Спутниковые сигнализации с GSM управлением от StarLine
GSM автосигнализация — лучший вариант
Автолюбители тратят немалые суммы на покупку машин, и чтобы эти расходы не оказались напрасными, необходимо установить качественное противоугонное средство. Вопрос выбора подходящей сигнализации будет всегда актуален в нашей стране, где никогда не хватало мест на парковках, и единственным способом защиты от несанкционированного взлома будет установка охранной системы. Многие профессионалы считают, что наилучшим способом защиты от угона являются GSM сигнализации на авто. С каждым днем они представляют все больший и больший интерес, чем обычные сигнализации, потому что в случае возникновения нестандартной ситуации они подают сигнал на телефон, что очень полезно, если машина находится на таком расстоянии, где не ловит брелок.
Почему автосигнализация с GSM лучше и надежнее?
GSM сигнализации для авто устранили основную проблему, с которой обычно сталкивались водители при эксплуатации двухсторонних сигнализаций.
Дело в том, что из-за многоэтажной застройки городов, изобилия железобетона, линий электропередач, множества парковок радиоканал экранируется, и брелок имеет очень слабый сигнал с основным блоком. Однако, если в качестве канала связи использовать мобильную сеть, то этой проблемы можно избежать даже в метро. Владелец автомобиля может получать информацию о местонахождении охраняемого объекта, каким бы ни было расстояние между мобильным телефоном и блоком управления сигнализации. GSM блок имеет широкий диапазон функций, позволяющий использовать его не только в качестве сигнального, но и в качестве прослушивающего устройства. При нажатии кнопки можно услышать все, что происходит в салоне. При подключении GPS модуля система будет передавать данные о местонахождении автомобиля, его скорости и направлении движения, а также об уровне топлива в баке.Если в машине установлены датчики наклона и перемещения, то GSM сигнализация будет оповещать владельца авто при попытках поддомкрачивания и погрузке машины на эвакуатор.
Такое, чего нет в других:
К отличительным функциям GSM сигнализаций в автомобиль можно отнести возможность дистанционного запуска двигателя из любой точки мира, как в установленное время, так и в зависимости от понижения температуры. Собственный аккумулятор значительно повышает уровень защиты машины о взлома. В случае, если родной аккумулятор разрядится, то система сообщит хозяину об обесточивании автомобиля и еще на протяжении нескольких дней будет предоставлять данные о местонахождении охраняемого объекта.
На что стоит обратить внимание при выборе GSM сигнализации для авто?
При выборе системы с GSM модулем нужно обратить внимание не только на финансовый, но и на функциональный аспект. Хозяин автомобиля должен оценить какие функции он будет использовать: автозапуск, турботаймер, СAN модуль, GPS модуль, микрофон для прослушивания салона, встроенный иммобилайзер и т.д. Например, если в машине нет турбонаддува или CAN шины, то турботаймер и CAN модуль будут абсолютно бесполезны.
Особое внимание следует обратить на особенности инсталляции сигнализации. Здесь много аспектов: в каком месте разместить блок управления, микрофон, датчики, как спрятать провода. Без корректной настройки GSM модуля устойчивость работы системы может пострадать. Поэтому устанавливать автосигнализации с GSM должны профессионалы с большим опытом подобных работ. КАК ВИДИМ , ассортимент GSM сигнализаций достаточно велик, поэтому только после детального изучения информации о данном типе охранного оборудования можно принять решение и выбрать именно ту сигнализацию, которая максимально соответствует потребностям и предпочтениям.
В нашем интернет магазине Вы можете купить автосигнализацию с GSM управлением от StarLine. Получить консультацию и помощь в подборе охранной системы для Вашего авто.
Часто задаваемые вопросы об автосигнализациях с GSM
Противоугонные спутниковые системы | Спутниковые системы охраны автомобиля
youtube.com/embed/m9lz_VLCfDQ?rel=0&fs=1&wmode=transparent» allow=»autoplay; fullscreen; encrypted-media» allowfullscreen=»true» frameborder=»0″ scrolling=»no» title=»JoomlaWorks AllVideos Player»/>
Спутниковая охранная система АВО
Спутниковая охранная система Цезарь Сателлит
Спутниковая система охраны Аркан
Новое поколение противоугонок – спутниковые системы охраны автомобиля, определяющие с помощью GPS-приемника координаты автомобиля и передающие эти данные владельцу и в диспетчерский центр.
Независимо от того, спите ли Вы дома, пока угоняют Ваш автомобиль, или находитесь в захваченном грабителями автомобиле, Вы можете быть уверены: благодаря установленной спутниковой системе охраны автомобиля, в диспетчерском центре знают о происходяшем и предпринимают все необходимые меры.
Большинство страховых компаний предоставляет существенные скидки (до 85%) при страховании по риску угон автомобилей, оборудованных спутниковыми системами безопасности.
Широкий выбор противоугонных систем для автомобилей диктует свои цены, но как и в любой области, здесь существуют свои лидеры. Качественная, новая спутниковая система безопасности и ее установка в сумме всегда близки к 1-2 тыс долларов. Хотя и бывают бюджетные варианты.
Основой любой спутниковой системы охраны автомобиля является приемо-передающее устройство, которое мы устанавливаем скрытно в Вашем транспортном средстве.
Установка спутниковой системы охраны автомобиля, как и любой противоугонной системы требует специализированных навыков и времени от фирмы — установщика. Мы не устанавливаем противоугонные системы для автомобилей «на время» — среднее время инсталляции на Toyota Land Cruiser 200 — 1-2 дня.
Если Вы хотите установить противоугонную систему на автомобиль, Мы всегда рады предложить наш многолетний опыт и наработки в этой области.
Спутниковые сигнализации и трекеры
Спутниковые сигнализации и трекерыПоказать: 20255075100
Сортировка: По умолчаниюНазвание (А — Я)Название (Я — А)Цена (низкая > высокая)Цена (высокая > низкая)Рейтинг (начиная с высокого)Рейтинг (начиная с низкого)Модель (А — Я)Модель (Я — А)
GPS маяк – PGSM Pointer
Особенности GPS-маячка PGSM PointerУстановите на свой автомобиль поисковый GPS-маяк PGSM Pointer: компактный и несканируемый он является лучшим средством для поиска автомобиля в случае угона или эваку.
.
GPS/ГЛОНАСС Автотрекер Super Logistic MS 3
Особенности трекера Super Logistic MS 3Super Logistic MS 3 – GPS/GSM-трекер, выполненный на базе спутникового иммобилайзера Super Agent MS 3, является топовой системой в линейке трекеров серии L..
14400р.
GPS/ГЛОНАСС трекер Logistic MS PRO
Подключается к бортовой сети 12/24 В, имеет встроенную АКБ и ..10500р.
GPS/ГЛОНАСС трекер PGSM Logistic GL
Особенности трекера PGSM Logistic GLPGSM Logistic GL – идеальное решение для организации удаленного слежения за легковыми транспортными средствами. GSM-автопейджер имеет компактный размер и подключает..
9000р.
Охранно-поисковый GPS-маяк Pointer 3-2
Особенности GPS-маячка Pointer3-2Маяк Pointer 3-2 предназначен для удаленного контроля состояния охраны и местоположения автомобиля, а также получения уведомлений о несанкционированном доступе.
Для ид..
5100р.
Спутниковая связь | Центр прогнозирования космической погоды NOAA / NWS
Спутниковая связь относится к любой линии связи, которая включает использование искусственного спутника на пути своего распространения. Спутниковая связь играет жизненно важную роль в современной жизни. В настоящее время используется более 2000 искусственных спутников. Они находятся на геостационарной, молниеносной, эллиптической и низкой околоземных орбитах и используются для традиционной двухточечной связи, мобильных приложений и распространения теле- и радиопрограмм.
Спутниковая связь, как правило, использует высокочастотные сигналы: сверхвысокие частоты (УВЧ), 300 МГц — 3 ГГц и сверхвысокие частоты (СВЧ), 3 — 30 ГГц. Радиосигналы, распространяющиеся к спутнику на орбите и от него, зависят от условий окружающей среды на пути распространения.В вакууме радиосигналы распространяются со скоростью света, но при наличии плазмы в ионосфере на сигналы влияет групповая задержка и фазовое опережение, а также затухание из-за поглощения и мерцаний. Влияние окружающей среды на сигнал зависит от частоты и в первом приближении пропорционально количеству структур в плазме, присутствующих на пути распространения.
Из-за изменчивости ионосферы (космическая погода) влияние на распространяющиеся сигналы сильно различается.
Библиография
Basu et al., Спецификация возникновения экваториальных ионосферных мерцаний во время главной фазы сильных магнитных бурь в рамках 23-го солнечного цикла, RADIO SCIENCE, VOL. 45, RS5009, doi: 10.1029/2009RS004343, 2010.
Брюс Р.
Элберт, Введение в спутниковую связь, 3-е изд.(2008).
Вирджил С. Лабрадор и Питер И. Галаче, Небеса, наполненные торговлей: краткая история индустрии спутниковой связи (2005 г.).
Вирджил С. Лабрадор и др., Руководство по спутниковым технологиям для 21 века (2008 г.).
Джозеф Н. Пелтон, Основы спутниковой связи, 2-е изд. (2006).
Дэвид Дж. Уэлен, Истоки спутниковой связи, 1945–1965 (2002).
Основы спутников | Интелсат
Спутники — это космические ретрансляционные станции для передачи голоса, видео и данных.Они идеально подходят для удовлетворения глобальных коммуникационных потребностей военных, правительственных и коммерческих организаций, поскольку они обеспечивают экономичные, масштабируемые и высоконадежные услуги передачи, которые легко достигают нескольких объектов в обширных географических районах. Передачи через системы спутниковой связи могут обходить существующую наземную инфраструктуру, которая часто ограничена и ненадежна во многих частях мира.
Спутниковая связь включает четыре этапа:
- Земная станция восходящей линии связи или другое наземное оборудование передает полезный сигнал на спутник
- Спутник усиливает входящий сигнал и меняет частоту
- Спутник передает сигнал обратно на Землю
- Наземное оборудование получает сигнал
Спутниковая конструкция
Спутники строятся с использованием сложных электронных и механических компонентов, которые должны выдерживать вибрации при запуске ракеты, а затем работать в космосе без технического обслуживания в течение 15 и более лет.Спутник состоит из шины космического корабля (которая является основной структурой космического корабля, содержащей силовые, температурные и направленные двигатели) и коммуникационной полезной нагрузки (которая принимает, усиливает и ретранслирует сигналы в обозначенной географической области). При проектировании космических кораблей необходимо учитывать два важных фактора: мощность и радиус действия.
Спутник содержит несколько каналов, называемых транспондерами, которые обеспечивают пропускную способность и мощность на определенных радиочастотах. Полоса пропускания и мощность транспондера определяют, сколько информации может быть передано через транспондер и насколько большим должно быть наземное оборудование для приема сигнала.Кроме того, антенны спутника направляют сигнал в определенную географическую область.
Типы спутников
Коммерческие услуги спутниковой связи сгруппированы в три основные категории:
- Фиксированные спутниковые службы (FSS) , которые используют наземное оборудование в установленных местах для приема и передачи спутниковых сигналов. Спутники FSS поддерживают большинство наших внутренних и международных услуг, от международного подключения к Интернету до частных бизнес-сетей.
- Услуги подвижной спутниковой связи (MSS) , в которых используется различное переносное приемное и передающее оборудование для предоставления услуг связи наземным, морским и авиационным клиентам
- Службы спутникового вещания (BSS) , которые обеспечивают высокую мощность передачи для приема с использованием очень небольшого наземного оборудования.
BSS наиболее известен своими приложениями для прямого телевидения и широкополосного доступа, такими как DIRECTV.
BSS наиболее известен своими приложениями для прямого телевидения и широкополосного доступа, такими как DIRECTV.Частоты
Коммерческие спутниковые службы в основном используют три диапазона радиочастот:
- C-диапазон , который обеспечивает более низкую мощность передачи в широких географических зонах и обычно требует более крупного наземного оборудования для приема.
- Ku-диапазон , который обеспечивает более высокую мощность передачи в небольших географических районах и может приниматься с помощью меньшего наземного оборудования.
- Ka-диапазон , который обеспечивает более высокую мощность передачи, чем Ku-диапазон, и обычно используется для услуг с высокой пропускной способностью, таких как высокоскоростной Интернет, видеоконференции и мультимедийные приложения.
- L-диапазон , который используется для мобильных приложений, таких как морская и авиационная связь, с использованием различного наземного оборудования.
Кроме того, спутниковые операторы в настоящее время разрабатывают приложения для частотных диапазонов Ka-диапазона, которые будут способствовать высокой скорости передачи и существенной передаче информации с использованием небольшого наземного оборудования.
GEO по сравнению с LEO
Большинство спутников, которые Intelsat использует для обслуживания клиентов, расположены на геостационарной орбите.
Концепция геостационарных систем спутниковой связи обычно приписывается футурологу Артуру К.Кларк. Г-н Кларк написал в 1945 году статью, в которой утверждалось, что сигналы связи могут передаваться на Землю и с Земли с помощью ретрансляционной станции, запущенной на орбиту на расстоянии около 22 300 миль (36 000 километров) над экватором Земли. С этой высоты спутник будет двигаться с той же скоростью вращения, что и Земля, и будет казаться, что он остается неподвижным над местом на земле внизу, тем самым обеспечивая стационарную платформу для непрерывной ретрансляции сигналов связи.
Помимо геостационарных космических аппаратов, несколько коммерческих систем спутниковой связи работают с низких околоземных орбит (обычно в нескольких сотнях миль над Землей).Более низкая орбита значительно уменьшает задержку, возникающую при прохождении сигнала между Землей и спутником. Этот подход особенно выгоден для глобальных служб мобильной телефонной связи, в которых задержки сигнала во время двусторонней связи могут быть разрушительными и запутанными. В отличие от геостационарных спутников, спутники на низкой околоземной орбите не остаются в фиксированном положении в небе относительно Земли. В результате спутник должен иметь возможность передавать сигнал другому спутнику или локальному наземному шлюзу, как только он выходит за пределы прямой видимости.
Спутниковый сигнал — обзор
Если Kismet не обменивается данными с вашим GPS-приемником, иногда бывает трудно определить, связана ли неисправность с Kismet, gpsd , самим устройством GPS или чем-то еще, например, кабели и разъемы.
Первый шаг — проверить, отправляет ли GPS данные на gpsd . Программа gpsd использует TCP 2947 для связи с другими программами и приложениями; поэтому вы можете использовать программу Telnet для связи с gpsd , чтобы проверить, работает ли он.Сначала запустите gpsd , используя соответствующее устройство:
Затем запустите Telnet, указав его на TCP-порт gpsd на ноутбуке (известный как localhost ), и введите команду r , чтобы получить gpsd отвечает данными NMEA.
Если приемник GPS работает нормально, на экране должны прокручиваться предложения NMEA. Предложения NMEA должны выглядеть примерно так, как показано ниже, хотя данные могут немного отличаться в зависимости от вашего местоположения.
$GPGSV,3,1,10,17,78,216,38,23,63,311,42,26,56,051,41,15,52,303,43*7E
$GPGSV,3,2,10, 18,46,295,49,09,36,152,,29,36,053,,03,09,317,*7C
$GPGSV,3,3,10,10,08,097,,06,04,203,,,,,,, ,, * 7C
$ GPGLL, 4422.
2935, N, 07313.8332, W, 005702.969, A * 21
$ GPGGA, 005702.974422.2935, N, 07313.8332, W, 1,05,2,700075, м ,,,,*3E
$GPRMC,005702,97,A,4422,2935,N,07313,8332,W,00,0,000.0,150303,15.,W*67
$GPGSA,A,2,17,23,26,18,15,,,,,,,,2.7,2.7,*13
Если вы видите информация, подобная этой, означает, что GPS и gpsd работают правильно, и вы можете закрыть Telnet, введя следующие команды:
Если символы не отображаются вообще, это указывает на возможную проблему с кабелем. В этом случае вам может понадобиться приобрести нуль-модем, который поменяет местами соединения нескольких общих линий, используемых в последовательных соединениях. Нуль-модемы для последовательных кабелей можно приобрести в большинстве магазинов Radio Shack менее чем за 10 долларов.
Спутник связи — обзор
2 Необходимость спутникового шифрования
В зависимости от типа спутниковой линии связи, которую необходимо установить, для защиты спутника могут потребоваться существенно отличающиеся технологии, частоты и методы шифрования данных.
на базе канала связи. Причины этого лежат как в области человеческого поведения, так и в области физики. Вообще говоря, вполне разумно заключить, что спутниковое шифрование было бы совершенно ненужным, если бы каждому человеку можно было полностью доверять.Другими словами, несмотря на желание защитить наши сообщения от возможности внеземного перехвата и расшифровки, не было бы необходимости шифровать спутниковую связь, если бы только те лица, которые имеют право отправлять или получать конкретную спутниковую передачу, действительно пытались это сделать. В действительности, однако, люди, организации и правительства обычно имеют конкурирующие или противоречащие друг другу планы, что подразумевает необходимость защиты конфиденциальности, целостности и доступности информации, передаваемой через спутник.
