2. Spis Treści
Wstęp
Rozdział 1 Zasada działania i ograniczenia łączności satelitarnej
Zanik sygnału spowodowany deszczem
Opóźnienie sygnału
Widoczność
Sfera Fresnela
Rozdział 2 Dwukierunkowa komunikacja satelitarna
Wstęp
Przepustowość
Przenośny internet satelitarny - Przenośny modem satelitarny
Internet przez telefon satelitarny
Rozdział 3 Odbiór satelitarny, wysyłanie drogą naziemną
Wstęp
Wymagania sprzętowe
Wymagane oprogramowanie
Zasada działania
3. Rozdział 4 Jednostronny odbiór multicast, bez sygnału zwrotnego
Wstęp
Komponenty sprzętowe systemu[
Komponenty programowe systemu
Rozdział 5 Redukcja opóźnień.
Ogólnie
Rozdział 6 Internet satelitarny
Internet satelitarny
Realizacja połączeń
Współpraca systemów naziemnych i satelitarnych
4. Wstęp
Satelitarne usługi internetowe stosowane
są w miejscach, w których naziemny
dostęp do Internetu jest nieosiągalny
oraz tam gdzie wymagany jest mobilny
dostęp do sieci. Internet drogą
satelitarną dostępny jest globalnie,
również dla statków na morzu oraz
poruszających się pojazdów
naziemnych.
6. Zanik sygnału
spowodowany deszczem
Na łączność satelitarną wpływa wilgoć i deszcz
przenikający przez ścieżkę sygnału. Skutki są
mniejsze na niższych częstotliwościach, takich
jak pasma L i C, ale są dość poważne na
wyższych częstotliwościach, takich jak pasma Ku
i Ka. W obszarach tropikalnych z dużymi
opadami najpopularniejsze są pasma C (4 / 6
GHz) z polaryzacją kołową. Na wyższym paśmie
Ka (19/29 GHz) podczas deszczu stosowane są
specjalne techniki, takie jak duże marginesy
zakłóceń spowodowanych deszczem,
adaptacyjne sterowanie mocą nadajnika i
zmniejszenie przepustowości.
7.
Czas na jaki połączenie jest tracone redukowany
jest poprzez zwiększenie średnicy anteny
satelitarnej skupiając w ten sposób większą ilość
sygnału satelitarnego na kanale odbiorczym oraz
wytwarzanie intensywniejszego sygnału
zwrotnego.
Nowoczesne konsumenckie anteny satelitarne są
stosunkowo małe, co zmniejsza margines
zakłóceń sygnału spowodowanego deszczem i
zwiększa moc sygnału odbieranego wysyłanego
z satelity, zwiększając również koszt.
8.
Duże komercyjne anteny satelitarne o średnicy od
3.7m do 13m stosowane są w celu osiągnięcia
dużych marginesów wpływu deszczu oraz
zmniejszenia mocy potrzebnej do transmisji
danych z satelity, zmniejszając koszt ich
transmisji.
Nowoczesny sprzęt DVB-S2, ze sprzężeniem
zwrotnym sygnału pozwala na dynamiczne
zmiany modulacji sygnału w odpowiedzi na
pojawienie się zakłóceń spowodowanych
deszczem w miejscu gdzie znajduje się odbiorca.
Pozwala to na zwiększenie przepustowości łącza
w czasie normalnej przejrzystości powietrza
zmniejszając przez to koszt transmisji danych.
9. Opóźnienie sygnału
Opóźnieniem sygnału nazywamy czas jaki mija
od momentu wysłania sygnału do czasu
uzyskania odpowiedzi na ten sygnał, lub w
przypadku jednokierunkowej komunikacji od
czasu wysłania sygnału i jego odebrania u
odbiorcy. W porównaniu do komunikacji
naziemnej, wszystkie geostacjonarne satelity
komunikacyjne cechują się dużym czasem
opóźnienia spowodowanym transmisją z Ziemi
na odległość 35 000 kilometrów w kosmos do
satelity na orbicie geostacjonarnej i ponownie na
ziemię.
10.
Opóźnienie sygnału może wynosić od 500 do
900 milisekund czyniąc tą usługę bezużyteczną
w zastosowaniach wymagających przesyłu
danych w czasie rzeczywistym, takich jak gry
internetowe czy operacje chirurgiczne na
odległość. Opóźnienia mogą być bardzo
nieprzyjemne odczuwane w aplikacjach
interaktywnych, takich jak VoIP czy
wideokonferencje lub inne zastosowania
komunikacyjne. Podczas interaktywnego dostępu
zdalnego również odczuwalne mogą być
problemy spowodowane opóźnieniami.
