معرفی کتاب

شبكه‏هاي ماهواره‏اي VSAT

نوشته‌ی: مریم خدیوی بروجنی

ویراسته‌ی: پیروز مجد الاشرافی

ناشر: انتشارات انديشه سرا  (با ﻣﺴﺅوليت بهزاد پاكروح)

 

مقدمه

در ميان ابزارهاي مؤثر جهت تسهيل نيازهاي ارتباطي، سيستم‏هاي مخابرات ماهواره‏اي از جايگاه منحصر به فردي برخوردارند. اين جايگاه ويژه ناشي از مزاياي ارتباط ماهواره‏اي از نظر تنوع سرويس، انعطاف پذيري، عدم تأثیرپذيري از موانع طبيعي، سرعت عمل بالا در برقراري ارتباط، پوشش‏دهي وسيع و هزينه‏ي نسبتاً كم در فواصل طولاني است. اين خصوصيات باعث شده است كه علي‏رغم رشد و پيشرفت سيستم‏هاي ارتباطي، تاكنون جايگزين بهتري براي برخي خدمات سيستم‏هاي مخابرات ماهواره‏اي پيدا نشود و اين سيستم‏ها علي‏رغم هزينه‏هاي اوليه‏ي قابل توجهي كه دارند، در اغلب كاربردها هنوز به عنوان بهترين گزينه مطرح باشند.

از بعد ديگر ماهواره‏ها نقش عمده‏اي در عرصه‏ي حيات بشري و نيز ايجاد تسهيلات جديد در زمينه‏هاي تجارت، آموزش و صنعت ايفا نموده و به دليل كاربردهاي وسيع و متنوع خود، باعث توسعه فناوري گيرنده‏هاي زميني شده‏اند. توزيع داده‏ها از طريق اينترنت، خدمات كنفرانس تصويري و آموزش از راه دور، پزشكي از راه دور، هواشناسي، زمين شناسي، نقشه برداري (GIS) و سرويس موبايل ماهواره‏اي از عمده كاربردهايي هستند كه نقش ارزنده‏ي آن‏ها از حيث صرفه‏جويي در هزينه، زمان و افزايش ضريب امنيت غيرقابل انكاراست.

درحال حاضر تقريباً تمام نقاط كره‏ي زمين تحت پوشش شبكه‏هاي گسترده ماهواره‏اي قرار دارند. گسترش سريع ارتباطات ماهواره‏اي بيانگر تلاش بي‏وقفه در به كارگيري فناوري‏هاي جديد جهت رفع نيازهاي ارتباطي است.

      در اين راستا، اندازه و توان لازم درايستگاه‏هاي زميني ماهواره‏اي روند كاهش را داشته است به طوري كه تجهيزاتي كه در اصطلاح به آن‏ها VSAT مي‏گويند با قطر آنتني كمتر از 2.4 متر، از نظر هزينه، زمان نصب و راه‏اندازي و غيره بسيار به صرفه و قابل توجيه هستند و از نظر تعداد و گسترش، عموميت زيادي پيدا كرده‏اند.

      VSAT‏ها سرويس‏هاي زيادي را پشتيباني مي‏نمايند و كاربردهاي متنوعي دارند. از جمله مي‏توانند سرويس‏هاي صوت، ویدئو، تعاملات داده‏اي دو طرفه و تراكنش را پشتيباني نمايند و همچنين در زمينه‏ي ارتباطات داده‏اي و صوت و دسترسي به اينترنت قابليت‏هاي خوبي دارند و هر جا نياز به اين نوع سرويس‏ها از طريق سيستم‏هاي ماهواره‏اي قابل توجه بوده است، رشد وگسترش شبكه‏هاي VSAT نيز به موازات آن چشم‏گير بوده است.

موضوع اين اثر بررسي شبکه‏هاي ماهواره‏اي VSAT است. اين شبکه‏ها امروزه کاربردهاي وسيعي در زمينه‏هاي مختلف مانند بانکداري الکترونيکي، هواشناسي، جمع‏آوري خبر، کنترل و مانيتورينگ و سيستم‏هاي مبتني بر تراکنش دارند. در اين اثر سعي شده است با نگاهي تحليلي به جنبه‏هاي مختلف شبکه‏هاي VSAT پرداخته شود.

در فصل اول به معرفی ماهواره و ارتباطات ماهواره‏ای پرداختیم. در فصل دوم به ارائه‏ي برخي مفاهيم و تعاريف و اصول اوليه وکاربردهاي VSAT پرداخته شده است و به ويژه پيکربندي‏هاي ستاره و mesh به همراه موضوعات مرتبط با آن‏ها ارائه شده است. در فصل سوم برخي موضوعات عملياتي مرتبط با شبکه‏هاي VSAT مانند تنظيم آنتن، دسترسي و ضريب دسترسي در بخش‏هاي مختلف، مسأله‏ي تأخیر، fading و اثر دوپلر مورد بررسي قرار گرفته است. فصل چهارم اختصاص به جنبه‏هاي شبکه‏اي VSAT مانند نرخ بيت، گذردهي، انواع ترافيک و لايه‏هاي مختلف مدل مرجع OSI دارد و در نهايت در فصل پنجم به تحليل لينک فرکانس راديويي پرداخته‏ايم و مباحثي در خصوص انواع نويزهاي مؤثر در اين شبکه‏ها و اثرات آن‏ها و تحليل uplink و چگالي شار توان و تلفات مسيرuplink  مطرح شده و مورد بررسي قرار گرفته است.

 

فهرست مطالب

فصل اول

1-1 درآمدی بر ارتباطات ماهواره‏ای

1-2 لينك‏هاي ماهواره‏ای

1-3سیستم ارتباطات ماهواره‏ای

1-4 مدارات (Orbits)  

1-5 انواع ماهواره 

1-6 پوشش جغرافیایی 

1-6-1پوشش جهانی   

1-6-1-1پوشش جهانی ماهواره‏های GEO   

1-6-1-2پوشش جهانی ماهواره‏های LEO   

1-7 پوشش ترافیکی  

1-8 مدارات ماهواره‏ای    

1-8-1 قطبی دایروی  

1-8-2 مایل بیضوی   

1-8-3 مدار استوایی دایروی  

1-9 پارامترهای مهم ماهواره 

1-9-1 پایداری 

1-9-2 موقعیت   

1-9-3 باند فرکانسی 

1-9-3-1 روش‏های صرفه‏جویی در باند فرکانسي

1-9-4 تأخیر زمانی

1-9-5 مزیت‏های جغرافیایی

9-6 تلفات مسیر

1-9-7 تداخل خورشیدی

1-9-7-1 بیکن‏ها 

1-9-7-1-1 سیستم تله متری 

1-9-7-2 طیف سنج 

1-9-8 تغییرات جوی 

1-10 اجزاي اصلی شبکه‏های ماهواره‏ای 

1-10-1 اجزاي ماهواره‏های مخابراتی 

1-10-1-1 سیستم‏های فرعی ماهواره 

1-10-1-2 آنتن و سیستم انتقال 

1-10-1-3 پردازش و سوئیچینگ در ماهواره 

1-10-1-4 ترانسپوندر 

فصل دوم

مقدمات و تعاريف و اصول عملکرد VSAT 

2-1 تعريف شبكه VSAT  

2-2 پيكربندي مختلف‏ شبكه‏ي VSAT  

2-3 اتصال ترمينال کاربران از طريق VSAT  

2-4 کاربردهاي شبکه‏هاي VSAT و انواع ترافيک 

2-4-1 شبکه‏هاي VSAT غيرنظامي 

2-4-1-1 انواع سرويس‏ها 

2-4-1-2 انواع ترافيک 

2-4-2 شبکه‏هاي VSAT با کاربرد نظامي 

2-5 مشاركت كنندگان در شبکه‏ي VSAT  

2-6 گزينه‏هاي پيش رو در شبکه VSAT  

2-6-1 ستاره يا mesh  

2-6-1-1 ساختار جريان اطلاعات در درون شبکه 

2-6-1-2 ظرفيت و کيفيت لينک 

2-6-1-3 تاخير انتقال

2-6-2 انتقال داده / صوت / ویدئو 

2-6-2-1 ارتباط داده‏اي 

2-6-2-2 ارتباط صوتي 

2-6-2-3 ارتباط ویدئويي 

2-6-3 تخصيص ثابت و يا بر اساس تقاضا (FA و DA) 

2-6-3-1 تخصيص ثابت ((FA

2-6-3-2تخصيص بر حسب تقاضا (DA) 

2-6-4 باندهاي فرکانسي 

2-6-5 گزينه‏هاي در دسترس براي انتخاب هاب 

2-6-5-1 هاب بزرگ اختصاصي 

2-6-5-2 هاب اشتراکي 

2-6-5-3 ميني هاب 

2-7 ايستگاه‏هاي زميني شبکه‏ي VSAT  

2-7-1 ايستگاه VSAT  

2-7-2 ايستگاه هاب 

2-7-2-1 وظايف عملياتي 

2-7-2-2 وظايف مديريتي  

فصل سوم

موضوعات عملياتي مرتبط با شبکه‏هاي VSAT

3-1 تنظيم آنتن 

3-2  انطاف‏پذيري شبکه 

3-3 زمان پاسخ 

3-4 ضريب در دسترس بودن 

3-4-1 در دسترس بودن ايستگاه زميني (ارسال يا دريافت) 

3-4-2 در دسترس بودن بخش فضايي 

3-4-3 در دسترس بودن لينک 

3-5 فاصله از ماهواره و مسأله‏ي تأخیر 

3-6 تأخير انتشار 

3-7 اثر دوپلر 

فصل چهارم

موضوعات وجنبه‏هاي شبکه‏اي VSAT

4-1 عمليات شبکه 

4-2 برخي تعاريف 

4-2-1 لينک‏ها 

4-2-2 نرخ بيت 

4-3 گذردهي 

4-2-4 بازدهي کانال 

4-3 مشخصه‏ي ترافيک 

4-3-1 پيش‏بيني ترافيک 

4-3-2 اندازه‏گيري ترافيک 

4-3-3-1 ترافيک stream 

4-3-3-2 ترافيک bursty 

4-4 مدل مرجع OSI براي ارتباط داده‏اي 

4-4-1 لايه‏ي فيزيکي 

4-4-2 لايه‏ي پيوند داده 

4-4-2-1 کشف فريم‏هاي خراب شده، گم شده یا تکراري و بازيابي خطا

4-4-2-2 کنترل جريان 

4-4-3 لايه‏ي شبکه 

4-4-3-1 آدرس دهي 

4-4-3-2 اطلاعات مربوط به مسيريابي 

4-4-3-3 کنترل ازدحام 

4-4-4 لايه‏ي انتقال 

4-4-4-1 انتقال انتها به انتها 

4-4-4-2 مالتي پلکس 

4-4-4-3 کنترل جريان 

4-4-5 لايه هاي بالاتر (لايه 5 تا 7) 

فصل پنجم

تحليل لينک راديويي 

5-1 نويز

5-1-1 نويز حرارتي 

5-1-2 نويز تداخل 

5-1-3 نويز اینترمدولاسيون

5-1-4 نسبت توان حامل به چگالي طيف توان

5-1-5 مجموع کلي نويز

5-2 تحليل uplink

5-2-1 چگالي فلو توان درمحل ماهواره

5-2-2 توان تشعشعي ايزوتروپيک مؤثر در ايستگاه زميني

5-2-3 تلفات مسير uplink

ضمایم

ضمیمه اول: پيكربندي‏هاي شبکه

ضمیمه دوم: تکنیک‏های طیف گسترده

ضمیمه سوم:انواع مدولاسیون دیجیتال

ضمیمه چهارم: تکنولوژی DVB

ضمیمه پنجم: روش‏های دسترسی به کانال‏های ماهواره‏ای

ضمیمه ششم: مشخصات فني دونوع محصول VSAT

واژه نامه

مراجع