خلاصه: مخابرات ماهواره ای روشهای بالقوه ای را برای فراهم کردن مخابرات سراسری فراهم کرد. به خصوص با توسعه یک مدار ماهواره ای صورت خللی مدار پایین زمین هر دو نوع مخابرات متمرکز و باند پهن قابل دسترسی خواهد بود. مسائلی که در موقعیت ها رخ می دهد این است که انواع مختلف ترافیک در مخابرات باند گسترده سطوح مختلف کیفیت سرویس را لازم دارد کنترل ترافیک لازم می شود تا اطمینان دهد که هرحوزه ترافیک با مورد انتظار دریافت می گردد. مسئله دیگر این است که توپولوژی متحرک شبکه ماهواره نیاز به یک کنترل ترافیک اختصاصی دارد.
تا بتواند حوزه ترافیک را در لینک های داخلی ماهواره میان ماهواره های اختصاص دهد. دراین نظریه راهبرد اختصاص ترافیک در یک شبکه ماهواره مخابراتی متحرک مطالعه و بررسی می شود. کیفیت تحویل سرویس یک موضوع مهم است. اختصاص کنترل ترافیک در صورت فلکی ماهواره اجرا می شود تا بهره برداری بهتر از این را فراهم کند یک راه حل که در این تحقیق ارائه می شود این است که یک ترکیب دو الگوریتم استفاده خواهد شد تا ترافیک را در شبکه ماهواره متحرک اختصاص می دهند. اولین الگوریتم اختصاص ترافیک در طول بازه زمانی کوچک بر این مبنا این یک فرض است که توپولوژی در طول این بازه تغییر نمی کند، دومین الگوریتم اختصاص ترافیک را بعد از تغییر توپولوژی که به انجام می رساند اختصاص ترافیک تعدادی قید و بندهایی شامل: (درخواست هایی چند سرویسی) ظرفیت قید و بندها توزیع ترافیک و موجود بودن قید و بندها را در نظر می گیرد.
مقدمه
درخواست برای پهنای باند بیشتر به طور قابل توجهی شبکه عملگر بی سیمی را تحت فشار قرار می دهد. و بر نیاز برای استفاده کار آمد از طیف اختصاصی محدود فشار می آورد. این خصوص در ناحیه های شهری صدق می کند. در حال حاضر حق حوزه بالایی از کاربر مخابرات باند گسترده مقدار پهنای اندی که یک سیستم به طور خصوصی می تواند به یک متحرک اختصاص دهد محدود می شود. و داخل مساله کمک خواهد کرد.
مدیریت ترافیک: قبلا ذکر کردیم کابردهای چند رسانه ای جدید تحقیقات را جلو به طرف اختراعات می برد یعنی کنترل ترافیک می تواند با افزایش تعداد این کاربردها با آنها همراه باشد. یک هدف مهم ایجاد یک میسر الگوریتم است که بتواند ترافیک در شبکه را به طور بهینه اختصاص دهد. در مجموع افزایش تعداد کاربردهای چند رسانه ای با درخواست های کیفیت سرویس گوناگون است. آن ضروری است که یک الگوریتم روتین داشته باشیم. که دارای ظرفیت برای ایجاد یک تضمین بادش که کاربر مورد نیاز را دارد.
در این نظریه یک الگوریتم روتینگ چند سرویس ارائه می شود که جدیدترین الگوریتم روتینگ چند سرویسی ارائه شده این است که آن به پهنای باند باقیمانده در هر لینک ماهواره در زمانی که اختصاص ترافیک در انواع مختلف توجه می کند.
توسعه مخابرات ماهواره ای
شناخت مخابرات چند رسانه ای موبایل و اینترنت فاصله میان کاربر در سرتاسر جهان را از بین برده است. مخابرات ماهواره ای می تواند شبکه زمینی حاضر را کامل کند و پوشش شبکه را بهبود بخشد. پرکاربردترین مخابرات ماهواره ای ماهواره مخابراتی سالهای بسیاری به عنوان یک ابزار مخابراتی جانشین مهم در نواحی شهری استفاده شده است ماهواره استفاده می شود تا اتصال جهانی را برای کاربران بهبود بخشد.
هر چند موقعیت مدار بالای این ماهواره ها تعدادی مانع در عملکرد آن به عنوان مخابرات ایجاد کرده است.