Opóźnienia te są tolerowane w przypadku
podstawowych usług takich jak dostęp do
skrzynki pocztowej czy przeglądania stron
internetowych, gdyż są wtedy ledwo zauważalne.
11.
Nie istnieje łatwy sposób na rozwiązanie tego
problemu. Opóźnienie jest głównie spowodowane
prędkością światła równą 299.792,458 km/sekundę
w próżni. Nawet gdy wyeliminujemy wszystkie inne
opóźnienia sygnału, nadal fale elektromagnetyczne
potrzebować będą 233 milisekund na pokonanie
odległości do odbiorcy w jedną stronę, sumarycznie
dając 70.000 km do przebycia od źródła sygnału na
ziemi do celu również naziemnego. 140.000 km dla
przebycia sygnału w obie strony (od odbiorcy do
nadawcy i w drugą stronę). Ogólnie, przy
normalnych opóźnieniach sygnał potrzebuje od 500
do 700 milisekund na przebycie. Każdy dostęp
wdzwaniany jest o wiele korzystniejszy od dostępu
satelitarnego, gdyż suma wszystkich występujących
opóźnień to przeciętnie nie więcej niż 150 do 200
milisekund.
12.
Proponowaną alternatywą dla geostacjonarnych
przekaźników są zasilane energią słoneczną
ultralekkie statki powietrzne, które latałby nad
wybranym terenem na wysokości około 20
kilometrów nad ziemią pod kontrolą
autonomicznego komputera pokładowego. Baterie
pokładowe zasilane byłyby w czasie dnia, a w nocy
zasilały by energią układy statku powietrznego.
Naziemne stacje nadawcze przekazywały by
sygnał przez statek powietrzny, co w rezultacie
znacznie skróciłoby czas przebycia sygnału tam i z
powrotem od nadajnika do odbiorcy do tylko 0.12
milisekundy.
13. Widoczność
Zwykle w prostej linii między anteną a satelitą nie
może znajdować się żadna przeszkoda aby cały
system działał poprawnie. Sygnał jest podatny na
pochłanianie i rozpraszanie nie tylko przez przez
wilgoć, ale również obecność drzew i innej
roślinności wpływa niekorzystnie na sygnał. Wraz
ze spadkiem częstotliwości radiowej sygnału
poniżej 900 MHz zmniejsza się wpływ roślinności,
jednak większość komunikacji satelitarnych działa
powyżej 2 GHz, dzięki czemu stają się one
wrażliwe na nawet niewielkie przeszkody takie jak
liście drzew. W czasie instalacji anteny
satelitarnej w zimie musi być brany pod uwagę
14. Sfera Fresnela
Linia sygnału radiowego pomiędzy dwoma antenami
satelitarnymi nie jest idealnie prosta i jednolita, tak jak
gdyby to była wiązka światła. Gdy sygnał rozchodzi się od
stacji nadawczej, poszerza się aż do punktu środkowego
między dwoma antenami, a następnie ponownie się zwęża
dochodząc do anteny odbiorczej. Zjawisko to znane jest
jako strefa Fresnela. Ogranicza to użyteczność anten
satelitarnych w miejscach, gdzie jest bardzo ograniczony
dostęp do otwartego nieba. Na drodze sygnału w
kosmosie nie może być żadnej przeszkody nie tylko na
bezpośredniej linii prostej, ale również na poszerzeniu
strefy Fresnela, która może być kilka metrów średnicy
większa niż naziemna antena satelitarna.
16. Wstęp
Dwukierunkowe internetowe połączenie satelitarne wiąże się
zarówno wysyłaniem i odbieraniem danych przez nadajnik typu
VSAT do zdalnego koncentratora usługodawcy, który następnie
przekazuje dane za pośrednictwem naziemnej instalacji do
Internetu. Anteny na obu końcach muszą być precyzyjnie
nakierowane na właściwego satelitę, aby uniknąć zakłóceń z
innych satelitów. Niektórzy usługodawcy zobowiązują klienta do
zapłaty za zainstalowanie systemu i poprawnie ustawienie anteny
przez personel techniczny usługodawcy — jednakże europejska
firma ASTRA2Connect zachęca użytkowników do samodzielnej
instalacji systemu i udostępnia szczegółowe instrukcje jak tego
dokonać. Wielu klientów na Bliskim Wschodzie i w Afryce jest
również zachęcanych do samodzielnej instalacji systemu. Na
każdym zakończeniu typu VSAT częstotliwość, moc i szybkość
transmisji musi być dokładnie ustawiona pod kontrolą usługoda
17.
