Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Спутниковые модемы

В. Ю. Бобков, В. И. Нагорнов, М. В. Ефимов

Бурное развитие систем спутниковой связи (ССС) привело к появлению на рынке широкой номенклатуры оборудования для них. Особенно разнообразен выбор спутниковых модемов. Эти устройства являются важным элементом земных станций (ЗС) спутниковой связи, так как от качества их работы зависят помехоустойчивость приема информации, занимаемая полоса частот, уровень помех в соседнем канале и т. д., а все это в конечном счете влияет на пропускную способность всей системы спутниковой связи. Таким образом, оптимальный с точки зрения требований конкретной ССС выбор спутникового модема позволяет свести к минимуму потери пропускной способности.

Данная статья содержит обзор технических характеристик современных спутниковых модемов (табл. 1), который может быть полезен разработчикам ЗС.

Место модема в составе ЗС

Спутниковые модемы (далее просто модемы) предназначены для преобразования цифрового сигнала, поступающего от каналообразующей аппаратуры ЗС (мультиплексоров, аппаратуры передачи данных, речепреобразующих устройств и т. д.), в модулированный радиосигнал на промежуточной частоте (ПЧ), обычно составляющей 70±18 или 140±36 МГц, и для обратного преобразования радиосигнала ПЧ в цифровой.

В состав современного модема (см. рисунок) входят следующие блоки: модулятор, демодулятор, кодер, декодер, интерфейс, контроллер управления и панель управления. Подлежащая передаче информация через блок интерфейса сначала подается на кодер, где происходят ее скремблирование и помехоустойчивое кодирование, а затем на модулятор, формирующий модулированный (ФМ или АФМ) сигнал. В приемной части модема (демодуляторе и декодере) осуществляются когерентное детектирование принимаемого сигнала и выделение информации. Более подробные сведения о строении и принципах функционирования модемов в целом и узлов, которые входят в их состав, можно найти в [1, 2]. Мы же остановимся лишь на описании технических характеристик и функциональных возможностей модемов.

Выпускаемые в настоящее время модемы работают в различных диапазонах частот, имеют возможность перестройки и установки основных параметров, включая рабочую частоту, коэффициент усиления, выходную мощность, тип модуляции, скорость кодирования, тип скремблирования, размеры буферов для данных и т. д. Величины этих параметров могут изменяться с малым шагом в широком диапазоне значений. Также следует отметить, что любой современный модем имеет систему встроенных процессоров с развитым программным обеспечением, позволяющую изменять конфигурацию модема либо с помощью его собственных органов управления и дисплея, либо через его порт контроля и управления. В последнем случае к этому порту подключается ПК или контроллер ЗС, обеспечивающий удаленное конфигурирование модемов в составе этой ЗС с центральной управляющей станции ССС. Это позволяет реализовать систему с ЗС, не требующими локального управления. Модемы имеют широкие возможности самодиагностики, самотестирования, могут хранить информацию обо всех изменениях в своей конфигурации, а также о сбоях и неполадках в работе.

По конструктивному исполнению представленные на рынке модемы можно разделить на следующие:

· отдельные законченные устройства, предназначенные для использования в составе любой ЗС;

· заменяемые устройства, интегрированные в какую-либо систему (например, модемы систем TIW Systems, Alcatel 7400ND и Hughes Network Systems), которые нельзя использовать в составе ЗС других производителей;

· подсистемы канальных блоков, объединяющие в своем составе, помимо основных элементов модема (см. рисунок) речепреобразующее устройство (чаще всего вместе с эхозаградителем или эхокомпенсатором) и модули для соединения с оконечным оборудованием (дифференциальную систему для преобразования четырехпроводной линии связи в двухпроводную, блоки поддержки различных типов сигнализации и т. д.).

По максимальной скорости передачи (а соответственно и приема) информации следует выделить три основные группы модемов:

· низкоскоростные (максимальная скорость до 2048 Кбит/с), позволяющие организовать стандартные каналы на скоростях 16, 24, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048 Кбит/с, например модемы SDM-100 фирмы EFData, DMD2401 фирмы Radyne и др.;

· среднескоростные (максимальная скорость от 2048 до 8448 Кбит/с), такие, как SDM-8000 фирмы EFData, 9100 фирмы Hughes и др.;

· высокоскоростные (максимальная скорость свыше 8448 Кбит/с). Их, например, выпускает фирма EFData. Это модемы SDM-9000, SDM-70, SDM-140 и SDM-155, работающие на скоростях 51,840, 69,632, 139,264 и 155,52 Мбит/с соответственно. С их помощью можно передавать через ИСЗ трафик Синхронной Цифровой Иерархии (SDH), в частности SDM-155 можно использовать для передачи синхронных потоков STM-1 со скоростью 155,52 Мбит/с. Для этих потоков МСЭ-Т стандартизировал сетевой интерфейс NNI. Он поддерживается как волоконно-оптическими, так и радиотехническими системами передачи данных, поэтому ССС могут использоваться для резервирования волоконно-оптических систем связи, передающих трафик SDH на большие расстояния, и для совместной работы с ними.

Повышение эффективности использования частотного ресурса и увеличение пропускной способности ССС обеспечивают многопозиционные методы модуляции сигнала, а именно ФМ-8, АФМ-16 и АФМ-64. Известно, чтобы применить эти методы, требуются довольно высокие энергетические потенциалы (на прием и передачу) ретрансляторов (РТР), однако современные технологии построения радиотехнических систем обеспечивают это.

Фирмой EFData, например, был разработан ряд модемов (SDM-2020, SLM-8650, SDM-9000 и т. д.), реализующих модуляцию АФМ-16. В [3] указаны результаты испытаний таких модемов при организации реального спутникового канала (табл. 2). А теоретическое обоснование возможности передачи высокоскоростного цифрового потока STM-1 (155,52 Мбит/с) с помощью модуляции АФМ-64 через стандартный ствол РТР с полосой пропускания 36 МГц можно найти в [4].

Для оценки эффективности использования частотного ресурса ССС при многопозиционной модуляции применяется коэффициент использования полосы частот, равный числу битов передаваемой полезной информации, приходящихся на один герц используемой для этого полосы частот. На сегодняшний день с помощью методов модуляции ФМ-4, ФМ-8, АМФ-16 и АФМ-64 реально обеспечиваются коэффициенты 1,75; 2,625; 3,5 и 5,25 бит/Гц соответственно.

При использовании в одной ЗС модемов, работающих на сильно различающихся скоростях передачи данных, часто возникает ситуация, когда менее скоростные из модемов не смогут принимать радиосигналы. Дело в том, что интегральный уровень мощности всех сигналов ствола, принимаемых ЗС и подаваемых на вход каждого из ее модемов, не должен превышать определенной величины (обычно составляющей –10...0 дБм), а режимы работы стволов РТР обычно выбираются так, чтобы обеспечить одинаковую величину спектральной плотности мощности ретранслируемых сигналов, поэтому уровни сигналов на входах демодуляторов модемов с относительно малой скоростью работы оказываются очень низкими — вне их динамического диапазона. В настоящее время не существует универсальных решений этой проблемы, поэтому мы устанавливаем дополнительные фильтры на входах ПЧ низкоскоростных модемов ЗС.

Часто с целью уменьшения стоимости ЗС модем применяется не только для выполнения своих основных функций, но и как формирователь сигнала наведения антенны ЗС. В качестве такого сигнала используется аналоговый или цифровой сигнал АРУ. Однако последний обычно формируется с некоторой задержкой, что неприемлемо для ряда систем наведения. В этом случае на ЗС целесообразно установить отдельный приемник наведения.

При работе ЗС в спутниковой системе с предоставлением каналов по требованию (СПКТ) важнейшей характеристикой ее модема является время вхождения в синхронизм. У современных модемов это время может быть довольно большим — до 10 с. Поэтому для СПКТ создан отдельный класс модемов — пакетные. Они передают данные короткими пакетами, занимая частотный канал только на время передачи этих пакетов. Благодаря использованию в пакете специальной преамбулы удается значительно снизить время вхождения модема в синхронизм. Так, у модема SDM-150 фирмы EFData это время составляет менее 30 мс при скорости обмена информацией 38 Кбит/с, а сам модем работает на прием и передачу в пакетном и непрерывном режимах. Несколько менее универсален модем CP101 фирмы ComStream, который работает в пакетном режиме и при приеме и при передаче информации, а в непрерывном — лишь при ее передаче. Поэтому СР101 обычно устанавливают только на центральной станции ССС.

Следует отметить, что, кроме пакетных, существует еще одна группа специализированных модемов — с шумоподобными сигналами (ШПС). В ССС применение ШПС обусловлено необходимостью обеспечения электромагнитной совместимости различных систем связи и повышения пропускной способности системы с помощью многостанционного доступа с кодовым разделением (МДКР).

В настоящее время оборудование для ССС, где используются широкополосные сигналы, на рынке почти не представлено. Поэтому при выборе модема ШПС возникают серьезные трудности, логическим завершением которых является в ряде случаев необходимость заказать разработку такого модема.

Одним из важных аспектов, влияющих на стоимость изготовления и эксплуатации ЗС, является надежность работы оборудования этой станции, в частности модемов. У современных модемов время наработки на отказ равно примерно 30 тыс. ч, что при отсутствии повышенных требований к надежности ЗС позволяет обходиться без их резервирования.

Цена модемов всегда является коммерческой тайной поставщика и покупающей их организации. Она зависит от многих факторов. Однако можно сказать следующее: модемы со скоростью передачи данных от 9,6 до 2048 Кбит/с стоят от 5 до 8 тыс. долл.

Основные производители

По числу производителей модемы составляют наиболее многочисленную часть оборудования ЗС (по сравнению с приемопередающими устройствами и антенными системами). На сегодняшний день самый крупный производитель модемов — американская фирма EFData. За 1995 г. ею было выпущено около 7000 модемов, в основном это модель SDM-100, наиболее дешевая и популярная. Среди других производителей модемов следует назвать фирмы ComStream, Fаirchild и Radyne.

Тенденции развития

Общими тенденциями развития модемов являются:

· рост универсальности устройств, что проявляется в поддержке многочисленных типов интерфейсов и разнообразии видов кодирования и модуляции сигналов, а также в постоянном расширении диапазона скоростей передачи информации;

· реализация возможности конфигурирования программным способом;

· уменьшение их массы и габаритных размеров.

В плане конструктивного исполнения модемов наблюдаются два новых направления. Первое — увеличение степени интеграции устройств, а именно размещение всех их функциональных узлов, кроме источника питания, на одной многослойной печатной плате. Пример таких модемов — модемы SDM-300 фирмы EFData и DMD2400 фирмы Radyne.

Второе направление — построение модульных устройств — воплощено в модеме СМ701 фирмы ComStream. Как отмечается в [5], разработчики данного модема проанализировали причины бурного развития компьютерного бизнеса и пришли к выводу, что в этом не последнюю роль сыграло модульное построение компьютеров, дающее возможность пользователю самому определять конфигурацию своего компьютера, а при необходимости проводить его модернизацию. Ими была сделана попытка достичь успеха на рынке спутниковых модемов, осуществив перенос идеологии построения оборудования из области компьютеров в область этих устройств.

На первый взгляд модульный подход довольно привлекателен, однако сегодня, по нашему мнению, еще рано говорить о победе одного из двух перечисленных направлений.

А как обстоят дела у российских разработчиков и производителей? К сожалению, приходится признать, что сегодня отечественные модемы пока не достигли уровня лучших мировых образцов. Прежде всего это относится к технологии их изготовления, сервисным функциям и функциональным возможностям. Однако ситуация постепенно меняется, и уже сейчас на ряде фирм, включая МНИИРС-АС, ЛОНИИР, Ижевский радиозавод, в завершающей стадии разработки находятся три-четыре относительно неплохих модема.


ТЕЛЕКАРТА http://www.telekarta.tv/ установить спутниковое телевидение




  
8 '1997
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Пираты электронных морей

локальные сети

• Модернизация кабельных систем

• Оптические дисковые системы

• Два плохих модуля

корпоративные сети

• Интервью с вице-президентом компании Bay Networks

• Передовые технологии: Layer 3 Switching (часть I)

• Пограничные коммутаторы АТМ: заранее подготовьтесь к росту сетевого трафика

• Системы удаленного управления

услуги сетей связи

• Анатомия модемных "56К-технологий"

• Полезные и доступные офисные системы речевой почты

• Спутниковые модемы

• Маршрутизаторы ISDN BRI для малого офиса

интернет и интрасети

• Технологии "выталкивания" в информационных службах Интернет

• Microsoft у "последней черты"

• Метаморфозы Интернет

• Разработка Web-приложений с помощью мощных CGI-инструментов

защита данных

• IP-шлюз для "игры в прятки"

новые продукты

• Тестер двухмегабитных потоков "Морион-Е1", RemoteVU: видео по каналу 2,4 Кбит/с, SmartSTACK 10 фирмы Cabletron Systems, NUCLON - третье поколение отечественных СПРВ, Новый мощный Web-сервер фирмы Netscape, Dell PowerEdge 2200

только на сервере

• Novell и Netscape начинают совместный проект

• NT CONPAS - маленький, но мощный

• Stac Replica предотвращает потерю данных



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх