بخشی از مقاله
اختصاص ترافيک چندين سرويس در مخابر ماهواره اي
خلاصه: مخابرات ماهواره اي روشهاي بالقوه اي را براي فراهم کردن مخابرات سراسري فراهم کرد. به خصوص با توسعه يک مدار ماهواره اي صورت خللي مدار پايين زمين هر دو نوع مخابرات متمرکز و باند پهن قابل دسترسي خواهد بود. مسائلي که در موقعيت ها رخ مي دهد اين است که انواع مختلف ترافيک در مخابرات باند گسترده سطوح مختلف کيفيت سرويس را لازم دارد کنترل ترافيک لازم مي شود تا اطمينان دهد که هرحوزه ترافيک با مورد انتظار دريافت مي گردد. مسئله ديگر اين است که توپولوژي متحرک شبکه ماهواره نياز به يک کنترل ترافيک اختصاصي دارد.
تا بتواند حوزه ترافيک را در لينک هاي داخلي ماهواره ميان ماهواره هاي اختصاص دهد. دراين نظريه راهبرد اختصاص ترافيک در يک شبکه ماهواره مخابراتي متحرک مطالعه و بررسي مي شود. کيفيت تحويل سرويس يک موضوع مهم است. اختصاص کنترل ترافيک در صورت فلکي ماهواره اجرا مي شود تا بهره برداري بهتر از اين را فراهم کند يک راه حل که در اين تحقيق ارائه مي شود اين است که يک ترکيب دو الگوريتم استفاده خواهد شد تا ترافيک را در شبکه ماهواره
متحرک اختصاص مي دهند. اولين الگوريتم اختصاص ترافيک در طول بازه زماني کوچک بر اين مبنا اين يک فرض است که توپولوژي در طول اين بازه تغيير نمي کند، دومين الگوريتم اختصاص ترافيک را بعد از تغيير توپولوژي که به انجام مي رساند اختصاص ترافيک تعدادي قيد و بندهايي شامل: (درخواست هايي چند سرويسي) ظرفيت قيد و بندها توزيع ترافيک و موجود بودن قيد و بندها را در نظر مي گيرد.
مقدمه
درخواست براي پهناي باند بيشتر به طور قابل توجهي شبکه عملگر بي سيمي را تحت فشار قرار مي دهد. و بر نياز براي استفاده کار آمد از طيف اختصاصي محدود فشار مي آورد. اين خصوص در ناحيه هاي شهري صدق مي کند. در حال حاضر حق حوزه بالايي از کاربر مخابرات باند گسترده مقدار پهناي اندي که يک سيستم به طور خصوصي مي تواند به يک متحرک اختصاص دهد محدود مي شود. و داخل مساله کمک خواهد کرد.
مديريت ترافيک: قبلا ذکر کرديم کابردهاي چند رسانه اي جديد تحقيقات را جلو به طرف اختراعات مي برد يعني کنترل ترافيک مي تواند با افزايش تعداد اين کاربردها با آنها همراه باشد. يک هدف مهم ايجاد يک ميسر الگوريتم است که بتواند ترافيک در شبکه را به طور بهينه اختصاص دهد. در مجموع افزايش تعداد کاربردهاي چند رسانه اي با درخواست هاي کيفيت سرويس گوناگون است. آن ضروري است که يک الگوريتم روتين داشته باشيم. که داراي ظرفيت براي ايجاد يک تضمين بادش که کاربر مورد نياز را دارد.
در اين نظريه يک الگوريتم روتينگ چند سرويس ارائه مي شود که جديدترين الگوريتم روتينگ چند سرويسي ارائه شده اين است که آن به پهناي باند باقيمانده در هر لينک ماهواره در زماني که اختصاص ترافيک در انواع مختلف توجه مي کند.