Помня о таких проблемах человеческого поведения, мы также можем понять необходимость спутникового шифрования с физической точки зрения. Рассмотрим, например, спутник связи типа 1, который был выведен на орбиту над экватором Земли.
Передачи со спутника на поверхность земли (канал нисходящей линии связи) обычно осуществляются с помощью параболической антенны. Хотя такая антенна облегчает фокусировку сигнала, тем не менее сигнал рассеивается коническим образом по мере того, как он покидает космический корабль и приближается к поверхности планеты.В результате сигнал может быть доступен в более широкой географической зоне, чем было бы оптимально в целях безопасности. Как и в случае с наземным радио, при отсутствии шифрования любой человек, находящийся в зоне действия сигнала и обладающий необходимым оборудованием, мог получить сообщение. В этом конкретном примере географическая область, по которой будет распространяться сигнал, будет зависеть как от точности фокусировки параболической антенны, так и от высоты спутника над Землей.Эти концепции показаны на рис. 38.2 ниже.
Рисунок 38.2. Влияние высоты и точности фокусировки на дисперсию спутникового сигнала.
Поскольку отправитель спутникового сообщения может практически не иметь контроля над тем, кому теоретически доступна передача, защита сообщения требует, чтобы его содержимое было зашифровано.
По аналогичным причинам внепланетарные передачи, передаваемые между спутниками типа 2, также должны быть защищены. В конце концов, когда вокруг планеты вращаются тысячи спутников, шансы на перехват межспутниковой связи довольно высоки!
Помимо этих соображений, необходимо также учитывать конфиденциальность передаваемой информации.Разные организации имеют разные мотивы для обеспечения безопасности сообщений, передаваемых через спутник. Например, человек может захотеть, чтобы его личные телефонные звонки или данные банковских транзакций были защищены. Точно так же организация может захотеть предотвратить попадание своих личных данных в руки конкурентов, в то время как правительство может захотеть защитить свои военные коммуникации и секреты национальной безопасности от перехвата или компрометации врагом. Как и в случае с наземной связью, конфиденциальность данных, передаваемых через спутник, должна определять степень защиты этих данных.Если зарождающееся глобальное информационное общество хочет в полной мере воспользоваться преимуществами спутниковой связи, его граждане, организации и правительства должны быть уверены, что их конфиденциальные данные не подвергаются неприемлемому риску.
В свете этих соображений спутниковое шифрование почти наверняка сыграет ключевую роль в будущем развитии человечества.
ЕС разрабатывает план спутниковой связи стоимостью 6,8 млрд долларов в космической гонке (АЭС Суоми) в 2012 году и выпущен НАСА 2 октября 2014 года.REUTERS/NASA/Handout
Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.com
Зарегистрируйтесь
СТРАСБУРГ, 15 февраля (Рейтер) — Европейская комиссия во вторник изложила план спутниковой связи стоимостью 6 миллиардов евро (6,8 миллиарда долларов), часть стремления сократить зависимость Европейского Союза от иностранных компаний и защитить ключевые услуги связи и данные наблюдения от любого вмешательства извне.
Этот шаг был сделан на фоне растущей обеспокоенности по поводу военных достижений России и Китая в космическом пространстве и увеличения числа запусков спутников.
Коммерческие операторы, такие как SpaceX Илона Маска и его сеть Starlink, которая нацелена на запуск десятков тысяч спутников для обеспечения глобального космического Wi-Fi, также способствовали быстрому росту количества спутников и, как следствие, мусора.
читать далее
Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.com
Зарегистрируйтесь
«Наша новая инфраструктура подключения обеспечит высокоскоростной доступ в Интернет, послужит резервной копией нашей текущей интернет-инфраструктуры, повысит нашу устойчивость и кибербезопасность , и обеспечить связь со всей Европой и Африкой», — заявил глава отрасли ЕС Тьерри Бретон.
Предложение ЕС направлено на создание и эксплуатацию современной космической системы связи, помощь в противодействии кибер- и электромагнитным угрозам и повышение устойчивости телекоммуникационной инфраструктуры ЕС
Стоимость в 6 миллиардов евро будет финансироваться вклад ЕС в размере 2,4 млрд евро с 2022 по 2027 год, бюджет ЕС, страны ЕС, Европейское космическое агентство и частные инвестиции.
ЕС планирует запустить программу в следующем году.
(1 доллар = 0.8808 евро)
Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.com
Зарегистрируйтесь
Репортаж Фу Юн Чи; Под редакцией Лизы Шумейкер
Наши стандарты: Принципы доверия Thomson Reuters.
Как работает спутниковая связь из космоса?
Международная космическая станция (МКС) движется по орбите вокруг нашей земли на высоте около 217 миль (350 км) над поверхностью земли. Это равно примерно 1 148 294 футов (да, более 1 МИЛЛИОНА футов) или 350 000 метров над вами.Это какие-то сумасшедшие высоты! МКС и другие средства спутниковой связи должны иметь возможность охватывать оттуда тонну земной поверхности, верно?
Возможно. Может быть нет. Давайте исследуем…
Если бы Земля была яблоком
Если бы Земля была размером со среднее яблоко, на каком расстоянии от нее находилась бы МКС на орбите (в масштабе) ?
Может так далеко?
Как насчет этого далеко?
Нет.
Это будет примерно так далеко… 2,7 мм от поверхности земляного яблока .
Между прочим… Если бы земля была размером с яблоко, ваше глазное яблоко было бы размером с нашу луну.
Некоторые считают, что с МКС астронавты видят половину Земли, однако на самом деле они могут видеть лишь относительно небольшую часть всей земной поверхности (всего около 3% в любой момент времени). Я уверен, что это все еще потрясающий вид оттуда!
Чем дальше вы от поверхности, тем большую часть поверхности вы можете увидеть за 1 раз.На каком расстоянии от поверхности должен находиться спутник, чтобы обеспечить надежное телевидение, радио и передачу данных на Землю, а также охватить как можно большую площадь поверхности? Не говоря уже о необходимости учитывать правильное количество гравитационного притяжения, чтобы удерживать спутник на орбите (не дрейфовать к Земле или от нее) и скорости спутника, движущегося вокруг Земли.
Нужно учитывать многое.
Типы спутников
Геостационарные спутники (GEO) выведены на орбиту на высоте 22 236 миль (35 786 км) над поверхностью.Это примерно 117 408 136 футов над вами. На таком расстоянии спутник делает оборот вокруг Земли за 24 часа. Это так же быстро, как Земля вращается за один день. Это позволяет спутнику GEO зависать над 1 конкретным местом относительно земли. В настоящее время на орбите находится более 350 геостационарных спутников.
Эти спутники кажутся полностью неподвижными в небе от человека, стоящего на земле. Но на самом деле спутник проходит почти 2 мили в секунду вокруг Земли! (3 км/с).Это делает спутники GEO идеальными для телекоммуникаций, соединяя 2 или более точек/вышек на расстоянии тысяч миль друг от друга. Это также обеспечивает быструю передачу данных на стационарные антенны.
Более новые и меньшие спутники, называемые спутниками Low Earth Orbit (LEO) , вращаются ближе к Земле (как следует из названия), но требуют большего количества спутников для совместной работы как одного.
Эти спутники выведены на орбиту на высоте около 14 912 миль (24 000 км) над землей. Эти спутники стратегически размещены на орбите и путешествуют в разных направлениях вокруг Земли, поддерживая связь друг с другом и различными точками на Земле.
Во избежание помех сигналам спутников, находящихся на орбите, их орбитальные позиции и частоты регулируются Международным союзом электросвязи, агентством ООН. Для приема сигналов на землю в приемниках используются антенны различных размеров в зависимости от нескольких факторов, в том числе:
- Используемая полоса частот
- Сила сигнала
- Необходимость различать сигналы, передаваемые с других близлежащих спутников, использующих аналогичные частоты
Антенны спутниковой связи предназначены для покрытия точных зон в любом месте от одной страны до целого континента.Хотите верьте, хотите нет, но определенные полосы частот должны рассматриваться для спутников, ведущих передачу в места с климатическими условиями, которые часто меняются или экстремальны.
Связано: Как спутники справляются с исчезновением дождя
Например, более низкие частоты лучше всего подходят для районов с сильными дождями. Вот краткий список распространенных радиочастотных диапазонов с их соответствующими типичными вариантами использования.
Выживший Космос
На создание стандартного геостационарного спутника связи уходит около 2 лет.Прежде чем спутник будет запущен на орбиту, он проходит серию интенсивных испытаний, чтобы убедиться, что он способен выдержать суровые требования процесса запуска и космического пространства. Эти тесты включают:
- Испытания на сильную вибрацию
- Испытания в вакууме
- Испытания на термостойкость
- Испытания радиоэлектрической передачи
После того, как спутник доставлен на переходную орбиту, он передает данные обратно на Землю, что позволяет диспетчерам анализировать работу спутника и убедиться, что все в порядке с функциональностью бортовых систем.
Орбитальное окно спутника и антенны, направленные в сторону Земли, также постоянно контролируются.
Диспетчеры на Земле раз в две недели проверяют спутник, чтобы предотвратить отклонение от курса с помощью бортовой двигательной установки. Одно или несколько инерционных колес внутри спутника также помогают поддерживать его стабилизацию с помощью гироскопического эффекта. Кроме того, при использовании спутников связи необходимо постоянно контролировать мощность и частоты, чтобы убедиться, что они не мешают каким-либо другим подобным сигналам поблизости.
Соединяя весь мир. Все… Везде.
Используя спутники GEO, спутники LEO и небольшие спутниковые терминалы, можно иметь высокоскоростной доступ в Интернет в любой точке мира . Подвижки в этом направлении уже есть.
Вскоре везде, в том числе в море и в полете, в пустынях и изолированных населенных пунктах, будет возможность пользоваться Wi-Fi. В конечном итоге это позволит семьям, не имеющим доступа к Интернету, наконец-то соединиться с остальным миром.
Не говоря уже о бесчисленном количестве других нововведений.
Bliley гордится тем, что является частью путешествия по соединению всего мира вместе с новейшими инновациями в области связи в движении (COTM) и технологии управления частотой.
Границы | Precoded Cluster Hopping для многолучевых систем спутниковой связи GEO
1 Введение
Первое поколение широкополосных многолучевых спутников было запущено в 2000-х годах с основной целью предоставления интернет-услуг людям, у которых не было доступа к более быстрым формам интернет-соединения (ViaSat). Инк., 2018). Благодаря успеху первого поколения широкополосных спутников в 2010-х годах были созданы новые передовые спутниковые системы с точечными лучами. Viasat-1 является ярким примером такого спутника следующего поколения, который способен обслуживать 72 точечных луча и достигать общей пропускной способности 140 Гбит/с. Очевидно, что эти достижения положили начало так называемому поколению высокопроизводительных спутниковых систем (HTS) (Cola et al.
, 2015). В то время как у проводных и беспроводных наземных широкополосных услуг нет возможности перескочить через континенты, океаны и труднодоступные районы, присущая сетям спутниковой связи большая площадь покрытия делает их наиболее подходящим решением для расширения сетей по всему миру.Таким образом, спутники могут дополнять наземные сети и обеспечивать важные социально-экономические преимущества, одновременно повышая конкурентоспособность спутников.
От частоты/полосы пропускания до распределения мощности и зоны покрытия следующее поколение коммерческой спутниковой связи предлагает повышенную гибкость для динамического удовлетворения потребностей клиентов (Kisseleff et al., 2020; NetWorld 2020, 2019). Операторы и производители утверждают, что такие реконфигурируемые спутниковые системы являются одним из самых новаторских достижений в области спутниковой связи, которые снижают стоимость миссии и позволяют спутниковым системам становиться более гибкими и реагировать на потребности рынка (SES, 2020; AIRBUS, 2021).
.Ожидается, что эти будущие спутниковые архитектуры будут предлагать терабиты в секунду на орбите, когда и где это необходимо. Такое повышение пропускной способности может быть достигнуто только за счет продвижения многолучевой архитектуры с уменьшенным размером луча, использования преимуществ повторного использования частот и реконфигурации пропускной способности спутника в соответствии с потребностями разнородного трафика.
В ответ на сочетание постоянно растущего спроса на данные с присущей ему нехваткой спутникового спектра (Kodheli et al., 2020) необходимо разработать разумное распределение спутниковых ресурсов с учетом новых степеней гибкости, особенно с учетом как фактических пользователей, положение, а также их спрос на трафик.В этом исследовании основное внимание уделяется двум наиболее многообещающим революционным методам решения этих конкретных задач: линейному предварительному кодированию и гибкому переключению лучей во времени.
1.1 Линейное предварительное кодирование для спутниковых систем
В то время как обычные спутниковые системы предназначены для работы с использованием подхода предотвращения помех за счет надлежащего повторного использования доступного спектра между лучами, были предложены и изучены более поздние парадигмы, которые идут в противоположном направлении через управление и использование интерференции между лучами.
Очевидно, что цель заключается в максимальном использовании доступного спектра пользовательской линии (с точки зрения спектральной эффективности), что представляет собой ограниченный ресурс системы. В этом контексте Vazquez et al. (2016) обобщают многопользовательские методы обработки цифровых сигналов с множественным входом и одним выходом (MU–MISO), такие как линейное предварительное кодирование, которые можно применять в пользовательском канале многолучевой спутниковой системы, работающей с полным повторным использованием частот. Хотя концепция MU-MISO в спутниковых сетях была в основном теоретической, реальная демонстрация в реальном времени при поддержке Европейского космического агентства (ЕКА) была проведена в рамках проекта ЕКА LiveSatPreDem (2020 г.), подтверждающего осуществимость такого метода с учетом недавно изменены спецификации DVB-S2X для его поддержки.Стоит отметить, что предварительное кодирование встроено в шлюз, что снижает сложность полезной нагрузки и инфраструктуры пользовательского терминала (UT).
В общем, одной из основных проблем, с которыми сталкиваются системы HTS (особенно для систем с предварительным кодированием), является перегрузка фидерной линии, то есть перегрузка двунаправленной линии связи между шлюзом и спутником. Увеличение пропускной способности пользовательского канала требует соответствующего увеличения пропускной способности фидерного канала, который в настоящее время ограничен несколькими ГГц доступной полосы пропускания (Kyrgiazos et al., 2014). В принципе, использование этой беспроводной линией более высоких частотных диапазонов (например, Q/V) могло бы решить эту проблему. Однако на практике этот подход зачастую неосуществим из-за погодных ухудшений на высоких частотах (Zhang et al., 2017). Распространенной альтернативой является развертывание нескольких шлюзов, где каждый шлюз передает сигналы, которые должны быть переданы, на группу точечных лучей. Эта концепция кластеризации лучей будет иметь отношение к данному исследованию и будет рассмотрена в следующем разделе.
1.2 Гибкая по времени перестройка луча
Перестройка луча (BH) изначально была предложена для работы с большими областями многолучевого покрытия путем фокусировки спутниковых ресурсов на определенном поднаборе лучей, который активен в течение некоторого периода времени, задерживаясь достаточно долго. для удовлетворения запрашиваемых требований (Freedman et al., 2015). При этом BH может увеличить полезную пропускную способность и сократить неудовлетворенный спрос на трафик, особенно при наличии разнородного спроса на трафик.
Обычная схема освещения BH показана на рисунке 1A, где активные точечные лучи имеют граничную область, образованную неактивными лучами, так что между каждым активным лучом существует определенная степень изоляции.Обратите внимание, что набор освещенных лучей изменяется в каждом временном интервале на основе модели пространственно-временной передачи, которая периодически повторяется. Ось времени разделена на окна продолжительностью T H , которые повторяются по регулярному шаблону.
Каждое окно BH сегментировано на временные интервалы N s , и в каждом временном интервале освещается другой набор лучей. Модулируя период и продолжительность освещения каждого из лучей, можно получить разные значения предлагаемой мощности в разных лучах.
РИСУНОК 1 . Схема освещения со скачкообразным изменением луча: (A) обычное со скачкообразным изменением луча; (B) предложил переключение кластеров с четырехлучевыми кластерами; и (C) предложил скачкообразную перестройку кластера с семилучевыми кластерами.
Процедура BH, с одной стороны, позволяет использовать схемы повторного использования более высоких частот, размещая неактивные лучи в качестве барьеров для помех в совмещенном канале, а с другой стороны, позволяет использовать меньшее количество бортовых усилителей мощности с последующим уменьшением полезной нагрузки масса.Преимущества BH были хорошо продемонстрированы, например, в проекте ESA BEAMHOP (2016 г.
), а в спутниковый стандарт DVB-S2X недавно были включены рекомендации по включению режима скачкообразной перестройки луча.
