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INSAT KG 発表

INSAT KG 発表. soh@sfc.wide.ad.jp. KG 発表の内容. 衛星アプリケーション 衛星の種類と利用方法 衛星回線の特性 地球局、中継局の仕組み 衛星インターネットの説明 新しいリンクを持つ DVB-RCS. 衛星の活躍. 衛星放送 高画質、広域なデジタル放送を提供. 通信分野 衛星電話 衛星を介してあらゆる場所で電話が可能. 衛星電話. BS デジタル放送の 受信アンテナ. 衛星携帯電話の基地局. 衛星の活躍. 観測分野 気象観測 気象衛星から送られてくるデータをもとに、気象予報が可能. 生態観測

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INSAT KG 発表

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Presentation Transcript

  1. INSAT KG発表 soh@sfc.wide.ad.jp

  2. KG発表の内容 • 衛星アプリケーション • 衛星の種類と利用方法 • 衛星回線の特性 • 地球局、中継局の仕組み • 衛星インターネットの説明 • 新しいリンクを持つDVB-RCS

  3. 衛星の活躍 • 衛星放送 • 高画質、広域なデジタル放送を提供 • 通信分野 • 衛星電話 • 衛星を介してあらゆる場所で電話が可能 衛星電話 BSデジタル放送の 受信アンテナ 衛星携帯電話の基地局

  4. 衛星の活躍 • 観測分野 • 気象観測 • 気象衛星から送られてくるデータをもとに、気象予報が可能 • 生態観測 • 希少生物の観測や自然保護の資料 環境観察技術衛星 ADEOS-IIによる 観測写真 気象衛星 気象衛星から写した日本の画像

  5. 衛星の活躍 • 研究分野 • 宇宙観測 • 宇宙研究開発 衛星から提供された太陽の写真 電波天文衛星MUSES-B

  6. 衛星の種類と利用方法 衛星にはどのような種類があって、 どのような使われ方をしているのか

  7. 衛星の利用方法 • 科学衛星 • 宇宙科学研究に利用 • 資源衛星 • 地球資源の調査に利用 • 気象衛星 • 大気圏を観測し天気予報の為の情報を提供するのに利用 • 軍事衛星 • 国防軍事機密の偵察などに利用 • 通信衛星 • 最も広く用いられる。衛星を介した通信に利用

  8. 衛星が利用する軌道の種類 • LEO:Low Earth Orbit • 低軌道衛星 • Low Earth Orbit • 短時間で地球を一周 • 通信可能範囲は狭い • 伝搬遅延は小さい • 使われ方 • 宇宙科学研究のための科学衛星 • 位置測定（カーナビなどで用いられるGPS） MEO 500~2000km GEO 地球 LEO 8,000~20,000km 36,000km

  9. 衛星が利用する軌道の種類 • GEO:Geostationary Earth Orbit • 静止衛星 • 地球上からは常に同じ位置に見える • 通信可能範囲が非常に広い • 地球局-衛星間の伝搬遅延が大きい • 使われ方 • 気象観測 • 通信衛星 MEO 500~2000km GEO 地球 LEO 8,000~20,000km 36,000km

  10. 衛星が利用する軌道の種類 • MEO:Medium Earth Orbit • 中軌道衛星 • LEOとGEOの中間 • 使われ方 • 軍事衛星 MEO 500~2000km GEO 地球 LEO 8,000~20,000km 36,000km

  11. 衛星回線の特性 地上回線と衛星回線の違い

  12. 広域性 中継局３台で 地球全体を カバー

  13. 同報性 全ての受信局に 同時に データ配信可能

  14. 離島、山間部 でも通信可能 地理普遍性

  15. 災害の影響を 受けにくい 耐障害性

  16. 伝播遅延 光の速度で送受信に0.25sec 往復で0.5secの遅延 光の速度＝電磁波の速度

  17. 衛星局の位置 衛 衛 衛 衛 衛 衛 地球 衛 衛 衛 静止衛星は 赤道上空にしか 打ち上げられない 衛 衛 赤道上空 衛 衛 衛

  18. 衛星の特性 • 広域性：衛星局一基で地球の約40%をカバー • 同報性：一対多通信 • 地理普遍性：地理に不依存 • 耐障害性：災害に強い • 遅延：片方0.25秒、往復0.5秒のdelay • 静止衛星の軌道：赤道上空

  19. 衛星と周波数

  20. 地上系通信では • 携帯電話では • 900MHz、1,800MHz、1,900MHzなど • AMラジオでは • 600~1400KHz • FMラジオでは • 70~90MHz

  21. 代表的な周波数帯 • S-band・・・2.6G~4GHz • 衛星携帯などで使われる • C-band・・・4G~8GHz • 雨による影響、宇宙雑音による影響を受けにくい • スカイパーフェクTVはこの周波数帯を利用 • SFCの地球局はこの周波数帯を利用 • X-band・・・8G~12GHz • 衛星通信に最も適した周波数帯 • 軍事用に利用され、民間用にはほとんど余っていない。

  22. 代表的な周波数帯 • Ku-band・・・12G~18GHz • 日本の衛星業界で最も多く利用される • NAISTの地球局はこの周波数帯を利用 • 降雨減衰がやや大きい • Ka-band・・・27G~40GHz • 利用できる周波数帯域幅が広く、大容量の通信が可能。 • 降雨減衰が非常に大きい （Ku-bandとKa-bandはK-band(12~40GHz)に含まれる）

  23. S-band Ka-band C-band X-band Ku-band 代表的なバンド幅 電離層 減衰、雑音などの 影響度 大気減衰や 降雨減衰 宇宙雑音 電波の窓 10MHz 100MHz 1GHz 10GHz 100GHz

  24. 2 10 5 20 40 （GHz） ? ? ? ? ? S C X Ku Ka 降雨減衰 伝搬損失が小 降雨減衰 伝搬損失が大 大気状態や電離層などの 影響によるフェージングが大 大気状態や電離層などの 影響によるフェージングが小

  25. 地球局、中継局の仕組み 衛星電波の届き方 SFCの地球局の構造

  26. 送信電波 デジタル信号 電波を送信 電波を受信 デジタル信号 受信電波 地球局の基本的な構成 信号を電波に変調 電力を増幅 送信 装置 入力端子 端局 装置 送受信 分波器 出力端子 受信 装置 受信電波を増幅 電波を信号に復調

  27. 変調器 デジタル信号 デジタル信号を中間周波数（衛星電波に変換する前の低い周波数）に変調する装置 中間周波数 送信電波 大電力増幅器 送信電波（弱） 周波数変換器 電力を増幅する装置 中間周波数と基準信号源から、送信電波を作り出す装置 衛星電波の送信 普通のPC

  28. 衛星局へ アンテナ 地球局と衛星局の 電波を送受信 する装置 送信電波 電力増幅器 送信電波 送受信分波器 送信電波と 受信電波を 区別する装置 導波管 送信電波の伝送には、普通の ケーブルではなく このような金属製の導管を使う 衛星電波の送信

  29. アップリンク信号 ダウンリンク信号 衛星局の基本的な構成 ダウンリンクの周波数に 変換（一般にはアップリンク より低い周波数になる） アップリンク信号を増幅

  30. ダウンリンクの 周波数に変換 電力UP 弱まった信号を 増幅 信号を受信 信号を送信 衛星局の基本的な構成 中継装置 周波数 変換器 増幅器 低雑音 増幅器 送受信 分波器

  31. SFCにある地球局 • JSAT社所有の静止衛星（JCSAT-3号）を利用して複数の地球局と接続 • C-bandの衛星回線を用いる。（NAISTのはKu-band） • C-bandの衛星回線をインターネット接続に用いたのはSFCが国内初

  32. SFCにある地球局

  33. 衛星インターネットの説明

  34. 消費帯域は1Mbps (一人のユーザに配信するのに必要な 帯域で、∞のユーザに配信可能） 1Mbpsの 映像コンテンツ 衛星インターネットの得手不得手 • IPマルチキャストを用いた放送型コンテンツ配信 衛星回線の場合 User User User User Provider User User User User

  35. 衛星インターネットの得手不得手 • 早いレスポンスを要求するアプリケーション • テレビ会議、ネットワークゲームなど Delayが往復 0.5秒 User 1 User 2

  36. 衛星リンクの特性 • 衛星リンクの接続形態 • 双方向型 • 送受信に衛星回線を利用 • 片方向型 • 少数の送信局と多数の受信局

  37. 双方向回線として使う • メリット • 地上回線の配備されていない地域でもインターネット • デメリット • それぞれのリンクごとにチャネルを割り当てるので、周波数帯域幅を大きく消費 • 送受信可能な地球局は扱いが難しく、高価

  38. 双方向として使う 必要なリンク数：2 （送信チャンネルと 　受信チャンネル） Point-to-Point型

  39. 双方向として使う 必要なリンク数：2n スター型

  40. 双方向として使う メッシュ型 必要なリンク数：n(n-1)

  41. 片方向回線として使う • メリット • マルチキャストとの親和性 • 使用する周波数帯域幅を抑えられる • 受信局は扱いが楽で安価 • デメリット • 戻りリンクが別途必要

  42. 片方向として使う 必要なリンク数：1 INTERNET

  43. 衛星インターネットの問題点 • 双方向回線として使う場合、運用コストが高い、機器が高価。 • 片方向回線として使う場合、双方向の通信を行うには地上回線等の戻り回線が別途必要

  44. DVB-RCS Digital Video Broadcasting Return Channel via Satellite

  45. DVB-RCS Forward Link Return Link 狭帯域、HUBにのみ 送信可能 広帯域、全てのTerminalに ブロードキャスト HUB Terminal Terminal

  46. DVB-RCS Forward: 高帯域、ブロードキャスト MPEG2-TS Return 狭帯域、ユニキャスト ATM HUB ODU AIR ODU ODU ODU MPEG2-TS ATM Terminal Terminal Terminal

  47. DVB-RCSのTerminal JSAT-SFC間を接続 Forward：9Mbps Return ：0.5Mbps EMS社（ヨーロッパの企業）製

  48. IP over DVB-RCSの利用モデル • ユニキャストよりも、マルチキャスト、ブロードキャストのトラフィックに有効にする。 • 子局以下でもネットワークを構築できる。 • HUB、子局は動的にアドレスの取得ができる。 • 既存のインターネット機構をDVB-RCSのネットワーク上でも正常に動作させる。

  49. Ethernet Emulation Router HUB Terminal Terminal Terminal Router Router Router

  50. 現在 • DVB-RCSのエミュレーション環境を作成 • この上に、Ethernetリンクを構築する機構を実装中 Router /net/if_atmsubr.cを 変更し、ATMセルの フィルタリング Bridge ATM ATM スイッチ /net/bridge.cを 変更し、Ethernet Frameの フィルタリング Bridge Bridge Router Router

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