ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 

Кафедра «Информационные системы» 
 
 

Работа  допущена к защите

______________Руководитель

«____»_____________20___г. 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА 

по дисциплине «Информатика»

на тему: «Симметричный доступ к сети Интернет на базе технологий DVB/S-DVB/RCS» 
 

Студент _________________ Князев Н.О.

Шифр 090421

Учебно-научно-исследовательский  институт информационных технологий

Специальность 230201 «Информационные системыи технологии»

Группа 11-ИТ

Руководитель __________________ Артемов А.В.

Баллы:                                                         Итого баллов: 

Оценка: «________________»               Дата ______________ 
 
 

Орел 2010

 

      Содержание 

 

      Введение

     Интернет  в наше время находится в постоянном развитии и уже давно вышел  за рамки простой информационной сети. Десятки тысяч пользователей подключаются к Интернету каждый день. Огромная динамика роста и сама структура Интернета дает беспрецедентные коммерческие возможности, которыми уже пользуются все передовые компании. Для коммерческой структуры Интернет сегодня является эффективным способом закрепиться на рынке, мощным маркетинговым инструментом. Для пользователей – огромной информационной базой, новостными, развлекательными, торговыми и иными услугами.

     Для обеспечения возможности подключения  Интернета пользователям существуют множество технологий, но большинство из них являться дорогими или вообще невозможными для использования в некоторых регионах и даже целом континенте.

     DVB-RCS (Digital Video Broadcasting - Return Channel via Satellite, также встречается Return channel over system) новейший стандарт для обеспечения высокоскоростной спутниковой связи. Стандарт DVB-RCS (ЕТ 301 790) с обратным спутниковым каналом, утвержден Европейским Институтом Стандартизации в области Связи (ETSI) в 2000году. Основой стандарта DVB-RCS является технология DVB (Direct Video Broadcast) для широковещательной передачи данных, которая поддерживает передачу со скоростью 45 Мбит/с в стандартном спутниковом стволе с полосой 36 МГц. Максимальная скорость в обратном канале достигает 8 Мбит/с.

     Применение  технологии DVB-RCS обеспечивает высокоскоростной спутниковый доступ с приложениями реального времени (видео, голос, передача данных и т.д.), а так же базовые IP приложения (Интернет/Интранет, электронная почта, передачи файлов и т.д.). А также технология DVB-RCS обеспечивает построение географически распределенных сетей (LAN/WAN), организацию речевых каналов и видеоконференций по требованию.

     Основанная  на открытом стандарте (ЕТ 301 790) технология DVB-RCS обеспечивает совместимость оборудования различных производителей в одной спутниковой сети.

     Схема распределения ресурсов DVB-RCS сети обеспечивает максимальную эффективность и гибкость системы.

     «Прямой»  канал системы на платформе DVB-RCS соответствует ранее принятым стандартам MPEG2 и DVB, регламентирующим цифровое телевещание. Трафик прямого канала DVB-RCS мультиплексируется на Центральной земной станции (HUB) в общий широкополосный DVB-MPEG2 поток и ретранслируется через спутник на сеть спутниковых интерактивных терминалов (SIT). Для корректного взаимодействия сети Интернет с локальными сетями и передачи данных от SIT до HUB используются широко известные сетевые стандарты и протоколы, в частности протоколы маршрутизации IP и асинхронный режим передачи (ATM).

     Удаленные терминалы (SIT) используют схему доступа в «обратном» канале по протоколу MF-TDMA. Центральная станция (HUB) выделяет терминалам (станции VSAT на платформе DVB-RCS стандарта) определенный частотно-временной ресурс в виде кадров - совокупности несущих частот и временных интервалов. В пределах таких кадров обеспечивается передача информации «обратного» канала. Пропускная способность каждого SIT может распределяться на центральной станции VSAT на платформе DVB-RCS стандарта, как статически, так и динамически.

     Решения DVB-RCS платформы предназначены для мультисервисного трафика, в то время, как другие VSAT системы в основном предназначены для специализированных приложений и не эффективны в других приложениях.

 

1 Оформление основного  текста

     1.1 Диапазоны и зоны покрытия

     Орбита  телекоммуникационных геостационарных спутников, ретранслирующих информацию по технологии DVB-RCS, расположена над экватором Земли. Период обращения спутника на этой орбите строго равен периоду обращения Земли вокруг своей оси (астрономическим суткам), поэтому каждый спутник всегда расположен над одной и той же точкой экватора. Долгота этой точки соответствует “орбитальной позиции” спутника и выражается в градусах восточной или западной долготы (для спутников, “работающих” на территорию России – в основном восточной). Из любого места Земли каждый спутник всегда виден под одним и тем же углом, поэтому достаточно один раз навести на него антенну, и она всегда будет принимать сигнал именно с него.

     Спутники, вещающие на территорию России, работают в диапазонах С и Ku. С – более низкочастотный диапазон, требующий антенн большего диаметра, более дорогих и громоздких усилителей-конвертеров, но менее “чувствительный” к затуханию сигнала в плохих атмосферных условиях (дождь, снег, туман и т.д.). Ku – более высокочастотный диапазон, позволяющий использовать антенны меньшего диаметра и более компактные и дешевые конвертеры, но сильнее “затухающий” при прохождении через атмосферу.

     Таблица 1 – Диапазоны частот

 

     Большинство операторов спутникового Интернета  работают в Ku-диапазоне, но есть и те, кто работает в диапазоне С. Освоение еще более высокочастотного Ka-диапазона на территории России только начинается и его мы рассматривать не будем.

     Спутник ”висит” высоко (около 40 тыс. км.) и  с него видно громадные площади, с которых он может принимать  и на которые может передавать сигнал. Реальные зоны покрытия спутников, конечно, гораздо меньше и определяются установленными на них антеннами. Спутник может иметь несколько антенн (еще говорят ”лучей”), работающих на разные зоны. Но, в любом случае, зоны покрытия для современных спутников, работающих в диапазонах С и Ku, покрывают, как правило, пространства размером тысячи на тысячи километров. Любая станция (антенна), находящаяся на Земле в зоне покрытия спутникового луча, может принять любой передаваемый в нём сигнал. 

     Рисунок 1

     Если  абонент хочет получить услуги спутникового доступа к Интернет, то прежде всего  нужно проверить, попадает ли он в  зону покрытия того луча спутника, в  котором работает интересующей его  оператор и не перекрыто ли направление  на спутник какими-либо препятствиями. После этого надо выбрать спутниковую антенну. Размер антенны зависит от местонахождения в зоне покрытия спутника, от диапазона и от уровня принимаемого сигнала. Чем ближе к краю зоны покрытия и чем слабее сигнал, тем большего диаметра нужна антенна. Приобретенную антенну надо установить так, чтобы ее не шевелило и не срывало ветром, чтобы она не мешала окружающим, после чего навести на спутник.

     На  эту антенну абонент может  принимать все сигналы всех операторов, предоставляющих услуги в данном луче спутника. Чтобы получить желаемые услуги, абонент должен настроиться на нужного оператора. 

     1.2 Параметры несущей и кодирование сигнала

     Каждому оператору, предоставляющему услуги через  спутник, выделен так называемый “спутниковый ресурс” – полоса частот, в которой он может передавать свой сигнал. На самом деле, для технологии DVB-RCS, выделяются две полосы, “разнесенные” по частоте – в одной сигнал передается “с Земли на спутник”, в другой спутник передает этот сигнал обратно на Землю.

     Чтобы не создавать помех операторам, арендующим соседние полосы частот на спутнике, для передачи информации используется не весь выделенный спутниковый ресурс. Та часть спутникового ресурса, в которой оператор передает полезную информацию, выражается параметром “символьная скорость”. Измеряется символьная скорость обычно в “килосимволах в секунду” (в тысячах символов, т.е. элементарных информационных посылок, которые могут быть переданы за одну секунду).

     Для того чтобы более эффективно использовать диапазон, выделенный для спутниковой связи, на спутнике могут использоваться приемопередатчики, работающие на перекрывающихся частотах, но с разной поляризацией (ориентацией электромагнитной волны в пространстве). В C-диапазоне используется, как правило “круговая” поляризация, а в Ku – чаще используется “линейная”, но встречается и “круговая”. Чтобы принимать сигнал спутникового оператора, нужно иметь конвертер, поддерживающий нужный тип поляризации – круговой или линейный. 

     Рисунок 2 

     Таким образом, для того, чтобы ”настроиться”  на нужного оператора, нужно знать параметры его сигнала  – центральную частоту занимаемой на спутнике полосы (Frequency, задается в Мегагерцах, или, более точно, в килогерцах), символьную скорость (Symbol rate в килосимволах/сек) и поляризацию сигнала (вертикальную/горизонтальную линейную или левую/правую круговую). Совокупность этих параметров часто называют ”несущей”, на которой работает оператор.

     При симметричном спутниковом доступе  к Интернет оператор предоставляет  абоненту две несущих – для  приема и для передачи. При использовании асимметричного спутникового Интернета абоненту достаточно настроить свое оборудование для приема несущей, на которой сигнал оператора передается со спутника.

     Кроме центральной частоты и символьной скорости, есть еще ряд параметров, определяющих способ “упаковки” передаваемых данных в радиосигнал. При предоставлении услуг спутникового Интернета, как правило, используется передача в стандартах DVB-S или DVB-S2. DVB-S – более старый стандарт, разработанный для передачи цифрового телевизионного сигнала, широко применяется и для передачи данных. DVB-S2 – более поздний стандарт, допускающий более эффективное использование спутникового ресурса (несколько большая символьная скорость в той же полосе частот) и более плотное кодирование информации (большая информационная скорость в битах/секунду на той же символьной скорости) или большую помехоустойчивость. Для того чтобы принять сигнал оператора, нужно знать стандарт передачи – DVB-S или DVB-S2.

     Следует иметь в виду, что приемники, работающие с DVB-S2, могут работать и с DVB-S, а вот более дешевые приемники DVB-S принимать DVB-S2 не могут.

     Некоторые устройства спутникового приема требуют  указать при настройке более  подробную информацию: “избыточность”, используемую для компенсации ошибок (выражается дробной величиной FEC, чем меньше значение FEC – тем меньше полезная информационная скорость, но выше помехоустойчивость) и модуляцию (способ кодирования данных в радиосигнале, для DVB-S это всегда QPSK, для DVB-S2, как правило, 8PSK, но может использоваться и QPSK). Другим устройствам достаточно указать только стандарт – DVB-S или DVB-S2, а остальные параметры определяются автоматически, но захват сигнала спутниковым приемником при этом требует больше времени.

     После того как настроены параметры  несущей и выбран правильный способ кодирования, приемник “захватывает” сигнал и дешифрует информационный поток данных, передаваемый оператором.

     1.3 Идентификация услуги – PID

     Оператор  спутниковой связи может использовать свою несущую для одновременной  передачи различных услуг. Некоторые операторы предоставляют часть своей несущей другим компаниям. В результате в одной несущей может передаваться совершенно разнородный трафик – телевизионное и радиовещание, доступ в Интернет, частные сети передачи данных, многоадресная рассылка информации и т.п. Может быть и так, что на одной несущей работают несколько провайдеров Интернет.

     Абоненту  нужно выделить из всего информационного  потока, передаваемого в несущей, только те данные, которые относятся  к нужной ему услуге. Для этого используется специальный признак, называемый PID (program ID, или “идентификатор программы”). На одном приемнике можно указать несколько разных PID и принимать несколько разных услуг одновременно – например, трафик Интернет и многоадресную рассылку.