С другой стороны, мы заметили, что в некоторых сценариях, когда более чем один соседний луч запрашивает высокий спрос, на производительность BH влияет ограничение невозможности одновременной активации соседних лучей с одним и тем же спектральным ресурсом. Последнее мотивирует вклад этого исследования.
Таким образом, BH предоставляет средства для гибкой адаптации предлагаемой пропускной способности к временным и географическим изменениям требований к трафику, в то время как предварительное кодирование использует функцию мультиплексирования, обеспечиваемую использованием нескольких антенных фидеров на стороне передатчика, для повышения спектральной эффективности. Эти две эффективные стратегии могут создать уникальные возможности, если их правильно совместить.
1.3 Вклад: Предварительно кодированное переключение кластера
Вклад этого исследования резюмируется следующим образом:
1) Концепция скачкообразного изменения кластера: мы предлагаем новую концепцию скачкообразного изменения кластера (CH) как естественное сочетание BH с предварительным кодированием.
В CH несколько наборов соседних лучей освещаются одновременно одним и тем же частотным ресурсом. Мы определяем кластер как набор соседних активных лучей, которые обслуживаются одним шлюзом, так что вся зона покрытия может обслуживаться через несколько кластеров/шлюзов. Пример предлагаемого CH показан на рисунках 1B,C, который требует использования предварительного кодирования для устранения возникающих помех, поскольку в кластере лучей не рассматривается линия разделения неактивных лучей. CH был впервые представлен авторами Kibria et al.(2019). Здесь мы расширяем Kibria et al. (2019) с дополнительными техническими подробностями, расширяющими числовые результаты.
2) Проектирование схемы освещения: проектирование схемы освещения для обычных систем BH изучалось в работе Alegre-Godoy et al. (2012), Angeletti et al. (2012), Anzalchi et al. (2010), Cocco et al. (2018) и Lei et al. (2020). Хотя Алегре-Годой и соавт. (2012) и Anzalchi et al. (2010) сосредоточились на эвристических итерационных субоптимальных алгоритмах, Angeletti et al.
(2012) и Cocco et al.(2018) рассмотрели алгоритмы генетического и имитационного отжига, соответственно, нацеленные на глобальные оптимальные решения за счет повышенной вычислительной сложности. Наконец, Лей и соавт. (2020) предложили интегрировать глубокое обучение в процедуру оптимизации, чтобы ускорить процедуру оптимизации. Здесь мы предлагаем схему шаблона освещения для CH (и, следовательно, рассматриваем предварительное кодирование соответствующих кластеров) в соответствии с целью удовлетворения потребностей в справедливом луче. В частности, мы формулируем дизайн схемы освещения как максимум-минимум предлагаемого против потенциального.требуемая мощность с учетом ряда практических ограничений. Наличие бинарной переменной присваивания, а также вызванная интерференцией нелинейность функции такой бинарной переменной присваивания делает задачу невыпуклой и трудной для решения. Чтобы решить эту проблему, мы предлагаем ограничить кластеризацию определенными формами, которые позволяют нам 1) упростить связь между конкретным экземпляром освещения луча и результирующей интерференцией и 2) уменьшить пространство поиска допустимых решений и, следовательно, получить низкую -комплексное решение.
Хотя оптимальность не может быть гарантирована, показано, что это решение дает удовлетворительные результаты при доступной сложности.
3) Численная оценка: наконец, мы представляем подтверждающие результаты, основанные на численном моделировании с использованием программного инструмента (SnT University of Luxembourg, 2020). Мы оцениваем удовлетворение потребности в лучах при различных схемах кластеризации лучей и различном количестве одновременно активированных лучей для разных случаев потребности. Мы также сравниваем предложенный метод CH с традиционным методом BH и с Ginesi et al.(2017). Последнее представляет собой предварительное исследование, проведенное ESA, где предварительное кодирование впервые было объединено с BH, и был предложен прагматический, итеративный и эвристический подход к разработке шаблона освещения.
Остальная часть этой статьи организована следующим образом. Раздел 2 знакомит с моделью системы и соответствующей номенклатурой. В разделе 3 представлена предлагаемая концепция скачкообразной перестройки кластера, рассмотренная в этом исследовании, и рассматривается дизайн шаблона освещения.
Вспомогательные результаты моделирования представлены в Разделе 4, и, наконец, заключительные замечания, а также направления будущих исследований представлены в Разделе 6.
2 Модель системы
Рассмотрим многолучевую спутниковую систему с высокой пропускной способностью, имеющую в общей сложности N b лучей, из которых только часть из Q лучей, Q09 <0 b , могут быть активированы одновременно в определенный момент времени. Определим коэффициент освещенности как Q / N b , например, коэффициент освещенности 1/4 означает, что освещается 25 % от общего числа лучей.Мы предполагаем, что освещаемые лучи используют повторное использование полной частоты, что означает, что все они работают в одном и том же спектре B w . Для ясности фидерные линии (соединение между шлюзами и спутником) считаются идеальными, то есть бесшумными и без искажений канала.
В этом исследовании мы используем следующие термины:
• Кластер: группа соседних лучей, одновременно освещенных одним и тем же спектром B w .Чтобы справиться с возникающими помехами, кластеры предварительно кодируются.
• Моментальный снимок: особое расположение освещенных и неосвещенных кластеров. В иллюстративных целях на рисунках 1B и C показаны соответственно три и три снимка. Возможных моментальных снимков может быть до 2NC, N c — количество рассматриваемых кластеров. Конечно, не все снимки действительны в том смысле, что только заданное количество несмежных кластеров может быть освещено одновременно из-за ограничений полезной нагрузки, то есть коэффициента освещения.
• Временной интервал: временной интервал или экземпляр времени определяет временную гранулярность операции скачкообразного изменения, то есть минимальный период освещения для выбранного моментального снимка. Окно скачкообразного изменения, T H , делится поровну на N s временных интервалов.
Следовательно, T H = N × S × T × T S , где T S обозначает продолжительность временного интервала.
• Окно скачкообразного изменения: как и предполагалось, окно скачкообразного изменения состоит из N s временных интервалов и имеет общую продолжительность T H . Он также представляет собой максимальный период времени, разрешенный для предоставления услуг всем пользователям в зоне покрытия.
Давайте сосредоточимся на конкретном снимке и на конкретном кластере в этом снимке. Вектор сигнала, полученный активными лучами N c в пределах i -го кластера, обозначается как yi∈CNc×1 и далее выражается как:
, где x∈CQ×1 обозначает переданные символы с ExxH =IQ и Hi∈CNc×Q относятся к матрице канала кластера i , которая включает в себя компоненты всех активных лучей и считается полностью известной в передатчике, а ni∈CNc×1 обозначает аддитивную гауссову нуль- средний шум с единичной дисперсией, то есть EniniH=INc.
Для ясности мы опускаем субиндекс кластера i в дальнейшем, который применяется к любому кластеру. Запись в k -й строке и q -м столбце матрицы нисходящего канала H в (1) между многолучевым спутником и лучами N c кластера моделируется как:
Hk,q=GRxGk,q4πdkλκTRxBw,(2)где
• G Rx — усиление антенны приемника (для простоты предполагается одинаковым для всех UT),
G k , q — усиление от q -го луча, видимого на k -м луче,• d k — расстояние между спутником 10, k
• λ — длина волны,
• κ — постоянная Больцмана,
• T Rx — шумовая температура приемника при ясном небе.
Следовательно, принятый сигнал k -го луча можно записать в виде: ,(3)
где hkT обозначает k -ю строку матрицы H , и мы различаем два типа интерференции: (i) внутрикластерная интерференция, где C обозначает набор лучей, принадлежащих тому же кластеру, что и луч k и (ii) межкластерные помехи, которые учитывают все сигналы передачи, не предназначенные для кластера C.
3 Проект со скачкообразной перестройкой кластеров
Оба компонента помех в (3) могут быть ослаблены путем рассмотрения предварительного кодирования для всех активных лучей Q . Хотя это лучший подход с точки зрения достижимой пропускной способности, его реализация ограничена перегрузкой фидерной линии. Для такого количества активных лучей требуется несколько скоординированных шлюзовых станций, что на практике считается маловероятным из-за точности синхронизации, необходимой для скоординированного предварительного кодирования (Arapoglou et al., 2016).
Таким образом, наше первое проектное решение состоит в том, чтобы смягчить внутрикластерные помехи только за счет независимого предварительного кодирования кластеров. Что касается интерференции между кластерами, ее влияние будет сведено к минимуму за счет предотвращения одновременной активации соседних кластеров. Эти два допущения позволят нам: 1) загружать сигналы с использованием нескольких несотрудничающих шлюзов, 2) следовать схеме, предполагающей незначительные межкластерные помехи, и 3) уменьшить количество возможных снимков и, таким образом, пространство поиска кластерный дизайн.
Принимая во внимание вышеупомянутые предположения, предлагаемая пропускная способность для передачи k , принадлежащих кластеру C, может быть выражена как: DVB обозначает отношение сигнал-помеха и шум (SINR) в зависимости от функции отображения спектральной эффективности (SE) в соответствии со схемой адаптивного кодирования и модуляции (ACM), рассматриваемой стандартом цифрового видеовещания (DVB) ( DVB-S2X, 2014 г.).Предполагается, что мощность передачи на луч фиксирована и равномерно распределена по лучам и обозначается как P луч . Оптимизация мощности передачи выходит за рамки данного исследования.
Как следствие, пропускная способность кластера может быть получена путем сложения всех пропускных способностей лучей, принадлежащих этому кластеру: Ci=∑k∈Cick, где мы снова ввели субиндекс кластера i .
3.1 Цель
Цель состоит в том, чтобы получить оптимальную схему освещения, то есть набор снимков и их время пребывания, чтобы требования к лучам/кластерам были удовлетворены.
Другими словами, оптимальный образец освещения будет такой, что достигает C I ≈ D I , I = 1, …, N B , C I ≈ D I , а I = 1, …, N C , где D I и D I обозначают потребность и -го луча и и -го кластера соответственно.Обратите внимание, что это исследование фокусируется на согласовании спроса на уровне луча. Задача распределения пропускной способности луча между различными конечными пользователями этого луча известна как планирование пользователей (Guidotti and Vanelli-Coralli, 2020; Honnaiah et al., 2021).
3.2 Предложенный дизайн подсветки
Давайте определим наш дизайн переменной с набором бинарных векторов x T N C × 1, с компонентами x T [ i ] равно единице, когда кластер i активен во временном интервале t .
Поскольку оптимизация дизайна освещения выполняется на уровне окна переключения, мы уменьшаем потребность в кластере на уровне окна переключения как D̂i=THDi [бит/окно переключения], а предлагаемую емкость кластера на уровне временного интервала как Ĉi=TsCi [бит/тайм-слот]. С помощью этих определений мы можем утверждать, что фактическая предлагаемая емкость на уровне окна скачкообразного изменения может быть вычислена как R̂i=∑t=1Nsxt[i]Ĉi [бит/окно скачкообразного изменения], где предлагаемая емкость кластера Ĉi может быть легко предварительно вычислена и сохранена. .
Как уже говорилось, без каких-либо предположений о конструкции моментального снимка количество возможных двоичных расположений в x t составляет 2Nc, что может стать неуправляемым для реалистичных многолучевых шаблонов. Однако не все снимки подходят для нашей задачи, так как у нас есть несколько ограничений, а именно максимальное количество активных лучей на временной интервал (т.
е. ∑i=1Ncxt[i]=Q′), Q ′ обозначает число активных кластеров и следует избегать активации соседних кластеров.Последнее ограничение может быть выражено как:
, где матрица A∈0,1Nc×Nc представляет собой бинарную матрицу смежности кластеров. Это квадратная симметричная матрица, то есть A I , J
, J , I 0 и A и A I , J = 1 когда кластер i соседствует с кластером j .Принимая во внимание все это, предлагаемая схема схемы освещения кластера сформулирована в следующем уравнении:
maxminxt,t=1,…,NsR̂1D̂1,…,R̂NcD̂Ncs.t.∑i=1Ncxt[i]=Q′,xtTAxt=0,t=1,…,Nsxt[i]binary,t=1,…,Nsi=1,…,Nc.(6)Мы можем упростить задачу оптимизации max−min в (6), превратив ее в задачу максимизации с помощью дополнительной переменной резерва γ вместе с новым ограничением R̂1D̂1≥γ≜R̂1≥D̂1γ:
maxxt,t=1,…, Nsγs.
t.∑i=1Ncxt[i]=Q′,xtTAxt=0,m=1,…,Nsxt[i]двоичный,t=1,…,Nsi=1,…,NcR̂i≥D̂iγ,i=1 ,…,Nc.(7)Можно заметить, что задача (7) является задачей линейного программирования (ЛП) с двоичной переменной присваивания.Хотя присущая комбинаторная проблема остается, с предлагаемыми ограничениями и тщательным проектированием кластеризации лучей можно значительно сократить пространство поиска. Аспекты кластеризации лучей обсуждаются в следующем разделе, а некоторые цифры о пространстве поиска задачи (7) приведены в разделе 4. GUROBI, 2021), который удобен для решения задач смешанного целочисленного линейного программирования (MILP), таких как задача (7).
3.3 Определение кластеризации
Предлагаемая емкость на кластер, то есть R̂i, сильно зависит от формы и размера кластера. Получение оптимальной оптимизации кластеризации потребует исчерпывающего поиска по всем возможным комбинациям параметров кластеризации, включая нестандартный размер кластера и перекрывающиеся кластеры, что создает огромное пространство для поиска.
Более того, определение кластера также влияет на сложность системы, поскольку количество возможных моментальных снимков зависит от количества кластеров.Например, кластер небольшого размера даст большее пространство поиска для задачи (7), а кластеры большого размера сократят пространство поиска, но обеспечат меньшую гибкость в работе CH. Чтобы удержать сложность (7) в разумных пределах, мы решили иметь кластер компактной формы, непересекающихся и одинакового размера по следующим причинам:
• В случае перекрывающихся кластеров будет очень большое количество кластеров. возможных кластеров, создающих огромное пространство для поиска предлагаемой проблемы.
• Кластеры компактной формы предпочтительнее кластеров линейной или квазилинейной формы, чтобы использовать преимущества предварительного кодирования.
• Размер кластеров, как обсуждалось ранее, приводит к компромиссу между сложностью и производительностью. Различные размеры кластеров будут оценены в Разделе 4.
4 Результаты моделирования
Схема моделирования для оценки производительности предложенного предварительно кодированного CH в системе HTS следующая.
Рассматривается 67-лучевая диаграмма направленности спутников GEO, показанная на рисунке 2.Шаблон был щедро предоставлен ESA в контексте проекта FlexPreDem (ESA Project FlexPreDem, 2020). Мощность передачи на луч P луча является функцией коэффициента освещенности, поскольку она рассчитывается как P луча = P всего / Q . Другими словами, общая мощность P общая равномерно распределяется по активным лучам. Остальные параметры моделирования представлены в таблице 1.
РИСУНОК 2 . Рассмотрена лучевая диаграмма с N b = 67 лучей.
ТАБЛИЦА 1 . Параметры моделирования.
Прежде всего, мы предоставляем некоторые цифры с точки зрения масштабируемости сложности с определением кластеризации. Как показано в Таблице 2, если предположить, что размер кластера равен шести лучам для всех кластеров, то общее количество кластеров составит 21 211, если не делать никаких дополнительных предположений.
С другой стороны, если предположить, что размер кластера равен четырем лучам для всех кластеров, в результате получится 1675 кластеров.Однако, если мы сделаем предположения, предложенные в разделе 3.3, эти числа можно уменьшить до 17 и 11 соответственно, что приведет к более управляемому числу. Как следствие, мы оцениваем производительность концепции CH при этих более поздних вариантах кластеризации, показанных на рисунке 3. Фактическая сложность проблемы (7) определяется количеством снимков, полученных в результате комбинации определения кластеризации и освещения. соотношение. Другими словами, бинарные комбинации в пределах x t ограничены количеством кластеров, которые могут быть активированы одновременно ( Q ′ ) и избеганием соседнего кластера.С учетом этих ограничений количество снимков N p для различных коэффициентов освещенности приведено в таблице 2. Как и ожидалось, более высокие коэффициенты освещенности позволяют активировать большее количество кластеров на снимок, что приводит к большему количеству возможных снимков.
. Тем не менее, числа, показанные в Таблице 2, вполне допустимы, что позволяет окончательно решить задачу (7) за считанные секунды с помощью обычных персональных компьютеров.
ТАБЛИЦА 2 .Влияние кластеризации на сложность комбинаторной задачи.
РИСУНОК 3 . Рассмотрены варианты кластеризации лучей: (A) 11 кластеров по шесть лучей в кластере; (B) 17 кластеров с четырьмя лучами на кластер.
Предлагаемая схема CH с предварительным кодированием оценивается с точки зрения неиспользованной пропускной способности и неиспользованной пропускной способности. Оба показателя качества широко используются для распределения ресурсов в спутниковой связи. Первый соответствует количеству требуемой мощности, которое не может быть удовлетворено за счет фактической предлагаемой мощности, и определяется как Cunmet=∑i=1Nb(di−ci)+, где ( x ) + = max (0, х ).Второй соответствует объему предлагаемой мощности, который превышает требуемую мощность, и определяется как Cuused=∑i=1Nb(ci−di)+.
В идеале как неиспользованная, так и неиспользованная мощность должны быть равны нулю.
Далее мы представляем оценку производительности предложенной системы CH с предварительным кодированием, которая сравнивается с обычной схемой BH и исследованием Ginesi et al. (2017). Представленные здесь результаты были получены с помощью программного инструмента на основе MATLAB (SnT University of Luxembourg, 2020). Для традиционной схемы BH используем для решения ту же задачу, что и в (7), но в предположении однолучевых кластеров и, как следствие, без предварительного кодирования.Все наши результаты включают межкластерную интерференцию.
На рисунке 4A показано конкретное распределение спроса, состоящее из трех типов лучей, представленных разными цветами в зависимости от их спроса: высокий спрос, средний спрос и низкий спрос. На рис. 4B показаны требования к каждому лучу и предлагаемая пропускная способность для каждого луча для трех оцениваемых методов. В данном случае для решения CH был рассмотрен вариант кластеризации четырех лучей/кластеров.
Мы можем заметить, что Ginesi et al.(2017) хорошо удовлетворяет спрос на балки с низким спросом, но с трудом удовлетворяет спрос на балки с высоким спросом. Точно так же обычная BH также демонстрирует трудности с согласованием спроса на лучи с высоким спросом, в то время как она также показывает некоторое несоответствие для остальных лучей. Наконец, показано, что предложенный CH правильно соответствует требованиям любого типа луча. В таблице 3 приведены результаты неудовлетворенных и неиспользованных мощностей системы, то есть C неудовлетворенных и C неиспользованных , для спроса на рисунке 4.В таблице 3 также показана общая предлагаемая емкость и процент удовлетворенности, который представляет количество удовлетворенных лучей. Обратите внимание, что эталонный показатель (Ginesi et al., 2017) не применяет конкретный коэффициент освещенности, поскольку количество активных лучей на временной интервал меняется с течением времени. Первое наблюдение заключается в том, что предложенный метод CH с коэффициентом освещенности 1/6 обеспечивает наилучший компромисс между неудовлетворенной неиспользованной пропускной способностью, при этом оба параметра близки к нулю.
Кроме того, CH также показывает лучший процент удовлетворения спроса.Наилучшие результаты достигаются при коэффициенте освещенности 1/6, поскольку это обеспечивает общую предлагаемую пропускную способность системы 25,46 Гбит/с, что близко соответствует общему требуемому спросу 26,46 Гбит/с. Из результатов в Таблице 3 мы делаем вывод, что CH в сочетании с правильным коэффициентом освещенности превосходит эталонные схемы.
РИСУНОК 4 . Экземпляр запроса 1: (A) рассмотрено распределение запроса на луч; (B) Предлагаемая емкость на луч по сравнению со спросом на луч.
ТАБЛИЦА 3 . Неудовлетворенная и неиспользованная пропускная способность системы соответствует спросу на рис. 4. Общий спрос составляет 26,46 Гбит/с.
Чтобы дополнить предыдущие результаты, мы теперь оцениваем справедливость предложенного решения на рисунке 5, где показано отношение спроса на луч к достигнутой пропускной способности на луч, а также результирующий индекс справедливости Джейна.
предложенный в Jain et al. (1984). В этом исследовании мы используем метрику справедливости Джейна как меру того, насколько предлагаемая емкость соответствует спросу на уровне луча.Для этого мы определяем ζ I как соотношение между предложенной емкостью C I
РИСУНОК 5 . Результаты честности: предлагаемая емкость для каждого луча, деленная на спрос для каждого луча, и индекс справедливости Джейна для экземпляра спроса, показанного на рисунке 4.
Давайте теперь протестируем другой экземпляр спроса с большими областями спроса, подобный показанному на рисунке 6A. Мы ожидаем, что для таких больших областей спроса лучше подойдет кластеризация из шести лучей на кластер.В таблице 4 показаны результаты, полученные с помощью предложенного КГ для различных вариантов кластеризации и различных коэффициентов освещенности. Наилучшее соответствие дает вариант с шестью лучами/кластерами с коэффициентом освещенности 1/6, где неиспользованная и неиспользованная пропускная способность равна 0,86 Гбит/с и 1,59 Гбит/с соответственно, с процентом удовлетворения 97%. Результаты, показанные в таблице 4, свидетельствуют о том, что важно не только выбрать точное соотношение освещенности, но и определение кластеризации, адаптированное к ожидаемым требованиям.Наконец, чтобы подтвердить превосходство шести лучей/кластеров для такого типа распределения спроса, на рисунке 6B представлены детали спроса по каждому лучу по сравнению с предлагаемой пропускной способностью.
Можно заметить, что вариант с четырьмя лучами/кластерами не только имеет проблемы с удовлетворением высоких требований, но также представляет некоторые несоответствия для лучей с низким спросом.
РИСУНОК 6 . Экземпляр запроса 2: (A) рассмотрел распределение запроса на луч; (B) Предлагаемая емкость на луч по сравнению со спросом на луч.
ТАБЛИЦА 4 . Неудовлетворенная и неиспользованная пропускная способность системы приводит к спросу на рис. 6. Общий спрос составляет 26,85 Гбит/с.
5 Практические соображения
5.1 Сбор информации о состоянии канала
Помимо аспектов синхронизации, естественных для передачи со скачкообразной перестройкой луча (Freedman et al., 2015), основной проблемой предлагаемой концепции скачкообразной перестройки кластера является потребность в информации о состоянии канала ( CSI) на стороне шлюза. Самая сложная проблема в спутниковых системах со скачкообразной перестройкой луча и с предварительным кодированием заключается в том, как часто наземный терминал может измерять свой вектор CSI (имеется в виду коэффициент канала w.
р.т. спутниковые антенны). В то время как процедура оценки CSI может быть основана на уже существующих методах, схема переключения кластеров требует некоторых специальных адаптаций из-за изменяющегося во времени характера процедуры переключения кластеров. Фактически, поскольку набор освещаемых лучей меняется со временем, каждый пользовательский терминал способен оценить подмножество коэффициентов полного вектора CSI, которое зависит от конкретного кластера, освещаемого в данный конкретный момент времени. Последнее потенциально может привести к ситуациям, когда у шлюза нет всех необходимых коэффициентов для вычисления матрицы предварительного кодирования.Когда канал относительно стабилен, использование предыдущих оценок CSI может решить проблему, иначе потребовалась бы совместная обработка предыдущих и новых коэффициентов CSI, а также методы прогнозирования.
Кроме того, общая проблема спутниковых систем со скачкообразной перестройкой луча заключается в том, как часто наземный терминал может измерять свой вектор CSI (имеется в виду коэффициент канала относительно спутниковых антенн).
Ясно, что наземный терминал может выполнять измерения только тогда, когда он освещен, а количество измеряемых компонентов CSI зависит от конкретного кластера, чем он освещен в данный конкретный момент времени.Следует различать два случая:
• Картина освещения, состоящая из неперекрывающихся кластеров: этот случай предполагается в данном исследовании. В этом случае каждому наземному терминалу необходимо знать только компоненты CSI, относящиеся к спутниковым антеннам, активным в кластере, к которому он принадлежит. Поэтому мы предлагаем полагаться на CSI, собранную в предыдущий момент времени, когда данное конкретное скопление было освещено (что, конечно, будет означать некоторую дополнительную задержку в зависимости от периода освещения).
• Схема освещения, состоящая из перекрывающихся кластеров: это может иметь место при работе с зонами с интенсивным движением, которые необходимо освещать большую часть времени. Для ясности предположим пример, состоящий из трех лучей и двух неортогональных кластеров, первый кластер состоит из луча 1 и луча 2, а второй кластер состоит из луча 2 и луча 3.
Сосредоточимся на терминалы, принадлежащие зоне покрытия луча 2. Обратите внимание, что луч 2 активен всегда, но один раз вместе с лучом 1 и один раз вместе с лучом 3.Таким образом, эта конфигурация подразумевает, что лучи с высоким спросом, которые освещаются чаще (т. е. луч 2), будут иметь более точную CSI, чем лучи с низким спросом (т. е. луч 1 и луч 3), которые активируются реже.
Вообще говоря, мы не ожидаем, что устаревшая CSI окажет сильное влияние. Это связано с тем, что одного суперкадра DVB-S2(X) достаточно для получения хорошей оценки канала, и поэтому устаревшая CSI потребуется только для начального (одиночного) суперкадра.
5.2 Антенные системы будущей полезной нагрузки
Результаты, представленные в этом исследовании, были получены при условии, что диаграмма направленности на основе прямой излучающей решетки (DRA) была сгенерирована с помощью внутреннего программного обеспечения ЕКА в диапазоне 20 ГГц, с 750 элементами, расположенными на расстоянии пяти лямбда, способными для обеспечения 67 лучей в пределах желаемой зоны покрытия.
Тенденции в индустрии спутниковой связи развиваются в сторону более совершенных архитектур антенн, например, (расфокусированных) отражателей с фазированной решеткой (PAFR), фазовая характеристика которых может отличаться от традиционной архитектуры с одним облучателем на луч или DRA, рассматриваемых в данном документе. изучать.PAFR может предложить некоторые преимущества, такие как более низкая стоимость, высокое разрешение луча и меньший размер массива.
6 Выводы и направления будущих исследований
В этом исследовании мы предложили комбинацию предварительного кодирования и гибкой по времени полезной нагрузки с возможностями BH. Сосредоточив внимание на сближении обоих методов, мы предложили так называемую концепцию скачкообразного изменения кластера (CH), которая плавно объединяет эти две парадигмы и использует сильные стороны каждой из них. Приведены вспомогательные результаты, основанные на численном моделировании, которые подтверждают эффективность предлагаемой системы по сравнению с обычным BH и другими работами, доступными в литературе. В частности, CH показывает большие перспективы при работе с высокими требованиями, которые охватывают большие участки Земли, таким образом охватывая несколько спутниковых лучей. Результаты этого исследования подчеркнули важность соответствующего дизайна кластеризации вместе с соответствующим коэффициентом освещенности, основанным на ожидаемом распределении спроса. Последнее открывает возможности для будущих исследований в этой области, а именно определение оптимальной кластеризации на основе ввода распределения спроса и соответствующей части лучей, которые необходимо активировать одновременно.Кроме того, в этом исследовании ради ясности мощность передачи не рассматривалась, но мощность передачи представляет собой еще одну степень свободы, которую можно рассматривать в рамках задачи оптимизации.
Заявление о доступности данных
Первоначальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью/дополнительный материал; дальнейшие запросы можно направлять соответствующему автору.
Авторские вклады
Э.Л. руководил этой рукописью как в техническом вкладе, так и в получении результатов, и в написании.MK внес свой вклад в технические идеи и помог в получении числовых результатов. HA-H и NM внесли свой вклад в разработку методов. SC внес свой вклад в разработку основной идеи и руководил выводами этого исследования. Все авторы внесли свой вклад в рукопись и одобрили представленную версию.
Финансирование
Это исследование было частично поддержано Национальным исследовательским фондом Люксембурга (FNR) в рамках проекта FlexSAT (C19/IS/13696663) и Европейским космическим агентством (ESA) в рамках деятельности FlexPreDem: демонстратор методов предварительного кодирования для Гибкие широкополосные системы.Обратите внимание, что взгляды авторов этого исследования не обязательно отражают точку зрения ЕКА.
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Примечание издателя
Все претензии, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов.Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить Stefano Andrenacci и Joel Grotz из SES и Daniel P. Arapoglou из ESA за их поддержку и ценные обсуждения и предложения во время выполнения этой работы.
Ссылки
Алегре-Годой, Р., Алага, Н., и Васкес-Кастро, М. А. (2012). «Предлагаемые механизмы оптимизации пропускной способности для многолучевых спутниковых систем», Международная конференция IEEE по связи (ICC) (IEEE), 2012 г., 3180–3184.doi:10.1109/ICC.2012.6364414
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Ангелетти П., Прим Д. Ф. и Ринальдо Р. (2012). «Переключение луча в многолучевых широкополосных спутниковых системах: анализ производительности системы и архитектуры полезной нагрузки», на 24-й Международной конференции по спутниковым системам связи AIAA (Сан-Диего, Калифорния: AIAA).
doi:10.2514/6.2006-5376
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Anzalchi, J., Couchman, A., Gabellini, P., Gallinaro, G., D’Agristina, L., Alagha, N., et al. (2010). «Переключение луча в многолучевых широкополосных спутниковых системах: моделирование системы и сравнение производительности с системами без скачкообразной перестройки», в Adv. Конференция по спутниковым мультимедийным системам/Signal Process. Для космической общ. Семинар (Кальяри, Италия: ASMS/SPSC). doi:10.1109/ASMS-SPSC.2010.5586860
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Arapoglou, P.-D., Ginesi, A., Cioni, S., Erl, S., Clazzer, F., Andrenacci, S., et al. (2016). Предварительное кодирование с поддержкой Dvb-s2x для спутниковых систем с высокой пропускной способностью. Междунар. Дж. Сателл. коммун. сеть 34, 439–455. doi:10.1002/sat.1122
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Кокко Г., де Кола Т., Анджелоне М., Катона З. и Эрл С. (2018). Управление радиоресурсами Оптимизация гибкой спутниковой полезной нагрузки для систем DVB-S2.
IEEE Trans. Транслировать. 64, 266–280. doi:10.1109/TBC.2017.2755263
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Кола, Т. Д., Тарчи, Д., и Ванелли-Коралли, А. (2015). Будущие тенденции в широкополосной спутниковой связи: информационно-ориентированные сети и поддерживающие технологии. Междунар. J. Спутниковое сообщение. Сеть 33, 5. doi:10.1002/sat.1101
CrossRef Full Text | Google Scholar
Фридман А., Райниш Д. и Гат Ю. (2015). «Прыжки луча — как сделать это возможным», в Proc. Конференция Ка и широкополосной связи (IEEE).
Google Scholar
Джинези А., Ре Э. и Арапоглу П. (2017). «Совместное переключение луча и предварительное кодирование в системах HTS», в 9th Int. конф. О беспроводных и спутниковых системах (WiSATS) (IEEE).
Google Scholar
Гвидотти, А.и Ванелли-Коралли, А. (2020). Стратегии кластеризации для многоадресного предварительного кодирования в многолучевых спутниковых системах. Междунар. J.
Satell Commun. сеть 38, 85–104. doi:10.1002/sat.1312
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Honnaiah, P.J., Lagunas, E., Spano, D., Maturo, N., and Chatzinotas, S. (2021). «Планирование на основе спроса для многолучевых спутниковых систем с высокой пропускной способностью с предварительным кодированием», на конференции IEEE по беспроводной связи и сетям (WCNC) (IEEE). дои: 10.1109/wcnc49053.2021.9417300
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Джейн Р., Чиу Д. и Хоу В. (1984). Количественная мера справедливости и дискриминации при распределении ресурсов в общей компьютерной системе . Хадсон, Массачусетс: Технический отчет DEC, 301.
Кибрия, М. Г., Лагунас, Э., Матуро, Н., Спано, Д., и Чатцинотас, С. (2019). «Перекодирование кластеров с предварительным кодированием в многолучевых спутниковых системах с высокой пропускной способностью», Конференция по глобальной связи IEEE 2019 г. (GLOBECOM) (IEEE), 1–6.doi:10.1109/globecom38437.
2019.89
CrossRef Full Text | Google Scholar
Киселефф С., Лагунас Э., Абду Т., Чацинотас С. и Оттерстен Б. (2020). Методы управления радиоресурсами для многолучевых спутниковых систем. IEEE Комм. лат. 25, 2448–2452. doi:10.1109/LCOMM.2020.3033357
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кодхели О., Лагунас Э., Матуро Н., Шарма С. К., Шанкар Б., Мендоза Дж. Ф. и др. (2020). «Спутниковая связь в новую космическую эру: обзор и будущие задачи», в учебниках IEEE Communications Surveys Tutorials (ArXiv:2002.08811).
Google Scholar
Киргиазос А., Эванс Б.Г. и Томпсон П. (2014). О разнообразии шлюзов для широкополосных спутниковых систем с высокой пропускной способностью. IEEE Trans. Беспроводная связь. 13, 5411–5426. doi:10.1109/TWC.2014.2339217
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Лей Л., Лагунас Э., Юань Ю., Кибрия М. Г., Чатцинотас С. и Оттерстен Б. (2020). Проектирование диаграммы направленности луча в спутниковых сетях: обучение и оптимизация для эффективного переключения луча.