Спутниковый доступ в Интернет

редактировать
Доступ в Интернет через спутник
Спутниковый Интернет
Характеристики спутникового Интернета
СреднийВоздушный или Вакуум
ЛицензияITU
Максимальная нисходящая скорость1000 Гбит / с
Максимальная восходящая скорость1000 Мбит / с
Средняя скорость нисходящего канала1 Мбит / с
Средняя скорость восходящего канала256 кбит / с
Задержка Среднее значение 638 ms
Полосы частот L, C, Ku, Ka
Покрытие100–6000 км
Дополнительные услугиVoIP, SDTV, HDTV, VOD, Datacast
Средняя CPE цена300 евро (модем + спутник тарелка )

Спутниковый доступ в Интернет - это доступ в Интернет через спутники связи. Современные спутниковые Интернет-услуги потребительского уровня обычно предост авляются следующие через геостационарные спутники могут предложить высокие скорости передачи данных, с более новыми спутниками ing Kuband для достижения скорости нисходящего потока данных до 506 Мбит / с. Кроме того, на низкой околоземной задержке разрабатываются новые спутниковые группировки Интернета, чтобы обеспечить доступ в Интернет с низкой задержкой из космоса.

Содержание

  • 1 История спутникового Интернета
  • 2 Компании и рынок
    • 2.1 Соединенные Штаты Америки
    • 2.2 Великобритания
  • 3 Функция
    • 3.1 Спутник
    • 3.2 Шлюзы
    • 3.3 Антенна и модем
      • 3.3.1 Наружный блок (ODU)
      • 3.3.2 Внутренний блок (IDU)
  • 4 Проблемы и ограничения
    • 4.1 Задержка сигнала
      • 4.1.1 Геостационарные орбиты
      • 4.1. 2 Средняя и низкая околоземные орбиты
      • 4.1.3 Сверхлегкие атмосферные летательные аппараты в качестве спутников
    • 4.2 Помехи
    • 4.3 Прямая видимость
    • 4.4 Зона Френеля
  • 5 Двусторонняя только со спутниками
    • 5.1 Полоса пропускания
    • 5.2 Портативный спутниковый Интернет
      • 5.2.1 Портативный спутниковый модем
      • 5.2.2 Интернет через спутниковый телефон
  • 6 Односторонний прием наземной передачей
    • 6.1 Компоненты системы
  • 7 Одностороннее вещание, только прием
    • 7.1 Компоненты аппаратного обеспечения системы
    • 7.2 Компоненты системного программного обеспечения
    • 7.3 Услуги
  • 8 Повышение эффективности
    • 8.1 В отчете FCC за 2013 год отмечается большой скачок в характеристиках спутников
    • 8.2 Редукционный спутник lite latency
  • 9 Запуск спутников
    • 9.1 Околоземная орбита
  • 10 См. также
  • 11 Ссылки
  • 12 Внешние

История спутникового Интернета

После запуска первого спутник Sputnik 1, Советский Союз в октябре 1957 года, США успешно запустили спутник Explorer 1 в 1958 году. Первый коммерческий спутник связи был Telstar 1, построенный Bell Labs и запущенный в июле 1962 года.

Идея геосинхронного спутника - того, который может вращаться вокруг Земли над Землей. экватора и оставаться фиксированным, следуя за вращением Земли - впервые было предложено Германом Поточником в 1928 году и популяризировано автором-фантастом Артуром Кларком в статье в Wireless Мир в 1945 году. Первым спутником, успешно достигшим геостационарной орбиты, был Syncom3, построенный Hughes Aircraft для NASA и запущенный 19 августа 1963 года. Последующие поколения коммуны были приняты для использования в военных приложениях и в телекоммуникационных целях. После изобретения Интернет и Всемирной паутины геостационарные спутники вызвали как потенциальное средство обеспечения доступа в Интернет.

Существенным фактором, способствующим развитию спутникового Интернета, стало начало диапазона Kaдиапазона для спутников. В декабре 1993 года компания Hughes Aircraft Co. подала в Федеральную комиссию по связи лицензию на запуск первого спутника с диапазоном K a, Spaceway. В 1995 г. Федеральная комиссия связи США (FCC) призвала к применению дополнительных спутниковых приложений в диапазоне K a, что привлекло заявки от 15 компаний. Среди них были EchoStar, Lockheed Martin, GE-Americom, Motorola и KaStar Satellite, WildBlue <436.>Среди выдающихся претендентов на раннем этапе развития сектора спутникового Интернета был Teledesic, амбициозный и окончательный проект, частично финансируемый Microsoft, в итоге обошелся более чем в 9 миллиардов долларов. Идея Teledesic заключалась в создании широкополосной спутниковой группировки из сотен низкоорбитальных спутников в диапазоне частот K a, обеспечивающих недорогой доступ в Интернет со скоростью загрузки до 720 Мбит / с. В 2003 году проект был заброшен. Провал Teledesic в сочетании с заявлением о банкротстве поставщиков спутниковой связи Iridium Communications Inc. и Globalstar ослабили энтузиазм рынка по развитию спутникового Интернета. Только в сентябре 2003 года Eutelsat запустил первый готовый к Интернету спутник для потребителей.

