przysz o technik satelitarnych n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
PRZYSZŁOŚĆ TECHNIK SATELITARNYCH PowerPoint Presentation
Download Presentation
PRZYSZŁOŚĆ TECHNIK SATELITARNYCH

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 39

PRZYSZŁOŚĆ TECHNIK SATELITARNYCH - PowerPoint PPT Presentation


  • 153 Views
  • Uploaded on

PRZYSZŁOŚĆ TECHNIK SATELITARNYCH. Przegląd perspektyw rozwoju technik satelitarnych i technologii kosmicznych w dwóch horyzontach czasowych: roku 2012 i 2020. Prof. dr hab. inż. Józef Modelski Instytut Radioelektroniki Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych PW. Plan prezentacji.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'PRZYSZŁOŚĆ TECHNIK SATELITARNYCH' - charles-bailey


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
przysz o technik satelitarnych

PRZYSZŁOŚĆ TECHNIK SATELITARNYCH

Przegląd perspektyw rozwoju technik satelitarnych i technologii kosmicznych w dwóch horyzontach czasowych: roku 2012 i 2020

Prof. dr hab. inż. Józef Modelski

Instytut Radioelektroniki

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych PW

plan prezentacji
Plan prezentacji
  • Rodzaje orbit satelitarnych
  • Usługi stacjonarne
  • Usługi ruchome
  • Perspektywy rozwoju rynku usług satelitarnych
  • Prognoza zapotrzebowania na usługi
  • Przepustowość kanału transmisyjnego
  • Standard emisji satelitarnej drugiej generacji DVB-S2
  • Telewizja cyfrowa
  • Perspektywy uruchomienia radia satelitarnego w Europie
  • Konkurencyjne systemy transmisji danych
  • naziemne
  • platformy stratosferyczne
  • Podsumowanie
rodzaje orbit satelitarnych
Rodzaje orbit satelitarnych

Niskoorbitalne 700 - 1500 km

(LEO -Low Earth Orbit )

Średnioorbitalne10000 – 15000 km

(Medium Earth Orbit - MEO)

Geostacjonarne 35 810 km

(Geosynchronous Earth Orbit - GEO)

źródło: http://http://www.zsi.pwr.wroc.pl/missi2000/

EliptyczneEEO, HEO

HEO (ang. Highly Eliptical Orbit)

Molnya ~12hr

Tundra ~24hr

źródło: http://en.wikipedia.org/wiki/Molniya_orbit

rodzaje orbit satelitarnych wady
Rodzaje orbit satelitarnych - Wady

GEO

  • Duże opóźnienia
  • Niski stosunek C/N (Carrier-to-Noise), bardzo duża bitowa stopa błędów (BER)
  • Mała pojemność systemu, mała efektywność widmowa
  • Duże tłumienie sygnału
  • Konieczna duża moc stacji naziemnej przy transmisji do satelity
  • Niska widoczność nad horyzontem na terytorium Polski
  • Drogie i skomplikowane satelity, duża moc nadawania

LEO :

  • konstelacja w ciągłym ruchu
  • pokrycie powierzchni Ziemi symetryczne względem równika
  • brak wyróżnionych długości geograficznych
  • małe, ale zmienne opóźnienia
  • Duża awaryjność satelitów
systemy satelitarne
Systemy satelitarne

Głównie Telewizja...

ale także dane oraz głos

  • Problemy:
    • duże opóźnienia
    • duża wrażliwość na warunki atmosferyczne
    • duże tłumienie propagacyjne

Kanał Zwrotny

Satelitarne Centrum Usług

us ugi stacjonarne fss fixed satellite systems
Usługi stacjonarne FSS (Fixed Satellite Systems)
  • radiodyfuzja DBS (Direct Broadcast Satellite)
    • transmisja programów telewizyjnych (standard DVB-S/DVB-S2) oraz radiowych
  • połączenia telefoniczne
  • sieci transmisji danych VSAT (Very Small Aperture Terminal)
  • transmisje okazjonalne
  • sieć rezerwowa dla systemów naziemnych
  • sieci specjalne: samoloty, pociągi, statki itp.
  • szybki dostęp do internetu
  • szerokopasmowe systemy interaktywne
slide8

Usługi ruchome MSS (Mobile Satellite Systems)

  • łączność z obiektami ruchomymi (statki, samoloty, pojazdy naziemne):
    • Inmarsat
  • satelitarne systemy telefonii komórkowej:
    • Iridium, Globalstar (orbity LEO)
    • Thuraya, AceS (orbita GEO)
  • systemy transmisji krótkich wiadomości:
    • Orbcomm (orbity LEO, globalny)
systemy satelitarne1
Systemy satelitarne
  • Transmisje interaktywne
      • dwukierunkowa szerokopasmowa

transmisja danych przez satelitę

      • kanał zwrotny - pasmo Ka (30 GHz)
      • specyfikacja DVB - RCS
dochody rynku us ug satelitarnych
Dochody rynku usług satelitarnych

źródło: Clay Mowry, Nihar Shah, Arnold Friedman, Molly Freeland; “Satellite Statistics:An Examination by the Numbers”; Satellite 2006/

pojemno satelit w wyniesionych w 2005 r
Pojemność satelitów wyniesionych w 2005 r.

źródło: Clay Mowry, Nihar Shah, Arnold Friedman, Molly Freeland; “Satellite Statistics:An Examination by the Numbers”; Satellite 2006/

prognoza zapotrzebowania na pojemno czy
Prognoza zapotrzebowania na pojemność łączy

źródło: Clay Mowry, Nihar Shah, Arnold Friedman, Molly Freeland; “Satellite Statistics:An Examination by the Numbers”; Satellite 2006/

prognoza zapotrzebowania na us ugi
Prognoza zapotrzebowania na usługi

źródło: Clay Mowry, Nihar Shah, Arnold Friedman, Molly Freeland; “Satellite Statistics:An Examination by the Numbers”; Satellite 2006/

zakresy cz stotliwo ci stosowane w systemach satelitarnych
Zakresy częstotliwości stosowane w systemach satelitarnych
  • Pasmo C anteny o średnicach 2 - 3 m
  • Pasmo Ku anteny o średnicach ok. 1 m
  • Pasmo Ka anteny o średnicach ok. 0.5 m
  • Czym większa częstotliwość tym większe tłumienie trasy
kana radiowy
Kanał radiowy
  • Właściwości kanału radiowego:
    • tłumienie sygnału
    • opóźnienia
    • zaniki
    • efekt Dopplera
    • zakłócenia
  • Zasoby widmowe są dzielone pomiędzy wielu użytkowników

Przykład: podział zakresu 300MHz – 3000MHz

transmisja fal elektromagnetycznych przez atmosfer
Transmisja fal elektromagnetycznych przez atmosferę
  • Usługi szerokopasmowe dla odbiorców wymagają zapewnienia szerokiego pasma transmisji.
  • Szersze pasmo osiągnąć można jedynie zwiększając częstotliwość pracy systemu.
  • Ograniczeniem są jednak zmienne warunki propagacji fali elektromagnetycznej na wyższych częstotliwościach.

źródło: Marek Bromirski; Satelitarne systemy łączności

transmisja fal elektromagnetycznych przez atmosfer1
Transmisja fal elektromagnetycznych przez atmosferę
  • Duży wpływ pogody w miejscu odbioru na tłumienie trasy
  • Zwiększenie częstotliwości pracy zmniejsza pewność transmisji
  • Rozwiązaniem jest zastosowanie algorytmów adaptacyjnych DVB-S2
  • W przypadku silnych opadów atmosferycznych konieczna jest zmiana częstotliwości pracy systemu.

dB/km

źródło: Marek Bromirski; Satelitarne systemy łączności

przepustowo kana u transmisyjnego
Maksymalna przepływność binarną transmisji(szybkość transmisji wyrażoną w [bit/s]), przy której można uzyskaćbezbłędny odbiór.

Claude Shannon

Przepustowość kanału transmisyjnego

C – przepustowość kanału [bit/s]

B – pasmo [Hz]

S,N– średnie moce sygnału i szumu (w pasmie B)

tak wyznaczona wartość C - odpowiada maksymalnej (teoretycznej, nieosiągalnej w praktyce) szybkości transmisji w kanale

(Shannon założył m.in. zastosowanie kodowania optymalnego oraz to, że jedynym czynnikiem degradacji odbieranego sygnału jest szum biały).

przepustowo kana u transmisyjnego1
Przepustowość kanału transmisyjnego

C – przepustowość kanału [bit/s]

B – pasmo [Hz]

S,N– średnie moce sygnału i szumu (w pasmie B)

  • Efektywna szybkość transmisji w rzeczywistym kanale
  • zależy nie tylko od S/N ale również od:
  • sposobu kodowania i modulacji
  • właściwości kanału radiowego
nowy system emisji dvb s2
Nowy system emisji DVB-S2
  • DVB-S2 (Digital Video Broadcasting - Satellite - Second Generation) jest drugą generacją standardu transmisji satelitarnej
  • W zależności od sposobu modulacji optymalnie działa on przy współczynniku C/N (carrier-to-noise) w granicach od –2.4 dB (modulacja QPSK 1/4) do 16 dB (używając modulacji 32APSK 9/10).
  • Zastosowanie systemu DVB-S2 przy

transmisji z kanałem zwrotnym,

umożliwia zmianę parametrów

w zależności od warunków propagacji.

  • Tryby wstecznej kompatybilności ze

standardem DVB-S

  • Platforma cyfrowa grupy ITI „n”

DVB-S2 / MPEG-4/AVC.

wydajno ci widmowa systemu dvb s2
Wydajności Widmowa Systemu DVB-S2

źródło: Alberto Morello, Vittoria Mignone; DVB-S2— ready for lift off; RAI, Radiotelevisione Italiana; EBU TECHNICAL REVIEW – October 2004

slide22

Telewizja cyfrowa - DVB

Standardy cyfrowej transmisjirozsiewczej (broadcast)

  • DVB-S / DVB-S2 DVB-C DVB-T

MPEG-2

MPEG-4

telewizja wysokiej rozdzielczo ci hdtv
Rozdzielczość 720 x 576 (405 000 pikseli)

Tryb 4:3 (PAL) lub 16:9 (PALPlus)

Wybieranie z przeplotem 50 półobrazów/sek

Dźwięk analogowy lub cyfrowy

Telewizja wysokiej rozdzielczości HDTV
  • Większe rozdzielczości niż w SD (dwa tryby 1080i oraz 720p)
  • Ponad 2 000 000 pikseli (1080i)
  • Tryb 16:9
  • Dźwięk cyfrowy wielokanałowy Dolby Digital AC3
telewizja wysokiej rozdzielczo ci hdtv1
Obraz HD – 5 razy więcej pikseli niż SD

Dwa standardy DVD dla HD

HD DVD (720p, 1080i)

Blue Ray (720p, 1080i, 1080p)

Cechy trybów HDTV

720p – lepsze odtwarzanie scen dynamicznych (sport)

Tryb 1080i – więcej detali dla obrazów nieruchomych

Telewizja wysokiej rozdzielczości HDTV
prognoza struktury satelitarnych program w tv
Prognoza struktury satelitarnych programów TV

źródło: Clay Mowry, Nihar Shah, Arnold Friedman, Molly Freeland; “Satellite Statistics:An Examination by the Numbers”; Satellite 2006/

prognoza struktury satelitarnych program w tv1
Prognoza struktury satelitarnych programów TV

Na podstawie: Clay Mowry, Nihar Shah, Arnold Friedman, Molly Freeland; “Satellite Statistics:An Examination by the Numbers”; Satellite 2006/

tr jwymiarowa telewizja w 2020 roku
Trójwymiarowa telewizja w 2020 roku?
  • Koleją rewolucją techniczną umożliwiającą operatorom pozyskanie nowych klientów może być telewizja 3D.
  • Telewizja satelitarna z uwagi na dużą pojemność będzie mogła jako pierwsza wprowadzić przekazy 3D
  • Magnesem będzie sport.
  • 23 listopada 2006 r w ramach Kongresu Technologicznego zapowiadany był publiczny pokaz możliwości projekcji 3D.
rozw j standard w mpeg 2 mpeg 4

MPEG -2 SD

4,4 Mbit/s

MPEG – 2 HD 1080i

18 Mbit/s

MPEG – 4 SD

2,2 Mbit/s

MPEG – 4 HD 1080i

9 Mbit/s

Rozwój standardów MPEG-2/MPEG-4
  • Strumień video w 2006 r. zgodnie DVB Projekt
  • W 2015 r. przewidywane jest wprowadzenie nowego standardu kodowania strumienia video
  • Zaletą kodowania MPEG-4/AVC jest bardzo dobra skalowalność w dużym zakresie przepływności
  • Obecnie większości transmisji TV SAT MPEG-2 odbywa się z przepływnościami w okolicach 2-2,5 Mbit/s (kod. statystyczne) . Dużą role odgrywają tu czynniki ekonomiczne i cena wynajmu transpondera. Klienci nie przywiązują jeszcze dużej roli do jakości. Popularyzacja telewizorów HDTV zmieni tą sytuację

2006

2015

----

----

< 1Mbit/s

< 4Mbit/s

kodowanie obiektowe
Kodowanie obiektowe
  • Kolejne metody kodowania treści wizyjnych będą analizowały obraz i wyodrębniały poszczególne obiekty. Poszczególne części obiektów będą reprezentowane przez wektory krawędzi i tekstury.
  • Obraz wynikowy będzie tworzony podobnie jak obecnie grafika 3D
  • Zniknie pojęcie rozdzielczości, jedynym kryterium będzie ilość szczegółów w scenie.
  • Strumień danych do odbiorcy będzie dynamicznie zmieniany w zależności od możliwości sprzętu i dostępnego pasma transmisji.
  • Rewolucja w sposobie wyszukiwania treści.
  • Będą możliwe zapytania typu:

Wyszukaj wszystkie ujęcia ze Zbigniewem Bońkiem w meczu …

  • Możliwość dynamicznej i indywidualnej zmiany widoku kamery.
  • Łatwa integracja z telewizją 3D

źródło: http://www.benchmark.pl

por wnanie pojemno ci system w dvb s i dvb s2
Porównanie pojemności systemów DVB-S i DVB-S2
  • Obecnie w jednym transponderze (MPEG-2 i DVB-S) mamy możliwość transmisji 7 programów przy jakości SDTV.
  • Po zastosowaniu kodowania MPEG-4/AVC oraz systemu DVB-S2 liczba możliwych do nadawania programów wzrośnie do 26, przekłada się to na prawie 4 krotne zmniejszenie kosztów nadawania.
  • Mamy również możliwość nadawania 6 programów HDTV (DVB-S2 i MPEG-4/AVC), koszt przyszłej transmisji programu HDTV jest porównywalny do obecnego SDTV

Na podstawie: Alberto Morello, Vittoria Mignone; DVB-S2— ready for lift off; RAI, Radiotelevisione Italiana; EBU TECHNICAL REVIEW – October 2004

radio satelitarne
RADIO SATELITARNE
  • Cyfrowe Radio Satelitarne odniosło wielki sukces w Stanach Zjednoczonych i rozwija się obecnie bardziej dynamicznie niż Internet.
  • Sygnał radiowy XM radia nadawany jest z satelitów rozmieszczonych na orbitach geostacjonarnych. Transmisja odbywa się w paśmie S w kanale 2332,50 MHz - 2345,00 MHz.
  • Drugą siecią radia satelitarnego działającą w USA jest Sirius. Satelity tego systemu poruszają się po orbitach eliptycznych HEO. Pracują one również pracują w paśmie S w zakresie częstotliwości 2320,00 MHz - 2332,50 MHz.

źródło: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Xm_sirius_subscribers.png

źródło: EMPSA-MobileTVConference-Sept28-29LorientFrance-Complete.pdf

zasoby widmowe rozwa ane dla emisji w europie
Zasoby widmowe rozważane dla emisji w Europie
  • Największe szanse w Europie ma emisja w paśmie 2170 – 2200 MHz przeznaczonym dla prac systemu S-UMTS, trwa jednak nadal dyskusja na temat możliwych do wykorzystania zasobów
  • SES Global i Eutelsat Communications zainwestują w pierwszą, europejską infrastrukturę do radia cyfrowego. Satelita Eutelsat W2A 10E będzie pracował w paśmie S i zostanie wyniesiony na początku 2009 roku.
konkurencja sieci naziemne wimax
Konkurencja sieci naziemne WiMAX

WiMAX Forum– organizacja dostarczycieli rozwiązań i użytkowników

  • Profile dla mocy od 100 mWdo 2W
  • Konfiguracja: komórkowa P-P i P-MP
  • Pasma pracy:
      • licencjonowane 3.5 GHz
      • nielicencjonowane 5.8 GHz
  • Interfejs radiowy
      • OFDM, 256 nośnych
  • Przepływności: ok. 35-70 Mbit/s
  • Zasięgi:
      • 30 - 40 km dla transmisji zewnątrzbudynkowej
      • 10 km dla transmisji wewnątrzbudynkowej 3.5 GHz
wimax zastosowania

Stacja bazowa

WiMAX

Stacja bazowa

WiMAX

4

WiMAX(zasięg transmisji

wewnątrzbudynkowej)

Pokrycie sieci WiMAX

WiMAX(zasięg transmisji

zewnątrzbudynkowej)

Sieć rdzeniowa

Przenośne łacze radiowe P-P

połączone ze stacją bazową WiMAX

Dedykowany zasięg WiMAX

Zasięg WiFi – zwiększenie pokrycia

Hot Spoty Wi-Fi

WiMAX – Zastosowania
systemy stratosferyczne haps
Systemy stratosferyczne HAPS
  • Interaktywne systemy pracujące w oparciu
  • o maszyny latające
      • Statki powietrzne, balony, sterowce
  • Multimedialne transpondery satelitarne
  • Przetwarzanie sygnałów na pokładzie (elastyczność)
      • Regeneracja sygnału (modulacja, kodowanie)
      • Przełączanie pakietów
      • Routing
      • Przełączanie wiązek
systemy stratosferyczne haps1
Systemy stratosferyczne HAPS

HAPS

47 GHz

Dostawca usług

Obszar

pokrycia

Internet

systemy haps
Systemy HAPS
  • Przydział pasma – 600 MHz na częstotliwościach 47 GHz.
  • Stacja umieszczona na platformie 20 km nad ziemią.
  • W porównaniu z siecią naziemną
    • prosta, tańsza infrastruktura,
    • szybsza realizacja,
    • lepsze warunki propagacyjne,
    • większa pojemność.
  • W porównaniu z systemami satelitarnymi
    • większa pojemność,
    • lepsze parametry łącza (tłumienie, opóźnienie),
    • niższy koszt realizacji,
    • szybka realizacja,
    • możliwość realizacji.

źródło: NASA

systemy satelitarne przewidywane kierunki rozwoju
Systemy satelitarne przewidywane kierunki rozwoju
  • radiodyfuzja
    • programy telewizyjne (standard DVB-S2, HDTV) i radio satelitarne
    • Usługi dodatkowe - telemarketing
  • systemy transmisji danych
    • szybki internet, przewidywany dalszy rozwój transmisji jednokierunkowej z satelitów geostacjonarnych
    • interaktywne szerokopasmowe z kanałem zwrotnym przez satelitę LEO
    • sieci VSAT przewidywane zastosowanie w Polsce tylko w specjalnych zastosowaniach (łącza zapasowe), wyparte zostaną przez sieć naziemną typu WiMAX
  • systemy łączności ruchomej
    • systemy satelitarnej telefonii komórkowej na obszarach bez infrastruktury stałej
    • systemy łączności z obiektami ruchomymi: samolotami, samochodami
    • systemy łączące pokładowe sieci bezprzewodowe WLAN z siecią szkieletową realizowaną przez satelitę