Insat kg
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INSAT KG 発表. [email protected] 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


Insat kg

INSAT KG発表

[email protected]


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

衛星回線の特性

地上回線と衛星回線の違い


Insat kg

広域性

中継局3台で

地球全体を

カバー


Insat kg

同報性

全ての受信局に

同時に

データ配信可能


Insat kg

離島、山間部

でも通信可能

地理普遍性


Insat kg

災害の影響を

受けにくい

耐障害性


Insat kg

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


Insat kg

衛星局の位置

地球

静止衛星は

赤道上空にしか

打ち上げられない

赤道上空


Insat kg

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


Insat kg

衛星と周波数


Insat kg

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


Insat kg

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。


Insat kg

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)


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

SFCにある地球局


Insat kg

衛星インターネットの説明


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

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


Insat kg

双方向として使う

必要なリンク数:2n

スター型


Insat kg

双方向として使う

メッシュ型

必要なリンク数:n(n-1)


Insat kg

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


Insat kg

片方向として使う

必要なリンク数:1

INTERNET


Insat kg

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


Dvb rcs

DVB-RCS

Digital Video Broadcasting

Return Channel via Satellite


Dvb rcs1

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


Dvb rcs2

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


Dvb rcs terminal

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


Ip over dvb rcs

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。


Ethernet emulation

Ethernet Emulation

Router

HUB

Terminal

Terminal

Terminal

Router

Router

Router


Insat kg

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


Insat kg

まとめ

  • 衛星回線全般の話

  • 衛星リンクと衛星インターネット

  • DVB-RCSという新しいリンク


Insat kg

ご清聴ありがとうございました。

  • 興味を持った方はぜひINSATへ

  • 来たれ若人!!


Insat kg

1Mbpsの

映像コンテンツ

複製

複製

複製

複製

複製

複製

複製

複製

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

地上回線の場合

User

User

User

User

Provider

User

User

User

User


Insat kg

周波数ごとに

A

A

B

B

C

C

もう余っている

周波数ない

D


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