В 2004 году с запуском Anik F2, первый с высокой пропускной способностью Satellite, класс спутников следующего поколения, обеспечивающий улучшенную емкость и полосу пропускания, начал функционировать. Совсем недавно спутники с высокой пропускной способностью, такие как спутник ViaSat-1 в 2011 году и Jupiter от HughesNet в 2012 году, добились дальнейших улучшений, повысив скорость передачи данных в нисходящем направлении с 1–3 Мбит / с до 12–15 Мбит / с и выше. Услуги доступа Интернет, привязанные к этим спутникам, предназначены в основном для населения в качестве агентов Интернет-услуг через коммутируемый доступ, ADSL или классические FSS.

С 2014 года все большее число компаний объявили о работе над доступом в Интернет с использованием группировки спутников на низкой околоземной орбите. SpaceX, OneWeb и Amazon планируют запустить более 1000 спутников каждый. Только OneWeb привлекла 1,7 миллиарда долларов к февралю 2017 года для этого проекта, а SpaceX привлекла более миллиарда в первой половине 2019 года для своего сервиса под названием Starlink и ожидала более 30 миллиардов долларов дохода к 2025 году от своей спутниковой группировки.. Многие планируют использовать группировки лазерную связь для межспутниковых линий для эффективной космической магистрали.

. По состоянию на 2017 год такие авиакомпании, как Delta и Американцы внедряют спутниковый Интернет как средство борьбы с ограниченным доступом в самолетах и ​​предлагая пассажирам скорость интернета.

Спутниковая антенна WildBlue на стене дома

Компании и рынок

США

Компании, предоставляющие домашние интернет-услуги в других Штатах Америки, включая ViaSat под своим брендом Exede и EchoStar, через дочернюю компанию HughesNet.

Соединенное Королевство

В Соединенном Королевстве компании, обеспечивающие спутниковый доступ в Интернет, включая Bigblu, Широкополосный доступ везде и Freedomsat.

Функция

Спутниковый Интернет обычно опирается на три основных компонента: спутник, обычно находящийся на геостационарной орбите (называемый иногда геостационарной орбитой) синхронная околоземная орбита, или GEO), ряд наземных станций, известных как шлюзы, которые передают данные Интернета на спутник с помощью радиоволн (микроволновая печь ), и небольшая антенна в новом абоненте, часто VSAT (терминал с очень малой апертурой ) тарелочная антенна с приемопередатчиком . Другие компоненты спутниковой Интернет-системы включают в себя модем на стороне пользователя, который связывает сеть пользователя с приемопередатчиком, и централизованный центр управления сетью (NOC) для мониторинга всей системы. Работая совместно с широкополосным шлюзом, спутник управляет топологией сети «звезда», где все сетевые коммуникации проходят через процессор концентратора сети, который находится в центре звезды. При таком количестве удаленных VSAT-терминалов, которые можно подключить к концентратору, практически безгранично.

Спутник

В качестве центра новых широкополосных спутниковых сетей позиционируется новое поколение мощных спутников GEO, размещено на 35 786 км (22 236 миль) над экватором и работающими в K - диапазонный (18,3–30 ГГц) режим. Эти новые специально созданные спутники спроектированы и оптимизированы для широкополосных приложений, в них используется множество узких точечных лучей, которые нацелены на гораздо меньшую площадь, чем широкие лучи, используемые более ранними спутниками связи. Эта технология направленного луча позволяет многократно использовать назначенную полосу многоразового использования. Точечные лучи могут также повысить производительность, как следствие, пропускную способность за счет фокусирования большей мощности и повышенной чувствительности приемника в определенных областях. Точечные лучи подразделяются на два типа: точечные лучи абонента, которые передают на терминал на стороне абонента и от него, и точечные лучи шлюза, которые передают на / от наземной станции поставщика услуг. Обратите внимание, что уход от узкого следа точечного луча может снизить производительность. Кроме того, точечные лучи могут сделать невозможным использование других важных новых технологий, включая модульцию «Несущая в Несущая ».

В сочетании с технологией точечного луча спутника, архитектура изогнутой традиционно использовалась сеть, в которой спутник функционирует как мост в космосе, соединяя две точки связи на земле. Термин «изогнутая труба» используется для описания формы тракта передачи данных между передающей и приемной антеннами, при этом спутник находится в точке изгиба. Проще говоря, роль спутника в этом сетевом устройстве используется в ретрансляции сигналов с терминала конечного пользователя на шлюзы интернет-провайдера и обратно без обработки сигнала на спутнике. Спутник принимает, усиливает и направляет несущую на определенные радиочастоты через сигнальный тракт, называемый транспондером.

Некоторые предлагаемые спутниковые группировки на НОО, такие как Starlink Созвездие Telesat и LeoSat будет использовать оборудование лазерной связи для оптических межспутниковых линий с высокой пропускной способностью. Взаимосвязанные спутники осуществляют прямую маршрутизацию пользовательских данных со спутника на спутник и эффективно создают космическую оптическую ячеистую сеть, которая обеспечивает бесшовное управление сетью и непрерывность обслуживания.

Спутник имеет собственный набор антенн для приема сигналов связи с Земли и сигналов в их целевое местоположение. Эти антенны и транспондеры являются частями "полезной нагрузки", которые предназначены для приема и передачи сигналов в различных местах на Земле и из них. Что делает эту передачу и прием в транспондерах полезной нагрузки, так это подсистема ретранслятора (РЧ (радиочастотное) изменение оборудования), используемая для частот, фильтрации, разделения, усиления и группировки сигналов перед их маршрутизацией по адресу назначения на Земле. Приемная антенна с высокими коэффициентами передает передаваемые данные на транспондер, который фильтрует, преобразует и усиливает, а затем перенаправляет на передающую антенну на борту. Затем сигнал направляется в конкретное место на земле через канал, известный как несущая. Помимо полезной нагрузки, другой основной компонент спутника связи называется шиной, которая включает в себя все оборудование, необходимое для перемещения в нужное положение, подачу питания, регулирование температуры, предоставление информации о состоянии и слежения, а также выполнение множества других оперативных задач.

Шлюзы

Наряду с резким прогрессом в спутниковых технологиях за последнее десятилетие, наземное оборудование также эволюционировало, извлекая выгоду из более высокого уровня интеграции и увеличения вычислительной мощности, расширяя границы как емкости, так и производительности. Шлюз - или наземная станция шлюза (полное название) - также называется наземной станцией, телепортом или концентратором. Этот термин иногда используется для описания только части антенной тарелки или может относиться ко всей системе со всеми связанными с ней компонентами. Короче говоря, шлюз принимает радиоволновые сигналы от спутника на последнем участке обратной или восходящей полезной нагрузки, передаваемый запрос, исходящий от сайта конечного пользователя. Спутниковый модем в шлюза демодулирующий входящий сигнал от наружной антенны в IP-пакеты и сеть отправляет пакеты в локальную. Сервер / шлюзы доступа управляют трафиком, передаваемым в / из Интернета. После того, как первоначальный запрос был обработан серверами, отправлен отправлен в Интернет и возвращен из него, запрошенная информация отправляется обратно в качестве полезной нагрузки прямого или обратного потока конечного пользователя через спутник, который направляет сигнал на абонентский терминал. Каждый шлюз обеспечивает соединение с магистралью Интернета для обслуживаемых им шлюзов. Система шлюзов, включающая наземную спутниковую систему, обеспечивает все сетевые услуги для спутниковой и наземной связи. Каждый шлюз обеспечивает мультисервисную сеть доступа для абонентского терминала к Интернету. В континентальных штатах, поскольку они расположены к северу от экватора, все шлюзовые и абонентские тарелочные антенны должны иметь беспрепятственный обзор южного неба. Благодаря геостационарной орбите спутника антенны шлюза может оставаться наведенной в фиксированном положении.

Антенная тарелка и модем

Чтобы оборудование, предоставляемое заказчиком (например, ПК и маршрутизатор) могло получить доступ к широкополосной спутниковой сети, у заказчика были установлены дополнительные физические компоненты:

Наружный блок (ODU)

На дальнем конце наружного блока обычно находится небольшая (2–3 фута, диаметр 60–90 см) отражающая антенна тарельчатого типа. Антенна VSAT также должна иметь беспрепятственный обзор неба для надлежащей надлежащей прямой вид (L-O-S) до спутника. Для правильной антенны на спутнике используются четыре настройки физических характеристик: азимут, угол места, поляризация и перекос. Комбинация этих настроек дает наружному блоку L-O-S для выбранного спутника и делает возможной передачу данных. Эти параметры обычно устанавливаются во время установки оборудования вместе с назначением луча (только диапазон K a); все эти шаги должны быть предприняты до фактического включения службы. Передающие и приемные компоненты обычно устанавливаются в центральной точке антенны, которая принимает / отправляет данные со спутника / на спутник. Основные части:

  • Подача - Эта сборка является частью цепочки приема и передачи VSAT, состоящей из нескольких компонентов с функциями, включая рупор подачи в передней части устройства, которое напоминает воронку и имеет задачу фокусировки спутниковых микроволновых сигналов на поверхности зеркала тарелки. Рупорный рупор принимает сигналы, отраженные от поверхности антенны, передает исходящие сигналы обратно на спутник.
  • блочный преобразователь с повышением частоты (BUC) - это устройство находится за рупором и может быть частью того же устройства, но более крупный (более мощный) BUC может быть отдельной деталью, прикрепленной к основанию антенны. Его задача - преобразовать сигнал от модема на более высокую частоту и усилить его, прежде чем он отразится от антенны и направится к спутнику.
  • Малошумящий блочный понижающий преобразователь (LNB) - это приемный терминал элемент. Задача LNB - усилить принимаемый спутниковый радиосигнал, отражающийся от антенны, и отфильтровать шум, то есть любой сигнал, не несущий достоверной информации. LNB передает усиленный отфильтрованный сигнал на спутниковый модем нового пользователя.

Внутренний блок (IDU)

Спутниковый модем используется интерфейс между наружным блоком и клиентом. -предоставляется оборудование (например, ПК, маршрутизатор) и контролирует спутниковую передачу и прием. От передающего устройства (компьютера, маршрутизатора и т. Д.) Он принимает входной поток битовый поток и преобразует или модулирует его в радиоволны, изменяя порядок входящих передач, что называется демодуляцией. Он обеспечивает два типа подключения:

  • подключение коаксиального кабеля (COAX) к спутниковой антенне. Длина кабеля, по которому передаются электромагнитные спутниковые сигналы между модемом и антенной, обычно не превышает 150 футов.
  • Ethernet к компьютеру, по которому пакеты данных клиента передаются на серверы подключения контента и от них.

Спутниковые модемы потребительского уровня обычно используют телекоммуникационный стандарт DOCSIS или WiMAX для связи с назначенным шлюзом.

Проблемы и ограничения

Задержка сигнала

Задержка (обычно называемая «временем проверки связи») - это задержка между запросом данных и получением ответа или в в случае односторонней связи между фактическим моментом трансляции сигнала и временем его получения в пункте назначения.

Радиосигналу требуется около 120 миллисекунд, чтобы достичь геостационарного спутника, а затем 120 миллисекунд, чтобы достичь наземной станции, то есть почти 1/4 секунды в целом. Как правило, в идеальных условиях физика, задействованная в спутниковой связи, составляет приблизительно 550 миллисекунд времени ожидания и обратно.

Большая задержка является основным отличием стандартной наземной сети от геостационарной спутниковой сети. Задержка при прохождении туда и обратно геостационарной спутниковой сети связи может более чем в 12 раз превышать задержку наземной сети.

Геостационарные орбиты

A геостационарная орбита (или геостационарная околоземная орбита / GEO) является геостационарная орбита непосредственно над экватором Земли (0 ° широты) с периодом, равным периоду вращения Земли, и приблизительно нулевым эксцентриситетом орбиты (т. е. «круговая орбита»). Объект на геостационарной орбите кажется наземным наблюдателям неподвижным в фиксированном положении на небе. Ракеты-носители часто размещают спутники связи и метеорологические спутники на геостационарных орбитах, так что спутниковые антенны, которые связываются с ними, не должны перемещаться, чтобы отслеживать их, а могут постоянно указывать на то положение в небе, где находятся спутники. Из-за постоянной 0 ° широты и округлости геостационарных орбит, спутники на GEO различаются местоположением только по долготе.

По сравнению с наземной связью, вся геостационарная спутниковая связь имеет большую задержку из-за того, что сигнал должен пройти 35786 км (22236 миль) до спутника на геостационарной орбите и снова вернуться на Землю. Даже при скорости света (около 300 000 км / с или 186 000 миль в секунду) эта задержка может показаться значительной. Если бы все другие задержки передачи сигналов могли быть устранены, радиосигналу все равно потребуется около 250 миллисекунд (мс) или около четверти секунды, чтобы добраться до спутника и вернуться на землю. Абсолютный минимальный общий объем задержки варьируется из-за того, что спутник находится в одном месте в небе, в то время как наземные пользователи могут находиться непосредственно под землей (с задержкой в ​​оба конца 239,6 мс) или далеко в стороне от планеты рядом с горизонт (с задержкой приема-передачи 279,0 мс).

Для интернет-пакета эта задержка удваивается до получения ответа. Это теоретический минимум. Учет других обычных задержек от сетевых источников дает типичнуюзадержку одностороннего соединения от пользователя к провайдеру в размере 500–700 мс или задержку около 1000–1400 мс для общего времени приема-передачи (RTT) обратно к пользователю. Обычно используется стандартная задержка на 150–200 мс, чем типичная задержка в 15–40 мс, которые испытывают пользователи других высокоскоростных Интернет-сервисов, таких как кабель или VDSL.

Для геостационарных спутников нет неисправности, но проблема может быть несколько смягчена в Интернет-коммуникациях с помощью функций ускорение TCP, которые сокращают кажущееся время приема-передачи (RTT) на пакет путем разделения («спуфинга») петли обратной связи между отправителем и получателем. Определенные функции ускорения часто присутствуют в последних технологических разработках, встроенных в оборудование спутникового Интернета.

Задержка также влияет на запуск безопасных подключений к Интернету, таких как SSL, которые требуют большого количества фрагментов данных между веб-сервером и веб-клиентом. Хотя эти фрагменты данных невелики, многократные циклы приема-передачи, связанные с рукопожатием, вызывают большие проблемы по сравнению с другими устройствами подключения к Интернету, как это задокументировано Стивеном Т. Коббом в отчете за 2011 год, опубликованном Rural Mobile and Broadband Alliance. Это раздражение вводит и редактирует данные с использованием некоторых приложений «Программное обеспечение как услуга» или SaaS, а также в других формах онлайн-работы.

Следует протестировать функциональность живого интерактивного доступа к удаленному компьютеру - например, виртуальные частные сети. Многие протоколы TCP не предназначены для работы в средах с высокой задержкой.

Средние и низкие околоземные орбиты

Созвездия спутниковой со средней околоземной орбитой (MEO) и низкой околоземной орбитой (LEO) не имеют таких больших задержек, поскольку спутники находятся ближе к Земле. Например:

  • текущие созвездия LEO Globalstar и Iridium имеют менее задержку 40 мс туда и обратно, но их пропускная способность меньше, чем у широкополосного доступа со скоростью 64 кбит / с на канал. Созвездие Глобалстар движется по орбите на высоте 1420 км над Землей, а орбиты Иридиума - на высоте 670 км.
  • Созвездие O3b MEO обращается на орбите на высоте 8062 км с задержкой RTT примерно 125 мс. Сеть также рассчитана на более высокую пропускную способность с соединениями, превышающими 1 Гбит / с (гигабит в секунду).

В отличие от геостационарных спутников, спутники низкой и средней околоземной орбите не остаются в фиксированном положении в небе.. Следовательно, наземные антенны не могут легко установить связь с каким-либо конкретным спутником. Как и в случае с GPS, для приемника спутников видны только на части своей орбиты, поэтому требуется несколько спутниковых соединений, при этом на низких околоземных орбитах требуется больше спутников, чем на средних околоземных орбитах.. Сеть должна переключать передачу данных между спутниками, чтобы поддерживать связь с клиентом.

