• Posted by icasat
• 10 February 2016
• مقالات

فناوری اختصاصی TDMA تطبیقی یا A-TDMA شرکت iDirect با تغییر بهینه ی تنظیمات کانال بازگشتی ماهواره جهت تطبیق با شرایط لینک و محدودیت های ترمینال موجب افزایش بهره وری سیستم مخابرات ماهواره ای شامل افزایش بازدهی طیفی و تطبیق پذیری شبکه می شود. اپراتورهای شبکه ی ماهواره ای با استفاده از این ویژگی منحصر به فرد باعث افزایش Throughput، دسترسی شبکه و کاهش هزینه های ترمینال یا ترکیب مزایای نامبرده جهت متناسب کردن نیازمندی های سیستم با نیازمندی های مشتری می شود. با فناوری A-TDMA، هر ترمینال VSAT می تواند دارای مدولاسیون، کدینگ، نرخ سمبلینگ (Symbol Rate) و ضریب Spread کانال خود را داشته باشد تا بتوان از این طریق لینک بازگشتی ماهواره را بهینه کرد. در اینصورت شبکه می تواند بهتر در موارد زیر خود را وفق دهد:

• تفاوت های دائمی ترمینال های مختلف مانند اندازه ی BUC و آنتن
• تفاوت های دینامیک ترمینال های مختلف مانند میزان Fade شبکه بر روی Hub و هر ترمینال ریموت
• اختلافاتی همچون G/T و چگالی فلوکس اشباع شده (SFD) که برای VSATهای ثابت، ثابت بوده و برای VSATهای متحرک، متغیر می باشد.

گروه بندی مسیرهای Inroute ناهمگون

تکنیک A-TDMA قابلیت تغییر مشخصه ی لینک Inroute درون یک گروه Inroute را با بهبود دادن مشخصات موج حامل چندین ریموت را که در یک گروه ریموت قرار دارند تغییر دهد. در سیستم­های کنونی iDirect، گروه های Inroute شامل گروهی از ریموت ها هستند که مسیر Inroute مشابه TDMA داشته و اجازه ی ارسال دارند می باشد. با A-TDMA الزاما همه ی مسیرهای Inroute لازم نیست تا مشابه باشند. در واقع، مسیر Inroute با نرخ سمبل، مدولاسیون، کد FEC، ضریب Spread های متفاوت می توانند درون یک گروهبندی یکسان قرار بگیرند. این قابلیت جدید، وسعت بزرگتری برای طراحی بهتر گروهبندی های Inroute جهت ارتباط Inbound ریموت های VSAT با قابلیت های مختلف و تحت شرایط مختلف لینک را ممکن می سازد. شکل زیر یک نمونه از چنین گروهبندی Inroute ناهمگون را نشان می دهد.

تطبیق پذیری کوتاه مدت – هاپینگ فرکانس و کنترل توان

هر ترمینال ریموت می تواند از میان همه ی همگروهی های هاپینگ فرکانس از یک فرکانس به فرکانس دیگر جهش کند. لذا یک ترمینال نتیجتا می تواند برای تغییر MODCOD، نرخ سمبل و حتی ضریب Spread برای بهینه سازی پورت Upstream و بازدهی پهنای باند در شرایط متغیر لینک، هاپینگ فرکانس را صورت دهد. هاب iDirect برست های Upstream را به ریموت ها اختصاص می دهد که بر اساس درخواست برای ظرفیت و QoS انتخاب شده است.

الگوریتم اختصاص برست های Upstream با اندازه گیری مداوم نسبت سیگنال به نویز SNR که از همه ی ریموت ها دریافت می شود، ظرفیت متوسط کانال بازگشتی را حداکثر می کند. با استفاده از آخرین مقدار SNR و نرخ سمبل قبلی حامل، مقدار نسبت کریر به نویز C/No برای هر ترمینال فورا محاسبه شده و مشخص می کند که مناسب است تا ترمینال در کدام گروهبندی قرار گیرد. این مقدار توسط هاب برای محاسبه ی کریر نرمال برای هر ریموت که معمولا حامل بهینه محسوب می شود بدست می آید.

همچنین هر ریموت نیز از امکان کنترل توان ارسالی خود برای کنترل آستانه ی SNR حامل استفاده می کند. وقتی که یک ریموت به دلیل باران یا دلایل مشابه، توان بالا بردن توان خود جهت تامین آستانه ی SNR لازم را ندارد، هاب به ریموت دستور انتقال فرکانسی به حامل دیگر برای ریموت با نرخ سمبل پایین تر و/یا MODCOD بهینه تر و آستانه ی SNR لازم کمتر را می دهد. هنگامی که یک ریموت توانایی بالاتر بردن توان BUC خود را داشته باشد که به سطح آستانه ی SNR بیشتری برسد، ممکن است که هاب به ریموت دستور بدهد تا نرخ سمبل یا MODCOD را به فرکانس حامل دیگری تغییر دهد که کیفیت لینک را بهبود ببخشد.

برای نشان داده وضعیت اینکه چگونه شرایط محیطی من جمله باران بر روی دستیابی یک ریموت بر زیرگروه تاثیر می گذارد، شکل بعدی نمونه ای را نشان می دهد. یک اپراتور، شبکه ای از مشتریان تجاری خود را با ریموت هایی که در ساختمان های شرکت قرار دارد، مدیریت می کند. میزان ظرفیت لازم در هر یک از ترمینال های شرکت بالا می باشد و هر ترمینال مشتری در نقاط جغرافیایی مختلفی قرار گرفته اند. در اینجا ما فرض کرده ایم که یکی از ترمینال ها در شبکه از شرایط بد محیطی رنج می برد.

در شرایط ایده آل هوای صاف، ریموت می تواند در همه ی کریرهای موجود برست کند که شامل بزرگترین و ضعیف ترین Inroute ممکن یعنی 8PSK 2/3 تا قوی ترین و کوچکترین یعنی QPSK 3/4 می باشد.

همانطور که ریموت های موجود در شرکت ها تجربه آب و هوای بارانی و نامساعد را کنند، ترمینال سعی بر افزایش توان لینک بالا رونده جهت نگه داشتن بیشترین و بهینه ترین پهنای باند Inroute را نگه دارد. اما در نقطه ای مشخص، ریموت دیگر نمی تواند توان ارسال را افزایش دهد. در این زمان هاب بزرگترین Inroute با 8PSK 2/3 که می تواند به صورت دینامیک اسلات های اختصاص داده شده را تغییر بدهد، حذف می کند. لینک Inroute با 8PSK 2/3 می تواند گزینه ی دیگری باشد، در حالیکه آستانه ی SNR آن کمتر از 8PSK 2/3 بزرگتر به دلیل سایز آن می باشد.

همانطور که شرایط محیطی لینک رو به وخامت بیشتری می رود و ترمینال در شرایط تضعیف شدید پیش می رود، لینک بر روی قویترین Inroute شبکه قرار می گیرد که در واقع کوچکترین QPSK 3/4 می باشد.

تطبیق پذیری میان مدت – تغییرات Inroute در مدولاسیون و کدینگ

همانطور که تغییرات دستگاه های ریموت گسترده تر می شود، مانند تضعیف گسترده تر سیگنال و یا VSATهای متحرک که به سمت بیم های دیگر حرکت می کنند، تقاضا برای تعدادی از Inroute ممکن است بالا برود و درنهایت پیشی برود که طراحی Inroute جاری قادر به کنترل آن نباشد. در iDX 3.2، کانال A-TDMA بازگشتی می تواند به صورت زنده و Real Time مدولاسیون و کدینگ (MODCOD) Inrouteهای همگروه را تغییر دهد.

در هر گروه از Inrouteهای A-TDMA همواره تعدادی Inroute به سمت Upstream وجود دارد که به دلیل اختلاف در نرخ سمبل و MODCOD بیشتر مورد توجه هستند. Inrouteهای Upstream که دارای نرخ سمبل بالاتری هستند بیشتر دلخواه ریموت ها می باشند زیرا سرعت پورت بالاتری را پیشنهاد می دهند. به طور مشابه، Inrouteهایی که طیف MODCOD بهینه تری دارند نیز مورد توجه هستند زیرا حداکثر ظرفیت لینک بازگشتی را تامین می کنند. لذا، Inroute های مورد علاقه نیازمند توان بالاتر BUC هستند و آنتن های بزرگتر، G/T های بیشتر را می طلبند و تضعیف باران کمتر برای دستیابی را مطلوب می دانند.

سیستم iDirect به طور مداوم تغییرات ترافیک را که در سمت Upstream قرار دارند و روی Inrouteهای کمتر مطلوب هستند، اندازه گیری می کند. وقتی که کمبود در ظرفیت حامل کمتر مطلوب وجود داشته باشد، هاب MODCOD تعدادی از Inrouteهای Upstream را کم می کند تا بتواند ظرفیت Upstream که از نظر طیفی بهینه تر هستند را ایجاد کند.

در یک سیستم VSAT مربوط به iDX 3.2، چندین گروه ترکیبی Inroute از MODCOD حامل می تواند برای هر گروه Inroute تعریف شود. یک ترکیب گروه Inroute شامل MODCOD حامل برای هر حامل در یک گروه Inroute تعریف می شود. در هر چند ده ثانیه، بازه ی زمانی دقیق قابل تنظیم توسط اپراتور شبکه بر اساس نرخ تغییرات شرایط، هاب میزان درگیری (Contention) میان ریموت ها و Throughput متوسط مربوط به هر گروه ترکیبی Inroute را بررسی کرده و بهترین گروه ترکیبی Inroute را بر اساس نیازمندی های جاری شبکه انتخاب می کند.

مثال قبل که در آن مشتری صورت مسئله ی مشابهی را دارد. علاوه بر نیاز به ظرفیت بالا برای هر ترمینال، مشتریان علاقه مندند تا وقفه در ارتباط را در محل شرکت را به حداقل ممکن ببینند. اپراتور شبکه، بعد از در نظر گرفتن نیازمندی های سرویس و برقرار کردن بودجه ی لینک، ممکن است لازم باشد تا پیکره بندی شامل سه گروه ترکیبی Inroute را ارائه دهد.

اولین گروه ترکیبی شامل همه ی Inrouteهای 8PSK 2/3 می باشد که به احتمال زیاد مربوط به ترکیبی است که در هوای صاف مورد استفاده قرار می گیرد. دو مسیر Inroute کوچکتر می توانند مقداری مقاومت در برابر تضعیف باران برای تعداد کمی از ریموت های در شرایط بارانی بوجود آورند. گروه ترکیبی میانی نیز ضروری می باشد زمانی که مقاومت در برابر باران به مقدار بیشتری نیاز است. اگر هاب تحت تضعیف بالای ناشی از باران قرار بگیرد، همه ی ریموت ها در شرایط بد قرار می گیرند. به جهت نگه داری بیشترین ریموت ممکن در شبکه، همه ی MODCODها کمتر می شوند. همانطور که در سومین ترکیب گروهی نشان داده شده است.

در این حالت اپراتور شبکه قادر به رسیدن بهترین سطح از سرویس به مشتریان می باشد همچنین می تواند محافظت های لازم در برابر در شرایط های سخت که بخشی از کل شبکه را تحت تاثیر قرار می دهد، انجام دهد.

تطبیق پذیری بلند مدت – طراحی گروهبندی ترکیبی Inroute

همانطور که در بخش قبل توضیح داده شد، طراحی گروهبندی ترکیبی Inroute تاثیر مستقیم بر روی Throughput کلی شبکه، نرخ داده ی ریموت ها و در دسترس بودن شبکه دارد. iDirect به طراحی کننده های شبکه ی VSAT کمک می کند که شبکه های موجود خود را توسعه بدهند که این کار با طراحی مناسب اندازه ی مسیر Inroute بازگشتی در درون گروه های Inroute و گروهبندی های ترکیبی انجام می شود.

با همراه بودن تغییرات همیشگی در شبکه های VSAT، چه به دلیل افزوده شدن سرویس جدید یا افزوده شدن ترمینال های جدید VSAT، طراحی مسیرهای گروهبندی Inroute و ترکیبات آن همواره باید مورد بررسی، تحلیل و بهینه شوند. با استفاده از ابزارهای موجود در نرم افزار iMonitor، یک مهندس شبکه به راحتی و سریع می تواند توزیع استفاده از ترکیبات گروهبندی را مطالعه کرده و همچنین می تواند توزیع C/No برای هر کریر، نقشه های زمانی بر حسب زمان و در نهایت اندازه گیری های لایه ی فیزیکی ریموت ها را مشاهده کند.

مزیت A-TDMA

در مقایسه با طراحی گروهبندی Inrouteهای غیر تطبیقی، TDMA تطبیقی، شبکه های iDX 3.2 را توانا می سازند که در MODCODهای بهینه تر در حالیکه محافظت بالاتری در شرایط بد محیطی فراهم می آورند، عمل می کنند. برای روشن تر شدن این موضوع، فرض کنید در شبکه ی قبل با گروهبندی Inroute غیرتطبیق پذیرکه دارای 5 مسیر Inroute می باشد و هر کدام 1Mbps هستند. همچنین فرض کنید که Inroute های طراحی شده از MODCOD نوع QPSK 3/4 باشند و دارای 4dB میزان حاشیه ی تضعیف باران دارد. با ترقی کردن به سمت iDX 3.2 با A-TDMA مسیرهای Inroute می توانند با 8PSK 2/3 بدون نیاز داشتن به نگه داشتن حاشیه ی تضعیف باران، کار کنند. در مقابل محافظت در برابر باران با در اختیار داشتن چندین اندازه ی مختلف حامل، در یک گروهبندی Inroute و امکان تغییر MODCOD بدست می آید. در نتیجه، در هوای صاف، هم Throughput و هم نرخ ارسال داده برای هر ریموت افزایش قابل ملاحظه ای خواهد داشت و همزمان محافظت در برابر باران نیز حاصل شده است. زمانی که تضعیف باران به طور گسترده اتفاق می افتد و دو گروهبندی Inroute لازم است تا به QPSK تغییر کنند، Throughput کل همچنان 16 درصد بالاتر است و حاشیه ی تضعیف با 7dB یا 75 درصد بهبود یافته است. اگر تضعیف در منطقه ی هاب اتفاق بیفتد، همه ی MODCOD ها کمتر می شوند تا بتوانند حاشیه ی 12dB یا 200 درصد بهبودی را به همراه داشته باشند. Throughput کل 10 درصد کاهش پیدا می کند اما همه ی ریموت ها می توانند همچنان در شبکه حاضر و فعال هستند.

تکنیک A-TDMA و گروهبندی QoS

روش iDirect در گروهبندی QoS برای A-TDMA مشابه حالتی است که برای Inroute ثابت نیز انجام می شود. با وجود Throughput و دردسترس پذیری مناسب، شرکت های ارائه دهنده ی سرویس SP ها با اطمینان خاطر می توانند شرایط قرارداد (SLA) خود را تامین کنند.

همچنین تمام ویژگی های GQoS از نظر Packet Prioritization هنگام کار با A-TDMA پشتیبانی می شود. علاوه بر این، مقدارهای Committed Information Rate (CIR) و Maximum Information Rate (MIR) که برای هر ریموت تنظیم می شوند نیز برقرار می شوند. زمانی که یک ریموت در شرایط تضعیف باران باید به کریر سرعت پایین تر سوئیچ کند، سیستم به آن تعداد اسلات زمانی بیشتری به جهت ثابت نگه داشتن IP Throughput اختصاص داده می شود.

با وجود تکنیک Adaptive Coding Modulation (ACM) بر روی کریرهای Downstream، ریموتی که از A-TDMA استفاده می کند الزاما نمی تواند در همه ی شرایط CIR پیکره بندی شده را داشته باشد و در شبکه بماند. در بعضی مواقع، تضعیف بسیار شدید باران می تواند MODCOD ریموت یا نرخ سمبلش را کم کند به طوریکه نتواند انتظارت IP Throughput را برآورده کند. حتی تضعیف فوق العاده شدیدتر باران می تواند ریموت را از قرار داشتن درون شبکه خارج کند.

جدای از توانایی GQoS از توانایی تقسیم منصفانه ی پهنای باند حتی زمانی که یک ریموت در تضعیف باران قرارگرفته باشد، بعضی از ارائه دهنده های سرویس ممکن است بخواهند آستانه ی لینک را فراتر ببرند به طوریکه سیستم تلاشی در برآورده کردن انتظارات QoS تنظیم شده در بخش ریموت نداشته باشد. این گزینه می تواند سیستم را در مواقع تضعیف شدید باران در سمت ریموت دستور بدهد که صرفنظر کند و امکان برآورده کردن شرایط QoS باقیمانده را بدهد. به طور پیش فرض این آستانه غیر فعال است. به طور کلی یک مسیر Inroute با A-TDMA بسیار قوی تر و مقاوم تر از Inrouteهای ثابت است.

نیازمندی های سیستم

نیازمندی های مختلفی برای اجرا کردن تکنیک A-TDMA بر روی سیستم های باندپایه ی iDirect وجود دارد. اول، TDMA تطبیقی تنها بر روی ریموت های Evolution نظیر X1، X3، X5، X7 و e8350 پشتیبانی می شود. ریموت های iNFINITI نمی توانند Inrouteهای A-TDMA را پردازش کنند. علاوه بر این، تنها کدهای تصحیح خطای FEC که 2D 16 State می باشند می توانند بر روی Inrouteهای A-TDMA عمل کنند. کدهای FEC و 2D 16 State همواره نسبت به کدهای قدیمی تر Turbo Product Codes (TPC) بهینه تر می باشند. در سمت هاب، فقط کارت های هاب iDirect XLC-M و eM0Dx می توانند برای اجرای A-TDMA استفاده شوند اگرچه بقیه ی کارت های هاب Evolution می توانند Inrouteهای ثابت را در یک گروهبندی TDMA پشتیبانی کنند. کارت هاب eM0Dx اگر که به عنوان کارت فقط دریافت کننده استفاده بشوند، به طور کامل A-TDMA را پشتیبانی می کنند.

علاوه بر موارد فوق، هر کریر Upstream که در یک گروه Inroute قرار دارند باید از اندازه ی Payload برابر استفاده کنند. به گونه ای که ممکن است هر کریر برای MODCOD های مختلف تنظیم شده باشند ولی همه ی Inrouteهایی که در یک گروه Inroute قرار دارند باید از یک Payload با اندازه ی برابر (از میان 100، 170 و 438 بایت) بهره ببرند.

نتیجه گیری

در مجموع تکنیک TDMA تطبیق پذیر یا A-TDMA بازدهی کانال بازگشتی و دردسترس بودن تحت شبکه را در شرایط نامساعد بودن آب و هوا و تضعیف بالای ناشی از باران یا برف افزایش می دهند.

یک گروهبندی Inroute می تواند حامل هایی با نرخ سمبل، MODCOD و ضریب Spread متفاوت را به صورت دینامیک پشتیبانی کرده و می تواند بر اساس خواسته ی ریموت و شرایط QoS تنظیم شده برای هرکدام از آن ها شرایط لینک را تغییر دهد.

شرکت های ارائه دهنده ی خدمات، قابلیت انعطاف در انتخاب مدل تجاری (Business Model) مناسب برای خود را دارند. با تکنیک A-TDMA، آن ها می توانند Throughput سرویس های VSAT را به ازای پهنای باند مشابه ماهواره تا 40 درصد بهتر کنند. در نتیجه آن ها می توانند پیشنهاد پهنای باند بیشتر را به کاربرانی که مشتاق کاربردهایی با مصرف پهنای بالا و عملیات های حساس هستند را تامین کنند.

همچنین آن ها می توانند پهنای باند بیشتری را به مشتریان خود از طریق مقدار مگاهرتزی که از ترانسپوندر ماهواره ی خود بدست آورند، بفروشند یا به عبارتی دیگر با وجود سطح SLA کنونی، هزینه ی پایین تری را برای سرویس خود ارائه دهند و یا هرینه ی CAPEX کمتری با قراردادن آنتن های کوچک تر متحمل بشوند.

شرکت های اراده دهنده ی خدمات می توانند بدون طراحی مجدد بودجه ی لینک از ابتدا، سطح SLA بالاتری را به مشتریان خود عرضه کنند و به آن ها اطمیان بیشتری در شرایط تضعیف شدید باران بدهند. این قابلیت علی الخصوص برای کاربردهای دریایی و هوایی مدنظر و مفید است.

دانلود مقاله بصورت PDF:

• Posted by icasat
• 06 January 2016
• مقالات

تصور کنید که مسافران قطار در حال سفر از منطقه ­ای خالی از سکنه ­باشند. در اینگونه مناطق معمولا در فواصل چند کیلومتری، فقط صحرا یا جنگل، بدون وجود نشانه­ ای از زندگی می ­باشد. در این مناطق به دلیل هزینه بر بودن، برقراری ارتباط مخابراتی وجود ندارد. قطار مسافربری حامل افرادی است که در حال رفتن به محل کار خود، دیدار همبستگان و خویشاوندان و یا تفریح و گردش می باشند. هر کدام از مسافران، در هنگام سفر، فعالیت های روزمره ی خود را دارند و علاقه دارند که آن را متوقف نکنند. در زندگی روزمره ی آن ها، ارتباط پهن باند برای مصارفی همچون اینترنت، ایمیل، ویدیو کنفرانس و غیره به اندازه ی کافی وارد شده است. برای مثال یک خانم تاجر، فایل ارائه ی خود را که با لپ تاپ یا تبلت خود دریافت کرده است را به روز می کند، توریست در اینترنت به دنبال مکان های گردشگری و رویدادهای مقصد خود می گردد، مادر با کودکان خود که آن ها را در خانه گذاشته است با Skype چت می کند، مدیر فروش شرکت بازرگانی با تماس صوتی و یا تصویری، وقت ملاقات خود را برای بستن معامله تنظیم می کند، پسران و دختران نوجوان با دوستان خود در فیسبوک در ارتباط هستند و تعدادی از مسافران برای تماشای مسابقه ی ورزشی، نمایشگر بزرگی را در جلوی خود می بینند. زمانی که مسافران درون قطار مشغول روزمرگی خود هستند، عملکرد قطار با در اختیار داشتن سیستم های نظارتی و امنیتی، کاملا ایمن و تحت کنترل است. این دنیای کوچک شده ی امروزی ما است که در آن ارتباط مخابراتی جزو لاینفک آن شده است. امروزه دیگر این مسئله مطرح نیست که بپرسیم آیا لازم است انجام شود؟ بلکه لازم است بپرسیم چگونه انجام شود؟

مقرون به صرفه ترین و قابل دسترس ترین راه حل برای ارتباط پهن باند وسایل محرک، ماهواره می باشد. شما در این بخش دعوت می شوید تا نیازهای بازار و راه حل های موجود که توسط شرکت ایکاست تهیه شده است را در ادامه ببینید.

نیازهای بازار

سازمان ها و اپراتورهای مسافربری قطار شاهد افزایش روزافزون تقاضا برای اطلاعات زنده ی (Real Time) مسافران و ترانزیت بارهای واگن می باشند. وجود نیازمندی های ارتباطی، مجموعه ی گسترده ای از سرویس ها که شامل فراهم آوردن رفاه و آسایش مسافران از طریق ارائه­ ی خدمات سرگرمی، تجاری و امنیتی نیز می­باشد را به همراه دارد. همچنین وجود این خدمات می تواند به همراه افزایش بهره وری عملیات و کنترل قطار باشد.

به طور کلی ارتباط مخابراتی قطار برای دو دسته نیاز تعریف می شود. وجود ارتباط مخابراتی برای تامین نیازهای کنترل، نظارت و امنیت عملیات های قطار مانند مانیتورینگ، پیام های هشدار و ممانعت از برخورد ضروری به نظر می رسد. در اولویت دوم ایجاد بستر لازم جهت رفاه و آسایش مسافران و قرار دادن امکان وبگردی، ایمیل، شبکه های اجتماعی، اخبار، تماس صوتی و تصویری و تلویزیون نیز از دیگر موارد قابل ارائه می باشد.

امکان ارائه ی سرویس های مخابراتی در همه ی مسیر حرکت قطار یکی از چالش های بزرگی است که شبکه های زمینی با مشکلات زیادی همراه هستند. مشکلاتی از قبیل عبور مسیر قطار از مناطق خالی از سکنه و صعب العبور، عبور از مرزهای کشورهای مختلف، هزینه ی بالای نصب تجهیزات زمینی در مناطق دور و متفاوت بودن قوانین رگولاتوری در کشورهای مختلف از این دست مشکلات می باشد. در این حالت، مخابرات ماهواره ای می توانند همه ی این مشکلات را با هزینه ی پایین تر، برطرف کنند.

