.5.8. RA-CDMA 251 8.6. Protokoły z dostępem rezerwacyjnym 254 8.6.1. DAMA/TDMA 255 8.6.2. DAMA/Slotted Aloha 257 8.6.3. Rezerwacja z synchronizacją lokalną 257 8.6.4. Dostęp wielokrotny mieszany 260 8.7. Analiza pracy łącza z protokołem Aloha 260 8.7.1. Przepustowość łącza z protokołem Aloha 261 8.7.2. Łącze z protokołem Aloha dla skończonej liczby użytkowników 263 8.7.3. Opóźnienie szczelinowego protokołu Aloha 265 8.8. Porównanie protokołów transmisji wykorzystywanych w systemach VSAT 271 8.8.1. Modele ruchu w sieciach VSAT 274 8.8.2. Parametry kanału i protokołu 275 8.9. Cechy różnorodnych protokołów dostępu – wyniki symulacji 275 8.10. Podsumowanie 282 9. SYSTEMY SATELITARNE VSAT 283 9.1. Oczekiwania i uwarunkowania prawne stawiane systemom VSAT 286 9.2. Topologia sieci VSAT 288 9.2.1. Architektura gwiazdy 289 9.2.2. Architektura kraty 291 9.2.3. Architektura punkt–punkt 292 9.2.4. Podsumowanie 293 9.3. System Skystar Plus 294 9.3.1. Uniwersalna karta protokołów 298 9.3.2. Adaptacyjny protokół transmisji 300 9.3.3. Charakterystyka kanału stacja centralna–VSAT 300 9.3.4. Charakterystyka kanału VSAT–stacja centralna 303 9.3.5. Praca protokołu adaptacyjnego AA/TDMA w trybie rywalizacyjnym 305 9.3.6. Praca protokołu AA/TDMA w trybie rezerwacyjnym 306 9.3.7. Praca systemu w stałym trybie rezerwacyjnym 307 9.3.8. Kontrola błędów 307 9.3.9. Kontrola przepływu informacji 307 9.3.10. Analiza opóźnień w protokole AA/TDMA 308 9.3.11. Opóźnienia w dostępie rywalizacyjnym RA/TDMA 309 9.3.12. Opóźnienia w dostępie rezerwacyjnym DA/TDMA 312 9.3.13. Opóźnienia w dostępie mieszanym 313 9.3.14. Opóźnienia związane z kolejkowaniem 314 9.4. Świeże rozwiązania techniczne w systemach VSAT 316 9.4.1. Optymalizacja ruchu TCP/IP 318 9.4.2. Zapewnienie adekwatnej jakości usług 321 9.4.3. Modulacja, kodowanie i kompresja sygnału 325 9.5. System 5IF Infinity marki iDirect Technologies 327 9.5.1. Objętość systemu 332 9.5.2. Usługi 332 9.6. System HX100 marki Hughes 333 9.7. Podsumowanie 336 10. SIECI SATELITARNE DO WOLNEJ TRANSMISJI danych 339 10.1. System Orbcomm 341 10.1.1. Usługi 343 10.1.2. Zwielokrotnienie dostępu 344 10.1.3. DCAAS 345 10.1.4. Objętość systemu 346 10.1.5. Ustalanie położenia terminala 346 10.1.6. Budowa segmentu naziemnego 346 10.1.7. Opis segmentu kosmicznego 353 10.2. System Leo One 358 10.2.1. Konstelacja satelitów systemu Leo One 358 10.2.2. Łącza satelitarne używane w systemie Leo One 361 10.2.3. Satelity 362 10.2.4. Terminale naziemne 364 10.2.5. Protokoły transmisyjne 365 10.2.6. Naziemne stacje bazowe 368 10.2.7. Usługi świadczone przez system Leo One 368 10.3. Porównanie systemów 369 10.4. Monitorowanie położenia pojazdów przy użyciu systemów satelitarnych 370 10.4.1. Struktura systemu 371 10.4.2. Łącze radiowe między terminalem ruchomym a centrum zarządzania 373 10.4.3. Systemy nawigacyjne używane przy monitorowaniu ruchu pojazdów 377 10.4.4. System Euteltracs 377 10.4.5. Systemy FMS wykorzystujące system Inmarsat C 386 10.4.6. Systemy FMS wykorzystujące system BGAN 389 10.4.7. Monitorowanie położenia pojazdów przy użyciu systemów Small Leo 390 10.4.8. FMS w Polsce 391 10.5. Podsumowanie 394 11. SIECI SATELITARNE przeznaczonE DO ŚWIADCZENIA USŁUG TELEFONICZNYCH 395 11.1. Sieci, w których zaimplementowano satelity niegeostacjonarne 397 11.1.1. Iridium 397 11.1.2. System Globalstar 404 11.1.3. Porównanie systemów 411 11.2. Sieci, w których zaimplementowano satelity geostacjonarne 412 11.2.1. Wprowadzenie 412 11.2.2. Opis standardu 412 11.2.3. Standard GMR-1 413 11.2.4. Standard GMR-2 421 11.3. Satelitarne systemy telefonii komórkowej 425 11.3.1. Projekt EAST 425 11.3.2. System ACeS 429 11.3.3. System Thuraya 433 11.4. Podsumowanie 436 12. SIECI SATELITARNE DO PRZENOSZENIA RUCHU IP 437 12.1. Wprowadzenie 439 12.2. Rola satelitarnej sieci IP 439 12.2.1. Sieć szkieletowa lub trankingowa 439 12.2.2. Dystrybucja treści do brzegu sieci 441 12.2.3. Tworzenie dostępu do Internetu 441 12.2.4. Satelitarny system transmisji grupowej (multicasting) 444 12.2.5. Standard DVB-S MPEG-2 444 12.3. Kanał zwrotny dla IP 446 12.3.1. Kanał zwrotny DVB-RCS 446 12.3.2. Techniki asygnowane dla IP 449 12.4. Podsumowanie 456 13. SZEROKOPASMOWE SIECI SATELITARNE 457 13.1. Dostęp do usług multimedialnych 460 13.2. Architektura systemów 462 13.3. Zakres częstotliwości dla szerokopasmowych sieci satelitarnych 465 13.4. Używane protokoły, platformy transmisyjne 466 13.4.1. Protokół TCP/IP 467 13.4.2. Platforma cyfrowa DVB-S 469 13.4.3. Protokół ATM 472 13.5. Geostacjonarne szerokopasmowe systemy dostępowe 473 13.6. Systemy (w których zaimplementowano satelity geostacjonarne) do łączności z samolotami 477 13.7. Globalne satelitarne szerokopasmowe systemy dostępowe 481 13.7.1. Teledesic – Internet w kosmosie 481 13.7.2. SkyBridge 488 13.8. Podsumowanie 493 14. SYSTEMY I USŁUGI OFEROWANE przez INMARSAT 495 14.1. Inmarsat A i B 501 14.2. Inmarsat C 502 14.2.1. Struktura systemu Inmarsat C 502 14.2.2. Interfejs radiowy systemu Inmarsat C 505 14.3. Inmarsat M i Mini-M 506 14.4. Usługi świadczone przez system Inmarsat 506 14.4.1. Serwis morski 506 14.4.2. Serwis lądowy 507 14.4.3. Serwis lotniczy 508 14.4.4. Inmarsat w służbie bezpieczeństwa 508 14.4.5. Wojskowe użycia Inmarsatu 509 14.5. Podsumowanie 510 15. PLATFORMY STRATOSFERYCZNE 511 16. LITERATURA 517 SKOROWIDZ 527