Можно связываться со спутниками MEO или LEO, перемещаясь в соответствии с этими способами, используя:

  • более рассеянные или полностью ненаправленные наземные антенны, способные одновременно связываться с одним или несколькими спутниками, видимыми в небе время, но со значительно большей мощностью передачи, чем фиксированные геостационарные антенны (из-за более низкого усиления), и с более низким отношением сигнал / шум для приема сигнала
  • моторизованные крепления антенны с высокими коэффициентами усиления, узкие лучевые антенны, отслеживающие отдельные спутники
  • фазированные антенные решетки антенны, которые могут управлять лучом электронным способом, вместе с программным компьютерным средством, может прогнозировать траекторию движения каждого спутника в группировке

Сверхлегкий атмосферный самолет как спутники

A Предлагаемая альтернатива спутникам-ретрансляторам - это специальный самолет с солнечным двигателем сверхлегкий, который будет летать по круговой траектории над фиксированным наземным местоположением, установленным под автономным компьютерным управлением на высоте около 20000 метров.

Например, в рамках проекта проекта обороны США Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США Vulture использует сверхлегкий самолет, способный удерживаться в стационарном режиме в фиксированной зоне в течение периода до пяти лет и в состоянии обеспечить непрерывное наблюдение за наземными объектами. Этот проект был отменен в 2012 году, прежде чем он был введен в эксплуатацию.

Бортовые батареи будут заряжаться в дневное время через солнечные панели, закрывающие крылья, и будут обеспечивать питание самолета в ночное время. Наземные спутниковые интернет-антенны будут ретранслировать сигналы на самолет и обратно, что приведет к значительному сокращению задержки сигнала туда и обратно, всего 0,25 миллисекунды. Самолеты работают длительное время без дозаправки. Ранее было предложено несколько таких с участием различных типов самолетов.

Помехи

Складная Bigpond спутниковая интернет-тарелка

Спутниковая связь зависит от влажности и форм осадков (например, дождя или снега) на пути сигнала между конечными пользователями или используемыми наземными станции и спутник. Эта помеха сигналу известна как замирание при дожде. Эффекты менее выражены на нижних частотах диапазонов «L» и «C», но могут стать довольно серьезными на более высоких частотах «Ku» и «Ka» диапазонов. Для услуг спутникового Интернета в тропических районах сильным дождем популярно использование диапазона C (4/6 ГГц) со спутником с круговой поляризацией. Спутниковая связь в диапазоне K a (19/29 ГГц) может использовать специальные методы, такие как большой запас дождя, адаптивное управление восходящего канала и пониженная скорость передачи данных во время осадков.

Запас от дождя - это дополнительные требования к каналу связи, необходимые для учета сигнала из-за энергии и осадков, и они имеют огромное значение для всех систем, работающих на частотах выше 10 ГГц.

Количество Время, в течение которого теряется обслуживание, может быть сокращено путем увеличения размера тарелки спутниковой связи, чтобы собрать больше спутникового сигнала по нисходящей линии связи, а также обеспечить более сильный сигнал по восходящей линии связи. Другими словами, усиление сигнала параболического отражателя большего размера является одним из способов увеличения общего усиления канала и, следовательно, отношения / шум (S / N), что позволяет уменьшить потери сигнала из-за дождя. исчезают без падения отношения сигнал / шум ниже минимального порога для успешной связи.

Современные тарелочные антенны бытового назначения, как правило, довольно малы, что снижает запас по необходимой мощности и стоимости спутниковой линии связи. Однако зачастую более экономично построить более дорогой спутник и меньшие по размеру и менее дорогие потребительские антенны, чем увеличить размер потребительской антенны для снижения стоимости спутника.

Большие коммерческие антенны диаметром от 3,7 м до 13 м 1 для достижения увеличенного запаса по дождю, а также для снижения стоимости одного бита за счет более эффективных кодов модуляции. В качестве альтернативы, антенны с большей апертурой может меньше энергии от спутника для достижения приемлемых характеристик. Спутники используют фотоэлектрическую солнечную энергию, поэтому нет затрат на саму энергию, но для более мощного спутника потребляются более крупные и мощные солнечные панели и электроника, часто включая более крупную передающую антенну. Компоненты спутника большего размера не только увеличивают затраты на материалы, но и увеличивают стоимость вывода спутника на орбиту прямо пропорциональна его весу. (Кроме того, поскольку ракеты-носители [т.е. ракеты] имеют ограничения по размеру полезной нагрузки, для увеличения размеров частей спутника могут потребоваться либо более сложные механизмы складывания для таких частей спутника, как солнечные панели и антенны с высокими коэффициентами усиления, модернизация до более дорогая, носитель, которая может обрабатывать большую полезную нагрузку.)

Модулированные несущие функции динамически изменяться в ответ на проблемы из-за дождя или другие нарушения связи с использованием процесса, называемого адаптивным кодированием и модуляцией или «ACM». ACM позволяет увеличить общую стоимость передачи данных в нормальных условиях ясного неба. Адаптивное кодирование требует своего рода обратного канала или канала обратной связи, который может осуществляться через любые доступные средства, спутниковые или наземные.

Прямая видимость

Зона Френеля. D - расстояние между передатчиком и приемником, r - радиус зоны Френеля.

Объект находится в пределах вашей видимости, если вы можете провести прямую линию между собой без каких-либо помех, например гора или поворот дороги. Объект за горизонтом находится ниже линии прямой видимости, поэтому с ним может быть трудно общаться.