اصول کلی ماهواره های مخابراتی

مخابرات ماهواره ای نقش حیاتی در سیستم مخابرات جهانی ایفا می کنند. این ماهواره ها معمولا می توانند نیازهای مخابراتی را برای مسافت های بسیار دور و کاملا مستقل از مسیر و محدوده ی تحت پوشش شبکه های زمینی، برآورده سازند. راه اندازی تجهیزات آن بسیار سریع و آسان بوده و نیازی به حفر زمین و از این قبیل کارها ندارد.

کاربردهای امروزی ستکام (SATCOM) بیشتر بر اساس ماهواره های GEO استوار هستند که در مدار دایروی شکل و در ارتفاع تقریبا 36000 کیلومتری از سطح زمین قرار دارند. این گونه ماهواره ها به دلیل ثابت بودن از دید ناظر زمینی، مزیت بالاتری نسبت به ماهواره های Non-GEO دارند. برای کاربردهای ستکام متحرک ، آنتن های ردیابی کننده همواره باید در دید مستقیم با ماهواره باشند. همچنین جهت دسترسی به لینک های پرسرعت پهن باند، استفاده از باند های فرکانسی Ku/Ka برای کاهش هزینه ی بخش فضایی (ماهواره)، توصیه می شود.

ایجاد سرویس مخابراتی باند پهن ماهواره ای بر روی قطاری که حرکت می کند یکی از چالش های تکنولوژیکی می باشد. راه حل های مختلفی برای این کار در بازار وجود دارد. یکی از این راه حل های مناسب و مقاوم که می تواند پوشش ممتدی بوجود آورد SOTM - Satellite On The Move می باشد که بنابر پهنای باند و کاربرد نهایی می تواند از میان چندین گزینه ی مختلف انتخاب شود. طبیعتا، مسیر جغرافیایی، شرایط محیطی، مکانیک قطار و البته کاربرد موردنظر، از جمله موارد مهم انتخاب راه حل نهایی SOTM می باشد که با انتخاب بهینه ی آن می توان از هزینه های اضافی کاست و منجر به افزایش درآمد شد. در شکل زیر اجزای مختلف شبکه ی SOTM نشان داده شده است. در این شکل اجزای شبکه را می توان به سه بخش فضایی (ماهواره)، هاب و تجهیزات SOTM تقسیم کرد.

همانطور که در شکل دیده می شود، هسته ای اصلی SOTM ماهواره ی GEO می باشد. این ماهواره همچون یک آینه ی رادیویی، امواج را از سمت زمین گرفته و به سمت زمین مجددا منعکس می کند. هاب، که در اصل تشکیل دهنده ی مرکزی شبکه می باشد، توسط شرکت ارائه دهنده ی سرویس SOTM برقرار شده و خدمات مربوطه را ارائه می دهد. هاب ماهواره ای در تله پورت به انواع شبکه های زمینی عمومی مانند اینترنت و خصوصی مانند شبکه های اختصاصی سازمان های مورد نظر مشتری نهایی، متصل است. در بخش تجهیزات SOTM، آنتن، سیگنال های Uplink و Downlink را به ماهواره ارسال یا از ماهواره دریافت می کند. مودم ماهواره ای نیز که در خود روتر (Router) نیز به همراه دارد وظیفه ی دیکد کردن سیگنال های ماهواره ای و تحویل آن به روتر را بر عهده دارد. وسایل متعددی از جمله دستگاه های کاربر همچون لپ تاپ، تلفن، تبلت و دستگاه های کنترل عملیات قطار به مودم ماهواره ای از طریق پروتکل ها و روش های مختلف (سیمی، بیسیم) عرضه می شود و در نهایت در دسترس کاربر نهایی قرار می گیرد.

چالش های SOTM

نیازمندی های SOTM نسبت به تجهیزات ثابت ستکام متفاوت است، از آنجایی که همه ی تجهیزات نصب شده بر روی سقف یک قطار که همان آنتن می باشد، باید به گونه ای طراحی شده باشند که با چالش های آیرودینامیک تطابق داشته باشند و همچنین دارای ارتفاع کم باشند تا قطار بتواند از تونل های کم ارتفاع عبور کند. همچنین آن ها باید بتوانند در دماهای پایین نیز کار کنند و در مقابل شوک ها و ضربه های سخت مقاومت کنند. این آنتن ها باید بتوانند ماهواره ها را ردیابی کرده و سرعت عمل بالایی در حصول مجدد (Reacquisition) لینک ماهواره ای داشته باشد. علاوه بر موارد ذکر شده، آنتن باید دارای بهره ی بالا در ارسال و دریافت سیگنال های رادیویی باشد و پهنای باند کافی به آن اختصاص دهد.

به طور کلی همه ی کاربردهای محرک مانند هواپیمایی، دریایی و کشتیرانی، زمینی، همگی با چالش های مشابهی از نظر وجود موانع دید-مستقیم (Line Of Sight) روبرو هستند. در عین حال به نظر می آید که از میان کاربردهای ذکر شده، نوع زمینی با موانع متعدد و بیشتری برخورد می کنند. چالش های مشترک برای کاربردهای ریلی و زمینی شامل موارد زیر است:

• موانع دید-مستقیم توسط ساختمان ها، درخت ها، تونل ها و دیگر ساختارها
• عبور از مرزهای کشورهای مختلف و یا مناطق تحت پوشش اپراتورهای مختلف ماهواره
• محیط های خشن محیطی مانند گرما، لرزش و تداخل های الکترومغناطیسی

در قطارهای سریع السیر چالش های زیز نیز بر موارد فوق افزوده می شوند:

• جابجایی فرکانسی ناشی از پدیده ی داپلر (Doppler)
• تغییرات قدرت سیگنال ناشی از جابجایی در مناطق تحت پوشش یک بیم (Beam)
• عبور از Footprint و یا بیم نقطه ای ماهواره
• محدودیت در ابعاد آنتن

تجهیزات اصلی SOTM

یک راه حل کامل و جامع SOTM حاوی المان های سخت افزاری گوناگون می باشد که با در کنار هم قرار گرفتن، سرویس مخابرات ماهواره ای قابل اعتماد، امن، مقرون به صرفه و قابل مدیریت را ارائه می دهد. تجهیزات زمینی سیستم SOTM شامل موارد زیر است.

آنتن SOTM با مقطع کوچک : آنتن، به تنهایی یکی از عوامل محرک فناوری SOTM می باشد. آنتن ردیاب کننده، باید مقطع کوچکی داشته باشد، سخت و تنومند باشد و بتواند بهره ی مناسبی را در گستره ی دید وسیعی ایجاد کند. در عین حال باید مقرون به صرفه بوده و نیازهای مخابرات پهن باند را برطرف کند. در شکل زیر نمونه ای از آنتن های مرسوم SOTM به همراه تصویر بدون پوشش روی آنتن (Radom) نشان داده شده است.

یکی از نیازمندی های کلیدی برای آنتن های SOTM این است که باید تداخل های آیرودینامیک را به حداقل برساند و ارتفاع آن، جهت عبور از تونل ها و زیر پل ها، از 30 سانتی متر تجاوز نکند. همچنین باید به اندازه ی کافی مقاوم طراحی شده باشد که تا دماهای 40- درجه ی سانتی گراد کار کند. وزن کم برای سهولت حرکت و نصب ایمن لازم است که ضرورت مقاوم سازی سقف لوکوموتیو/کابین قطار را کم می کند.

بهره ی آنتن بالا، نرخ انتقال بالا برای ارتباط های داده ای، صوتی و تصویری بهینه را تضمین می کند. این مسئله خصوصا برای SOTM ضروری است زیرا امکان اختصاص مقرون به صرفه ی پهنای باند و نرخ های بالای انتقال داده را جهت غلبه بر تضعیف سیگنال ناشی از وجود قطب های الکتریکی قوی در طول مسیر قطارهای الکتریکی، تسهیل می کند. آنتن های با بهره ی بالا یکی از فاکتورهای مهم هم در کاهش CAPEX (هزینه های اولیه ی سرمایه گذاری) (مانند تجهیزات LNB و BUC کوچکتر) و OPEX (مانند کاهش پهنای باند ماهواره) می باشد.