توسعه مخابرات ماهواره اي
شناخت مخابرات چند رسانه اي موبايل و اينترنت فاصله ميان کاربر در سرتاسر جهان را از بين برده است. مخابرات ماهواره اي مي تواند شبکه زميني حاضر را کامل کند و پوشش شبکه را بهبود بخشد. پرکاربردترين مخابرات ماهواره اي ماهواره مخابراتي سالهاي بسياري به عنوان يک ابزار مخابراتي جانشين مهم در نواحي شهري استفاده شده است ماهواره استفاده مي شود تا اتصال جهاني را براي کاربران بهبود بخشد.
هر چند موقعيت مدار بالاي اين ماهواره ها تعدادي مانع در عملکرد آن به عنوان مخابرات ايجاد کرده است.
يک ضعف مهم مخابرات ماهواره اي يک تاخير طولاني دارد به خصوص اين در ايجاد تماس براي يک کاربرد حساس به تاخير که در مخابرات چند رسانه اي مهم است. حائز اهميت است. بنابراين ماهواره هاي مدار پايين به کارگرفته مي شوند تا موانع سيستم را کاهش دهد. ماهواره يک تاخير انتقال کوتاهتري ايجاد مي کند و در موقعيت مدار پايين قرار دارد. و توان ارسال کمي نياز است. يک آنتن گيرنده کوچکتر مي تواند براي دريافت سيگنال استفاده مي شود از طرف ديگر ارتفاع کمتر اين ماهواره به معني يک حرکت سريعتر ماهواره است. دوره ديد ما هوا کاهش خواهد يافت ماهواره هاي تنها براي چند دقيقه از طرف موقعيت کاربرد زمين قابل مشاهده هستند بنابراين مخابرات سراسري تنها زماني که تعداد زيادي ماهواره در فعال هستند مي تواند کار کند.
شبکه ماهواره
حوزهاي تحقيقاتي مختلفي در شبکه هاي ماهواره اي وجود دارد: مولف در بيان کرد که مخابرات ماهواره اي بر طبق عملکردها و خواص تقسيم بندي شد به سيستمهاي ماهواره اي ثابت سيستم هاي ماهواره اي رسانه اي و سيستمهاي ماهواره اي موبايل بقيه شامل تمرکز بر تحقيقات ماهواره اي در مطالعه وسيله ماهواره هستند. براي مثال در بازه ابزار آلات ماهواره (باطري ، مواد ماهواره، راکت پرتاب و غيره) مطالعات ديگر بيشتر در اجرا ماهواره به عنوان سيستم تمرکز کرده اند براي مثال يک سيستم مخابراتي ماهواره تعداد مطالعات اجراي ماهواره را هدايت کرده اند براي مثال شبيه سازي ماهواره در تعدادي از ويژگيها وجود دارند که يک اثر بزرگتري در ماهواره از شبکه هاي زميني دارند. براي مثال اثر داپلر در ماهواره تغيير داپلر حرکت ماهواره بزرگتر از تغيير داپلر در سيستم سلولي است.
مخابرات ماهواره اي
در ابتدا ساخت ماهواره علاقه در مخابرات ماهواره اي در ماهواره هاي به خاطر سادگي کنترل اين ماهواره ها بود چون ارتفاع بلند آنها و دوره مداري آنها دقيقا يک روز زمين بود. اگر ماهواره در يک مدار استوايي باشد و در جهت راست بچرخد آن يک ايستگاه در بالا زمين ايجاد مي کند. آن ساده مي سازد يک ناحيه جغرافيايي با يک ماهواره تکي پوشش داده شود يک مدار همزمان يک موقعيت مداري خوبي براي سفينه است و بسيار مزيت ها مي تواند دست يافت. در اين مدار مانع جوي و اثرات تابشي حول آن کمتر هستند.
بنابراين در حال حاضر براي سالهاي زيادي استفاده مي شود.
فن آوري ساخت ، پرتاب، در موقعيت قرار دادن و سوئيچينگ براي ماهواره در اين مدار به خوبي قابل فهم است يکبار که ماهواره در موقعيت قرار دارد کنترل موقعيت و استفاده آن در شبکه آسان است. زيرا موقعيت غيرقابل تغيير اين سيستم ماهواره مي تواند به زودي يک توپولوژي شبکه ثابت يا خود را تشکيل دهد با اين موقعيت ثابت ماهواره در مدارش نيازي به کنترل براي ردپايي ماهواره ها نيست مجموعه شبکه کوچک است و نيازي به سوئيچ سيگنال ها ميان ماهواره ها نيست و آنتن ايستگاه زميني نياز به نشانه گيري به سمت تنها يک نقطه در آسمان دارد.
يک سيستم ماهواره مي تواند در سه قسمت تقسيم شود و قسمت فضايي قسمت زميني و قسمت کاربر (همانطور که در شکل نشان داده شده است)
قسمت فضايي اساسا ماهواره است براي ارتباط با کاربر مورد نظر يک ماهواره تنها نبايد يک پوشش سراسري و ناحيه کاملي را ارائه کند بلکه آن بايد به کيفيت عملکرد سيستم که کاربر از يک شبکه زميني انتظار دارد برسد. اين نيازها براي معماري يک سيستم مخابرات ماهواره اي ضروري است. کارايي يک ماهواره به قدرت سيگنال ارتباطي تلف ميسر ارسال بستگي دارد که خود آن به ارتفاع ماهواره آنتن سيستم و توان موثر تابش بستگي دارد.
تلفات مسير ارسال با رابط زير داده ميشود که توان ارسال وتوان دريافت هستند. بهره آنتن ارسال ودريافت مي باشند. تلفات ارسال بخاطر انتشار پرتو ترنسپوندر در يک ناحيه بزرگ رخ مي دهد فاصله ميان يک گيرنده و فرستنده براي تلفات ارسال مهم است بنابراين انتخاب يک مدار ماهواره مهم است مدار زميني ماهواره پوشش ماهواره محدوديت هاي توان توپولوژي شبکه متحرک حاصل را تعيين مي کند در مدار دايروي ماهواره ها مي توانند يک پوشش ادامه دار يک ناحيه در ردپاي خود فراهم کنند. ردپا به دنبال حرکت ماهواره حرکت مي کند. در مدارهاي بيضوي ماهواره ها تنها زماني پوشش را فراهم مي کنند. که آنها به آرامي حرکت مي کنند (در اوج دورترين موقعيت نسبت به زمين)
هنگامي که ماهواره ها در موقعيت حضيض (نزديکترين به سطح زمين) هستند. آنها پوششي فراهم نمي کنند و سرويس خاموش مي شود و ماهواره ديگري که در اوج است پوشش را فراهم مي کند قسمت دوم قسمت زمين است آن شامل دو قسمت است اولين قسمت عملگر شبکه و مرکز کنترل که زکيبو عملگر کنترل است ايستگاه دروازه زمين قسمت است که عملکرد آن به عنوان ايستگاه و تکرار کننده يا سوئيچينگ است. ايستگاه دروازه با شبکه سوئيچ عمومي تلفن و با پايانه هاي بسيار ارتباط برقرار مي کند قسمت آخر قسمت کاربر است پايانه ها يا کاربرهايي وجود دارند که مي تواند در هواپيما اتومبيل ، قطارها، کشتي ها يا وسايل مخابراتي دستي شخصي باشد.
انواع مختلف شبکه سيستمهاي ماهواره اي
بر طبق فرايند سوئچينگ در ماهواره ها در سه قسمت تقسيم مي شوند.
1- ماهواره ها با ترنسپورندر تکرا رکنند و بدون سوئيچينگ (اينمارست، گلوب استار و اسکاي بريدج) اين نوع ماهواره ها يک ارسال دوباره ترافيک دريافتي و پايانه کاربر و ايستگاههاي محلي در ردپاي خودش را انجام مي دهد.
2- ماهواره هاي اتصال داراي ظرفيتهاي سوئيچينگ در ماهواره هستند .
تعدادي از کنترل ها با تعدادي ايستگاه ثابت زميني انجام مي شود نوع دوم ماهواره يک شبکه سوئيچ فراهم مي کند که توانا هستند با ماهواره هاي مجاور با استفاده از ارتباط داخلي راديويي يا ليزري ارتباط برقرار کنند.
3- ماهواره هاي سوئيچينگ هوشمند با يک کنترل کامل (سيستمهاي ماهواره آينده) بعلاوه سيستمهاي ماهواره اي در سه گروه تقسيم مي شود.
1- سيستمهاي ماهواره اي ثابت اين ماهواره به ايستگاه زميني ثابت اراسال مي کند که ممکن است داراي آنتي بزرگي بر طبق ترافيک مورد نياز باشد و داراي ظرفيت براي پشتيباني صدا، اطلاعات، کاربردهاي تصويري شامل پخش تلويزيوني
2- سيستمهاي ماهواره اي همراه اين سيستمهاي ماهواره اي سرويس هاي متنوع با بک نرخ بابيت پايين را پشتيباني مي کند کهن مخصوصا پايانه هاي همراه با آنتن هاي کوچکي هستند.
چهار گروه مخابرات ماهواره اي مختلف بر طبق ارتفاع آنان و نوع مدار وجود دارد.
1- ماهواره هاي : ماهواره هاي بزرگ در مدار استفاده مي شوند.
ماهواره هاي مدر دايره اي با ارتفاع حدودا km35767 در بالاي سطح زمين دارند آنتن هاي بزرگ و فرکانس حامل بزرگتر ظرفيت سيستم را بهبود مي بخشد پوشش يک ماهواره تنها ممکن خواهد بود زماني که طول جغرافيايي ماهواره کمتر از ْ75 است فراهم کردن يک پوشش جهاني به حداقل 3 ماهواره نيازمند است ماهواره براي مخابرات صوتي (اينمارست- پوشش جهاني)- ماهواره تنها براي ناحيه محدود) و براي اطلاعات باند گسترده و ) استفاده مي شود تاخير انتشار براي يک گردش دو سره در حدود ms540 است.
2- ماهواره مدار متوسط زمين: ماهواره هاي کوچکتر که يک مداري بين km9000 و km11000 در بالاي زمين دارند که تاخير ارسال را کاهش مي دهد. تاخير انتشار ميان ايستگاه زميني و ماهواره کمتر از ms80 براي سفر دو طرفه است سرويس هاي را براي صوت ماهواه فراهم مي کند و براي اطلاعات باند گسترده
3- ماهواره هاي مدار پايين زمين: شبيه با ماهواره هاي کوچک که مداري بين km50 تا km1500 در بالاي زمين دارند بخاطر ارتفاع پايين تر اين ماهواره ها يک دوره زماني کمتري از ماهواره هاي و همچنين يک تاخير کمتر (تاخير سفر دو طرفه در حدود ms15 ميان زمين و ماهواره هاي ) دارند سرويس هايي براي صدا پيام و ارائه اطلاعات باند گستره (تلدستيک ، اسکان بريدج)
مدارات بلند بيضوي: ماهواره ها يک مدار بيضوي بر خلاف سه ماهواره با مدار دايروي قبلي دارند. يک ماهواره در اين سيستم به طور کلي تنها پوشش دارند زماني که آنها در نزديکي نقطه اوج هستند. وقتي ماهواره به آرامي حرکت مي کند زماني ماهواره از ارتفاع پايين حرکت مي کند در نقطه حضيض سرعت افزايش مي يابد و پوشش کمي دارد. در اين زمان سرويس ناتوان خواهد شد و ماهواره ديگري در چرخ فلکي که در نزديکي نقطه اوج است سرويس را فراهم مي کند.
مخابرات ماهواره اي بر مبناي ماهواره تعدادي مشکلاتي را در بر دارد. اين مشکلات طراحان را هدايت کرد تا به دو موقعيت مداري و توجه کنند. اين موقعيت هاي مداري پايين تر از هستند. ماهواره هاي پديدار مي شوند و به طور ثابت بالاي سطح زمين حرکت مي کند ماهواره هاي يک دوره مداري در حدود 6 ساعت و ماهواره هاي در حدود 90 دقيقه دارند. در شکل يک صورت فلکي ماهواره اي و يک صورت فلکي ماهواره اي بر مبناي ارتباط داخلي ماهواره نشان داده شده است.
اختصاص ترافيک يک نياز به يک تقاضا براي تماس از کاربر همراه 1 به کاربر سيار 2 در دو موقعيت درخواستي مي شود در صورت فلکي اول ترافيک از کاربر سيار توسط ماهواره 1 با استفاده از لينک بالا دريافت ميشود. ترافيک سپس با استفاده از لينک پايين به ايستگاه زميني 1 فرستاده مي شود ايستگاه زميني اين ترافيک و به ايستگاه زميني 2 و سپس ايستسگاه زميني 3 ارسال مي کند سپس از طريق ماهواره 3 به کاربر سيار 2 ارسال مي شود گلوب استار از اين نوع صورت فلکي ماهواره است.
نوع دوم صورت فلکي شبکه ماهواره با ارتباط داخلي ماهواره نشان داده شده ترافيک از کاربر سيار 1 به طور مستقيم از ماهواره 1 به ماهواره 2 و سپس ماهواره 2 ارسال مي کند ماهواره 3 ترافيک به کاربر سيار 2 به پايين مي فرستد. در اين نوع صورت فلکي ماهواره ها خودشان با ارتباط داخلي يک شبکه را تشکيل مي دهند.
توپولوژي صورت فلکي ماهواره هاي
ارتفاع مداري ماهواره هاي براي تعيين تعداد ماهواره هاي مورد نياز براي فراهم کردن يک پوشش جهاني مهم است. تاخير انتشار و تلفات ارسال با ارتفاع ماهواره با کاهش مي يابد اما اين ارتفاع پايين همچنين يک سرويس ناحيه تحت پوشش را کاهش مي دهد ناحيه سرويس يک ماهواره در داخل پوشش اين ردپاي ماهواره است. در زمان يکسان ماهواره با ارتفاع پايين سريعتر نسبت به زمين حرکت خواهد کرد. و مي تواند در مدارش باقي بماند و نرخ تعويض ماهواره
ها و اثرات داپلر را ميان پايانه ها و ماهواره افزايش خواهد داد. در سيستمهاي ماهواره اي يک سرويس جهاني در يک زمان بدون يک صورت فلکي کامل ماهواره هاي که فعال هستند ممکن نيست حداقل تعداد ماهواره ها به ارتفاع و مشخصات سيستم وابسته است حداقل به 48 تا 77 ماهواره براي پوشش سرتاسر جهان نياز دارد تا همچنين حداقل يک ماهواره هميشه قابل مشاهده براي هر کاربر باشد. تعداد ماهواره هاي مورد نياز براي پوشش سطح جهاني (بافرض اين که ردپاي ماهواره همانند شکل شش ضلعي با يک زاويه مرکزي و زواياي يکسان و حداقل زاويه ارتفاع و ارتفاع و قطر زمين ) داده مي شود.
ارتفاع کم ماهواره هاي انجام ارتباطات موثرتر بامجموعه کمي از پايانه هاي کاربر را فراهم مي کند. بيشتر سيستم هاي ماهواره اي از مدارهاي دايره اي با ارتفاع ثابت و دامنه سرعت دايره اي ثابت استفاده مي کنند. چند سيستم ديگر از چند مدار بيضوي با دامنه هاي متغير استفاده مي کنند. ماهواره ها در اين
سيستم دايره اي در نزديکي ارتفاع بلند اوج به آرامي حرکت مي کنند. و اجازه مي دهند که کاربر در زمين از سرويس هاي آنان استفاده مي کند همانطور که در شکل زير نشان داده شده است ماهواره 1 يک ارتفاع و سرعت زاويه اي ثابت دارد در حالي که ماهواره 2 دامنه و سرعت متغير دارد. ماهواره 2 سرعت کمتر 2 و پوشش ناحيه اي بيشتري دارد. در اين موقعيت ماهواره 2 سرويس کند ارائه مي دهد. سريعترين سرعت ماهواره 2 سرعت 2 زماني است که اين ماهواره در نزديکترين موقعيت به زمين است. ماهواره در اين محل سرويس هايش را خاموش خواهد کرد.
