Ασύρματα Δίκτυα Ευρείας Περιοχής

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧ. Η/Υ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Ασύρματα Δίκτυα Ευρείας Περιοχής MYE006-ΠΛΕ065: ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑ Ευάγγελος Παπαπέτρου

2 Διάρθρωση μαθήματος Κυψελοειδή δίκτυα αρχιτεκτονική σχεδίαση και ανάθεση συχνοτήτων λειτουργίες μεταπομπή μοντέλα διάδοσης ραδιοκυμάτων σε κυψελοειδή συστήματα διαχείριση τηλεπικοινωνιακής κίνησης ιστορική εξέλιξη κυψελοειδών συστημάτων σύστημα GSM Δορυφορικά δίκτυα αρχιτεκτονική ταξινόμηση συστημάτων γνωστά δορυφορικά συστήματα 2

3 MYE006-ΠΛΕ-065 Ασύρματα Δίκτυα 3

4 Κυψελοειδή δίκτυα: Εισαγωγή Στόχοι κυψελοειδών δικτύων αδιάλειπτη παροχή υπηρεσιών σε μεγάλες γεωγραφικές περιοχές υποστήριξη μεγάλου πλήθους χρηστών υποστήριξη μεγάλων ρυθμών μετάδοσης σε κινητούς χρήστες Περιορισμοί σχετικά μικρό διαθέσιμο εύρος ζώνης συχνοτήτων σχετικά μικρή εκπεμπόμενη ισχύς φορητός τηλεπικοινωνιακός εξοπλισμός Κεντρική ιδέα κυψελοειδών δικτύων: Χωρική επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων χρήση του ίδιου εύρους ζώνης συχνοτήτων σε διαφορετικές περιοχές 4

5 Αρχιτεκτονική (1/4) Δομικά στοιχεία: Συστάδα κυψελών (cluster): χωρική μονάδα επαναχρησιμοποίησης του εύρους ζώνης συχνοτήτων περιοχή στην οποία όλες οι διαθέσιμες συχνότητες του συστήματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν Κυψέλη (cell) δομικό στοιχείο μιας συστάδας περιοχή όπου είναι διαθέσιμο ένα υποσύνολο του εύρους ζώνης (ομάδα συχνοτήτων) Ομάδα 1 Ομάδα 2 Εύρος ζώνης συχνοτήτων 5

6 Αρχιτεκτονική (2/4) Ένα κυψελοειδές σύστημα αποτελείται από πολλές συστάδες επιτρέπει την εξυπηρέτηση περισσότερων χρηστών Κάθε συστάδα αποτελείται ένα πλήθος κυψελών ίδιο πλήθος κυψελών σε κάθε συστάδα οι χρήστες σε μια κυψέλη χρησιμοποιούν διαφορετικές συχνότητες από την ίδια ομάδα συχνοτήτων 6

7 Αρχιτεκτονική (3/4) Κάθε κυψέλη εξυπηρετείται από ένα σταθμό βάσης (base station) η επικοινωνία των κινητών σταθμών γίνεται μέσω του σταθμού βάσης Ένας σταθμός βάσης: λειτουργεί στις συχνότητες της κυψέλης περιέχει: έναν πομπό και ένα δέκτη μια μονάδα ελέγχου Η μονάδα ελέγχου είναι επιφορτισμένη με: τις λειτουργίες δικτύου, π.χ. δρομολόγηση τη διαχείριση των κινητών χρηστών που μπορεί να εισέρχονται ή να εξέρχονται από την κυψέλη 7

8 Αρχιτεκτονική (4/4) Κέντρο μεταγωγής κινητών τηλεπικοινωνιών (Mobile Telecommunications Switching Office MTSO) υπεύθυνο για το συντονισμό των σταθμών βάσεων Είδη καναλιών επικοινωνίας: κανάλια τηλεπικοινωνιακής κίνησης (traffic channels) μεταφέρουν τα δεδομένα των χρηστών κανάλια ελέγχου (control channels) 8

9 Ανάθεση συχνοτήτων (1/3) Η ανάθεση των συχνοτήτων στους χρήστες πρέπει να γίνει με προσοχή Χρήστες μπορούν να δημιουργήσουν σημαντικές αμοιβαίες παρεμβολές αν χρησιμοποιούν την ίδια συχνότητα, ανήκουν σε γειτονικές συστάδες και βρεθούν κοντά στα όρια γειτνίασης χρησιμοποιούν γειτονικές συχνότητες και βρεθούν κοντά είτε ανήκουν στην ίδια ή σε γειτονικές συστάδες Λύση στο πρόβλημα των παρεμβολών: δημιουργία πολλών υποπεριοχών (κυψελών) μέσα στη συστάδα 9

10 Ανάθεση συχνοτήτων (2/3) Η χρήση κυψελών εξασφαλίζει μια ελάχιστη απόσταση μεταξύ χρηστών με ίδιες συχνότητες ίδιες κυψέλες σε διαφορετικές συστάδες χρησιμοποιούν τις ίδιες συχνότητες η ελάχιστη απόσταση είναι (περίπου) η ακτίνα της συστάδας (D) 10

11 Ανάθεση συχνοτήτων (3/3) Οι παρεμβολές μεταξύ χρηστών με γειτονικές συχνότητες πρέπει επίσης να ελαχιστοποιηθούν Οι συχνότητες που μπορεί να χρησιμοποιήσει μια κυψέλη δεν πρέπει να είναι γειτονικές δημιουργία ομάδων συχνοτήτων Η ανάθεση των συχνοτήτων σε κάθε κυψέλη γίνεται με πολύπλοκους αλγόριθμους στόχος η ελαχιστοποίηση των παρεμβολών Ομάδα 1 Ομάδα 2 Εύρος ζώνης συχνοτήτων 11

12 Σχεδίαση(1/3) Υπάρχουν πολλές κυψελοειδείς γεωμετρικές διατάξεις με διαφορετικό σχήμα: τετράγωνο, εξάγωνο, κοκ με διαφορετικό αριθμό κυψελών ανά συστάδα 12

13 Σχεδίαση(2/3) Συνήθως χρησιμοποιούνται εξαγωνικές δομές ο αριθμός των κυψελών σε κάθε συστάδα μπορεί να είναι: 2 2 N i j i j i j, 0,1,2,3,... η απόσταση μεταξύ γειτονικών κυψελών είναι (R=ακτίνα κυψέλης): d 3R η ακτίνα της συστάδας είναι: D 3NR Ο αριθμός των κυψελών σε μια συστάδα ονομάζεται συντελεστής επαναχρησιμοποίησης (reuse factor) 13

14 Σχεδίαση(3/3) Η επιλογή της ακτίνας (D) μιας συστάδας σχετίζεται με: την χωρητικότητα του συστήματος δηλαδή τους ταυτόχρονα εξυπηρετούμενους χρήστες τις παρεμβολές μεταξύ των χρηστών Το πλήθος και το μέγεθος των κυψελών τις παρεμβολές μεταξύ χρηστών την ποιότητα του λαμβανόμενου σήματος από ένα κινητό σταθμό το κόστος του συστήματος 14

15 Τεχνικές αύξησης χωρητικότητας (1/2) Η αύξηση των χρηστών και των της τηλεπικοινωνιακής κίνησης που παράγουν επιβάλλει την αύξηση της χωρητικότητας Διάφορες τεχνικές μπορούν να εφαρμοστούν: χρήση νέων συχνοτήτων δυναμική εκχώρηση συχνοτήτων σε κυψέλες χρήση κυψελών διαφορετικών μεγεθών μικρότερες κυψέλες σε περιοχές με μεγαλύτερη κίνηση τμηματοποίηση κυψελών δημιουργία τμημάτων (sectors) με χρήση κατευθυντικών κεραιών χρήση μικροκυψελών 15

16 Τεχνικές αύξησης χωρητικότητας (2/2) Χρήση μυκροκυψελών κυψέλες πολύ μικρών διαστάσεων για αύξηση χωρητικότητας μείωση ακτίνας κατά παράγοντα F > αύξηση σταθμών βάσης κατά παράγοντα F 2 μικρότερη εκπεμπόμενη ισχύς και καλύτερη ποιότητα σήματος 16

17 Λειτουργίες κυψελοειδούς συστήματος(1/3) Εκκίνηση κινητού σταθμού επιτήρηση ισχύος σε διαφορετικές συχνότητες και επιλογή καλύτερης κυψέλης ενημέρωση MTSO Πραγματοποίηση κλήσης έλεγχος διαθέσιμων καναλιών αίτημα προς MTSO 17

18 Λειτουργίες κυψελοειδούς συστήματος(2/3) Αποδοχή κλήσης ενημέρωση του MTSO από το τερματικό προορισμού δέσμευση συχνότητας επικοινωνίας (καναλιού επικοινωνίας) μεταφορά δεδομένων Τηλεειδοποίηση αναζήτηση από το MTSO του σταθμού βάσης που εξυπηρετεί το τερματικό προορισμού 18

19 Λειτουργίες κυψελοειδούς συστήματος(3/3) Μεταπομπή αλλαγή κυψέλης από ένα τερματικό κατά τη διάρκεια της κλήσης η διαδικασία διεκπεραιώνεται αυτόματα από το MTSO δέσμευση καναλιού στην κυψέλη προορισμού 19

20 Μεταπομπή (Handoff ή Handover)(1/3) Ορισμός: αλλαγή της κυψέλης εξυπηρέτησης ενός τερματικού κατά τη διάρκεια μιας συνδιάλεξης αλλαγή καναλιού (συχνότητας) επικοινωνίας Πρόβλημα: αβεβαιότητα ύπαρξης καναλιού στην κυψέλη προορισμού η ύπαρξη διαθέσιμου καναλιού δεν είναι δεδομένη πιθανός βίαιος τερματισμός (forced termination) της συνδιάλεξης Λύσεις: δέσμευση καναλιών για μεταγωγή δυναμική ανάθεση καναλιών, κα 20

21 Μεταπομπή (Handoff ή Handover)(2/3) Αλγόριθμοι για την πραγματοποίηση της μεταπομπής σχετική ένταση σήματος η ισχύς από ένα γειτονικό σταθμό βάσης γίνει μεγαλύτερη από την τρέχουσα ισχύ φαινόμενο ping pong σχετική ένταση σήματος με κατώφλι πρέπει επιπλέον η τρέχουσα ισχύς να είναι κάτω από ένα κατώφλι σχετική ένταση σήματος με υστέρηση η ισχύς από ένα γειτονικό σταθμό είναι μεγαλύτερη κατά ένα όριο από την τρέχουσα ισχύ σχετική ένταση σήματος με κατώφλι και υστέρηση συνδυασμός των δύο προηγούμενων τεχνικών 21

22 Μεταπομπή (Handoff ή Handover)(3/3) 22

23 Διάδοση ραδιοκυμάτων σε κυψελοειδή συστήματα (1/2) Ο προσδιορισμός των απωλειών είναι σημαντικός για τη σχεδίαση ενός κυψελοειδούς συστήματος ικανοποιητική ισχύς για λήψη και ταυτόχρονα μικρή ισχύς παρεμβολών πολύπλοκα φαινόμενα διάδοσης λόγω κίνησης, π.χ. πολλαπλές οδεύσεις Μοντέλα απωλειών τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται είναι προσεγγιστικά γνωστότερο μοντέλο: Okumura/Hata 23

24 Διάδοση ραδιοκυμάτων σε κυψελοειδή συστήματα (2/2) Μοντέλο απωλειών Okumura/Hata L log f 13.82log h A( h ) ( log h)log d db c t r t f c φέρουσα συχνότητα MHz h t ύψος κεραίας εκπομπής m h r ύψος κεραίας λήψης 1 10 m d απόσταση ζεύξης 1 20 Km A(h r ) συντελεστής διόρθωσης για το ύψος της κινητής κεραίας μικρή ή μεσαίου μεγέθους πόλη A( h ) (1.1log f 0.7) h (1.56log f 0.8) db μεγάλη πόλη r c r c A h h db f MHz 2 ( r) 8.29[log(1.54 r)] 1.1, c 300 A h h db f MHz 2 ( r) 3.2[log(11.75 r)] 4.97, c

25 Διαχείριση τηλεπικοινωνιακής κίνησης (1/4) Κάθε κυψέλη χαρακτηρίζεται από μια χωρητικότητα (Ν κανάλια ή χρήστες) προσδιορίζει τον μέγιστο αριθμό των ταυτόχρονα εξυπηρετούμενων χρηστών από έναν πληθυσμό L χρηστών σύστημα FDMA: η χωρητικότητα είναι συνάρτηση του εύρους ζώνης συχνοτήτων σύστημα TDMA: η χωρητικότητα είναι συνάρτηση των χρονοθυρίδων σύστημα CDMA: η χωρητικότητα είναι συνάρτηση των χρηστών που εξυπηρετούνται από το σύστημα Αφρακτικό σύστημα (Non blocking system) L<=N Σύστημα έμφραξης (blocking system) L>N τα πραγματικά συστήματα τηλεφωνίας ανήκουν σε αυτή την κατηγορία 25

26 Διαχείριση τηλεπικοινωνιακής κίνησης (2/4) Σε ένα σύστημα έμφραξης μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικές στρατηγικές απόρριψη μπλοκαρισμένων κλήσεων (LCC) καθυστέρηση μπλοκαρισμένων κλήσεων (LCD) κράτηση μπλοκαρισμένων κλήσεων (LCΗ) Για τη σχεδίαση ενός συστήματος έχει ιδιαίτερη σημασία η μελέτη της απόδοσή του με βάση πιθανότητα φραγής (ή μπλοκαρίσματος) μέση καθυστέρηση εξυπηρέτησης Η μελέτη της απόδοσης μπορεί να γίνει με χρήση της θεωρίας αναμονής (queuing theory) 26

27 Διαχείριση τηλεπικοινωνιακής κίνησης (3/4) Ορισμοί θεωρίας τηλεπικοινωνιακής κίνησης λ ρυθμός άφιξης νέων κλήσεων στο σύστημα t m μέση διάρκεια μιας κλήσης ένταση τηλεπικοινωνιακής κίνησης Α = λ t m Σύστημα LCC (σύστημα Erlang B) πιθανότητα φραγής (ή μπλοκαρίσματος) N A P! b N N x A x 0 x! διακινούμενη τηλεπικοινωνιακή κίνηση C = (1 P b )A 27

28 Διαχείριση τηλεπικοινωνιακής κίνησης (4/4) Μοντέλο τηλεπικοινωνιακής κίνησης με μεταπομπή 28

29 Ιστορική εξέλιξη κυψελοειδών συστημάτων Η εξέλιξη των κυψελοειδών συστημάτων διήλθε τρεις σημαντικές φάσεις Ανάλογα με τις φάσεις αυτές διακρίνονται τα συστήματα: 1 ης γενιάς αναλογικά συστήματα 2 ης γενιάς ψηφιακά συστήματα 3 ης γενιάς συστήματα με υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης και πολυμεσικές εφαρμογές 29

30 Κυψελοειδή συστήματα 1 ης γενιάς Βασικό χαρακτηριστικό: αναλογικά συστήματα Μειονέκτημα: χωρητικότητα vs αξιοποίηση συχνοτήτων Αναπτύχθηκαν ανεξάρτητα σε Βόρεια Αμερική και Σκανδιναβία σημαντικότερο σύστημα: Advanced Mobile Phone Service (AMPS) Βόρεια Αμερική 30

31 AMPS (1/2) Αναπτύχθηκε από την AT&T τη δεκαετία του 1980 υιοθετήθηκε και χρησιμοποιήθηκε ευρέως σε Νότιο Αμερική, Αυστραλία και Κίνα Αναλογικό σύστημα με διαμόρφωση συχνότητας Φασματική εκχώρηση τεχνική FDMA 2 περιοχές (μπάντες) συχνοτήτων των 25MHz (χωρισμένες σε 2 τμήματα των 12.5 MHz) 416 κανάλια των 30KHz 21 κανάλια ελέγχου των 10Kbps 31

32 AMPS (2/2) Παράμετροι λειτουργίας 32

33 Κυψελοειδή συστήματα 2 ης γενιάς (1/2) Βασικό χαρακτηριστικό: ψηφιακά συστήματα υψηλότεροι ρυθμοί μετάδοσης υποστήριξη ψηφιακών υπηρεσιών μεγαλύτερη χωρητικότητα Χαρακτηριστικά λειτουργίας ψηφιακά δεδομένα ψηφιακή διαμόρφωση κρυπτογράφηση ανίχνευση και διόρθωση σφαλμάτων τεχνική πρόσβασης: TDMA ή CDMA (σε συνδυασμό με FDMA) Σημαντικότερα συστήματα: Global System Mobile Communications (GSM) IS 95 33

34 Κυψελοειδή συστήματα 2 ης γενιάς (2/2) 34

35 GSM (1/6) Ευρωπαϊκό πρότυπο για κυψελοειδή συστήματα 2 ης γενιάς αναπτύχθηκε το 1990 χρησιμοποιείται ευρέως σε όλο τον κόσμο: 750Μ χρήστες στα τέλη του 2000 Δομικά στοιχεία του συστήματος Κινητός σταθμός (Mobile Station) Υποσύστημα σταθμού βάσης (Base Station Subsystem BSS) Υποσύστημα Δικτύου (Network Subsystem) 35

36 GSM (2/6) 36

37 GSM (3/6) Κινητός σταθμός κινητή συσκευή (Mobile Equipment ME) μονάδα ταυτότητας συνδρομητή SIM αναγνώριση χρήστη και επιλογή παραμέτρων λειτουργίας Υποσύστημα σταθμού βάσης ένας ή περισσότεροι πομποδέκτες σταθμού βάσης (Base Transceiver Station BTS) κάθε BTS ορίζει μια κυψέλη με μέγεθος 100m 35Km ελεγκτής σταθμού βάσης (Base Station Controller BSC) έλεγχος πόρων των BTS s μεταπομπή μέσα στο υποσύστημα 37

38 GSM (4/6) Υποσύστημα Δικτύου κέντρο μεταγωγής (Mobile switching center) υπεύθυνο για λειτουργίες δικτύου, π.χ. δρομολόγηση, κλπ βάση δεδομένων καταχωρητή θέσης έδρας (Home location register HLR) διατηρεί πληροφορίες για συνδρομητές που ανήκουν σε αυτή βάση δεδομένων καταχωρητή θέσης επισκεπτών (Visitor location register VLR) διατηρεί πληροφορίες για επισκέπτες συνδρομητές, ένδειξη της θέσης βάση δεδομένων κέντρου πιστοποίησης (Authentication center AuC) βάση δεδομένων ταυτοτήτων συσκευών (Equipment identity register EIR) 38

39 GSM (5/6) Ζεύξεις ραδιοκυμάτων GSM δύο μπάντες των 25MHz MHz επικοινωνία από σταθμό βάσης MHz επικοινωνία προς σταθμό βάσης τεχνική πολυπλεξίας: TDMA/FDMA FDMA: 125 αμφίδρομα κανάλια των 200KHz (270,833 Kbps) TDMA: 8 χρονοθυρίδες (15/26 msecs) 156,25 bits ρυθμός για κάθε χρήστη = 22,8Kbps αλλαγή συχνότητας σε κάθε πλαίσιο TDMA (4,615 msecs) 39

40 GSM (6/6) 40

41 Κυψελοειδή συστήματα 2 ης γενιάς με CDMA (1/2) Ορισμένα συστήματα 2ης γενιάς εισήγαγαν την πολλαπλή πρόσβαση με τη χρήση κωδίκων (CDMA) βασική τεχνική διασποράς φάσματος: DSSS Πλεονεκτήματα: ανθεκτικότητα σε ριπές θορύβου, επιλεκτικές διαλείψεις, κα Ανθεκτικότητα στο φαινόμενο των πολλαπλών οδεύσεων: εξάλειψη συνιστωσών λόγω χαμηλής αυτοσυσχέτισης του κώδικα διασποράς απόρρητο επικοινωνίας ομαλή υποβάθμιση: βαθμιαία μείωση της προσφερόμενων υπηρεσιών με την αύξηση των χρηστών μεγαλύτερη χωρητικότητα 41

42 Κυψελοειδή συστήματα 2 ης γενιάς με CDMA (2/2) Μειονεκτήματα αυτοπαρεμβολή (self jamming): ακύρωση ορθογωνιότητας κωδίκων λόγω πολλαπλών διοδεύσεων πρόβλημα κοντινής μακρινής απόστασης (near far problem) ισχυρές παρεμβολές από κοντινούς (στο σταθμό βάσης) χρήστες ομαλή μεταπομπή (soft handoff): συνθετότερη διαδικασία η αλλαγή συχνότητας δεν είναι επιβεβλημένη δεν υπάρχει αυστηρά καθορισμένο όριο στη χωρητικότητα του συστήματος 42

43 Κυψελοειδή συστήματα 3 ης γενιάς (1/3) Στόχοι συστημάτων 3 ης γενιάς πολύ υψηλές ταχύτητες μετάδοσης στο χρήστη Υποστήριξη πολυμεσικών εφαρμογών Πρωτοβουλίες για προτυποποίηση ITU: IMT 2000 καθόρισε τις επιθυμητές δυνατότητες των συστημάτων τρίτης γενιάς ETSI: UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) Wideband CDMA IMT TC ή TD CDMA 43

44 Κυψελοειδή συστήματα 3 ης γενιάς (2/3) 44

45 Κυψελοειδή συστήματα 3 ης γενιάς (3/3) Προδιαγραφές της ITU ποιότητα φωνής συγκρίσιμη με PSTN 144Kbps σε κινητούς χρήστες με μεγάλη ταχύτητα 384Kbps σε πεζούς ή αργά κινούμενους χρήστες 2048Kbps για δικτύωση γραφείου συμμετρικοί και ασύμμετροι ρυθμοί μετάδοσης υποστήριξη μοντέλου επικοινωνίας ανάλογου αυτού του διαδικτύου μεταγωγή κυκλώματος και πακέτου αποδοτικότερη αξιοποίηση φάσματος ευελιξία εισαγωγής νέων υπηρεσιών & τεχνολογιών 45

46 MYE006-ΠΛΕ-065 Ασύρματα Δίκτυα 46

47 Δορυφορικά δίκτυα: Εισαγωγή (1/2) Πλεονεκτήματα δορυφορικών συστημάτων Κάλυψη παροχή υπηρεσιών σε περιοχές που δεν καλύπτονται από τα επίγεια δίκτυα Ευρεία εκπομπή (broadcast) / Πολυδιανομή (multicast) η ταυτόχρονη αποστολή δεδομένων σε πολλούς χρήστες διευκολύνεται από τη φύση της δορυφορικής ζεύξης Διαθεσιμότητα η ποιότητα της ασύρματης ζεύξης ενισχύεται λόγω της οπτικής επαφής Κόστος επικοινωνίας ανεξάρτητο της απόστασης 47

48 Δορυφορικά δίκτυα: Εισαγωγή (2/2) Πλεονεκτήματα δορυφορικών συστημάτων (συνέχεια) Ευελιξία δικτύωσης εθνικοί τηλεπικοινωνιακοί οργανισμοί μπορούν να παρακαμφτούν εύκολη προσαρμογή στα χαρακτηριστικά επικοινωνίας που απαιτούν οι χρήστες για την απαιτείται μόνο το τερματικό του χρήστη Αξιοπιστία οι υπηρεσίες δικτύωσης είναι συνεχώς διαθέσιμες 48

49 Αρχιτεκτονική δορυφορικών συστημάτων (1/4) Ένα δορυφορικό σύστημα αποτελείται από: τους δορυφόρους τα τερματικά (χρήστες), κινητά ή σταθερά Τους επίγειους σταθμούς (gateways) Επίγειος σταθμός σύστημα κεραιών για εκπομπή και λήψη που βρίσκεται στην επιφάνεια της γης αποτελεί δομικό στοιχείο του δικτύου όπου εκτελούνται σημαντικές λειτουργίες, π.χ. δρομολόγηση Ανοδική ζεύξη (uplink) η σύνδεση από τον επίγειο σταθμό ή τον χρήστη προς το δορυφόρο Καθοδική ζεύξη (downlink) η σύνδεση από το δορυφόρο προς τον επίγειο σταθμό ή τον χρήστη 49

50 Αρχιτεκτονική δορυφορικών συστημάτων (2/4) Οι δορυφόροι είναι οργανωμένοι σε ένα ή περισσότερα τροχιακά επίπεδα σε κάθε τροχιακό επίπεδο υπάρχουν ομοιόμορφα κατανεμημένοι περισσότεροι του ενός δορυφόροι η διάταξη των τροχιακών επιπέδων είναι τέτοια ώστε να επιτυγχάνεται πλήρης κάλυψη της γης th j orbital plane γ γ j i i i Ω k th i orbital plane Equatorial plane Reference direction Ω υ N A perigee ω i Plane of orbit 50

51 Αρχιτεκτονική δορυφορικών συστημάτων (3/4) 51

52 Αρχιτεκτονική δορυφορικών συστημάτων (4/4) Για κάθε δορυφόρο ορίζονται: Γωνία ανύψωσης (e) η γωνία μεταξύ του δορυφόρου και του ορίζοντα Ελάχιστη γωνία ανύψωσης (e min ): η ελάχιστη γωνία ώστε να είναι δυνατή η επικοινωνία μεταξύ δορυφόρου τερματικού Ίχνος δορυφόρου τα σημεία στην επιφάνεια της γης στα οποία η γωνία ανύψωσης είναι μεγαλύτερη από την ελάχιστη χωρική μονάδα επαναχρησιμοποίησης συχνοτήτων Κελί υποδιαίρεση του ίχνους 52

53 Ταξινόμηση δορυφορικών συστημάτων (1/3) Τα δορυφορικά συστήματα ταξινομούνται βάση το σχήμα και τη διάμετρο της τροχιάς των δορυφόρων Γεωστατικά (GEO) κυκλική τροχιά με ύψος περίπου Km Μέσης τροχιάς (ΜΕΟ) κυκλική τροχιά με ύψος στην περιοχή των 10000Km Χαμηλής τροχιάς (LEO) κυκλική τροχιά με ύψος στην περιοχή των 1000Km Υψηλά ελλειπτικά (HEO) ελλειπτική τροχιά με μεταβλητό ύψος 53

54 Ταξινόμηση δορυφορικών συστημάτων (2/3) Τα συστήματα GEO χαρακτηρίζονται από: απλή υλοποίηση υψηλές καθυστερήσεις διάδοσης (τουλάχιστον 240 msec και στις δύο κατευθύνσεις) real time εφαρμογές δεν μπορούν να υποστηριχθούν υψηλή ισχύ εκπομπής μεγάλες κεραίες οι χρήστες δεν μπορούν αν είναι κινητοί Τα συστήματα LEO προσφέρουν μια εναλλακτική επιλογή χαμηλές καθυστερήσεις διάδοσης μεγαλύτερη χωρητικότητα σε σχέση με τα GEO συστήματα υποστήριξη μικρών τερματικών και κινούμενων χρηστών 54

55 Ταξινόμηση δορυφορικών συστημάτων (3/3) System INM ARSAT-M Mobilsat ICO Iridium Globalstar Owner Comsat, etc AMSC Boeing Satellite Systems, Inc. Iridium Inc. Loral Qualcomm System Type GEO GEO MEO LEO LEO Purpose Voice Data Voice Data Voice Data Voice Data Voice Data Geographic Coverage Worldwide N. America Worldwide Worldwide Worldwide Two way Yes Yes Yes Yes Yes PSTN access Yes Yes Yes Yes Yes Number of satellites Orbit Altitude 35,786 km 35,786 km 10,390 km 780 km 1,414 km Band L-Band L-Band S-Band L-Band L-Band System A strolink Satellite Orbits GEO Satellite Architecture Type Processing, Spot beam Band Ka Access Type MF-TDMA EuroSky Way GEO Processing, Spot beam Ka MF-TDMA Spaceway GEO/MEO Processing, Spot beam Ka MF-TDMA Teledesic MEO Processing, Spot beam Ka MF-TDMA Orblink MEO On-board switching V - Skybridge LEO Transparent, Spot beam Ku - 55