به دلیل استفاده از ماهواره های GEO که در بخش های قبل در مورد آن توضیح داده شد، ردیابی ماهواره وابسته به زاویه ی اوج (Elevation) آنتن می باشد که بستگی به موقعیت نسبی آنتن نسبت به استوا دارد، زیرا ماهواره های GEO بر روی صفحه ی استوا واقع هستند. انتخاب آنتنی که بتواند گستره ی زاویه ی اوج زیادی را داشته باشد، حداکثر انعطاف پذیری در انتخاب ماهواره را به همراه دارد. شکل زیر نشان می دهد که موقعیت نسبی آنتن نسبت به خط استوا چگونه بر زاویه ی فراز آنتن تاثیر می گذارد.

مودم ماهواره ای : مودم ماهواره ای، یک ترمینال زمینی است که جهت ارسال و دریافت داده از طریق ماهواره طراحی شده است. پیکره بندی های مختلف شبکه توسط این مودم ها قابل اجراست که بسته به نحوه ی انتقال داده در شبکه قابل تنظیم بوده که در نهایت می تواند نیازمندی های فنی مشتری را برآورده سازد.

برای شبکه های بزرگ، VSAT فناوری مطلوب می باشد. درحقیقت VSAT پهنای باند را با کمک گرفتن از فناوری TDMA ذخیره می کند تا پهنای باند را نسبت به درخواست تنظیم کند. اما برای شبکه های کوچک تر که از تعداد ترمینال های کمتری استفاده می کنند و در عین حال نیازمند لینک پر بهره هستند، مودمی که بتواند لینک نقطه به نقطه ی SCPC را برقرار کند، نتایج بهتری را به همراه دارد و مقرون به صرفه تر خواهد بود. شکل زیر را به عنوان نمونه ای از مودم ماهواره ای SATCOM مشاهده می کنید.

هر دو نوع از مودم ماهواره ای نام برده شده، برای استفاده در محیط های ثابت/محرک و با آنتن های بشقابی بزرگ طراحی شده اند. SOTM نیازمند توانایی های دیگری برای فائق آمدن بر مسائل دیگری است. دو مسئله حائز اهمیت برای مودم های SOTM شامل موارد زیر است:

• زمان حصول-مجدد (re-acquisition) سریع: زمانی که مودم لازم دارد تا بعد از قرار گرفتن در مانع، دوباره لینک شبکه را برقرار کند باید به اندازه ی کوتاه باشد تا سطح کیفیت QoS معین و مناسبی را ارائه دهد. به طور متناوب و پی در پی قرارگرفتن در موانع انسداد مسیر دید-مستقیم لینک ماهواره ای، در طول مسیر حرکت قطار ناشی از عوامل زیادی مانند درخت، ساختمان و ایستگاه ها رخ می دهد. در این مواقع، لینک ماهواره باید به سرعت برقرار شود تا تجربه ی مطلوبی را برای کاربران بوجود آورد.
• مودم های تطبیق پذیر شکل موج (Adaptive Modem waveform): اینگونه مودم ها به این دلیل لازم هستند تا بتوانند در مدت زمان هوای بارانی/برفی، لینک ماهواره ای را نگه دارند و از طرفی دیگر پهنای باند اختصاص یافته به بهترین نحو ممکن بهره ببرند. تغییر تطبیق پذیر و پیوسته ی مدولاسیون، کدینگ و ضریب Spreading در مواقع باران کمک می کند تا مودم لینک را نگه دارد. علاوه بر این، اجرای سیستم شکل موج تطبیقی برای یک سناریوی خاص، پهنای باند بهینه ای را به ارمغان خواهد آورد و هزینه های عملیاتی OPEX را کاهش می دهد.

BUC و ترانسمیتر : ممکن است اینگونه تصور شود که واحد رادیویی BUC را می توان به راحتی و از برندهای مختلف خریداری و نصب کرد اما BUC یک بخش بزرگ و نسبتا سنگین است. هنگامی که سیستم SOTM طراحی می شود، توان مصرفی، توان BUC، فضای اشغالی، هزینه و نیازمندی های سیستم خنک کننده، معیارهای تعیین BUC را مشخص می کند. سیستم BUC باید دارای قابلیت اعتماد بسیار بالا بوده و مقاوم و بهینه باشد و بتواند در شرایط محیطی مختلف، توان و گین (بهره ی) پایداری را ارائه کند.

تله پورت ماهواره ای و ایستگاه هاب : تله پورت (Teleport) یا ایستگاه هاب (Hub)، دروازه ی مرکزی ارتباط با شرکت ارائه دهنده ی سرویس اینترنت (ISP) می باشد. تله پورت ماهواره ای ممکن است توسط یک شرکت خصوصی دارای سرویس های ارائه ی خدمات پهن باند ماهواره ای باشد یا توسط یک شرکت خصوصی وابسته به شرکت اپراتور ترابری ریلی تاسیس شده باشد. برای راه حل های SOTM، به طور معمول ابعاد آنتن هاب بسیار بزرگ است و بیش از 4.5 متر قطر دارد که بتواند جبران ابعاد کوچک آنتن های SOTM نصب شده بر روی قطار را کند. بزرگی آنتن هاب این اطمینان را می دهد که پهنای باند انتقال داده بالا باشد و لینک ماهواره بسته شود.

شرکت های متخصص در امر مخابرات ماهواره ای عموما مشکلاتی در زمینه ی عدم توانایی در برآورد کردن نیازمندی های بازار SOTM دارند. جدای از راحتی نصب و راه اندازی دستگاه و سرویس های معمول حوزه ی ماهواره، برای بهینه کردن همه ی پارامترهای تاثیرگذار سیستم SOTM به تخصص بالایی نیاز است لذا تجربه ی کافی در امر اجرا و ارائه ی سرویس های مخابرات SOTM حرف اول را می زند.

شرکت عصر ارتباطات بین الملل پارس کار (ایکاست) با داشتن یکی از بزرگترین تله پورت های ماهواره ای کشور، دارای تجربه ی چندین ساله در امر ارائه سرویس های تله پورت و پهن باند در سراسر کشور، آماده ی ارائه ی انواع خدمات ماهواره ای برای سازمان ها و شرکت های مرتبط با حوزه ی حمل و نقل ریلی و SOTM می باشد.

ساختار سیستم های SOTM

تجهیزات مخابرات ماهواره های GEO که بر روی قطار تعبیه می شوند، شامل یک آنتن VSAT استابلیزه شده (Stablized)، گیرنده ی GPS و مودم ماهواره ای است. در شکل زیر نمونه ای از این تجهیزات به همراه نحوه ی ارتباط آن نشان داده شده است. در این شکل سه بخش اصلی تشکیل دهنده ی آن شامل موارد زیر است :

• سیستم آنتن VSAT: این آنتن ها، آنتن های Auto Track و استابلیزه شده ی سه محوره هستند. شرکت هایی همچون Raysat، Orbit/OrTes، Seatel، Intellian، Aerosat، KNS، EPAK و غیره از جمله تولید کنندگان این محصولات هستند.
• دستگاه و آنتن GPS یا اسیلاتور کلاک مرجع 10 مگاهرتز: برحسب آنتن استفاده شده و کاربرد نهایی، ممکن است که گیرنده ی GPS مرجع مورد نیاز باشد. در غیر اینصورت یک کلاک 10 مگاهرتز مورد نیاز است.
• سیستم تغذیه ی توان (Power)
• 

در داخل کابین قطار، سیستم های گوناگونی همراه با مودم و روتر (Router) ماهواره ای تعبیه می شوند زیرا ترافیک داده از یک خط انتقال به اشتراک گذاشته می شود و این یک مسئله ی حیاتی است که سرویس های مختلف از یکدیگر متمایز شوند. روترهای ماهواره ای عموما دارای قابلیت های VLAN، QoS و سیستم روتینگ rule-based برای مسیرهای inbound و outbound می باشند. این امکانات می تواند ترافیک دارای بیشترین اولویت مانند ترافیک صوتی و کنترلی قطار را بر ترافیک های با کمترین اولویت مانند اینترنت را متمایز کند. در شکل زیر نمونه ای از جداسازی بر اساس اولویت و کاربرد مربوطه نشان داده شده است.

برای قطارهایی که به طور متناوب واگن های آن جدا نمی شوند، کابل ارتباطی فیبرنوری میان واگن های قطار گزینه ی ایده آلی هستند. در عین حال بعضی از قطارها اینگونه نیستند و واگن های قطار دائما در حال افزوده شدن و برداشته شدن هستند. در این حالت کابل های LAN نیز به دلیل محدودیت عمر که ناشی از وارد و خارج شدن از کانکتور شبکه می باشند، گزینه ی مناسبی نیست. لذا یک کنترلر مش Wi-Fi برای ارتباط بی سیم واگن ها از طریق VLAN به روتر ماهواره ای نیاز است. این پیکره بندی در شکل زیر نشان داده شده است.

شرکت ایکاست با نزدیک به یک دهه فعالیت در حوزه های ارتباطات ماهواره ای، به توانمندی کافی جهت مدیریت پروژه های SOTM و خدمات پهن باند اعم از اینترنت و شبکه های اختصاصی سازمانی و Enterprise، رسیده است. استفاده از محصولات برندهای معتبری همچون iDirect، Hughes، Raysat، Intellian و Romantis یکی از نقاط قوت این شرکت محسوب می شود. جهت اطلاعات بیشتر و انجام مشاوره فنی و بازرگانی در خصوص پروژه های SOTM، می توانید از طریق وبگاه شرکت www.icasat.net و یا ایمیل cmo@icasat.net با ما در ارتباط باشید.

دانلود مقاله بصورت PDF:

• Posted by icasat
• 19 November 2015
• مقالات

لئو مونداله، رئیس بخش هواپیمایی اینمارست، شرکت های هواپیمایی و ارائه دهنده ی خدمات اینترنتی (ISPها) را برای تجهیز کابین مسافران هواپیما به Wi-Fi فراخوانی می کند. در طول یک سخنرانی در نمایشگاه EXPO پورتلند، آقای مونداله چندین مفهومی که نیاز است در حیطه ی ارتباط در پرواز یا IFC (مخفف In-Flight Connectivity) مورد خطاب قرار بگیرد، صحبت کرد. آقای مونداله در میان گفته هایش در ،افزایش فرصت های تجاری در صنعت ارتباط هواپیمایی، می گوید : یکی از بزرگترین مشکلات برای مسافران و خدمه های هواپیما این است که ارتباط به معنای واقعی وارد این صنعت نشده است.

هنگامی که اپراتورهای ماهواره ای سرویس های ارتباطی را برای اتاقک خلبان در هواپیما را ارائه می دادند، اینمارست تمرکز خود را بر روی مسافران و خدمه ی هواپیما به عنوان علاقه ی مضاعف آنان به اینترنت در چند سال اخیر، قرار داد. این کمپانی بسیار فعال در صنعت هوایی بوده به گونه ای که اخیرا پروژه ردیابی هواپیمایی به کمک شبکه های مخابراتی موجود در محدوده ی قاره ی استرالیا اجرا کرده است. همچنین اینمارست شبکه ای متشکل از LTE زمینی و ماهواره ای برای راه اندازی شبکه ی هوایی اروپایی (European Aviation Network) اجرا کرده است که در آن ارتباط ماهواره ای باند S اینمارست به همراه شبکه ی زمینی LTE شرکت Deutsche Telekom ترکیب شده اند.

به عنوان یک کمپانی بزرگ که سابقه ی کار در حوزه های ارتباط داده ای و هواپیمایی را دارد، مونداله می گوید که اینمارست آماده است تا خدماتی که تا کنون برای صنعت دشوار بوده است را عرضه کند. او توجه خود را معطوف بر حوزه هایی که عضوهای صنعت هواپیمایی نیاز دارند تا به آن بپردازند مانند امنیت سایبری و مطمئن شدن اینکه ایجاد ارتباط، نقطه ی ضعفی را در هواپیما ایجاد نکند.

آقای مونداله همچنین در مورد کیفیت سرویسی که می توان در اختیار مسافران قرار داد نیز صحبت کرد. او خاطر نشان کرد که شرکت های هواپیمایی نه تنها نیاز دارند که به خواسته های امروزی مشتریان و مسافران پاسخ دهند بلکه باید به نیازها و خواسته های آینده ی آنان که در آینده ظاهر می شود نیز تامین کنند.

ایشان می گوید: این حقیقت است که در بازار امروزی مخابرات، فناوری هایی که قرار است مورد تجاری سازی قرار بگیرند تا بیش از دو نسل دوام نخواند آورد و دستگاه هایی که با آن فناوری ها کار می کنند تا حداکثر 18 ماه کارایی ندارند که البته مسئله ی بدیهی می باشد. مانند 5G در شبکه های موبایلی سلولی که نسبت به نسل قبلی 4G با بازدهی بسیار بهتر ظاهر می شود.

برای استفاده از IFC، آقای مونداله تاکید کرد که این مسائل باید مد نظر قرار بگیرند اگرچه حل کردن آن ها آسان، ارزان و سرراست نیست. برای مقابله با مشکلات، او سیستم هایبرید ماهواره ای-زمینی، به عنوان بهترین راه سرویس دهی ترافیک داده ای بالا در زمان های اوج مصرف، را پیشنهاد می دهد که اینمارست تجربه ی اجرای آن را در سال 2014 دارد.

سلول های رادیویی بسیار کوچک بهترین راه برای سرویس دهی کاربران و بازارهای چگال می باشد که این مسئله در نوع شبکه های زمینی کاملا مشخص است. در صنعت هواپیمایی نیز این مسئله صادق است. تنها راهی که می توان به کمک آن به تعداد زیادی از مسافران و خدمه ها در زمان های پیک مصرف سرویس داد، سلول های رادیویی کوچک است. این روش، توان رادیویی را متمرکز می کند، منابع شبکه را استفاده ی مجدد (reuse) می کند و فرکانس را کاهش می دهد. و بنا بر گفته ی مونداله ، کارهای زیادی را از طریق فضا می توانید انجام دهید.

مونداله معتقد است که شما باید اندازه ی شبکه تان را طوری انتخاب کنید که برای اوج مصرف طراحی شده است. این کار اعتبار و کیفیت شما را افزایش می دهد. در مدت اوج مصرف، خوب نیست که سرعت در مقدار میانگین خودش باشد. آقای مونداله همچنین متذکر شدند که جنگ سرعت یا ارائه دهنده هایی که می کوشند تا سریعترین مگابیت بر ثانیه را عرضه کنند به عنوان شاخص مشتریان در نظر گرفته نشده است و آن تضمین کند تا سرعت به ازای هر دستگاه، یک شاخص مهم تر می باشد.

در مورد مدل تجاری (business model)، مونداله تاکید می کند که هر شرکت ایرلاین نیاز دارد که بر اساس مدل تجاری خودش پایبند باشد. لذا هر شرکت، راه حل مربوط به خود را دارد. علاوه بر این، او می گوید که مدل فروش اینترنت مگابایت بر ثانیه بیشتر از بقیه برای صنعت هواپیمایی مناسب است.

مونداله می گوید: من شنیده ام که همه دیتای موبایلی را بر حسب مگابایت می فروشند که این در واقع حقیقت ندارد. روشی که در دنیا برای فروش دیتا رایج است به صورت حجم گیگاباتی به ازای هر ماه است و این چیزی کاملا متفاوت نسبت به مدل محاسبه ی مگابایتی است زیرا در این حالت کاربران از مصرف دستگاه خود بیشتر وحشت زده می شوند. این چیزی نیست که مشتریان می پسندند . آن ها انتظار دارند تا یکبار پرداخت کنند و به اندازه ی کافی از بسته ی داده ی خود تا پایان سفر مصرف کنند.

در انتهای برنامه، مونداله شرکت های هواپیمایی را تشویق به آینده نگری در صنعت هواپیمایی، فناوری و رفتار مشتریان و مسافران کرد و پیشنهاد داد که راه حلی را انتخاب کنند تا آن ها را همراه با زمان در چرخه ی رقابت نگه دارد. او گفت که اینمارست و مشتریانش در حال آماده شدن برای درک نیازهای صنعت برای فعالیت تحت یک حوزه می باشند. او صحبت های راجع به وجود پیشرفت های لازم در ماهواره، ترمینال ها، شبکه های on-board و سیستم های زمینی جهت سهولت عملکرد انجام داد. او گفت: قرار نیست که راه حل نهایی از یک فناوری که در یک زمان مشخص انجام شده است، انتخاب شود. و من همه را به تشویق به انتخاب نه به صورت لحظه ای و کوتاه مدت می کنم.

نویسنده:  Juliet Van Wagenen

منبع خبر:

http://www.satellitetoday.com

دانلود مقاله بصورت PDF:

• Posted by icasat
• 02 November 2015
• مقالات

در گذشته (و شاید هم اکنون)، صدا و تصویر با شبکه ­ی سیمی کواکسیال آنالوگی انتقال پیدا می­کردند. اما به مرور زمان و با توسعه­ ی سیستم­های دیجیتال و سیستم IPTV، این امکان فراهم شد تا شبکه­ های مبتنی بر IP، محتویات صدا و تصویر با کیفیت بالا در کنار داده­ هایی همچون ایمیل، صفحات اینترنت و ... را در اختیار کاربران قرار دهند. یقینا IPTV به عنوان توانایی بالقوه شبکه ­های IP مرزهای خود را گسترده­ تر خواهد کرد زیرا می­تواند محتویات، امکانات و ویژگی­ های اینترنت را در کنار برنامه­ های سرگرمی تلویزیونی تعبیه کند.

تعریف IPTV

IPTV مخفف Internet Protocol TeleVision بوده و به سیستمی اطلاق می شود که سرویس­ های تلویزیون دیجیتالی را از طریق شبکه ی Packet-Switch و IP توزیع می­کند. با این وجود یک تعریف ثابت و قابل قبول برای IPTV وجود ندارد. در بخش زیر تعدادی از تعاریف در منابع مختلف گرد هم آورده شده است.

Wikipedia : سرویسی است که خدمات تلویزیونی را بر روی زیرساخت شبکه مبتنی بر Packet-Switch مانند اینترنت ارائه می دهد. در مقابل روش­ های سنتی این کار از طریق سیستم­ های زمینی، سیگنال­ های ماهواره­ ای و تلویزیون کابلی صورت می­پذیرد.

International Telecommunication Union - ITU: مجموعه­ ای از سرویس­ ها شامل تلویزیون، ویدیو، صوت، متن، گرافیک و دیتا می باشد که بر مبنای شبکه ­ی IP تحویل استفاده کنندگان داده می­شود تا سطحی از کیفیت، تجربه، امنیت، تعامل و قابلیت اطمینان حاصل شود.

Alliance for Telecommunications Industry Solutions - ATIS : روشی برای دسترسی امن و قابل اطمینان برای مشتریان سرویس­ های صوتی و تصویری و سرگرمی می­باشد. این سرویس­ ها شامل برنامه­ ی تلویزیونی زنده، Video On Demand یا VoD، تلویزیون تعاملی یا iTV می باشد. سرویس­ های نامبرده از طریق شبکه­ های ارسال سوئيچينگ بسته ­ای (Packet Switched) که از پروتکل­ ارتباطی IP برای انتقال صوت، تصویر و سیگنال­ های کنترلی استفاده می­کند. برخلاف روش ­های انتشار عمومی ویدیو بر روی اینترنت، با برقراری سرویس IPTV، امنیت و بازدهی شبکه، این تضمین را به ارائه دهندگان سرویس می­دهد تا تجربه ­ی ارزشمندی از سرگرمی را بوجود آورند و بازاری رقابتی را در این حوزه تشکیل بدهد.

تاریخچه ­ی پیدایش IPTV

در اواسط دهه­ ی 80 از هزاره­ ی اخیر، تعدادی از مهمترین کمپانی­ های مخابراتی تلاش­ هایی را در جهت انتقال سیگنال­ های ویدیویی بر روی فیبر نوری و DSL صورت دادند که می­تواند نقطه­ ی شروع سرویسی مشابه IPTV باشد. اولین برنامه ­ای که از طریق اینترنت برودکست شد، World News Now نام داشت که توسط کمپانی ABC آمریکا در سال 1994 تهیه شد.

در سال 1995، اصطلاح IPTV با تولید Percept Software توسط جودیث استرین (Judith Estrin) و بیل کاریکو (Bill Carrico) به عموم مردم معرفی شد اما اولین کاربرد تجاری IPTV نمایان نشد تا وقتی که کمپانی بریتانیایی Video Networks، سرویس­ های IPTV خود را در سال 1999 ارائه کرد. از آن زمان تا به حال، سرویس های متعددی از IPTV در حال ظهور و پیشرفت می­باشند.

عوامل محرک بازار IPTV

بدون شک سرویس IPTV یک سیستم مشتق شده است. IPTV بخش زیادی از ظهور خود را مدیون اینترنت باند پهن است زیرا امکان پذیری و اطمینان پذیری ارائه­ ی خدمات تلویزیونی بر روی اینترنت با پیشرفت تکنولوژی­ های مرتبط با اینترنت و انتقال داده­ ی گیگابیتی همسو بوده است. زمانی که تعداد کاربران اینترنت از مرز 2.27 میلیارد نفر در سال 2012 عبور کرد، پتانسیل عظیمی برای IPTV پیش بینی شد. مواردی که در زیر مطرح شده است، جزو عوامل پیش برنده­ ی IPTV در این سال­ها بوده است:

توسعه­ ی سریع فناوری­ های فشرده­ سازی تصویر: فشرده سازی تصویر، هسته­ ی اصلی IPTV را تشکیل می­دهد تا جایی که ویدیوهای HD میتواند بر روی ارتباط کم سرعت IP انتقال یابد.

انتقال داده­ ی پهن باند با سرعت بالا: سرعت اینترنتی که ISP ها به مشتریان خود پیشنهاد می­دهند، روز به روز درحال افزایش است و اجرای IPTV را بر روی ساختار اینترنت مناسب تر می­کند.

تجهیزات IPTV ارزان تر و بهتر: همانطور که فناوری­ های مرتبط در حال پیشرفت هستند، بازدهی و عملکرد تجهیزات IPTV نیز روند رو به رشد پیدا کرده است در حالیکه قیمتشان رو به کاهش است. علاوه بر این، بهبودی در تکنیک­های فشرده سازی مانند توسعه از MPEG-2 به MPEG-4 و H.264 AVC ، به معنای ظرفیت ذخیره­ سازی لازم برای محتویات دیجیتال و هزینه به ازای هر مگابایت هارد دیسک رو به کاهش است که این دلایل برای توسعه­ ی IPTV کافی است.

تجارت ویدیویی آنلاین در حال ظهور : Hybrid IPTV یک سرویس ترکیبی (Hybrid) از اشتراک سیستم تلویزیونی سنتی با شبکه IP تشکیل شده است. بدون شک این سیستم یک گرایش و کشش بزرگی در بازار تلویزیونی ایجاد کرده است.

وسیله­ ی لازم برای استفاده از IPTV ترکیبی تنها ست تاپ باکس (Set Top Box) مورد نظر است که می­تواند از منابع مختلف نظیر امواج زمینی تلویزیون، امواج ماهواره ­ای تلویزیون و تلویزیون کابلی دریافت داشته باشند. به همراه این ست تاپ باکس­ها، کابران می­توانند از انواع مختلفی از سرویس های تعاملی از Web گرفته تا VoD، تماس تصویری، سرویس­ های امدادی، بازی آنلاین و پیام های بازرگانی را تجربه کنند. بسیاری از پیش­بینی­های صنعتی بر این عقیده ­اند که IPTV ترکیبی، یکی از عوامل محرک اصلی IPTV به شمار می­روند.

کاربردهای IPTV

IPTV نه تنها مرزهای سرویس­های بخش Client را گسترش داده است، بلکه توانسته است وجه ی کاربردی خود را نیز اثربخش تر کند. بخش­ تجاری IPTV شامل تلویزیون (پخش همگانی یا برودکست و VoD)، ارتباطات مخابرات راه دور (سرویس­های صوتی بر مبنای IP و سرویس پیام کوتاه) و بسیاری از سرویس­های ارزش افزوده (خرید از خانه، تبلیغات تعاملی، بازی آنلاین) می­باشد. برای بسیاری از شرکت­ های در این حوزه، وارد شدن به بازار IPTV با قدم برداشتن در برودکست تلویزیون و VoD آغاز می­شود. در زیر تعدادی از کاربردهای IPTV نام برده شده است.