یک ضعف مهم مخابرات ماهواره ای یک تاخیر طولانی دارد به خصوص این در ایجاد تماس برای یک کاربرد حساس به تاخیر که در مخابرات چند رسانه ای مهم است. حائز اهمیت است. بنابراین ماهواره های مدار پایین به کارگرفته می شوند تا موانع سیستم را کاهش دهد. ماهواره یک تاخیر انتقال کوتاهتری ایجاد می کند و در موقعیت مدار پایین قرار دارد. و توان ارسال کمی نیاز است. یک آنتن گیرنده کوچکتر می تواند برای دریافت سیگنال استفاده می شود از طرف دیگر ارتفاع کمتر این ماهواره به معنی یک حرکت سریعتر ماهواره است. دوره دید ما هوا کاهش خواهد یافت ماهواره های تنها برای چند دقیقه از طرف موقعیت کاربرد زمین قابل مشاهده هستند بنابراین مخابرات سراسری تنها زمانی که تعداد زیادی ماهواره در فعال هستند می تواند کار کند.
شبکه ماهواره
حوزهای تحقیقاتی مختلفی در شبکه های ماهواره ای وجود دارد: مولف در بیان کرد که مخابرات ماهواره ای بر طبق عملکردها و خواص تقسیم بندی شد به سیستمهای ماهواره ای ثابت سیستم های ماهواره ای رسانه ای و سیستمهای ماهواره ای موبایل بقیه شامل تمرکز بر تحقیقات ماهواره ای در مطالعه وسیله ماهواره هستند. برای مثال در بازه ابزار آلات ماهواره (باطری ، مواد ماهواره، راکت پرتاب و غیره) مطالعات دیگر بیشتر در اجرا ماهواره به عنوان سیستم تمرکز کرده اند برای مثال یک سیستم مخابراتی ماهواره تعداد مطالعات اجرای ماهواره را هدایت کرده اند برای مثال شبیه سازی ماهواره در تعدادی از ویژگیها وجود دارند که یک اثر بزرگتری در ماهواره از شبکه های زمینی دارند. برای مثال اثر داپلر در ماهواره تغییر داپلر حرکت ماهواره بزرگتر از تغییر داپلر در سیستم سلولی است.
مخابرات ماهواره ای
در ابتدا ساخت ماهواره علاقه در مخابرات ماهواره ای در ماهواره های به خاطر سادگی کنترل این ماهواره ها بود چون ارتفاع بلند آنها و دوره مداری آنها دقیقا یک روز زمین بود. اگر ماهواره در یک مدار استوایی باشد و در جهت راست بچرخد آن یک ایستگاه در بالا زمین ایجاد می کند. آن ساده می سازد یک ناحیه جغرافیایی با یک ماهواره تکی پوشش داده شود یک مدار همزمان یک موقعیت مداری خوبی برای سفینه است و بسیار مزیت ها می تواند دست یافت. در این مدار مانع جوی و اثرات تابشی حول آن کمتر هستند.
بنابراین در حال حاضر برای سالهای زیادی استفاده می شود.
فن آوری ساخت ، پرتاب، در موقعیت قرار دادن و سوئیچینگ برای ماهواره در این مدار به خوبی قابل فهم است یکبار که ماهواره در موقعیت قرار دارد کنترل موقعیت و استفاده آن در شبکه آسان است. زیرا موقعیت غیرقابل تغییر این سیستم ماهواره می تواند به زودی یک توپولوژی شبکه ثابت یا خود را تشکیل دهد با این موقعیت ثابت ماهواره در مدارش نیازی به کنترل برای ردپایی ماهواره ها نیست مجموعه شبکه کوچک است و نیازی به سوئیچ سیگنال ها میان ماهواره ها نیست و آنتن ایستگاه زمینی نیاز به نشانه گیری به سمت تنها یک نقطه در آسمان دارد.
یک سیستم ماهواره می تواند در سه قسمت تقسیم شود و قسمت فضایی قسمت زمینی و قسمت کاربر (همانطور که در شکل نشان داده شده است)
قسمت فضایی اساسا ماهواره است برای ارتباط با کاربر مورد نظر یک ماهواره تنها نباید یک پوشش سراسری و ناحیه کاملی را ارائه کند بلکه آن باید به کیفیت عملکرد سیستم که کاربر از یک شبکه زمینی انتظار دارد برسد. این نیازها برای معماری یک سیستم مخابرات ماهواره ای ضروری است. کارایی یک ماهواره به قدرت سیگنال ارتباطی تلف میسر ارسال بستگی دارد که خود آن به ارتفاع ماهواره آنتن سیستم و توان موثر تابش بستگی دارد.
تلفات مسیر ارسال با رابط زیر داده میشود که توان ارسال وتوان دریافت هستند. بهره آنتن ارسال ودریافت می باشند. تلفات ارسال بخاطر انتشار پرتو ترنسپوندر در یک ناحیه بزرگ رخ می دهد فاصله میان یک گیرنده و فرستنده برای تلفات ارسال مهم است بنابراین انتخاب یک مدار ماهواره مهم است مدار زمینی ماهواره پوشش ماهواره محدودیت های توان توپولوژی شبکه متحرک حاصل را تعیین می کند در مدار دایروی ماهواره ها می توانند یک پوشش ادامه دار یک ناحیه در ردپای خود فراهم کنند. ردپا به دنبال حرکت ماهواره حرکت می کند. در مدارهای بیضوی ماهواره ها تنها زمانی پوشش را فراهم می کنند. که آنها به آرامی حرکت می کنند (در اوج دورترین موقعیت نسبت به زمین)
هنگامی که ماهواره ها در موقعیت حضیض (نزدیکترین به سطح زمین) هستند. آنها پوششی فراهم نمی کنند و سرویس خاموش می شود و ماهواره دیگری که در اوج است پوشش را فراهم می کند قسمت دوم قسمت زمین است آن شامل دو قسمت است اولین قسمت عملگر شبکه و مرکز کنترل که زکیبو عملگر کنترل است ایستگاه دروازه زمین قسمت است که عملکرد آن به عنوان ایستگاه و تکرار کننده یا سوئیچینگ است. ایستگاه دروازه با شبکه سوئیچ عمومی تلفن و با پایانه های بسیار ارتباط برقرار می کند قسمت آخر قسمت کاربر است پایانه ها یا کاربرهایی وجود دارند که می تواند در هواپیما اتومبیل ، قطارها، کشتی ها یا وسایل مخابراتی دستی شخصی باشد.
انواع مختلف شبکه سیستمهای ماهواره ای
بر طبق فرایند سوئچینگ در ماهواره ها در سه قسمت تقسیم می شوند.
1- ماهواره ها با ترنسپورندر تکرا رکنند و بدون سوئیچینگ (اینمارست، گلوب استار و اسکای بریدج) این نوع ماهواره ها یک ارسال دوباره ترافیک دریافتی و پایانه کاربر و ایستگاههای محلی در ردپای خودش را انجام می دهد.
2- ماهواره های اتصال دارای ظرفیتهای سوئیچینگ در ماهواره هستند .
تعدادی از کنترل ها با تعدادی ایستگاه ثابت زمینی انجام می شود نوع دوم ماهواره یک شبکه سوئیچ فراهم می کند که توانا هستند با ماهواره های مجاور با استفاده از ارتباط داخلی رادیویی یا لیزری ارتباط برقرار کنند.
3- ماهواره های سوئیچینگ هوشمند با یک کنترل کامل (سیستمهای ماهواره آینده) بعلاوه سیستمهای ماهواره ای در سه گروه تقسیم می شود.
1- سیستمهای ماهواره ای ثابت این ماهواره به ایستگاه زمینی ثابت اراسال می کند که ممکن است دارای آنتی بزرگی بر طبق ترافیک مورد نیاز باشد و دارای ظرفیت برای پشتیبانی صدا، اطلاعات، کاربردهای تصویری شامل پخش تلویزیونی
2- سیستمهای ماهواره ای همراه این سیستمهای ماهواره ای سرویس های متنوع با بک نرخ بابیت پایین را پشتیبانی می کند کهن مخصوصا پایانه های همراه با آنتن های کوچکی هستند.
چهار گروه مخابرات ماهواره ای مختلف بر طبق ارتفاع آنان و نوع مدار وجود دارد.
1- ماهواره های : ماهواره های بزرگ در مدار استفاده می شوند.
ماهواره های مدر دایره ای با ارتفاع حدودا km35767 در بالای سطح زمین دارند آنتن های بزرگ و فرکانس حامل بزرگتر ظرفیت سیستم را بهبود می بخشد پوشش یک ماهواره تنها ممکن خواهد بود زمانی که طول جغرافیایی ماهواره کمتر از ْ75 است فراهم کردن یک پوشش جهانی به حداقل 3 ماهواره نیازمند است ماهواره برای مخابرات صوتی (اینمارست- پوشش جهانی)- ماهواره تنها برای ناحیه محدود) و برای اطلاعات باند گسترده و ) استفاده می شود تاخیر انتشار برای یک گردش دو سره در حدود ms540 است.
2- ماهواره مدار متوسط زمین: ماهواره های کوچکتر که یک مداری بین km9000 و km11000 در بالای زمین دارند که تاخیر ارسال را کاهش می دهد. تاخیر انتشار میان ایستگاه زمینی و ماهواره کمتر از ms80 برای سفر دو طرفه است سرویس های را برای صوت ماهواه فراهم می کند و برای اطلاعات باند گسترده
3- ماهواره های مدار پایین زمین: شبیه با ماهواره های کوچک که مداری بین km50 تا km1500 در بالای زمین دارند بخاطر ارتفاع پایین تر این ماهواره ها یک دوره زمانی کمتری از ماهواره های و همچنین یک تاخیر کمتر (تاخیر سفر دو طرفه در حدود ms15 میان زمین و ماهواره های ) دارند سرویس هایی برای صدا پیام و ارائه اطلاعات باند گستره (تلدستیک ، اسکان بریدج)
مدارات بلند بیضوی: ماهواره ها یک مدار بیضوی بر خلاف سه ماهواره با مدار دایروی قبلی دارند. یک ماهواره در این سیستم به طور کلی تنها پوشش دارند زمانی که آنها در نزدیکی نقطه اوج هستند. وقتی ماهواره به آرامی حرکت می کند زمانی ماهواره از ارتفاع پایین حرکت می کند در نقطه حضیض سرعت افزایش می یابد و پوشش کمی دارد. در این زمان سرویس ناتوان خواهد شد و ماهواره دیگری در چرخ فلکی که در نزدیکی نقطه اوج است سرویس را فراهم می کند.
مخابرات ماهواره ای بر مبنای ماهواره تعدادی مشکلاتی را در بر دارد. این مشکلات طراحان را هدایت کرد تا به دو موقعیت مداری و توجه کنند. این موقعیت های مداری پایین تر از هستند. ماهواره های پدیدار می شوند و به طور ثابت بالای سطح زمین حرکت می کند ماهواره های یک دوره مداری در حدود 6 ساعت و ماهواره های در حدود 90 دقیقه دارند. در شکل یک صورت فلکی ماهواره ای و یک صورت فلکی ماهواره ای بر مبنای ارتباط داخلی ماهواره نشان داده شده است.
اختصاص ترافیک یک نیاز به یک تقاضا برای تماس از کاربر همراه 1 به کاربر سیار 2 در دو موقعیت درخواستی می شود در صورت فلکی اول ترافیک از کاربر سیار توسط ماهواره 1 با استفاده از لینک بالا دریافت میشود. ترافیک سپس با استفاده از لینک پایین به ایستگاه زمینی 1 فرستاده می شود ایستگاه زمینی این ترافیک و به ایستگاه زمینی 2 و سپس ایستسگاه زمینی 3 ارسال می کند سپس از طریق ماهواره 3 به کاربر سیار 2 ارسال می شود گلوب استار از این نوع صورت فلکی ماهواره است.
نوع دوم صورت فلکی شبکه ماهواره با ارتباط داخلی ماهواره نشان داده شده ترافیک از کاربر سیار 1 به طور مستقیم از ماهواره 1 به ماهواره 2 و سپس ماهواره 2 ارسال می کند ماهواره 3 ترافیک به کاربر سیار 2 به پایین می فرستد. در این نوع صورت فلکی ماهواره ها خودشان با ارتباط داخلی یک شبکه را تشکیل می دهند.
توپولوژی صورت فلکی ماهواره های
ارتفاع مداری ماهواره های برای تعیین تعداد ماهواره های مورد نیاز برای فراهم کردن یک پوشش جهانی مهم است. تاخیر انتشار و تلفات ارسال با ارتفاع ماهواره با کاهش می یابد اما این ارتفاع پایین همچنین یک سرویس ناحیه تحت پوشش را کاهش می دهد ناحیه سرویس یک ماهواره در داخل پوشش این ردپای ماهواره است. در زمان یکسان ماهواره با ارتفاع پایین سریعتر نسبت به زمین حرکت خواهد کرد. و می تواند در مدارش باقی بماند و نرخ تعویض ماهواره ها و اثرات داپلر را میان پایانه ها و ماهواره افزایش خواهد داد. در سیستمهای ماهواره ای یک سرویس جهانی در یک زمان بدون یک صورت فلکی کامل ماهواره های که فعال هستند ممکن نیست حداقل تعداد ماهواره ها به ارتفاع و مشخصات سیستم وابسته است حداقل به 48 تا 77 ماهواره برای پوشش سرتاسر جهان نیاز دارد تا همچنین حداقل یک ماهواره همیشه قابل مشاهده برای هر کاربر باشد. تعداد ماهواره های مورد نیاز برای پوشش سطح جهانی (بافرض این که ردپای ماهواره همانند شکل شش ضلعی با یک زاویه مرکزی و زوایای یکسان و حداقل زاویه ارتفاع و ارتفاع و قطر زمین ) داده می شود.
ارتفاع کم ماهواره های انجام ارتباطات موثرتر بامجموعه کمی از پایانه های کاربر را فراهم می کند. بیشتر سیستم های ماهواره ای از مدارهای دایره ای با ارتفاع ثابت و دامنه سرعت دایره ای ثابت استفاده می کنند. چند سیستم دیگر از چند مدار بیضوی با دامنه های متغیر استفاده می کنند. ماهواره ها در این سیستم دایره ای در نزدیکی ارتفاع بلند اوج به آرامی حرکت می کنند. و اجازه می دهند که کاربر در زمین از سرویس های آنان استفاده می کند همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ماهواره 1 یک ارتفاع و سرعت زاویه ای ثابت دارد در حالی که ماهواره 2 دامنه و سرعت متغیر دارد. ماهواره 2 سرعت کمتر 2 و پوشش ناحیه ای بیشتری دارد. در این موقعیت ماهواره 2 سرویس کند ارائه می دهد. سریعترین سرعت ماهواره 2 سرعت 2 زمانی است که این ماهواره در نزدیکترین موقعیت به زمین است. ماهواره در این محل سرویس هایش را خاموش خواهد کرد.
ناحیه سرویس یک ماهواره تنها همانطور که در شکل نشان داده شده یک ناحیه دایره ای در سطح زمین است (در این ناحیه ماهواره قابل مشاهده است اگر موقعیتش در مدار یک زاویه ارتفاع مساوی یا بزرگتر از حداقل زاویه ارتفاعی باشد که بوسیله سیستم تعیین می شود ماهواره ایریدیوم یک ردپا با یک قطر 4021 دراد در نتیجه برای فراهم کردن یک پوشش جهانی مقداری تداخل ردپاهای ماهواره ای مجاور ضروری است طوری که یک کاربر در این ناحیه پوشش بیشتر از یک ماهواره قابل رویت خواهد داشت ردپای موثر یک ماهواره معمولا یک شش ضلعی را تشکیل می دهد ردپای فردی یک ماهواره در سلولهای کوچکتری به نام پرتوهای نقطه ای تقسیم می شود. تا بتوان از یک فرکانس در داخل ردپا دوباره استفاده کرد (شکل بعد را ببیند) فرکانس یکسانی می تواند در پرتوهای نقطه ای مختلف دوباره استفاده شود (این ها به طور جغرافیایی جدا می شوند) تا تداخل محدود گردد. در ایریدیوم هر ردپا 48 پرتو نقطه ای را با قطر دایره ای 700 شامل می شود.
لینک داخلی ماهواره ها و تحرک ماهواره
توپولوژی ماهواره را بوسیله لینک داخلی ماهواره ساخته می شود که یک شبکه میان ماهواره ها ابعاد می کند. برای ایجاد لینک داخلی ماهواره ها هر ماهواره نیاز دارد که تجهیزات اضافی شامل آنتن ها و گیرنده فرستنده داشته باشد این تجهیزات اضافی وزن و قیمت ماهواره راافزایش می دهد اما از طرف دیگریک سیستم ماهواره که خواص لینک داخلی ماهواره ها را دراد نیازی به ایستگاه های زمینی را کاهش می دهد. در صورت فلکی ماهواره دو نوع ارتباط داخلی ماهواره ها وجود دارد . که بعضی میان ماهواره ها در مدار یکسانی دائمی هستند. و برخی میان ماهواره های مجاور نیمه دائمی هستند که بعنوان اضلاع صورت فلکی ماهواره با ماهواره های بعنوان گره عمل می کنند.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 70 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله اختصاص ترافیک چندین سرویس در مخابر ماهواره ای