Istnieje kilka rodzajów dwukierunkowych satelitarnych
usług internetowych, w tym wielodostęp z podziałem
czasowym (TDMA) i pojedynczy kanał na przewoźnika
(SCPC). Dwukierunkowym systemem może być prosty
terminal typu VSAT o średnicy 60-100cm i mocy
wyjściowej kilku watów, przeznaczony dla konsumentów
oraz małych firm lub większych systemów, które
zapewniają większą przepustowość. Takie systemy są
często wprowadzane na rynek jako "satelitarne usługi
szerokopasmowe" i mogą kosztować od dwóch do trzech
razy więcej za miesiąc niż naziemne systemy jak np.
ADSL. Modem satelitarny konieczny do działania tej usługi
często jest własnością usługodawcy, ale niektóre modemy
są zgodne z kilkoma dostawcami. Są one również drogie,
kosztują w przedziale od $ 600 do $ 2000 Dolarów
amerykańskich.
18.
Dwukierunkowy terminal "iLNB" stosowany przez
ASTRA2Connect posiada nadajnik o mocy 500mW
oraz konwerter LNB polaryzacji liniowej — oba
działające na paśmie Ku. Ceny za modemy od
Astra2Connect oscylują od 299 do 350€. Ten typ
systemu generalnie nie nadaje się do montażu na
podjazdach, jednak niektóre anteny mogą zostać
wyposażone w system automatycznego
nakierowywania i dostosowywania kierunku anteny
względem satelity, te są z kolei dość kosztowne i
uciążliwe. Technologia ta została dostarczona dla
ASTRA2Connect przez Belgijską firmę Newtec.
19. Przepustowość
Klienci internetu satelitarnego to klienci od zwykłych
użytkowników domowych z jednym komputerem do dużych
odległych ośrodków biznesu z ilością komputerów liczoną w
setkach.
Użytkownicy domowi często korzystają z udostępnionego
łącza satelitarnego, dla obniżenia kosztów, jednocześnie
umożliwiając wysoką szczytową przepustowość gdy nie
dochodzi do przeciążeń. Zwykle stosowane są ograniczenia
dostępu do pasma, tak aby każdy użytkownik dostawał
sprawiedliwy udział w paśmie, zgodnie z ich opłatą za łącze.
Gdy użytkownik przekroczy swój limit, usługodawca może
spowolnić szybkość dostępu, obniżyć priorytet ruchu danego
użytkownika lub naliczyć opłaty za przekroczenie limitu. Dla
konsumenckiego internetu satelitarnego, limit może wynosić
od 200 Megabajtów do 17 Gigabajtów miesięcznie.
20.
wspólne łącze usługodawcy, może mieć szybkość od 1 do 40
Mbit / s oraz być dzielone przez maksymalnie od 100 do 4000
użytkowników końcowych. Dlatego średnia szybkość transmisji
na komputerze użytkownika końcowego wynosi jedynie około 10
- 20kbit / s. To jest odpowiednie dla większości ludzi, ale z
pewnością nie są odpowiednie dla ludzi, którzy chcą wykonać
transfery na wielką skalę, takie jak pliki wideo, muzyki czy
rozmawiać przez długie okresy czasu za pomocą telefonów
VoIP.
Nadawanie od użytkowników jest zwykle dzielone zgodnie z
TDMA, co polega na przekazywaniu okazjonalnych krótkich
pakietów, na przykład wtedy, gdy mysz zostanie kliknięta.
Użytkownicy biznesowi zwykle wybierają usługi z dedykowanym
pasmem gdzie ruch jest nadzorowany po stronie użytkownika, a
nie usługodawcy.
21.
Każda ze zdalnych lokalizacji może być również
wyposażona w modem telefoniczny. Połączenia
takie są realizowane jak przez konwencjonalnych
usługodawców połączeń wdzwanianych.
Dwukierunkowe satelitarne systemy mogą
czasami użyć kanału modemu w obu kierunkach
do przesyłu danych, dla których opóźnienia są
bardziej istotne niż szerokość pasma,
zostawiając kanał satelitarny do pobrania
danych, gdzie pasmo jest ważniejsze niż
opóźnienia, takich jak transfer danych.
22.
W 2006 Komisja Europejska sfinansowała projekt
UNIC, który ma na celu przeprowadzanie badań
nad tworzeniem, optymalizacją i zatwierdzania
nowych interaktywnych usług szerokopasmowych
usług telewizyjnych dostarczanych przez tanie
dwudrożne połączenia satelitarne do rzeczywistych
użytkowników końcowych w domu. Architektura
UNIC używa standardu DVB-S2 do odbioru oraz
DVB-RCS do nadawania.