Обычно для оптимальной работы системы требуется полная прямая видимость между тарелкой и спутником. В дополнение к тому, что сигнал подвержен влиянию воздействия на деревья и другой растительности на пути прохождения сигнала. По мере уменьшения радиочастоты до уровня ниже 900 МГц проникает сквозь растительность, но большая часть спутниковой связи работает на частотах выше 2 ГГц, что делает их чувствительными даже к незначительным препятствиям, таким как листва деревьев. При установке посуды зимой необходимо рост листвы, которая появится весной и летом.

Зона Френеля

Даже если между передающей и приемной антенной находится прямая линия видимости, отражения от объектов, находящихся на пути прохождения сигнала, могут снизить кажущуюся мощность сигнала из-за подавления фазы. Потеря сигнала в результате отражения определения местоположения объекта в зоне Френеля антенн и в какой степени.

Двусторонняя спутниковая связь

Задняя панель спутникового модема с коаксиальными соединениями для входящих и исходящих сигналов и портом Ethernet для подключения

Домашний или потребительский двусторонний спутниковый Интернет -сервис включает как отправку, так и прием данных с удаленного терминала с очень малой апертурой (VSAT) через спутник в концентратор телекоммуникационный порт (телепорт), который затем передает данные через наземный Интернет. Спутниковая тарелка в каждом месте должна быть точно наведена, чтобы не создавать помех другим спутникам. На узле VSAT частота восходящего канала, скорость передачи данных и мощность должны быть точно установлены под контролем концентратора поставщика услуг.

дополнительных типов спутниковых Интернет-услуг, включая множественный доступ с временным разделением (TDMA) и одиночный канал на несущую (SCPC). Двусторонние системы могут быть простыми терминалами VSAT с тарелкой 60–100 см и выходной мощностью всего несколько ватт, предназначенных для потребителей и малых предприятий или более крупных систем, которые обеспечивают большую полосу пропускания. Такие системы часто продаются как «спутниковая широкополосная связь» и могут стоить в два-три раза больше в месяц, такие как ADSL. Модемы , необходимые для системы услуг, часто являются частными, но некоторые из них несовместимы с этими поставщиками. Кроме того, они дорогие - от 600 до 2000 долларов.

Двусторонний «iLNB», используемый на SES Broadband.

Двусторонний «iLNB», используемый на SES Broadband оконечной тарелке, имеет передатчик и однополярный приемный LNB, оба работают в диапазоне Ku. Цены на широкополосные модемы SES варьируются от 299 до 350 евро. Эти типы систем обычно не подходят для использования на движущихся транспортных средствах, хотя некоторые тарелки могут быть оснащены автоматическим механизмом панорамирования и наклона для непрерывного выравнивания тарелки, но они более дорогие. Технологию для SES Broadband поставила бельгийская компания Newtec.

Пропускная способность

Потребительские пользователи спутникового Интернета варьируются от индивидуальных домашних пользователей с одним ПК до крупных удаленных бизнес-сайтов с несколькими сотнями ПК.

Домашние пользователи, как правило, используют совместно используемую спутниковую емкость для снижения затрат, сохраняя при этом высокую пиковую скорость передачи данных при отсутствии перегрузки. Обычно существуют ограниченные временные ограничения на пропускную способность, так что каждый пользователь получает свою справедливую долю в соответствии с их оплатой. Когда пользователь превышает допустимую норму, компания может замедлить его доступ, снизить приоритет трафика или взимать плату за использованную избыточную пропускную способность. Для потребительского спутникового Интернета размер квоты может варьироваться от 200 МБ в день до 25 ГБ в месяц. Совместно используемый носитель загрузки может иметь скорость передачи от 1 до 40 Мбит / с и использоваться от 100 до 4000 конечных пользователей.

Направление восходящей линии связи для общих пользователей-клиентов обычно - множественный доступ с временным разделением (TDMA), который включает в себя передачу случайных коротких пакетов пакетов между другими пользователями (аналогично тому, как сотовый телефон совместно использует ячейку башня).

Каждое удаленное место также может быть оборудовано телефонным модемом; соединения для этого такие же, как у обычного интернет-провайдера удаленного доступа. Двусторонние спутниковые системы могут иногда использовать модемный канал в обоих направлениях для данных, где задержка более важна, чем пропускная способность, резервирование спутникового канала для загрузки данных там, где полоса пропускания важнее задержки, например, для передачи файлов.

В 2006 году Европейская комиссия спонсировала проект UNIC цель которого - комплексный научный испытательный стенд для распространения новых широкополосных интерактивных ТВ-ориентированных услуг, доставляемых через недорогой двусторонний спутник для реальных конечных условий в домашних условиях.. В структуре UNIC используется стандарт DVB-S2 для нисходящего канала и стандарт DVB-RCS для восходящего канала.

Обычные антенны VSAT (диаметр 1,2–2,4 м) широко используются для телефонных услуг VoIP. Голосовой вызов отправляется с помощью пакетов через спутник и Интернет. При использовании методов кодирования и сжатия скорости передачи данных, необходимая для каждого вызова, составляет всего 10,8 кбит / с в каждую сторону.

Портативный спутниковый Интернет

Портативный спутниковый модем

Портативный спутниковый Интернет-модем и антенна, развернутый с Красным Крестом в Южном Судане.

Обычно они поступают в автономного плоского прямоугольного ящика, необходимо указать в общем направлении спутника - в отличие от VSAT, выравнивание не обязательно должно быть очень точным, а в модемы встроенные измерители мощности сигнала, чтобы помочь пользователю правильно настроить устройство. В модемах обычно используются разъемы, такие как Ethernet или универсальная последовательная шина (USB). Некоторые из них также имеют встроенный приемопередатчик Bluetooth и работают как спутниковый телефон. В модемах также, как правило, есть собственные батареи, поэтому их можно подключить к портативному компьютеру, не разряжая его аккумулятор. Наиболее распространенной такой системой является INMARSAT BGAN - эти терминалы размером примерно с портфель и имеют почти симметричную скорость соединения около 350–500. кбит / с. Существуют модемы меньшего размера, похожие тем, которые предлагают Thuraya, но они подключаются только со скоростью 444 кбит / с ограниченной зоной покрытия. INMARSAT теперь предлагает IsatHub, спутниковый модем размером с книгу в мягкой обложке, работающий совместно с мобильными телефонами пользователей и другими устройствами. Стоимость была снижена до 3 долларов за Мб, а само устройство продается по цене около 1300 долларов.

Использование такого модема сейчас дорого - передача данных стоит от 5 до 7 долларов за мегабайт. Модем сами по себе также дороги, обычно от 1000 до 5000 долларов.

Интернет через спутниковый телефон

В течение многих лет спутниковые телефоны могли подключаться к Интернету. Пропускная способность оценивается от примерно 2400 бит / с для сетевых Iridium и телефонов на базе ACeS до 15 кбит / с восходящего потока и 60 кбит / с нисходящий поток для телефонов Thuraya. Глобалстар также обеспечивает доступ к Интернету со скоростью 9600 бит / с - как и Иридиум и ACeS, требуется коммутируемое соединение, которое оплачивается поминутно, и Глобалстар, и Иридиум планируют запустить спутники, услуги непрерывной передачи данных по более высоким тарифам непрерывам. С телефонами Thuraya также возможно коммутируемое соединение 9600 бит / с, услуга 60 кбит / с всегда включена, и пользователю выставляется счет за переданные данные (около 5 долларов США за мегабайт ). Телефоны можно подключить к ноутбуку или другому компьютеру через интерфейс USB или RS-232. Он полезен для отправки электронной почты, данных Secure Shell и использования других протоколов с низкой пропускной способностью. Так как спутниковые обычно имеют телефоны всенаправленные антенны, юстировка не требуется, если между телефоном и спутником есть прямая видимость.

Односторонний прием с наземной передачей

Односторонние наземные системы обратного спутникового Интернета используются с обычным коммутируемым доступом в Интернет с исходящим (в восходящем направлении ) данные передаются через телефонный модем, но нисходящие данные передаются через спутник с более высокой скоростью. В США лицензия FCC требуется только для станции восходящей линии связи; для пользователей не требуется лицензии.

Другой тип односторонней спутниковой Интернет-системы использует Общую службу пакетной радиосвязи (GPRS) для обратного канала. При использовании стандартного GPRS или Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) затраты снижаются за счет более эффективных затрат, если объем загрузки очень мал, а также потому, что эта услуга не оплачивается постоянно, а объем загружен. GPRS как обратная связь улучшает мобильность, когда услуга предоставляется спутником, который передает в области 100-200 кВт. Используя спутниковую антенну шириной 33 см, и обычный телефон GSM, оборудованный GPRS, пользователи могут получить широкополосную мобильную спутниковую связь.

Компоненты системы

Передающая станция состоит из двух компонентов: высокоскоростного Интернет-соединения для одновременного обслуживания клиентов и спутникового восходящего канала для широковещательной передачи запрашиваемых данных клиентов. Маршрутизаторы интернет-провайдера подключаются к прокси-серверам, которые могут устанавливать ограничения полосы пропускания качества обслуживания (QoS) и вероятность для трафика каждого клиента.

Часто нестандартные IP-стеки используются для проблем задержки и асимметрии спутникового соединения. Как и в системах одностороннего приема, данные, передаваемые по спутниковой линии связи, обычно также зашифрованы, поскольку в системе они были бы доступны любому, у кого есть спутниковый приемник.

Во многих реализациях IP-over-Satellite используются парные прокси-серверы на конечных точках, так что передача сигналов между клиентами и серверами должна принимать задержку, присущую спутниковому соединению. По аналогичным причинам использования таких средств реализации сеть частной сети (VPN), предназначенная для использования по спутниковым каналам, поскольку стандартное программное обеспечение VPN не может справиться с длительным временем прохождения пакетов.

Скорость загрузки ограничена модемом коммутируемого доступа пользователя, в то время как скорость загрузки может быть очень высокой по сравнению с коммутируемым доступом, при использовании модема только в качестве канала управления для подтверждения пакетов.

Задержка по-прежнему высока, хотя и ниже, чем у полноценного двустороннего геостационарного Интернета, поскольку только половина пути передачи данных проходит через спутник, а другая половина - через наземный канал.

Одностороннее вещание, только прием

Спутниковые Интернет-системы одностороннего вещания используются для Интернет-протокола (IP) широковещательных -содержащих данных, распространение аудио и видео. В США лицензия Федеральной комиссии по связи (FCC) требуется только для станции восходящей линии связи, а для пользователей лицензия не требуется. Обратите внимание, что большинство интернет-протоколов не работают корректно при одностороннем доступе, поскольку требуется обратный канал. Интернет-контент, такой как веб-страницы, по-прежнему может быть распределен по односторонней системе, «выталкивая» их в локальном хранилище на сайтах конечных пользователей, хотя полная интерактивность невозможна. Это очень похоже на теле- или радиоконтент, который предлагает небольшой пользовательский интерфейс.

Механизм широковещательной передачи инициирующих действий и исправление ошибок, чтобы правильный прием односторонней широковещательной передачи. Данные также могут периодически ретранслироваться, так что получатели, которые ранее не преуспели, будут иметь дополнительные шансы попытаться загрузить снова.

Данные также могут быть зашифрованы, так что, хотя любой может получить данные, только элементы места назначения могут быть фактически декодированы и использовать широковещательные данные. Авторизованным пользователям нужно только иметь короткий ключ дешифрования или устройство автоматического скользящего кода, которое использует свой собственный высокоточный механизм синхронного дешифрования данных.

Компоненты аппаратного обеспечения системы

Подобно одностороннему наземному обратному каналу, спутниковый доступ в Интернет-интерфейс к коммутируемой телефонной сети общего пользования для приложений звуковой сигнализации. Подключение к Интернету не требуется, но многие приложения включают сервер Протокол передачи файлов (FTP) для постановки данных в очередь для широковещательной рассылки.

Компоненты системного программного обеспечения

Большинство приложений одностороннего вещания требуют индивидуального программирования на удаленных объектах. Программное обеспечение на сайте должно быть фильтровать, размещать интерфейс выбора и отображать данные. Программное обеспечение на передающей станции обеспечения управления доступом, постановку в очередь с приоритетом, отправку и инкапсуляцию данных.

Услуги

Новые коммерческие услуги в этой области включают:

Повышение эффективности

2013 В отчете FCC отмечает значительный скачок в характеристиках спутникового Интернета

В своем отчете, выпущенном в феврале 2013 года, Федеральная комиссия по связи отметила значительные улучшения в характеристиках спутникового Интернета. В отчете FCC «Измерение широкополосной связи в Америке» также оценивает основные интернет-провайдеры по американским стандартам. В этой категории список возглавил спутниковый Интернет, при этом 90% абонентов использовали скорость на 140% или выше, чем было заявлено.

Уменьшение задержки спутникового сигнала

Большая часть замедления, связанного со спутниковым Интернетом в том, что для каждого запроса должно быть выполнено множество циклов приема-передачи, прежде чем запрашивающая сторона сможет получить какие-либо полезные данные. Специальные IP-стеки и прокси-серверы могут также уменьшить задержку за счет уменьшения количества циклических обращений или упрощения и уменьшения длины заголовков протокола. Технологии оптимизации включают ускорение TCP, предварительную выборку HTTP и кэширование DNS и многие другие. См. Стандарт Спецификации протокола космической связи (SCPS), предлагает НАСА и широко применяемый поставщикми коммерческого и военного оборудования и программного обеспечения на рынке.

Спутники запущены

Спутник WINDS был запущен 23 февраля 2008 года. Спутник WINDS используется для предоставления широкополосного доступа в Интернет в Японии и регионах Азиатско-Тихоокеанского региона. область. Спутник обеспечивает максимальную скорость 155 Мбит / с вниз и 6 Мбит / с для жилых домов с антенной с апертурой 45 см и соединением 1,2 Гбит / с с предприятиями с помощью 5-метровой антенны. Достигнут конец расчетного срока службы.

SkyTerra-1 был запущен в середине ноября 2010 года для Северной Америки, а был запущен в ноябре 2010 года для Европы.

26 декабря 2010 года Eutelsat KA-SAT был запущен. Он покрывает европейский континент 80 точечными лучами - сфокусированными сигналами, которые покрывают территорию в несколько сотен километров по Европе и Средиземноморью. Точечные лучи позволяют эффективно повторно использовать частоты в нескольких регионах без помех. Результат - увеличенная емкость. Каждый из сфокусированных лучей имеет общую пропускную способность 900 Мбит / с, а весь спутник будет пропускную способность 70 Гбит / с.

ViaSat-1, спутник связи с самой высокой пропускной способностью в мире, был запущен в октябре 19 ноября 2011 г. из Байконура, Казахстан, с общей пропускной способностью 140 Гбит / с через услугу Exede Internet. Пассажиры на борту JetBlue Airways могут пользоваться этой услугой с 2015 года. Услуга также была расширена до United Airlines, American Airlines, Scandinavian Airlines, Virgin America и Qantas.

Спутник EchoStar XVII был запущен 5 июля 2012 г. компанией Arianespace размещена на своей постоянной геосинхронной орбитальной позиции 107,1 ° западной долготы. обслуживание HughesNet. Этот спутник с диапазоном K a имеет пропускную способность более 100 Гбит / с.

С 2013 года группировка спутников O3b претендует на сквозное сквозное соединение. задержка отключения 238 мс для служб передачи данных.

В 2015 и 2016 годах правительство запустило два спутника для обеспечения доступа в Интернет-австралийцев и жителей внешних территорий, как Остров Норфолк и Рождество. Остров.

Низкая околоземная орбита

По состоянию на сентябрь 2020 года было запущено около 700 спутников для Starlink и 74 для спутниковой группировки OneWeb. Starlink начал частную бета-фазу.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-07 03:25:26
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте