آرشیو وبلاگ
دانلود طرح های رنگ آمیزی فانتزی کودکان

تحقیق پیرامون باغ های ایرانی و سایر کشورها

اصول مخابرات ماهواره ای

  اصول مخابرات ماهواره ای

 

 

ایده ی مخابرات از طریق یک ماهواره، به خصوص توسط یک ماهواره ی همزمان، توسط آرتور سی. کلارک که یک نویسنده ی مشهور افسانه های علمی بریتانیایی بود، در سال 1945 ارائه گردید. کلارک قبلا نشان داده بود که یک ماهواره در مدار استوایی دایروی با شعاع حدود 42242 کیلومتر سرعت زاویه ای برابر با  سرعت زاویه ای زمین خواهد داشت. بنابراین، آن ماهواره در بالای همان نقطه از زمین باقی مانده و می تواند سیگنال ها را از اکثر نقاط نیمکره دریافت و دوباره پخش نماید. سه ماهواره با فواصل 120 درجه نسبت به هم، کل کره زمین را با قدری همپوشانی پوشش می دهند، مشروط بر اینکه پیغام ها بتوانند بین ماهواره ها دوباره پخش شوند. بنابراین ارتباط مطمئن بین هر دو نقطه از کره ی زمین ممکن می شود. کلارک همچنین اظهار کرده بود که انرژی الکتریکی مورد نیاز ماهواره نیز می تواند از طریق تبدیل تشعشعات خورشید توسط سلول های خورشیدی تأمین شود. به مقاله ی کلارک تقریباً توجهی نمی شد تا اینکه با اولین ماهواره ی ساخت بشر، یعنی اسپوتنیک 1 (4 اکتبر1957) به واقعیت پیوست. با وجود این، قابل ذکر است که بشر تا سال 1963 به مدار همزمان نائل نگردید. با پرتاب ماهواره اسپوتینک1 توسط روس ها، مسابقه ی فضایی بین دو ابر قدرت (آمریکا و شوروی) شروع شد. آمریکا ماهواره ی اسکور را در هیجده دسامبر1958 پرتاب کرد. این ماهواره  نوعی ماهواره ی کاوشگر بود. در دوازده اوت 1960 ماهواره ی اکو1 توسط AT&T آمریکا پرتاب شد که یک بالن دوّار به قطر 100 فوت بود که به صورت یک منعکس کننده ی غیرفعال عمل می کرد. مشابه آن، اکو2 توسط  AT&T دوباره در25 ژانویه 1964 پرتاب شد . ماهواره ی اخیر، ارتباط بین آزمایشگاه های بل در نیوجرسی وJPL   در کالیفرنیا را برقرار می کرد. با وجود این، ملزومات آنتن و نیروی برق آن از هم جدا شدند و بنابراین ماهواره نتوانست برای ارتباطات بین سواحل شرق و غرب آمریکا بکار گرفته شود .ماهواره های تل استار1 و 2 ازAT&T که به ترتیب در دهم جولای 1962 و هفتم می 1963 پرتاب شدند، اساس روش مدرن ماهواره های مخابراتی را پایه گذاری کردند. تل استار1 برای اولین بار برای نمایش یک ارتباط تلویزیونی بین آمریکا و اروپا به کار گرفته شد. شرکت Communications Satellite Comsat در سال 1963 در آمریکا تأسیس شد و پس از آن سری ماهواره های سینکام پرتاب شدند. سینکام 1 در اوایل سال 1963، سینکام 2 در بیست و شش جولای 1963 و سینکام 3 در نوزده جولای 1964 پرتاب و در مدار قرار گرفتند. سازمان ماهواره ی ارتباطات بین المللی (اینتل ست) در سال 1964 تأسیس شد. ماهواره ی اینتل ست که پرنده ی مقدم نیز نامیده شده، در شش آوریل 1965 پرتاب شد. در همان سال ماهواره ی مخابراتی روسی مولنیا نیز پرتاب شد. پس از این پرتاب ها، سازمان اینتل ست به بیش از 100 عضو ملی رشد یافته و بیش از 33 ماهواره ی اینتل ست در حجم های متفاوت از نظر تجهیزات و از ظرفیت های کوچک (240 کانال صوتی و یک کانال تلویزیون) تا ظرفیت های عظیم (12500 کانال صوتی و 2 کانال تلویزیون)، پرتاب کرده و در مدار قرار داده است که سه ناحیه اقیانوس اطلس، اقیانوس آرام و اقیانوس هند را پوشش می دهند. بنابراین عصر جدیدی از مخابرات توسط ماهواره (مخابرات ماهواره ای) شروع شد و درحال حاضر صدها ماهواره ی ایستوار (ایستان نسبت به زمین) از کشورهای مختلف در جهان درحال ارائه ی خدمات هستند. انتظار می رود که این تعداد درآینده ی نزدیک به مقدار بیشتری افزایش یابد.

مشخصات عمومی و فنی یک سیستم ارتباط ماهواره ای

ساختمان عمومی یک سیستم ارتباط ماهواره ای شامل یک ماهواره در فضا می باشد که چند ایستگاه زمینی را به هم ارتباط می دهد. کاربر از طریق شبکه ی زمینی به ایستگاه زمینی وصل می شود.کاربر،سیگنال باند پایه ای را تولید می کند که پس از پردازش در ایستگاه زمینی به ماهواره ارسال می شود. بنابراین ماهواره ممکن است به صورت یک تکرار کننده ی بزرگ در فضا تصور شود که حامل های RF مدوله شده را از طیف فرکانسی مربوط به خط ارتباطی بالا (زمین به فضا) را، از تمام ایستگاه های زمینی در شبکه دریافت کرده و این حامل ها را تقویت می کند. سپس آنها را در طیف فرکانسی مربوط به خط ارتباطی پایین (فضا به زمین)، که جهت جلوگیری از تداخل، متفاوت از طیف فرکانسی مربوط به خط ارتباطی بالا است، دوباره به طرف زمین ارسال می کند. سیگنال، در ایستگاه زمینی دریافت کننده به منظور بازیابی سیگنال باند پایه پردازش می شود، که سپس این سیگنال از طریق شبکه زمینی به کاربر ارسال می شود. اگر بین فرکانس های خطوط ارتباطی بالا و پایین تفاوتی وجود نداشته باشد، سیگنال های ارسالی توسط ماهواره، مانع از دریافت سیگنال های دریافتی از خط ارتباطی بالا می شود و بنابراین بین خروجی فرستنده و ورودی گیرنده انفکاک وجود نخواهد داشت. براساس توصیه های1979(World Advertising Research Center)WARC، ماهواره های ارتباطی تجاری یک پهنای باند MHz500 را حدود GHz6 برای خط ارتباطی بالا و پهنای باند MHz500 دیگر را حدود GHz4 برای خط ارتباطی پایین به کار می گیرند. سیگنال باند پایه از شبکه ی زمینی وارد ایستگاه زمینی شده و پس از پردازش توسط تجهیزات باند پایه ی ایستگاه زمینی، وارد فرستنده ی ایستگاه زمینی می شود. پس از اینکه کد کننده و دمدولاتور بر روی سیگنال باند پایه عمل کردند، نتیجه ی آن به فرکانس خط ارتباطی بالا تبدیل می گردد. سپس تقویت شده و به طرف  دریچه ای با پلاریزاسیون مناسب از تغذیه ی آنتن هدایت می شود. سیگنال دریافتی از ماهواره ابتدا توسط LNA تقویت شده و سپس از فرکانس خط ارتباطی پائین، تبدیل به فرکانس پایین می شود. سپس توسط دمدولاتور و کدگشا، سیگنال باند پایه ی اصلی به دست می آید. قطعات حساس و بحرانی اغلب به طور اضافی به همراه کلید خودکار نصب می شوند که به هنگام وقوع خرابی، عملیات بدون وقفه باقی بماند.

 

 

 مزایای مخابرات ماهواره ای

ارتباط از طریق ماهواره مزایا و معایبی دارد. تا ظهور ماهواره های مخابراتی، ارتباط از طریق فضا برای فواصل دور با استفاده از پخش کننده های دوباره رادیویی پشت سرهم، رادیوی فرکانس خیلی پایین (پایین ترازKHz30) و رادیوی فرکانس بالا یا موج کوتاه انجام می شد (MHz30ـ3). این دو مورد ذاتاً محیط هایی با ظرفیت پایین هستند که تنها برای کاربردهای خاص مناسبند و پخش کننده های دوباره ی رادیویی پشت سرهم توسط گستره های زمینی محدود می شوند. بنابراین ماهواره جاهای خالی عظیمی را پر کرده است بطوریکه توانایی ارسال با ظرفیت های بالایی را به فواصل دور بر روی خشکی یا آب دارا می باشد. همچنین به علت هندسه ی منحصر به فردش، محیط ارتباطات ماهواره ای ذاتاً یک محیط پخش با توانایی طبیعی جهت ارسال همزمان از یک نقطه به یک تعداد اختیاری از نقاط دیگر، در حوزه ی پوشش ماهواره می باشد. برخی از مزایای شاخص ارتباطات ماهواره ای وقتی با دیگر سیستم های تک پخش کننده دوباره مقایسه می شود، به طور خود کار مشخص می گردند. اول این که پخش کننده های دوباره ی ماهواره ای  ذاتاً از نوع پخش در حوزه ی وسیع هستند. یعنی یک نقطه به چند نقطه، درصورتی که تمام پخش کننده های دوباره ی زمینی، نقطه به نقطه هستند. دوم اینکه مدارهای ماهواره ای می توانند به سرعت نصب شوند. همین که ماهواره در موقعیت باشد، ایستگاه های زمینی می توانند نصب شوند و ممکن است ارتباط، ظرف چند روز یا چند ساعت برقرار گردد. بنابراین یک ایستگاه ممکن است به طور نسبتاً سریع از محلی جابجا شده و در جای دیگر دوباره نصب شود. مدارهای زمینی از هر نوع که باشند، زمانی را جهت نصب نیاز دارند. مزیت سوم اینست که ارتباطات سیار به راحتی توسط مخابرات ماهواره ای قابل حصول است و اصولا مخابرات ماهواره ای انعطاف پذیری منحصر به فردی در ارتباط بین وسایل نقلیه ی متحرک دارد. بنابراین ماهواره، یک جایگزین برای رادیوی موج کوتاه در این زمینه خاص شده و مزایای قابل اطمینان مهمی دارد(شبکه های زمینی ممکن است ارتباط بین وسایل نقلیه را توسط رادیوهای سلّولی برقرار کنند). مخابرات ماهواره ای، دارای مزایای اقتصادی نیز می باشد. هزینه های ماهواره مستقل از فاصله هستند، درصورتی که هزینه های  شبکه های زمینی متناسب با فاصله اند. گذرگاه فاصله در جائیکه هزینه ها برابر باشند، به طور نسبی توسط ماهواره خیلی بهتر است. باوجود این، پس از پرتاب و در مدار قرارگرفتن ماهواره، هر گاه تعمیر نیاز باشد، تقریباً غیرممکن است و به علاوه تجهیزات(ماهواره) در معرض فشارهای محیطی شدیدی هستند. در مقایسه با کابل فیبر نوری، ارتباطات ماهواره ای از نظر کیفیت سیگنال ارسالی برتری داشته و محل ایستگاه های ارسالی و دریافت اطلاعات، مستقل از فاصله هستند. همین که دو ایستگاه از نظر جغرافیایی در داخل حوزه ی پوشش تشعشع آنتن ماهواره قرارگیرند، آن دو ایستگاه ارسال اطلاعات با کیفیت یکسان خواهند داشت، خواه از هم 60 کیلومتر و یا 2000 کیلومتر فاصله داشته باشند. برای ارتباطات نواحی دور در دشت ها، که دارای مسیرهای باریک هستند و همین طور در نواحی کوهستانی، مخابرات ماهواره ای تنها راه با صرفه است. به طور مشابه، در فعالیت های جستجو، امداد و ناوبری، ماهواره ها مزایایی عرضه می کنند که هیچ سیستم دیگری نمی تواند عرضه کند.

کاربردهای ماهواره

فن آوری ماهواره ای و کاربردهای آن، دیگر، حق انحصاری تعداد محدودی از برگزیده ها نیست. افق های کاربرد آن بسیار فراتر از ارائه ی خدمات ارتباط بین قاره ای نظیر رادیو، تلفن و غیره گسترش یافته است. ماهواره، امروزه یک کالای خانگی شده است. دسترسی به ماهواره، امروزه توسط آنتن های غول آسایی که در تأسیسات بسیار بزرگی نصب شده اند، صورت نمی گیرد، بلکه این کار توسط آنتن های روی پشت بام انجام می شود. ماهواره نه تنها ارتباطات دوردست صوتی /تصویری را ممکن می سازد، بلکه نقش مهمی در خدمات ارتباطی جدیدتر مانند دور نگار، ارتباطات داده ها، تلفن های سیار و غیره بازی می کند. امروزه، ماهواره ها نه تنها شما را قادر می کند تا با افرادی که هزاران کیلومتر از شما فاصله دارند در عرض چند ثانیه در داخل منزلتان ارتباط برقرار نمایید، بلکه نقشی محوری در پیش بینی دقیق  و به موقع هواشناسی ایفا می کند. از یک سو ماهواره ها به عنوان وسایل ناوبری توسط خودروهای روی خشکی، هوا و دریا مورد استفاده قرار می گیرند و از سوی دیگر برای استخراج منابع معدنی ناشناخته ای استفاده می شوند که در غیر این صورت آن منابع شناسایی نشده باقی می مانند.

کاربردهای ماهواره را می توان به طور کلی به گروه های زیر تقسیم نمود:

1-  کاربردهای ارتباطی ماهواره

2-  کاربردهای سنجش از راه دور و مشاهده ی زمینی

3-  کاربردهای هواشناسی

4-  کاربردهای نظامی

5-  کاربردهای علمی و فنی

در زمینه ی کاربردهای ارتباطی ماهواره، تلویزیون ماهواره ای و ارتباطات داده و تلفن، حوزه های کاربردی عمده ی آن هستند. در گروه کاربردهای سنجش از راه دور/ مشاهده ی زمینی، کاربردهای معمولی شامل کشف منابع معدنی پنهان، نقشه برداری زمینی و غیره می باشند. کاربردهای هواشناسی شامل پیش بینی هوا، پیش بینی سیل، آب شدن یخچال های طبیعی و غیره می شود. کاربردهای نظامی شامل ارائه ی خطوط ارتباطی راهبردی بین نیروهای مرزی و ستاد ها، جاسوسی، ارائه ی کمک های ناوبری برای کشتی ها، هواپیما و غیره می شود. در مقوله ی کاربردهای علمی و فن آوری، کاربرد ها شامل استفاده از ماهواره ها برای تحقیقات نجومی، نظارت و کنترل لایه های مختلف جو و غیره می باشد.

 

سیستم مخابرات ماهواره ای

همونطور که می دونید سیستم های مخابراتی جدید داره با سرعت خیلی زیادی پیشرفت می کنه و روز به روز امکانات بهتر و وسیعتری رو به ما ارائه می ده . مخابرات ماهواره ای هم یکی از شاخه های علم مخابراته که در سالهای اخیر پیشرفت چشمگیری داشته و خدمات فوق العاده ای رو به ما ارائه می ده . خدماتی شاید در سالهای خیلی دور بیشتر به افسانه و رویا شبیه بود تا واقعیت . ولی با علم مخابرات می بینیم که خیلی از رویا های کودکی ما داره به واقعیت می پیونده.

خدمات سیستم مخابرات ماهواره ای:

از آغاز عصر مخابرات ماهواره ای تا کنون ماهواره های متعددی به فضا پرتاب شده اند که بعضی از این ماهواره ها مختص به انجام کارهای مشخص هستند و بقیه خدمات گوناگونی ارائه می دهند. ممکن است ماهواره ها برای خدمات مختلف فرکانس های مخصوص به خود داشته باشند و یا اینکه از یک باند فرکانس به صورت مشترک یا دیگر ماهواره ها استفاده کنند. انواع اصلی خدمات مختلف ماهواره را که توسط اتحادیه بین المللی ارتباطات راه دور (ITU) در نظر گرفته شده است،می توان به صورت زیر بیان کرد:

1- سرویس ازتباطات ثابت ماهواره ای(FCC)

2- سرویس ازتباطات سیار ماهواره ای (MSS5) که خود شامل ایستگاههای سیار زمینی، هوائی و دریائی است.

3- سرویس پخش تلویزیونی به وسیله ماهواره یBSS

4- سرویس ماهواره ای برای تعیین محل ایستگاه های فرستنده (RDSS)

5- سرویس هدایت رادیوئی ماهواره(RDSS)

علاوه بر سرویس های فوق اخیرا سرویس های بسیار دیگرینیز مطرح شده است و ما تنها به اصلی ترین موارد اشاره کردیم.

سرویس ماهواره ای ثابت

نیاز روز افزون به کانال های ارتباطی به خصوص برای ارتباطات بین قاره ای همراه با موفقیت های بدست آمده در پرتاب اقمار مصنوعی و به کار گیری آنها به عنوان رله های رادیوئی که همانند سیستم های زمینی با دید مستقیم عمل کرده ولی با تکرار کننده هائی که در فضا برروی ماهواره ها تعبیه شده اند باعث دگرگونی در ارتباطات شده اند.ماهواره های اولیه بر روی مدار غیر سنکرون و رد ارتفاع 10000 کیلومتر با کیفیت نا مناسبو ترافیک تلفنی 20دقیقه مورد استفاده بودند. برای رفع این مشکل، ماهواره ها بر روی مدار سنکرونی بالای خط استوا قرار گرفتند که نسبت به مدار های دیگر دارای محاسنی است که از آن جمله تامین ارتباطات 24 ساعته در نقطه ای از سطح زمین تنها نیاز به یک آنتن دارد .ازمدار سنکرون به عنوان منبع طبیعی محدود و به طور موثری طبق ضابطه های خاص استفاده می شود. ولی در اثر پرتاب ماهواره های متععدد به طور روز افزون و محدودیت در فرکانس های مورد استفاده ارتباطات ماهواره ای نمی توانند بدون تداخل فرکانسی از این امر استفاده کنند. بر این اساس ITN مدار ثابت سنکرون و طیف فرکانس را در منبع طبیعی محدود اعلام کرده است که متعلق به تمام کشور های جهان است و مقررات رادیوئی با توجه به این موضوع طوری تنظیم شده که استفاده از این دو منبع بر اساس اصل عدم تبعیض برای تمام کشور ها امکان پذیر باشد.

قابلیت اطمینان و امنیت ماهواره ها در فضا

از آنجا که یک شبکه ماهواره ای شامل دو بخش فضائی و زمینی است لذا باید این دو بخش از نظر قابلیت ، اطمینان و امنیت مورد توجه قرار گیرد. به طور کلی قبل از پرتاب و همچنین ساخت آنها ملاحظاتی صورت می گیرد تا ماهواره هایی که در مدار قرار می گیرند دارای قابلیت اطمینان بالا باشند. بدین منظور در هنگام طراحی شبکه ماهواره ای به مسائلی از قبیل قابلیت ها و کیفیت تجهیزات توجیه کافی می شود. در مورد امنیت ماهواره ها در فضا به خصوص در مدار سنکرون به عنوان یک امکان طبیعی می بایست مصون از تعرض باشند.

ارتباطات ماهواره ای و تکنولوژی I-Direct) )

 ماهواره سفینه ای است که در مدار زمین قرار می گیرد و به کمک آنتن های خود که Transponder نامیده  می شود با پایگاه های خود در زمین ارتباط بر قرار می کند .ماهواره های ارتباطی در مدار ۳۶ هزار کیلو متری سطح زمین قرار می گیرند که دارای ویژگی های خاصی می باشد که ماهواره ها بدون مصرف انرژی برای عبور خود در آن می چرخند و جذب زمین یا آسمان نمی شوند. تقسیم بندی تکنولوژیهای ماهواره ای بر پایه دو عامل اصلی توپولوژی و تکنیکهای ارسال و دریافت صورت می پذیرد. هر ارتباط ماهواره ای شامل دو مسیر یکی برای ارسال اطلاعات به ماهواره (Send) و دیگری برای دریافت از طریق  ماهواره  (Receive) می باشد. تکنیکهای متنوعی برای استفاده بهینه تر از پهنای باند ماهواره و نیز استفاده از تجهیزات با قابلیتهای بالاتر و هزینه مناسبتر در ارتباطات VSAT  مورد بهره برداری قرار گرفته است که ترکیب آنها در مسیرهای رفت و برگشت اطلاعات،  تکنولوژیهای متفاوتی ایجاد نموده است. انوا ع ارتباطلات ماهواره ای را می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1-              ارتباط Double Hub

2-              ارتباط Single Hub

3-              ارتباط Hub Less

با توجه به مطلب فوق انواع تکنولوژی های شبکه های ماهواره ای را می توان به صورت زیر دسته بندی نمود:

1-              تکنولوژی  SCPC/SCPC

2-              تکنولوژی  SCPC/DVB

3-              تکنولوژی  DVB/RCS

4-              تکنولوژی  I-Direct

قبل از پرداختن به ادامه بحث تکنولوژی I-Direct  به معرفی انواع ماهواره ها می پردازیم و در ادامه مطلب به معرفی تکنولوژی I-Direct  می پردازیم.

 

انواع ماهواره ها

سیرتحولات ماهواره های مخابراتی

ماهواره های مخابراتی

ویژگیهای ماهواره های مخابرات

ماهواره های رادیو تلویزیونی

آنتنهای نظامی

ماهواره های جاسوسی استراق سمع الکترونیکی

ماهواره های هواشناسی نظامی

ماهواره های جاسوسی - عکاسی

ماهواره های هشدار دهنده

ماهواره های مخابرات دریایی

ماهواره های نظارت دریایی

انواع ماهواره ها

ماهواره ها رامی توان باتوجه به نوع کاربرد، مداری که درآن مستقرهستند یا نوع سیستم طبقه بندی کرد. ماهواره ها از دیدگاه کاربردی به دوگروه نظامی وغیرنظامی تقسیم می شوند. در هریک از این دو گروه ، کاربردهای متعددی وجود داردکه در ادامه بعد به تعدادی ازآنها اشاره شده است همانطورکه ملاحظه می شود، ماهواره ها بیشتر برای مقاصد نظامی به کارگرفته می شوند. ماهواره های نظامی از تنوع بیشتری نیز برخوردار هستند. ضمن اینکه با سرمایه گذاریهای بسیار کلان کشورهای صنعتی ، ماهواره های نظامی از تکنولوژی پیشرفته تری نیزاستفاده می کنند.

سیرتحولات ماهواره های مخابراتی

تا اوایل سال ۱۹۶۰ میلادی غیراز چند ارتباط محدود که توسط دستگاه بی سیم برقرارشده بود , مساله انتخاب وجود نداشت . به علت ظرفیت کم و تقاضا برای ارتباطات , انباشته بودن طیفهای فرکانس و ضعف سیستم انتقال صوتی , تنها وسیله ارتباطی بین قاره ای , کابل تلفن زیر دریایی بود در سال ۱۹۶۰ میلادی یعنی تقریبا سه سال بعد از پرتاب اولین سفینه شوروی , امریکاییها نخستین ماهواره مصنوعی مخابراتی را درمدار زمین قراردادند. قطر این ماهواره بزرگ ۳۰ متربود ودرارتفاع ۱۵۰۰ کیلومتری زمین گردش می کرد . این ماهواره , مجهز به نوعی آیینه بود که امواج را ازایستگاههای فرستنده می گرفت و به ایستگاههای گیرنده که به علت کروی بودن زمین نمی توانستند آنها را به طور مستقیم دریافت کنند , منعکس می کرد. به این ترتیب اولین ارتباط آزمایشی به وسیله ماهواره بین دو نقطه دور دست امریکایعنی ازکالیفرنیا تا نیوجرسی برقرارشد . قسمت اعظم انرژی اشعه ای که ازایستگاه فرستنده ارسال می شد,درفضاپخش وتنها قسمت کوچکی ازآن توسط ماهواره منعکس می شد.برای اینکه اشعه منعکس شده قابل استفاده شود , لازم بود به وسیله ایستگاه عظیم و پرقدرتی تقویت که نتیجه کار مطلوب نبود, به خاطر همین , امریکاییها شروع به ساختن ماهواره مصنوعی مخابراتی جدیدی کردند که امواج رابه وسیله آنتنهایی اززمین دریافت وپس ازتقویت به سوی ایستگاههای گیرنده زمینی ارسال کنند. اندیشه استفاده از ماهواره ها به صورت رله برای ارتباطات راه دور ابتدا از سوی نویسنده معروف داستانهای تخیلی -عمومی ویکی ازبنیانگذاران (Arthur.c.Clarke)آرتو .سی .کلارک ) انجمن انگلیسی بین ستاره هامطرح شدودرمقاله ای درشماره اکتبرسال ۱۹۴۵ میلادی مجله ( جهان بی سیم چاپ شد . این مقاله سرآغازی برای شروع فعالیتهای جدی ارتباطات ماهواره ای شد.آقای کلارک با درنظرگرفتن سه ماهواره درارتفاع ۳۶۰۰۰ کیلومتری ازسطح زمین وروی محیط مدار دایره ای شکل . دورکره زمین به فواصل مساوی ازهم , پوشش ارتباط ماهواره ای تمام سطح زمین رامیسرمی دانست بعد از چاپ مقاله کلارک , طی ده سال , سه اختراع مهم انجام شد که مورد استفاده آنهادرساخت .ماهواره هااست .اولی , سلولهای خورشیدی است که تبدیل کننده نورخورشید به الکتریسیته هستند دوم , ترانزیستور درانواع مختلف وسوم لامپ تقویت موج رادیویی است .این نوع تقویت کننده هابا طیف وسیع فرکانس و بازدهی حدود ۲۰ الی ۴۰ درصد ,  از معمولی ترین نوع تقویت کننده در مخابرات ماهواره ای است. درسال ۱۹۶۲ میلادی , تاریخ ارتباطات ورق خوردونخستین ماهواره از نوع رله وتقویت کننده به نام ( تله استار ) در دهم ژوییه همین سال از سوی امریکا در مدار قرار گرفت و برای اولین بار برنامه ای ازتلویزیون امریکا توسط این ماهوارهمصنوعی که بربالای اقیانوس اطلس قرارداشت منعکس .وبرای مردم نمایش داده شدوبه دنبال آن , دومین ماهواره ازهمین نوع چندماه بعد پرتاب گردید ماهواره تله استاردرمداری که بین  ۹۰۰ تا ۵۵۰۰ کیلومترازسطح دریاارتفاع داشت , تقریبا هر دو ساعت ونیم یک بارکره زمین رادورمی زد .چون زمین درهر ۲۴ ساعت یک باربه دورخود می چرخد ارتباط بین دو نقطه از زمین فقط چند بار در شبانه روز امکان پذیر بود و این ماهواره تنها مدت کوتاهی دریک نقطه قابل رویت می ماندکه این مدت متناسب باارتفاع مدارماهوارهمصنوعی ازسطح دریا بود.برای برقراری ارتباط دایمی , فقط یک راه به نظر می رسیدوآن اینکه ماهواره بایددربالای یک نقطه اززمین درارتفاع معینی ثابت بماند که ظاهرا خیلی مشکل بود, ولی عملا وقتی زمان گردش ماهواره به دور زمین ۲۴ ساعت باشد , همزمان با کره زمین به دور آن خواهد گشت و از نظرما آسمان بی حرکت خواهدماند. چون هر ماهواره مصنوعی دریک مداردایره ای حرکت می کندکه مرکز آن منطبق بر مرکز کره زمین وصفحه این دایره نیز عمود برمحورزمین است .مدار دایره ای ماهواره به موازات خط استواخواهد بودوهمین طورچون سرعت ماهوارهمصنوعی ازمقدار معینی نمی تواند کمتر باشد, برای اینکه با همان سرعت در ۲۴ ساعت یک باربه دورز مین بچرخد , باید محیط دایره ای . مسیرماهواره مصنوعی ودرنتیجه ارتفاع مدارآن رابیشترکرد محاسبات و تجربه های عملی نشان داده که برای این منظور , باید ارتفاع ماهواره از سطح. ) دریا ۳۶۰۰۰ کیلومتر باشد. ( فاصله ای که در آن از طرف زمین نیروی جاذبه به ماهواره وارد نمی شود. این مدار را اصطلاح ا مدار ژئوسنکرون می نامند . وقتی که ماهواره به ارتفاع ۳۶۰۰۰ کیلومتری از سطح دریا رسید, آن را به آرامی منحرف می کنند که در بالای نقاط انتخاب شده باقی بماند. ولی درصورت انحراف ازمسیراصلی ودورشدن ازنقطه دلخواه توسط راکتهای عکس العملی کوچکی که در آنها تعبیه شده و از ایستگا ههای کنترل زمین هدایت می شوند , آن را دوباره به وضعیت . مطلوب درمی آورند . بدین ترتیب , سیرتحولات ماهواره های مخابراتی ادامه پیداکرد تا به امروزکه شاهد به کارگیری تکنیکهای بسیار پیشرفته دراین سیستم جهت ارتقای سطح کیفیت وافزایش ظرفیت آن هستیم.

ماهواره های مخابراتی

گسترش ارتباطات درسطح جهان استفاده ازسیستمهای مخابراتی راباظرفیت وسیعترپوشش بیشتر وکیفیت بهترایجاب می کند.یکی ازروشهایی که می تواند به طورمناسب جوابگوی نیازهای فعلی وآتی بشردراین زمینه باشد ,استفاده ازماهواره های مخابراتی است ماهواره مخابراتی سفینه ای است که سیگنالهای الکتریکی را از فرستنده ای بر روی زمین دریافت می کند و آنها را بعد از تقویت و تغییر فرکانس های حامل , به سمت ایستگاههای زمینی در نقاط دیگر می فرستد. چون ماهواره های مخابراتی سیگنالهاراتقویت می کنندوبازگشت می دهند بیشتربه عنوان تکرارکننده و رله شناخته می شوند . ماهواره های مخابراتی معمولا در مدارهای خاصی از کره زمین قرار می گیرندکه به نظر فرستنده هاوگیرنده های روی زمین ثابت می آیند. به کمک فرستنده ای برروی زمین ویک ماهواره برروی مدار , می توان سیگنالهارا به گیرنده هایی مستقر در بخشی از زمین فرستاد که حدود یک سوم سطح زمین را بپوشاند . اولین ماهواره مخابراتی بین المللی از سری اینتلست با ظرفیت ۲۴۰ کانال تلفنی درسال ۱۹۶۵ میلادی به فضا پرتاب شد و سرآغازی برای پوشش ارتباطات ماهواره ای در سطح بین الملل ی گردید . موارداستفاده ماهواره های مخابراتی وتاثیرفراوان آن برزندگی بشرباعث شده که روزبه روز توجه انسان به این وسیله ارتباطی افزایش , یابد.کاربردهای وسیع آن درپزشکی , آموزش وپرورش , کشاورزی , انتقال اطلاعات کامپیوتری برنامه های تلویزیونی وغیره باعث شده که وجودیک ماهواره مخابراتی مستقل برای هرکشوری امری ضروری باشد . داشتن ماهواره مخابراتی مستقل باعث ایجاد تسهیلات در امر انتقال اطلاعات کامپیوتری از دانشگاهها به مراکز تحقیقات وبالعکس , هرچه سریعترانجام شدن امور اقتصادی , پوشش کلیه نقاط کشورازنظربرنامه های تلویزیونی , رادیویی وتلفنی بانصب سریع آنتنهای گیرنده زمینی درنقاط مختلف کشور, آموزش کشاورزی وپزشکی از راه دور وکاربردها. وسیع ومتنوع دیگری خواهد بود . ماهواره های مخابراتی درمدارخاصی مستقرمی شوند که حدود ۳۵۷۸۸ کیلومترازخط استوافاصله , دارند. هر ماهواره باسرعت و جهتی همسان با کره زمین در حال حرکت است . در این شرایط ماهواره در مکانی بالای خط استوا نسبت به زمین ثابت می شود.ماهواره های مخابراتی ابتدا برای ارتباطات تلفنی طراحی شده اند ولی امروزه شاهد ارایه سرویسهای گوناگونی از قبیل کاربردهای تلویزیونی , تجاری و کنفرانس از راه دور ازطریق ماهواره هستیم اما هنوزسرویس . تلفنی بالاترین حجم را در بین دیگرسرویسها حفظ کرده است. درحال حاضرازنوزده ماهواره مخابراتی بین المللی ازسری اینتلست ده ماهواره بالای اقیانوس اطلس , چهارماهواره برروی اقیانوس آرام وپنج ماهواره دیگربالای اقیانوس هند قرار داردواین ماهواره ها , یک ارتباط ماهواره ای بین المللی با زیر پوشش قرار دادن تقریبا کلیه نقاط دنیا :به وجود آورده اند.ماهواره برای ارایه سرویس تلفنی بیشتردرموارد زیربه کارگرفته می شود , ارتباطات بین المللی ,ارتباطات بین شهری ,درمناطق کم جم عیت روستایی ,درنقاط دورافتاده …درشرایط اضطراری , درارتباطات سیارو یک ماهواره مخابراتی که در واقع نوعی تکرار کننده فرکانسهای رادیویی است , درساده ترین. شکل خود عملیات زیر را انجام می دهد. همان طورکه ملاحظه می شود, سیگنالهای دریافت شده توسط آنتن ماهواره ابتدا به علت افت بسیار زیادی که براثرطی مسیر طولانی داشته , تقویت وسپس با فرکانس نوسان سازمحلی مخلوط می شود و تغییر فرکانس می دهد و بالاخره پس از تقویت مجدد آنتن فرستنده ماهواره داده می شود تا به طرف ایستگاههای مورد نظر و زیرپوشش فرستاده شود.ماهواره های مخابراتی معمولا بین ۸ تا ۱۲ سال عمرمی کنند. میزان سوختی که موردنیازسیستم فرعی برای حفظ موقعیت ماهواره است , یکی از عواملی است که عمر ماهواره را محدود می کند . ازکارافتادن تدریجی سلولهای خورشیدی که در. سیستم فرعی تغذیه قدرت الکتریکی قراردارند نیزعمر ماهواره را محدود می سازد .

 

 

ویژگیهای ماهواره های مخابرات

ماهواره مخابراتی دارای ویژگیهایی است که به تعدادی ازآنها اشاره می شود:

گسترش منطقه تحت پوشش

ارتباط بین نقاط مختلفی که درپوشش یک ماهواره قراردارند, به آسانی امکان پذیراست .وسعت, زیر پوشش بستگی بهنوع آنتن ماهواره دارد که می تواند محلی نسبتا کوچک , یک کشور منطقه ای متشکل ازچندین کشوریا یک نیمکره باشد.

انعطاف پذیری

هر جا یک پایانه ) ترمینال( ماهواره ای وجود داشته باشد , امکان استفاده از سیستم ماهواره ای فراهم خواهدبود. می توان این پایانه ها را بر روی سکوی کشتی , هواپیما و واحدهای متحرک زمینی قرار داد و از راه ارتباط را با نقاط دیگر برقرار کرد . پهنای باند زیاد باتوجه به اینکه درفرکانسهای بالا مثل ۱۴ و ۱۱ گیگاهرتز, پهنای با بیشتری درارختیار است می توان از برنامه های تلویزیونی با کیفیت بالا , کانالهای زیاد تلفنی و انتقال اطلاعات با سرعت بالا برخوردار بود.

هزینه کم

باتوجه به اینکه ایجادارتباط بین دونقطه توسط ماهواره , مستقل ازفاصله بین این نقاط است این نقاط می تواننددرهرفاصله ای از یکدیگردرمنطقه زیرپوشش واقع شده باشند لذا هزینه های مربوطه , به بعد مسافت بستگی ندارد وبرای بسیاری ازموارد, ازهزینه ایجاد یک شبکه زمینی کمترخواهد بود.

ضریب اطمینان

ارتباط بین دونقطه درشبکه ماهواره ای مخابرات دارای ضریب اطمینانی برابریا بهتراز ارتباط از مسیرهای زمینی است تاخیر در دریافت به علت مسافت زیاد بین ۷۲۰۰۰تا ۸۲۰۰۰ کیلومتر بین دو پایانه یا ایستگاه ماهواره ای زمینی سیگنال فرستاده شده که با سرعت نور حرکت می کند , حداقل ۳۰۰ میلی ثانیه بعد به ترمینال دیگر می رسد.

ایجاد اکو

براثر تبدیل خطوط انتقال ازدو سیم به چهارسیم درقسمتی ازمسیر شبکه زمینی , سیگنال با پدیده اکو روبرو ش ده بخشی ازآن بازگشت داده می شود.برای کاهش این سیگنال ناخواسته و  مزاحم , تجهیزاتی به نام حذف کننده اکو به سیستم اضافه شده است . در زمینه مزیتهای بیشتر ماهواره مخابراتی می توان گفت که سیگنال رادیویی منتشرشده از ماهواره مخابراتی به طورهمزمان می تواند توسط چندین ایستگاه زمینی زیرپوشش دریافت شود . همزمانی دریافت سیگنال فقط از راه ماهواره های مخابراتی امکان پذیراست و از راه کابل یادیگر وسایل ارتباطی میسر نیست. ارتباطات ماهواره ای برای ایجاد ارتباطات بین المللی بین کشورها وارتباطات محلی بین شهرها و مناطق دورافتاد ه بسیارمناسب است ومی توان بااستفاده ازماهواره مخابراتی یک شبکه ارتباطی باکیفیت بالا وهزینه کم درسطحی گسترده ایجاد کرد.

ماهواره های نظامی

ایمنی ارتباطات ازجمله مسایل مهمی است که درامورنظامی به آن توجه خاص می شود . پیدایش عصرفضاوظهور ماهواره های مخابراتی مختلف که همگی برای کاربردهای غیرنظامی طرح ریزی شده بودند , شرایطی را به وجود آورد که دولتهای مختلف صاحب تکنولوژی فضا در صدد تهیه ماهواره هایی صرفا برای ارتباطات نظامی برآیند. ماهواره های نظامی می توانند صدها پیام راکه به رمزفرستاده می شوددریافت وازیکدیگرتفکیک کنند, به همین منظور, بسیارتلاش می شود تا هرماهواره جدید نسبت به ماهواره قبل ازخود , سیستم مقاومتروپیشرفته تری برای جلوگیری ازدسترسی به اطلاعات درحال مبادله داشته باشد. باتوجه به اینکه ماهواره هاازدید ودسترسی کشورهادورهستند, کشورهای برخورداراز تکنولوژی ماهواره ای براحتی می توانند هرموقع که اراده کنند ,با فرستادن فرمانی از زمین , دستگاههای جمع آوری اطلاعات خودازقبیل آنتنها ودوربینها را برروی یک کشور یامنطقه فعال کنندوپس از اینکه ماهواره ازروی آن منطقه عبورکرد, اطلاعات جمع آوری شده رابا فرمانی دیگربه نقطه مورد نظر بفرستد.ماهواره های نظامی به چندنوع وسیله شناسایی مانند رادارهای مخصوص، دوربینهای مادون قرمزودوربینهای عکاسی مخصوصی مجهزند که هریک ازاین سیستم ها مکمل دیگری است. برای مثال دوربین عکاسی درروزدوربین مادون قرمزدرشب وسیستمهای راداری درتمام شرایط به جمع آوری اطلاعات می پردازند. قدرت شناسایی برخی از این ماهواره ها به حدی است که دوربینهای تعبیه شده ازآنها می توانندازارتفاع ۲۰۰ کیلومتری زمین ,اشیایی به طول ۱۰ سانتیمتر را آشکارکنند. بسیاری از فعالیتهای نظامی ازقبیل جاسوسی , عکسبرداری , استراق سمع ، هواشناسی و …رامی توان بااستفاده ازسرویسهای ماهواره ای انجام داد.کشورهای فرانسه ,انگلستان , روسیه ,امریکا, چین وژاپن دارای ماهواره ای نظامی هستند.

 

 

ماهواره های جاسوسی استراق سمع الکترونیکی

به گروهی ازماهواره های نظامی گفته می شودکه بارخنه درسیستمهای ارتباطات نظامی و غیرنظامی , پیامهاراضبط وسپس به مراکززمینی مخابره می کنندکه باتجزیه وتحلیل آن , می توان.به اطلاعات موردنظر دسترسی پیدا کرد.

ماهواره های هواشناسی نظامی

ماهواره های هواشناسی نظامی نسبت به انواع غیرنظامی خود همچون ماهواره های مخابراتی و انفعالات جوی برای منظم از فعل برخوردارند و آگاهی دادن تکنولوژی پیشرفته تری از سرویسهای مختلف نظامی , عمده کاربردآنهاست.

ماهواره­های جاسوسی عکاسی

ماهواره های جاسوسی عکاسی ماهواره های نظامی , و با سابقه ترین نوع مشهورترین هستند. این ماهواره ها آنچنان که از نامشان برمی آید, می توانند به طورمخفیانه عکسهای واضح وروشنی ازهدفهای مورد نظربردارند. ماهواره های جاسوسی عکاسی به دوربینهایی مجهزند که می توانند تصاویری بسیارواضح مورد نظر بردارند. اسراراین دوربینها محرمانه است و کسی و روشن از مواضع استراتژیکی نمی داند دقیقا تاچه حد قدرت دارند . درتصاویری که وسط این ماهواره ها گرفته شده است می توان یک فردنظامی را از یک فردغیرنظامی تشخیص دادوپلاک اتومبیلهایی را که درحال رفت وآمدند یا پارک شده اند, به راحتی خواند.

ماهواره های هشدار دهنده

این نوع ماهواره های نظامی جهت اطلاع یافتن ازپرتاب موشکهای قاره پیمای دشمن یاانفجارات های (سنسور ) اتمی آنها طراحی و به کارگرفته شده اند.ماهواره های هشداردهنده مجهزبه حساسه گرمای ایجاد شده توسط موتورموشکهای مختلف ودقیقی هستندکه بااستفاده ازاشعه مادون قرمز به ایستگاههای اتمی را تشخیص می دهند و اطلاعات دریافتی را انفجارات قاره پیما یا وقوع زمینی مشخصی می فرستند.این نوع ماهواره ها در مدارهای بالا مستقرند.

ماهواره های مخابرات دریایی

تنها وسیله ارتباطی کشتیها و از به کاربردن تکنولوژی ماهواره ای در مخابرات دریایی , قبل واحدهای دریایی باساحل ,استفاده ازبی سیم بوده هم اکنون از این سیستم ها به طور وسیعی استفاده می شود. درشرایطی که ارتباطات دریایی بدون کمک ماهواره ها انجام می شد ,کشتیها فقط درپاره ای از ساعات شبانه روزبه شرط صاف بودن هواوتنها ازراه تلگراف باواسطه , قادربه برقراری ارتباط بودند . با توجه به وسعت آبهای جهان و سفرهای طولانی کشتیهای اقیانوس پیما در مسیرهای گوناگون , حتی بعضی مواقع امکان برقراری تماس وجود نداشته

است. ماهواره های مخابرات دریایی , تسهیلات ارتباطی زیر رادراختیاردریانوردان می گذارند ارتباط تلفنی مستقیم با نقاط دیگر , تلکس , تصاویرماهواره ای , تلگراف , مبادلات اطلاعات کامپیوتری باسرعت کم و زیاد ,فرستادن پیامهای فوری کمک واعلام خطر و پخش برنامه های رادیووتلویزیون درکشتی. سیستم ارتباطات دریایی به طورکلی ازسه قسمت زیرتشکیل یافته است:

قسمت فضایی: اینمارست از تعدادی ماهواره تشکیل یافته که در مدارهای ثابت سنکرون درسه ناحیه اصلی اقیانوسها قرارگرفته اند.این قسمت دارای امکانات )همزمان باگردش زمین( کنترل , تنظیم وردیابی ماهواره ها است . ایستگاههای زمینی کشتی درآب : این ایستگاهها برروی کشتیها نصب می شودو ارسال و دریافت پیامها ازطریق آن صورت می گیرد. ایستگاههای زمینی ساحلی : این ایستگاههادرسواحل دریاهاقرارداردوبسیاری ازکشورهای عضو دارای این گونه ایستگاهها هستند. کمپانی معظم iDirect  ارایه کنند سریعترین و قابل اطمینان ترین سیستم اتصال دوطرفه ارسال و دریافت از طریق  ماهواره می باشد این کمپانی اولین کمپانی ارایه کنند سیستم ارتباطات ماهواره ای براساس پروتکل ip  میباشد. تکنوکوژی iDirect ارایه کنند کنترلهای ضروری برروی تقسیم پهنای باند مانند QOS و یا اختصاص پهنای باند اختصاصی و اختصاص پهنای باند پویا می باشد که سرویس دهندگان را قادر به اشتراک گزاری پهنای باند به صورت کاملا مدیریت شده بر اساس درخواست و نیاز هرکاربر می سازد.

تکنولوژی (iDirect)

این تکنولوژی آمریکایی است که ارتش برای فعالیت های خود از آن حمایت می کند . از ویژگی های این تکنولوژی این می باشد که برای شبکه های کوچک تا ۲۰۰ ریموت کاربرد دارد . در این تکنولوژی هر ریموت از حداقل۴kbps پهنایی باند اختصاصی برای سیگنالینگ شبمه استفاده می کند . این تکنولوژی برای انتقال دیتا از روش اشتراک TDMA  استفاده می نماید . از دیگر ویژگی های این شبکه می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1-              کل شبکه حداکثر تا۱۸ mbps برای دریافت و  ۴mbps برای ارسال را پشتیبانی می کند.

2-              این تکنولوژی از توپولوژی های full mesh و star full mesh   پشتیبانی می کند. هاب های مخصوص تکنولوژی iDirect راه حل کارایی برای متصدیان ارتباطی کوچک می باشد، و برای شرکت های  که خواهان شبکه ماهواره ای خصوصی می باشند، مناسب می باشد . هاب های مخصوص تکنولوژی iDirect ارائه کننده ظرفیت های پهنای باند بیرونی و درونی (inbound/outbound ) می باشد ، و همچنین ارائه کنند ه نرخ انتقال دیتا تا ۱۸ mbps در پایین سو (upstream)   و 4,2 mbps در بالا سو (downstream) می باشد.

 

 

 

تکنولوژی های شبکه های ماهواره ای

امروزه با رشد روز افزون تکنولوژی مخابراتی روش­های متفاوتی جهت ایجاد شبکه­های ارتباط ماهواره­ای به وجود آمده است. در این مقاله به معرفی برخی از روش­های متداول درشبکه­های ماهواره­ای و مشخصات هر کدام خواهیم پرداخت. به طور کلی تصمیم­گیری برای انتخاب راه­ حل مناسب, نیازمند بررسی پارامترهای موثر در امر طراحی شبکه می­باشد, برخی از این پارامترها عبارتند از:

1- گستردگی شبکه ارتباطی, شامل تعداد لینک­های ارتباطی مورد نیاز در فاز اول و نحوه افزایش آن در فازهای بعدی

2- نوع کاربردهای شبکه (اینترانت, دیتا, صوت, ویئو کنفرانس, اینترنت)

3- توپولوژی یا ساختار شبکه

4- Scalability و نحوه گسترش شبکه

5- Availability یا قابلیت اطمینان سیستم

6- سرمایه­گذاری اولیه و هزینه­های جاری

با توجه به موارد فوق راه­حل­های زیر ارائه گردیده و در مورد هر کدام پارامترهای فوق بررسی می­گردد.
راه­حل (Single Channel Per Carrier) SCPC

این روش یک راه­حل ایده­آل جهت کاربردهایی است که در آن حفظ کیفیت ارتباط و داشتن یک پهنای باند ارتباط اختصاصی جزء مهم­ترین عوامل تصمیم­گیری می­باشد. راه­حل فوق مناسب­ترین روش جهت راه­اندازی یک ارتباط نقطه به نقطه

(point-to-point) می­باشد. سهولت راه­اندازی, نیاز به حداقل تجهیزات و در نتیجه قیمت مناسب از مزیت­های استفاده از این روش می­باشد. این روش با توجه به استفاده از یک پهنای باند ارتباطی اختصاصی راه­حل مورد علاقه سرویس­دهندگان ارتباطات صوتی در دنیا می­باشد. در صورت نیاز به ایجاد یک شبکه ارتباطی چند نقطه­ای (Point-to-Multi point) روش فوق کارآیی مناسبی نداشته و افزایش زیاد تجهیزات و افزایش هزینه پهنای باند بخش فضایی از دلایل ناکارآمدی روش فوق می­باشد. برای رفع این موانع راه­حل­هایی ارائه گردیده است که یکی از بهترین روش­ها تکنولوژی SkyPerformer SCPC-می­باشد.

مشخصات اصلی این تکنولوژی- Sky Performer SCPCموارد ذیل می­باشد:  این روش جهت ایجاد یک شبکه ارتباطی چند نقطه­ای کارآیی مناسبی داشته و قابل پیاده­سازی به صورتFull Mesh , Distributed Mesh , Star Partial Mesh , می­باشد.  تعداد ریموت­های قابل پیاده­سازی در این روش در توپولوژی Star تا سیصد و پنجاه نود و در صورت استفاده از توپولوژیMesh Distributed نامحدود می­باشد.  در این روش لایه دوم شبکه Frame relay بوده و تمامی پروتکل­های لایه بالاتر همچون TCP/IP را پشتیبانی می­نماید.  پهنای باند ارسالی از ریموت­ها (Inbound) به صورت اختصاصی بوده (SCPC) و پهنای باند ارسالی از سایت مرکزی (Outband) با استفاده از تکنولوژی Sky performer برای تمامی ریموت­ها به صورت مشترک ارسال می­گردد. برای هر یک از ریموت می­توان به میزان نیاز پهنای باند CIR (گارنتی شده ) و به میزان بالاتری (Burst) BIR معین نمود.  کاهش تجهیزات سایت مرکزی در توپولوژی ستاره و نیز کاهش هزینه پهنای­باند بخش فضایی این روش را به جایگزین مناسبی برای شبکه­های SCPC تبدیل نموده است. تجهیزات سایت­های مرکزی و ریموت در این تکنولوژی مولتی سرویس بوده و جهت استفاده همزمان دیتا و صوت وتصویر مجتمع­سازی شده­اند. این روش کاملا" Scalable بوده و شروع و پیاده­سازی آن از دو نقطه به صورت Point-to-Point قابل آغاز بوده و افزایش تعداد ریموت­ها و پیاده­سازی روش Point-to-Multi point به تدریج و به سادگی امکان­پذیر می­باشد.  سیستم­های نصب شده در سایت مرکزی در روش Star به صورت Redundant پیاده­سازی می­گردد که با این روش Availability سیستم به بالاتر از 5.99% می­رسد. در صورت پیاده­سازی روش Mesh بروز اشکال در یک سایت مانع از اثرگذاری بر کل شبکه ارتباطی خواهد گردید. در این روش در دو سمت ارسال و دریافت از سایت مرکزی و ریموت امکان استفاده از تکنیک­های Coding مدرن مانند Turbo Code وجود دارد این امر باعث صرفه­جویی در توان ارسالی ترانسپورت ماهواره شده که هزینه­های جاری سیستم را کاهش می­دهد. ارسال به روش توربوکد دریافت اطلاعات با Eb/No پایین تر را در سایت*های ریموت با حفظ BER مناسب امکان­پذیر می­نماید. امکان استفاده از Voice با تکنیک (Voice over frame relay ) VOFR در این روش یک کانال ارتباطی صوت با کیفیت بالا (MOS =4.15) و با استفاده از حداقل پهنای باند (6kb/s) را مهیا می­نماید.

راه حل (D-TDMA) Deterministic TDMA

این تکنولوژی راه­حل مناسبی جهت شبکه ماهواره­ای مبتنی بر پروتکل IP می­باشد در روش D-TDMA, مقدار پهنای باند اختصاص داده شده به هر ایستگاه VSAT بر اساس پارامترهایی نظیر اندازه صف اطلاعات در هر ایستگاه, کیفیت سرویس­دهی (Quality of Service), ملاحظات اولویت­بندی ایستگاه­ها و برخی پارامترهای دیگر به صورت پویا ) (Dynamic تعیین می­گردد. روش D-TDMA موجب ایجاد صرفه­جویی قابل توجهی از نظر پهنای باند بخش فضائی خواهد شد.

به عنوان مثال در مقایسه بین تکنولوژی DVB-RCS و D-TDMA, سیستم­های DVB-RCS برای انتقال بسته*های اطلاعات IP, آنها را داخل فرم­های اطلاعاتی MPEG تعبیه می­نمایند که این امر باعث کاهش کارآیی سیستم می­گردد به طوری که برای انتقال اطلاعات با پروتکل IP روش D-TDMA نسبت به DVB-RCS بین 10 تا 50 درصد در پهنای باند صرفه­جویی به همراه دارد.

اهم مشخصات سیستم­های D-TDMA عبارتند از :

1- توپولوژی این سیستم­ها ستاره (Star) می­باشد.

2- تعداد ریموت­های قابل استفاده از لحاظ تئوری نامحدود بوده ولی به طور معمول به دلیل محدودیت­های تکنیکی برای کاربردهای تا 800 ریموت مناسب می­باشد.

3- شبکه بر اساس پروتکل IP طراحی گردیده است.

4- از نظر روش Access Multiple , برای Outband (از هاب به ریموت) روش TDM و Inbound (از ریموت به هاب) D-TDMA می­باشد.

5-  با توجه به IP Base بودن­ شبکه برای کاربردهای Data , Voice (VoIP) و کلا" شبکه­هایی که Application های تحت IP دارند مناسب می­باشد.

6- در هر دو سمت ارسال و دریافت از سایت و ریموت امکان استفاده از تکنیک­های Coding مدرن ماننده Turbo

code وجود دارد.

راه­حل DVB-RCS

با افزایش تقاضای IP broadband service در دنیا روش-های DVB-RCS از سال 2002 به صورت اجرایی در نقاط مختلف دنیا ارائه گردید. این روش راه­حل مناسبی جهت ارائه سرویس اینترنت به مشترکین انتهایی در یک شبکه بزرگ می­باشد. مشخصات اصلی این تکنولوژی عبارتند از: این روش شامل یک هاب مرکزی بوده که قابلیت پشتیبانی از چند صد تا چند هزار کاربر را برحسب نوع سرمایه­گذاری امکان پذیر می­نماید. روش ارتباطی ریموت­ها با مرکز در این روش Star می­باشد. دراین روش بسترهای اطلاعات IP به فرمت MPEG-DVB تبدیل شده و از هاب مرکزی به تمامی ریموت­ها ارسال می­گردد. هر ریموت بر حسب PID خاص خود (Packet Identifier) سیستم اطلاعات مربوط به خود را جدا می*نماید. ارسال اطلاعات از سایت­های ریموت به هاب مرکزی با تبدیل بسترهای IP به فرمت ATM و ارسال با روش MF-TDMA صورت می­پذیرد انجام این مراحل باعث ایجاد کمی سربار اضافی (Overhead) در شبکه ارتباطی نیز می­گردد.  این روش با توجه به نیاز به ایجاد یک هاب مرکزی و سرمایه­گذاری اولیه نسبتا" زیاد برای کاربردهایی با تعداد ریموت بالاتر از پانصد عدد قابل توجیه می­باشد. مزیت آن این است که با نصب یک هاب مرکزی امکان افزایش ریموت­ها به سادگی امکان­پذیر می­باشد. کوچک بودن ابعاد تجهیزات ریموت و پایین بودن هزینه هر ریموت از مزیت­های اصلی این تکنولوژی می­باشد. - Availability این سیستم­ها با توجه به حساسیت زیاد هاب مرکزی وابسته به نوع طراحی این سایت می­باشد. عموما" در هاب مرکزی از روش Full Redundant برای تمامی تجهیزات استفاده می­نمایند تا امکان بروز مشکل را به حداقل برسانند با اتخاذ این تدابیر نرخ Availability هاب مرکزی به 9/99% می­رسد. تکنولوژی­هایی که در بالا معرفی می گردید به عنوان روش­های غالب در شبکه­های ماهواره­ای کنونی در نظر گرفته می­شوند. همان طور که ملاحظه گردید هر یک از روش­هایی که توضیح داده شد در جای خود مناسب بوده و انتخاب نهایی یک روش در کاربردهای چند منظوره و ترکیبی نیاز به بررسی دقیق­تر مهندسان این فن خواهد داشت.

اینترنت ماهواره ای تحولی در دنیای فناوری ارتباطات

اینترنت در ایران

 با پرتاب موفقیت آمیز دومین ماهواره اینترنتی اروپا به نام Ka-Sat که وابسته به شرکت ماهواره ای یوتل ست است ، می توان گفت تحولی جدید در دنیای فناوری ارتباطات به وقوع پیوسته است . تحولی که از آن به ارتباطات اینترنتی بدون واسطه و بدون اتکا به فیبر نوری یا شبکه مخابراتی تعبیر می شود . این ماهواره اگر چه تنها 70 گیگابیت بر ثانیه ظرفیت پهنای باند دارد و برای 2 میلیون از کاربران اینترنت به طور مستقیم پهنای باندی معادل 10 مگابیت بر ثانیه فراهم خواهد کرد اما پیش بینی می شود که این ماهواره زمینه ای برای نوعی جدیدی از ارتباطات اینترنتی را در دنیا فراهم می کند که دارای تاثیراتی شگرف بر اوضاع اجتماعی و اقتصادی کشورهای مختلف جهان خواهد شد .به ویژه که امروز بسیاری از فعالیتهای اقتصادی و صنعتی و حتی علمی و تکنولوژیک وابستگی تام به دسترسی به اینترنت پر سرعت پیدا کرده است . ماهواره اینترنتی Ka-Sat که دارای 6 تن وزن می باشد و از قزاقستان به فضا پرتاب شد قادر است محدوده ای از جنوب اسکاتلند تا بخشی از خاورمیانه را از مدار سنکرون واقع در ارتفاع 36 هزار کیلومتری زمین تحت پوشش خدمات خود قرار دهد . بی جهت نیست که از سالها قبل 70 قرارداد تجاری برای دریافت خدمات این نوع ماهواره با مالک آن امضا شده است .البته پیشتر نیز بسیاری از ماهواره ها امکان ارایه خدمات اینترنت را نیز برای مشترکان خود فراهم می کردند اما این دو ماهواره اولین ماهواره هایی هستند که برای کاربران نهایی امکان دریافت اینترنت را فراهم ساخته اند و فرآیند ارسال و دریافت اطلاعات مستقیما به وسیله یک دیش و یک مودم صورت می گیرد. شاید انگیزه اولیه طراحان این نوع ماهواره ارایه خدمات پهن باند به روستاها و نقاط دور افتاده در سراسر اروپا بوده است ولی به تدریج این فناوری می تواند به دلیل قابلیت های متعدد خود در دسترس سایر بخش ها مانند حمل و نقل ، خطوط هوایی ، مزارع و فناورهای کنترل از راه دور کشت و زرع ، معادن ، کشتی رانی ، آموزش و صنایع دور دست قرار گیرد . شاید در چشم انداز میان مدت نیز ایجاد دسترسی برای کشورهایی که هنوز دارای شبکه های ارایه خدمات اینترنت نیستند یا برای این منظور با محدودیتهای محلی و منطقه ای یا سیاسی مواجهند مد نظر بوده باشد که در هر صورت این چهش تکنولوژیک زمینه هر یک از اینها را فراهم می سازد . از این زاویه می توان اذعان داشت که با وجود فرصتهایی که فناوری اینترنت ماهواره ای در اختیار جوامع مختلف قرار می دهد در کنار آن تهدیدهایی نیز متوجه برخی کشورها خواهد شد .این تهدید ها به ویژه از این جهت جدی است که فرآیند عبور اطلاعات و دسترسی به شبکه های الکترونیک بدون عبور از مسیرها و دروازه های مخابراتی و ارتباطاتی داخلی میسر شده و قدرت کنترل و پالایش و اقتدار دولتهای داخلی در این فرآیند را تا حد زیادی تضعیف خواهد کرد .اگر چه در گام های اولیه ، به دلیل هزینه های بالای این فناوری ، شاید استفاده عمومی از این نوع فناوری برای همگان میسر نباشد اما به هر صورت با رشد و فراگیر تر شدن این فناوری می توان پیش بینی کرد مانند هر نوع فناوری دیگری ، در آینده ای نه چندان دور شاهد کاهش هزینه های تمام شده این نوع خدمات خواهیم بود .این یک چالش اساسی خواهد بود که نحوه مواجهه کشورها با فناوری های جدید چگونه خواهد بود ؟ مسلم این است که کشورهای مصرف کننده خدمات و اطلاعات این چنینی باید از هم اکنون به آسیب شناسی قوت و ضعفهای خود پرداخته و برای مواجهه با این دگرگونی ها از هم اکنون آماده شوند . تنها در این صورت است که در برخورد با فناورهای جدید دچار شوک و غافلگیری نخواهند شد.

برای دانلود فایل ورد این مطلب اینجا کلیک کنید



تاريخ : ۱۳٩٤/۱٠/٢ | ٦:٤٧ ‎ق.ظ | نویسنده : فرج اله فیروزی تبار | نظرات ()