Normalne anteny typu VSAT (1.2 - 2.4m średnicy)
są szeroko używane dla usług typu VoIP.
Połączenie głosowe jest przesyłane w postaci
pakietów przez satelitę i internet. Dzięki
wykorzystaniu technik kodowania i kompresji
przepustowość wymagana dla jednego połączenia
w obie strony to tylko 10.8 kilobitów na sekundę.
23. Przenośny internet satelitarny
- Przenośny modem satelitarny
Te samodzielne urządzenia zwykle mają kształt
płaskich prostokątnych pudełek. Nie muszą być
nakierowane bezpośrednio w satelitę jak w przypadku
terminali typu VSAT. Wyrównanie nie musi być
bardzo dokładne, urządzenia te mają wbudowane
mierniki mocy sygnału, aby użytkownik mógł
dostosować urządzenie prawidłowo samodzielnie.
Modemy te posiadają powszechnie stosowane
złącza, takie jak Ethernet lub Universal Serial Bus.
Niektóre mają również zintegrowany Bluetooth dzięki
czemu działają jako telefon satelitarny. Modemy
również często mają własne baterie, dzięki czemu
mogą one być podłączone do laptopa nie korzystając
z zasilania z jego baterii. Najpowszechniejszym
terminalem tego systemu jest BGAN od Inmarsatu.
24.
Terminale te mają rozmiar teczki i niemal
symetryczne prędkości połączenia na poziomie
około 350-500 kbit / s. Istnieją mniejsze modemy,
takie jak te oferowane przez Thuraya, ale
pozwalają połączyć się tylko z przepustowością
144 kbit / s i to w ograniczonym obszarze.
Korzystanie z takiego modemu jest bardzo
kosztowne. Wykorzystanie pasma kosztuje
pomiędzy $ 5 i $ 7 za megabajt. Modemy są
również drogie, zazwyczaj kosztują między 1000
i 4000 dolarów.
25. Internet przez telefon
satelitarny
Przez wiele lat telefony satelitarne umożliwiały łączność z
internetem. Przepustowość łącza waha się od około 2400
bitów na sekundę na sieci satelitów Iridium i telefonach
bazujących na ACeS aż do 15 kbit / s przy wysyłaniu i do
60 kbit / s przy odbieraniu na telefonach marki Thuraya.
Globalstar również zapewnia dostęp do Internetu z
szybkością 9600 bitów na sekundę oraz podobnie jak w
przypadku Iridium i ACeS konieczne jest połączenie
wdzwaniane, a cena liczona jest za minutę połączenia.
Globalstar i Iridium planują uruchomienie nowych
satelitów oferujących zawsze-dostępne usługi transmisji
danych przy wyższych prędkościach.
26.
Z telefonów Thuraya również można łączyć z
szybkością 9600 bitów dla połączenia
wdzwanianego, usługa dostępu z szybkością 60
kilobitów jest jednak zawsze włączona a użytkownik
jest rozliczany za ilość danych przesłanych (ok. $ 5
za megabajt). Telefony te można podłączyć do
laptopa lub innego komputera przy pomocy kabla
USB lub interfejsu RS-232. Ze względu na niską
przepustowość pasma niezmiernie powolne jest
przeglądanie stron internetowych z takiego
połączenia, przydatne jest ono jednak do wysyłania
e-maili, zdalnego połączenia SSH czy do użytku
innych protokołów niskiej przepustowości. Telefony
satelitarne często wyposażone są w anteny dookólne
i nie jest wymagane dostosowanie do pozycji satelity
tak długo, jak długo istnieje niezakłócone połączenie
w linii prostej między telefonem i satelitą.
28. Wstęp
Wysyłanie danych drogą naziemną w tym
systemie wykonywane jest z użyciem
tradycyjnego dostępu wdzanianego do Internetu.
Wychodzące dane przesyłane są przez telefon
modem, a odbiór danych odbywa się przez przez
satelitę z prędkością bliską łączom
szerokopasmowego dostępu do Internetu. W
Stanach Zjednoczonych licencja FCC jest
wymagana dla stacji nadawczej usługodawcy, nie
jest wymagana dla użytkowników końcowych.
29.
System ten może również wykorzystywać General
Packet Radio Service (GPRS) jako kanał zwrotny od
klienta. Za pomocą połączenia, które jest oferowane
w standardzie GPRS lub EDGE, ilość przesyłanych
danych jest bardzo niewielka, a ponieważ ta usługa
nie jest płatna za czas, lecz za ilość danych
pobranych, użytkownicy mogą surfować i pobierać w
szerokopasmowych prędkościach. Innym
zastosowaniem GPRS-u jako kanału zwrotnego
byłaby mobilność, gdy usługa jest świadczona przez
satelity, które przekazują sygnał w zakresie od 50 do
53 dBW. Korzystanie z anteny satelitarnej o średnicy
33 cm, podłączonej do laptopa podłączonego do
telefonu GSM wyposażonego w modem GPRS,
umożliwia mogą korzystanie z szerokopasmowej
łączności satelitarnej.
30. Wymagania sprzętowe
Stacja nadawcza (nazywana również "teleportem",
"zakończeniem", "stacją źródłową", lub "hubem") składa się z
dwóch komponentów:
Połączenie internetowe: Rutery dostawcy usługi podłączone są
do serwera pośredniczącego, który może narzucić ograniczenia
Quality of Service (QoS) na przepustowość łącza poprawiając
jego sprawność i gwarantując ciągłość transmisji dla wszystkich
użytkowników. Rutery te dalej są łączone z enkapsulatorem DVB,
który dalej podłączony jest do modemu DVB-S. Sygnał radiowy z
modemu DVB-S jest podłączony do konwertera, a ten z kolei
przez kabel koncentryczny do nadajnika na zewnątrz budynku.
Nadajnik satelitarny: konwerter blokowy (BUC) oraz dodatkowo
konwerter LNB, który może wykorzystywać Falowód do
podłączenia do dodatkowego przetwornika satelitarnego OMT
przykręconego do wysięgnika przymocowanego do anteny
satelitarnej.
31.
W odległej lokalizacji (stacji naziemnej) w skład instalacji
wchodzą:
Jednostka na zewnątrz budynku:
Antena satelitarna oraz jej punkt zamocowania
przetwornik satelitarny
uniwersalny przetwornik LNB, dla pasma Ku.
kabel koncentryczny
jednostka wewnątrz budynku:
karta DVB-S na złączu PCI wewnątrz komputera
lub, zewnętrzny modem podłączony "skrętką" RJ-45 lub
kablem USB do komputera
32. Wymagane oprogramowanie
Odległe lokalizacje wymagają niewielkiej ilości
dostosowania oprogramowania dla zapewnienia
autentykacji i ustawienia serwera pośredniczącego.
Filtrowanie jest zwykle wykonywane przez
oprogramowanie karty DVB.
Często niestandardowe zakresy adresów IP są
stosowane dla adresowania opóźnienia i problemów
asymetrii połączenia satelitarnego. Dane przesyłane
przez połączenie satelitarne często są także
szyfrowane - w przeciwnym wypadku dane te byłyby
dostępne dla wszystkich użytkowników odbiorników
satelitarnych.
33.
Wiele implementacji IP-przez-satelitę używa sparowanych
serwerów proxy w obu punktach końcowych, aby niektóre
rodzaje komunikacji między klientami i serwerami[3] mogły
akceptować opóźnienia związane ze specyfiką połączenia
satelitarnego. Z podobnych powodów, istnieją specjalne
implementacje wirtualnych sieci prywatnych (VPN)
zaprojektowane do użytku przez połączenia satelitarne,
ponieważ standardowe oprogramowanie VPN nie może
obsłużyć długiego czasu podróży pakietów.
Prędkości przesyłu są ograniczone przez modem
użytkownika. Opóźnienia są wysokie, ponieważ dla
satelitarnych systemów dostępu do internetu jest to
minimum 240 ms w jedną stronę, w wyniku czego
minimalny czas przesyłu sygnału tam i z powrotem to
500ms. Prędkości pobierania danych mogą okazać się
bardzo szybkie w porównaniu do połączeń wdzwanianych.
34. Zasada działania
Stacje nadawcze używają serwerów
pośredniczących w stacjach naziemnych
(Teleportach), które są skonfigurowane tak aby
przekierować całey wychodzący ruch do serwera
QoS, co upewnia, że użytkownik na pewno nie
przekroczy przydzielonego pasma lub
miesięcznych limitów ruchu. Dane są następnie
wysyłane do encapsulatora, który wstawia
pakiety IP wewnątrz pakietów DVB. Te z kolei są
następnie przesyłane do modemu DVB, a
następnie do nadajnika (BUC).
36. Wstęp
Jednostronny odbiór multicast jest stosowany dla danych
protokołu internetowego bazujących na dystrybucji danych
multicast, takich jak dane, dźwięk czy obraz. W USA, licencja
Federalnej Komisji Łączności (FCC) jest wymagana tylko w
przypadku stacji nadawczej i nie jest wymagana licencja dla
użytkowników. Należy pamiętać, że większość protokołów
internetowych nie będzie działać poprawnie w jednostronnym
dostępie, gdyż wymagają kanału zwrotnego. Jednakże,
zawartość Internetu, taka jak strony internetowe nadal może
być rozprowadzana w jedną stronę przez system
"przepychający" je do lokalnego użytkownika końcowego, choć
pełna interaktywność nie jest możliwa. To jest tak jak w radiu
czy telewizji (na wzór teletekstu), które oferuje bardzo ubogi
interfejs użytkownika.
37. Komponenty sprzętowe
systemu[
Podobnie jak w przypadku jednokierunkowego
sygnału satelitarnego z naziemnym kanałem
zwrotnym, dostęp satelitarny w tym systemie
może posiadać również interfejs dostępu do
publicznych komutowanych sieci telefonicznych
pozwalający na ograniczoną komunikację
wychodzącą od użytkownika. Połączenie z
internetem nie jest konieczne, ale wiele
rozwiązań tego typu posiada serwer FTP służący
do kolejkowanego rozsyłania plików przez sygnał
satelitarny.
38. Komponenty
programowe systemu
Większość jednokierunkowych rozwiązań typu
multicast wymaga przygotowania
oprogramowania dedykowanego dla odległych
stacji. Oprogramowanie na stacji odbiorczej
musi filtrować i przechowywać dane, oraz
udostępniać interfejs selekcyjny do wyboru
danych do wyświetlenia. Oprogramowanie na
stacji nadawczej musi posiadać narzędzie
kontroli dostępu, kolejkowania priorytetowego,
wysyłającego i enkapsulującego dane.
40. Ogólnie
Przyczyną znacznej części spowolnień związanych
Internetem satelitarnym jest to, że dla każdego
żądania danych, musi zostać wykonana duża ilość
zapytań "tam i z powrotem" zanim każde użyteczne
dane mogą być odebrane przez odbiorcę[4].
Specjalne zakresy IP i pośrednicy sieciowi mogą
również zredukować opóźnienia poprzez
ograniczanie liczby wysyłek zapytań "tam i z
powrotem" i / lub uproszczenia i zmniejszenia
długości nagłówków protokołu. Tego typu
technologie są powszechnie określane jako
akceleracja TCP, pobieranie wstępne HTTP i
buforowanie Systemu Nazw Domen.
41.
W kosmosie dostęp do Internetu również osiągany
jest drogą satelitarną.
Metody blokowania reklam efektywne w komunikacji
naziemnej, takie jak Adblock dla Firefox, są
wyjątkowo korzystne dla satelitarnego Internetu,
ponieważ większość witryn internetowych stosuje
metody uniemożliwiające buforowanie stron przez
przeglądarki internetowe czy bufor po stronie
usługodawcy internetowego (celem maksymalizacji
liczby odsłon reklamy spółek powiązanych ze
spółką serwującą witrynę odwiedzaną przez
użytkownika).
43. Internet satelitarny
Satelity telekomunikacyjne wykorzystywano na potrzeby
Internetu prawie od początku jego powstania. Przesłanką tego
były następujące zalety łączności satelitarnej: pokrycie
dużych obszarów Ziemi, możliwość równoczesnego
doprowadzania informacji niezależnie do wielu abonentów,
możliwość szybkiego zrealizowania połączeń zarówno z
użytkownikami stacjonarnymi, jak i ruchomymi. Ma to
szczególne znaczenie dla krajów rozwijających się, o słabych
infrastrukturach, zwłaszcza telekomunikacyjnych.
Początkowo satelity geostacjonarne systemów łączności
stałej FSS były wykorzystywane głównie do połączeń
odległych sieci komputerowych i w mniejszym zakresie do
bezpośrednich połączeń ze stosunkowo małą liczbą
użytkowników, dysponujących stacjami naziemnymi
nadawczo-odbiorczymi typu VSAT (w większości byli to tzw.
użytkownicy zbiorowi, współpracujący za pośrednictwem sieci
lokalnych).
44.
W celu dostarczenia informacji do wielu
użytkowników dogodniejsze są satelity
radiodyfuzyjne DBS typu Astra lub satelity
telekomunikacyjne, których kanały radiowe są
wykorzystywane do nadawania
szerokopasmowych sygnałów telewizyjnych,
np. satelity typu Eutelsat. Zaletą takiego
rozprowadzania informacji jest stosunkowo
duża moc nadawania i szerokie pasmo kanału
transmisyjnego satelitów.
45.
Ze względu na dużą niesymetryczność interaktywnych połączeń
internetowych z wieloma indywidualnymi użytkownikami, do
połączeń zwrotnych można wykorzystywać linie telefoniczne lub inny
system wąskopasmowy. Dla przesyłania sygnałów multimedialnych,
przy wykorzystaniu dużych strumieni informacji, mogą służyć, po
odpowiednich adaptacjach, zarówno kanały telewizyjne analogowe,
jak i cyfrowe typu DVB/MPEG-2. Właściwie jedynym koniecznym
rozwiązaniem jest wprowadzenie w każdym przypadku nowego
protokołu transmisji multicast, uwzględniającego warunki pracy z
wieloma użytkownikami jednocześnie. Ze względu na bardzo szybki
rozwój sieci internetowych World Wide Web (WWW) oraz coraz
szerszy zasięg usług multimedialnych, rozwiązanie takie będzie
przydatne nie tylko dla obszarów o małej gęstości zaludnienia, gdzie
często jest ono jedynym sposobem włączenia użytkowników do sieci
komputerowych, ale również w gęsto zaludnionych metropoliach, ze
względu na możliwość wykorzystywania szerokich pasm do
przesyłania szerokopasmowych informacji oraz łatwość uzyskiwania
połączeń zwrotnych przez gęstą sieć telefoniczną.
46. Realizacja połączeń
Abonent łączy się przez linię zwrotną i stację centralną z
odpowiednim serwerem i po akceptacji zamówienia dane dla tego
klienta są wprowadzane z odpowiednim nagłówkiem w ogólny
strumień informacji, przesyłany przez naziemną stację centralną
do satelity. Doświadczenia z siecią WWW wykazują, że w
praktyce strumień ten jest 10 do 20 razy większy niż strumień
zapytań, przesyłany od klienta, a w związku z rozwojem
systemów multimedialnych różnica ta może szybko wzrastać.
Główną funkcję sterująco-kontrolną w systemie spełnia stacja
centralna, odpowiedzialna za sterowanie ruchem od klienta do
serwerów i od tych ostatnich do nadajnika naziemnej stacji
satelitarnej. Ponadto jest ona odpowiedzialna za identyfikację i
autoryzację abonentów. Informacje, przesyłane ze stacji
centralnej do stacji naziemnych poszczególnych użytkowników,
są strukturalnie kształtowane w zależności od metod transmisji
stosowanych w kanale satelitarnym i przesyłane albo w kanale
wizji MPEG-2, albo w kanale fonii na odpowiedniej podnośnej.
47.
Sygnał odbierany na stacji centralnej, po przejściu przez
małoszumny układ wzmacniacza wejściowego LNB, jest
doprowadzony do układu dekodującego i
przetwarzającego, zależnego od stosowanej metody
transmisji. W MPEG-2 są to wspomniane układy STB lub
IRD. Stąd sygnały są dostarczane do komputerów
osobistych PC jednego lub wielu użytkowników, zgodnie z
protokołem IP.
Połączenie zwrotne, realizowane najczęściej za pomocą
linii telefonicznej, może być ciągłe (interaktywna rozmowa
między klientem a serwerem), sporadycznie w formie
wezwań i zapytań lub może go w ogóle nie być, gdy
zainteresowanie klienta nie jest specyficzne i ogranicza się
do otrzymywania powszechnie dostępnych danych, stale
nadawanych w sposób cykliczny przez stację centralną.
48.
W systemach dwukierunkowych dane są przekazywane zarówno
w kierunku: terminal - stacja centralna, jak i przeciwnym. Terminal
musi więc pełnić funkcję nadajnika i odbiornika. W czasie
komunikacji między dwoma terminalami informacja pokonuje
czterokrotnie odległość między naziemną stacją centralną a
satelitą. Powstaje opóźnienie sięgające około 0,5 sekundy. W
transmisjach interakcyjnych - podczas rozmów telefonicznych,
telekonferencji itp. - jest to spora niedogodność. W wyniku
opóźnienia może nastąpić ograniczenie przepływności kanału.
Podstawowym założeniem działania systemu IDBS jest to, że
wszelkie zapytania lub inne informacje, nadawane przez klienta,
są przesyłane zawsze do stacji centralnej. Formuje ona sygnały
przeznaczone dla użytkowników i dostarczane głównie przez
serwery, dodając do nich odpowiednie sygnały synchronizacji,
kontroli oraz nagłówki, odpowiadające obsługiwanym klientom.
Sygnały zbiorcze - po przejściu przez układy multiplekserów,
modulatorów, koderów i układów korekcji błędów, są
doprowadzane do nadajnika stacji naziemnej.
49.
System IDBS może stosować różne protokoły transmisji w
zależności od rodzaju i sposobu wykorzystywania kanału
telewizyjnego satelity radiodyfuzyjnego oraz od
przeznaczenia nadawanych sygnałów. W wypadku
nadawania do indywidualnych klientów stosuje się
tradycyjny protokół internetowy TCP, a przy nadawaniu do
wielu klientów (multicast) - specjalnie opracowany protokół
RRMP (Restricted Reliable Multicast Protocol). Natomiast
sygnały mogą być transmitowane jednym z trzech
sposobów:
w telewizji analogowej na podnośnych sygnałów fonii;
na zasadzie stosowanej przy obsługiwaniu
równocześnie wielu małych stacji naziemnych typu VSAT;
wykorzystywania zasad transmisji cyfrowej w systemach
MPEG-2.
50.
Zgodnie z tym potrzebne są trzy różne wersje
układów interfejsów ze stacją naziemną i
różne układy dekoderów w urządzeniach
odbiorczych użytkowników. W urządzeniach
tych dodatkowe układy mogą przybierać
postać niezależnych od PC urządzeń lub być
włączone do urządzeń PC. Niezależnie od
sposobu umieszczenia układ dekodera spełnia
funkcję demodulatora, descramblingu i
interfejsu z podstawowymi elementami
komputera PC.
51. Współpraca systemów naziemnych
i satelitarnych
Wspomniano o trudnościach związanych z przesyłaniem sygnałów typu ATM
przez linie satelitarne i koniecznością wprowadzenia w liniach ziemskich
pewnych zmian, dotyczących protokołów transmisji TCP, a zwłaszcza metod
kontroli błędów i powtarzania pakietów impulsów błędnie odebranych. W tym
celu opracowano i przebadano specjalne układy pośredniczące ASIU, których
sposób podłączenia jako układów interfejsowych pomiędzy systemami
ziemskimi (w tym przypadku były to najczęściej abonenckie stacje końcowe) i
satelitarnymi jest pokazany na rys. 8.3., a struktura wewnętrzno funkcjonalna
układów na rys. 8.4. Układ ten zapewnia sprawne funkcjonowanie połączeń
systemów ziemskich i satelitarnych przez spełnienie funkcji kontroli, sterowania
i dopasowania układów w sensie transmisyjnym i zgodności protokołów. W tym
celu układ ASIU musi uwzględniać różne metody transmisji cyfrowej stosowane
w systemach ziemskich - SONET (Synchronous Optical Network), SDA
(Synchronous Digital Hierarchy), PDH (Plesiosynchronous Digital Hierarchy) i
PLCP (Phisical Layer Convergence Protocol). Przychodzący do układu ASIU
cyfrowy sygnał zbiorczy podlega najpierw rozdziałowi na komórki. Następnie
wydzielone strumienie komórek są klasyfikowane zgodnie z wymaganą klasą
jakości przesyłania informacji, i każdy z takich strumieni jest doprowadzany do
odpowiedniego bufora, z zaznaczeniem priorytetu co do momentu czasu
podjęcia transmisji przez kanał satelitarny.
52.
W układzie ASIU uwzględniono również funkcje korekcji błędów.
Pierwszy stopień zapobiegania ich powstawaniu polega na
zastosowaniu metody korekcji z wyprzedzeniem (FEC), a w drugim
stopniu zastosowany jest układ dodatkowej korekcji RS (Reed
Saleman). Szczególna uwaga jest zwracana na bezbłędne przenoszenie
nagłówków komórek. W bardziej skomplikowanych układach ASIU
zastosowano dodatkowo kompresje sygnałów i tworzenie nowych
ramek, doprowadzanych do kanału satelitarnego. Pozwala to na
ograniczenie szerokości pasma, zajmowanego w tym kanale, i
przyczynia się do lepszego wykorzystania stosowanych w systemie
satelitarnym częstotliwości, co jest jak zawsze punktem krytycznym
wszystkich systemów radiowych. W ten sposób można również łatwiej
realizować rozgałęzione sieci DAMA, z dopasowaniem do zmiennych
potrzeb transmisyjnych systemów internetowych. Jest to szczególnie
istotne, kiedy użytkownicy urządzeń stacji końcowych wymagają nie
tylko struktury pracy gwiaździstej ze stacją centralną, ale również
struktury pracy oczkowej, na zasadzie realizacji połączeń "każdy z
każdym", z pominięciem stacji centralnej (przynajmniej w odniesieniu do
transmisji strumieni informacji). W rozwiązaniu takim stosuje się
najczęściej dostęp na żądanie, z wykorzystaniem wielu częstotliwości
nośnych w sposób stały lub też dopasowywany do aktualnych potrzeb
transmisyjnych.