Сушко С. І., Сунегін Д. Г., скриньок К. С., Лиманська Н. Ю. Навчально-науковий Інститут телекомунікаційних систем при НТУУ «КПП» Індустріальний пров. 2, м. Київ, 03056, Україна

Анотація – в роботі викладені особливості постановки задачі по визначенню основних вимог до супутникових модемів, застосовуваним при побудові малої корпоративної мережі передачі інформації, переліком виконуваних ними функцій, а також основних технічних характеристик і параметрів.

I. Вступ

Особливість малої корпоративної мережі полягає в невеликій кількості приймально-передавальних центрів, розміщених на порівняно обмеженій території. Прикладом такої мережі є «Корпоративна супутникова мережа оперативного моніторингу вітроелектростанцій »(КССОМ ВЕС). Характерні особливості, а також очікувані основні тех-ніко-економічні параметри даної мережі розглянуті в [1].

КССОМ ВЕС передбачає обслуговування абонентів на території Україні з обмеженим набором послуг (телефон, факс, передача даних) і має загальний трафік до 100 Мбайт / добу. У мережі до 20 напрямків, з’єднаних через супутник з Центром обробки інформації в м. Києві. Смуга пропускання (частотний ресурс на транспондері) 64 кГц (дуплексний канал 2> <32 кГц). Частота передачі вгору в районі 14 ГГц, вниз 12 ГГц.

Приймачі приемопередающих станцій повинні забезпечувати прийом сигналу з вірогідністю бітової помилки не більш ніж 3-10 ‘6 протягом не менше 99,53% найгіршого місяця.

Результатом аналізу щодо зниження експлуатаційних витрат даної мережі стала відмова від оренди традиційних дорогих центральних HUB-станцій на користь розробки спеціалізованої програми управління мережею, а також визначення і виконання основних техніко-економічних вимог до апаратури земних станцій (ЗС) з урахуванням специфічних особливостей малої корпоративної супутникової мережі передачі інформації.

Одним з найважливіших елементів ЗС супутникового зв’язку є модеми. Від якості їх роботи залежать завадостійкість прийому інформації, займана смуга частот, рівень перешкод в сусідньому каналі і т. д., а все це, в кінцевому рахунку, впливає на пропускну здатність всієї системи супутникового зв’язку.

Супутникові модеми призначені для перетворення цифрового сигналу, що надходить від каналообразующей апаратури ЗС (мультиплексорів, апаратури передачі даних, речепреобразующего пристроїв і т. д.), в модульований радіосигнал на проміжній частоті (ПЧ) і для зворотного перетворення сигналу ПЧ в цифровий.

До складу сучасного модему входять наступні блоки: модулятор, демодулятор, кодер, декодер, інтерфейс, контролер управління і панель управління [2]. Що підлягає передачі інформація через блок інтерфейсу спочатку подається на кодер, де відбуваються її скремблірованіе і завадостійке кодування, а потім на модулятор, що формує модульований сигнал. У приймальні частини модему (демодулятора і декодері) здійснюються когерентне детектування сигналу і виділення інформації.

У супутникових модемах часто передбачено також виконання наступного набору контрольно-вимірювальних функцій:

• контроль температури передавача;

• контроль випромінюваної потужності;

• сигналізація втрати захоплення опорної частоти місцевим гетеродином;

• загальна сигналізація збою в роботі;

• включення і виключення випромінювання передавача та ін

II. Основна частина

Основним елементом будь-якого модему є модулятор / демодулятор. Модулятор / демодулятор призначений для перетворення інформаційного сигналу в сигнал, придатний для передачі по лінії зв’язку. Спосіб модуляції відіграє основну роль в досягненні максимально можливої ​​швидкості передачі інформації при заданій ймовірності помилкового прийому. У супутникових модемах, як правило, застосовуються такі види модуляції: частотна, відносна фазова (фазоразностной) і квадратурна амплітудна модуляція, часто звана багатопозиційної амплі-тудно-фазової: BPSK, QPSK, OQPSK, 8PSK, 16QAM, CPFSK [3].

Специфічні особливості розглянутої малої корпоративної мережі передачі інформації, а саме – обмежений набір послуг, що надаються абонентам, і, як наслідок, мала смуга пропускання (64 кГц), а також прагнення до зниження вартості апаратури ЗС та експлуатаційних витрат на мережу в цілому зумовили вибір одного з найпростіших видів модуляції – двофазної або двійковій фазової маніпуляції (BPSK), пріінятой в ряді основних стандартів в США і Європі.

Одним із способів боротьби з помилками в каналі зв’язку є застосування завадостійкого кодування, що реалізовується в кодере / декодері.

Для контролю помилок доцільно використовувати коди з хорошою виявляє і виправляє здатністю пакетів помилок. У супутникових модемах, як правило, застосовуються такі види завадостійкого кодування: Вітербо, послідовне, Турбо-кодування (0.495 і 0.793), Ріда-Соломона.

Для розглянутої мережі як завадостійкого коду доцільне застосування турбокоди з таких міркувань. Характеристики завадостійкості турбо-кодів краще, ніж характеристики завадостійкості інших коригувальних кодів. Турбо-коди практично впритул наблизилися до так званої кордоні Шеннона: з енергетичної ефективності вони поступаються теоретичного граничного значення лише 0.5 дБ [4].

Обчислювальна складність турбо-декодера в розрахунку на один інформаційний біт не залежить від довжини інформаційного блоку і порівнянна з складністю декодера Вітербо для згортального коду. [5].

Протокол множинного доступу (Multiple Access Control – MAC) визначає набір правил управління передачею трафіку від безлічі розподілених терміналів через загальний супутниковий канал (моноканал) і відіграє головну роль в досягненні високих робочих характеристик всією системою супутникового зв’язку.

Розрізняють такі основні способи розділення каналу: по ресурсу мережі, статистичний і випадковий [6].

Реалізація методів доступу (МД) по ресурсу мережі полягає в плануванні (резервування) ресурсу мережі для передачі повідомлень: частоти (FDMA), часу (TDMA), кодів (CDMA), простору (SDMA) або їх поєднань (гібридні МД).

Статистичні МД здійснюють фіксоване планування ресурсів мережі до початку передач вузлів. При цьому для планування використовується інформація про навантаження і топології мережі.

Випадкові методи МД функціонують в умовах асинхронної мережі (наприклад, різні варіанти методу ALOHA) і ефективні для великої кількості станцій у мережі.

З урахуванням невеликої кількості станцій в малій корпоративної мережі і невеликого обсягу переданого трафіку, у розглянутій мережі обраний протокол множинного доступу TDMA з резервуванням. При такою схемою кадр складається з двох інтервалів, що привласнюються кожній зі станцій, що ведуть передачу. Якщо в момент передачі станція визначає, що обидва інтервалу в даний момент часу зайняті, то їй дається відбій на передачу і вона стає в очікування.

Для правильної роботи модему необхідно виділити несучу частоту переданого сигналу і тактову частоту інформаційного сигналу. Ця функція реалізується за допомогою схеми синхронізації. Очевидно, тимчасова синхронізація необхідна також при використанні методів тимчасового поділу сигналів різних станцій.

Як застосовуваного протоколу формування цифрового потоку, з урахуванням характеру переданого в мережі трафіку (дані і мова) а також визначеної раніше схемою множинного доступу і поставленої метою мінімізації витрат (відсутність дорогої системи управління) у розглянутій мережі обраний протокол передачі FRAME RELAY з доповненням LNI, IP (Internet Protocol) [7], що забезпечує невелику тимчасову затримку при передачі кадрів (у порівнянні, наприклад, з Х.25), що вкрай істотно при передачі мови.

Крім передачі основних даних, між вузлами мережі необхідно також передбачити передачу стандартних регулярних службових повідомлень, що сповіщають Центр обробки інформації про стан основних параметрів станцій (моніторинг мережі), порядок взаємодії між станціями і роботі мережі в аварійному режимі (при виході з ладу основного каналу)

III. Висновок

Таким чином, проаналізовано та визначено основні техніко-економічні вимоги, характеристики і параметри для супутникових модемів, що плануються для застосування при побудові малої корпоративної мережі передачі інформації з урахуванням особливостей такої мережі. Надалі планується більш детально проаналізувати ефективність застосування різних протоколів формування цифрового сигналу і вивчити спеціалізовані програми, які застосовуються для управління супутниковими мережами.

IV. Список літератури

[1] скриньок К. С., Когут А. П., СунегінД. Г., Сушко С. І. Мала супутникова корпоративна мережа передачі інформації. Матеріали 13-й Міжнародній Кримській конференції “НВЧ-техніка і телекомунікаційні технології “, Севастополь, 8-12 вересня 2003

[2] В. Ю. Бобков, В. І. Нагірне, М. В. Ефі моє Супутникові модеми. – М.: Мережі і системи зв’язку № 8, 1997 р.

[3] Йоган Шиллер Мобільні комунікації.: Пер. З англ, – М.: Видавничий дім “Вільямс”, 2002. – 384 с.

[4] Стопінге В. Бездротові лінії зв’язку й мережі. : Пер. з англ. – М.: Видавничий дім “Вільямс”, 2003. – 640 с.

[5] Скляр, Бернард Цифрова зв’язок. Теоретичні основи і практичне застосування, 2-е видання.: Пер. з англ. – М.: Видавничий дім “Вільямс”, 2003. – 1104 с.

[6] А. І. Міночкін, В. А. Романюк Методи множинного доступу в мобільних радіомережах. – Зв’язок, № 2, 2004 р.

[7] В. П. Гордієвський Ефективність супутникових мереж Frame Relay. – Вісник зв’язку, № 8, 2002 р.

SATELLITE MODEM FOR SMALL CORPORATE DATA TRANSMISSION NETWORKS

Sushko S. I., Sunegin D. G., Sunduchkov K. S., Limanskaya N. Yu.

Research Institute of Telecommunications, National Technical University of Ukraine “Kyiv Poiytechnicai Institute ”

1  industriainyy Provuiok, Kyiv, Ukraine, 03056

Abstract – in operation the features of production of the target setting of the main requirements to satellite modems used at construction of a small corporate network for data transmission, list of functions, fulfilled by them, and also main characteristics and parameters are stated.

I.  Introduction

The feature of the small corporate network consists in small quantity of the transceiver centers placed in rather limited territory. An example of such network is «The Corporate satellite network of operating monitoring wind-electric stations». The idiosyncrasies, and also expected main technical and economic parameters of the given network are considered in [1].

II.  Main part

For satellite modems which are the schedule for application at construction of a small corporate transmission network, the following technical and economic requirements, characteristics and parameters are defined:

•       Sort of modulation – BPSK;

•       The type of noise-resistant coding – turbocoding;

•       Multiple Access Control – TDMA with backup;

•       The transfer protocol – FRAME RELAY with addition LNI, IP (Internet Protocol).

III.  Conclusion

Thus, the main technical and economic requirements, characteristics and parameters for satellite modems which are recognized schedule for application at construction of a small corporate transmission network for data transmission in view of features of such network are analyzed and defined. In further is recognized schedule in more details to analyze efficiency of application of different protocols of data transmission and to study specialized programs used for handle by satellite networks.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»