آموزش از راه دور : آموزش و تحصیلات همواره بازار عظیم با تقاضای بالا بوده است. IPTV می­تواند در آموزش بدون محدودیت زمانی و مکانی مثمر ثمر باشد لذا تقاضا برای آموزش از راه دور همیشه بیش از پیش بوده علی الخصوص برای نهادهای نظامی که نیاز به برقرای همیشگی آموزش و تعلیم در همه جای ممکن را دارند. در کنار این مسائل، بازدهی و قابلیت انعطاف سخنرانی و کلاس­ های درس ویدیویی، نقطه­ ی قوتی است که کلاس ­های درس سنتی با تخته سیاه و سخنرانی شفاهی وجود ندارد.

VoD برای صنعت پذیرایی از مهمان : سیستم IPTV یک پلاتفرم ایده آل برای ارائه­ ی محتویات ویدیویی می­باشد. کیفیت و تنوع در ارائه­ ی ویدیو در IPTV بهتر از سیستم­های VoD سنتی با الزامات نگه­داری کمتر می باشد.

ارتباطات ویدیویی : ارتباطات ویدیویی یکی از بهترین ارتباطات و پیام رسانی دوطرفه برای بخش خصوصی و عمومی است. کاربردهای این بخش شامل کنفرانس ویدیویی، نمایش محصول (Product demo)، سخنرانی، ورک شاپ (Work Shop) یا سمینار و غیره می­باشد.

پیام رسانی دیجیتالی یا Digital Signage : پیام رسانی دیجیتالی به فناوری جدیدی در زمینه نمایش اطلاعات و پیام­ هایی در سطح خصوصی و عمومی مربوط می­شود که صفحه نمایش آن مانند LCD، پلاسما، بوردهای LED، صفحه ­های پروجکشن و غیره می­تواند در بسیاری از مناطق خصوصی و عمومی (بازار فروش، ساختمان­های اداری) نصب شوند. با سیستم­ های IPTV، پیام ­رسانی دیجیتالی می­تواند به صورت گسترده محتویات گوناگون را بر اساس عوامل منطقه­ ای یا موضوعی نمایش داده شود.

ساختار و معماری IPTV

مفهوم اساسی IPTV، بدون در نظر گرفتن کاربرد نهایی آن این است که محتویات صوتی یا تصویری از Head-end (مرکز کنترل) جمع آوری شده و به سمت بخش مشتری از طریق شبکه­ی مدیریت شده­ی IP هدایت می­شود. در شکل زیر توصیف ساده ­ای از این ساختار نشان داده شده است:

محتویات : منابع محتویاتی که قرار است ارسال شوند می­تواند از طریق سیگنال­ های برودکست ماهواره­ ای یا زمینی، تصاویر ویدیویی ضبط شده و داده ­های آنالوگ یا دیجیتالی باشد. هر منبعی دارای تاخیر است که مهمترین عامل در تاثیر پذیری بر روی کیفیت برودکست می­باشد.

سرور انکودر/پخش : انکودر ویدیو دستگاهی، مدار، مبدل (Transducer)، برنامه­ ی نرم ­افزاری یا الگوریتمی است که محتویات ویدیویی را از یک فرمت به فرمتی دیگر فشرده کرده تا مناسب انتقال بر روی شبکه­ ی IP باشد.

انکودرها به دو دسته­ ی نرم ­افزاری و سخت­ افزاری تقسیم می­شوند. مزیت انکودر سخت­ افزاری، مستقل بودن آن نسبت به CPU یا RAM رایانه می­باشد اما محدود بودن فرمت­ های خروجی این سیستم ­ها ممکن است منجر به اختلالات در پخش یا افزایش مشکلات در ارتقای محصول نهایی شود. در مقابل، مزیت انکودرهای نرم افزاری، تنوع بسیار بالا در فرمت­ های خروجی می­باشد که عیب اصلی آن مشغول کردن حجم بالایی از قدرت پردازشی CPU و RAM هنگام انجام عملیات فشرده سازی می­باشد.

فناوری­ های پخش (Streaming) به آن دسته از فناوری­ ها اطلاق می­شود که داده­ های ارسالی را بر روی بسته­ ها و سگمنت های IP سوار میکنند. کاربران نیز می­توانند اینگونه محتویات را با پخش­ کنند­های مخصوص (VLC، Flash) اجرا کنند.

سیستم DRM : Digital Right Management مکانیزمی است برای محافظت از محتویات دیجیتال از کپی، دستکاری یا بازنشر غیرقانونی و به عنوان بخشی از فرآیند انکودینگ مطرح می­شود. فناوری­ های DRM به توزیع کنندگان محتویات اجازه می­دهند تا قوانین دسترسی خودشان را بر روی محتویات خود قرار دهند مانند محدودیت بر روی دفعات، زمان، تاریخ دسترسی، مشاهده و انتقال و غیره.

سرورهای VoD : اصطلاح VoD مخفف Video On Demand، سیستمی است که به کاربران اجازه می­دهد که محتویات ویویی درخواستی خود را انتخاب و مشاهده کنند. هنگامی که محتویات توسط مشترک انتخاب شد، داده ­های آن از طریق فناوری­ های Streaming انتقال پیدا می­کند. در این حالت گزینه­ های متعددی در اختیار کاربر است مانند اجرا، توقف، جلو بردن سریع/آهسته، عقب بردن سریع/آهسته، فریم بعدی/قبلی. سیستم­های VoD عموما محتویات را به صورت Unicasting (ارسال فقط برای یک کاربر) به مشترک ارسال می­کند. کیفیت انتقال وابسته به نرخ فشرده سازی، نرخ انتقال داده و پهنای باند مشخص می­شود.

سرورهای Application : این سرور شامل داده­ هایی از اطلاعات مدیریت کاربر Electronic Program Guid - EPG وConditional Access System - CAS  و DRM و غیره می­باشد.

سیستم صورت حساب : این سیستم اطلاعات کاربران شامل نام، آدرس، شماره­ ی کارت اعتباری، تاریخ اشتراک، جزئیات اشتراک و غیره را مدیریت می­کند.

Edge Router : این دستگاه می­تواند بسته­ های داده میان یک یا چند شبکه ­ی محلی و شبکه­ ی ATM را در مقیاس شبکه­ های کوچک محلی تا WAN مسیریابی و فیلتر کند.

STB : اختصار Set top Box بوده و دستگاهی است که تیونر داخلی داشته و می­تواند به تلویزیون یا هر نمایشگر دیگری متصل شود و سیگنالهای دریافتی را به فرمت­ های قابل استفاده دیکد کند. بر اساس منابع سیگنالی مختلف، STB های زمینی، ماهواره­ ای، کابلی و IP وجود دارند. با افزایش سیستم­ های IPTV و STB های IP، پلی میان منابع ورودی و ست تلویزیونی است. علی الخصوص STB های IP عملکردهای متفاوتی همچون VoD، PVR (با امکان جابجایی زمانی تصویر)، تلفن تصویری، بازی­های آنلاین، خرید و غیره دارند.

منبع خبر:

http://www.avermedia.com

 دانلود مقاله بصورت PDF

• Posted by icasat
• 15 October 2015
• مقالات

متنی که در صفحه­ ی اول وبگاه اوترنت (Outernet.is)، سرویسی که نحوه دسترسی آزاد اطلاعاتی دسترسی به اینترنت را در کل دنیا تغییر می­دهد، نمایش داده می شود، به این صورت است : "تصور کنید که اطلاعات به صورت کاملا رایگان در دسترس همه باشد". هم اکنون با استفاده از یک گیرنده­ و تیونر (Tuner)، کاربرانی از قاره­ ی آفریقا، اروپا، آمریکای شمالی می­توانند به محتویات سرویس اوترنت دسترسی داشته باشند و پایه گذار این سرویس آقای سید کریم (Syed Karim) امیدوار است تا نحوه ی دسترسی به این سرویس را فراتر ببرد به گونه ای که با دستگاه­ های سیار (Mobile) نیز بتوان تا ماه جولای 2015، این امر میسر گردد.

بهترین توصیف سیستم اوترنت به این گونه است که بگوییم این سرویس یک پخش کننده (Broadcaster) داده ­ی جهانی است. در سخنرانی که سید کریم در دانشگاه هنگ کنگ برگزار کرده است گفته است که مزیت این سیستم این است که برودکست (Broadcast) داده، "از یک به چند تا و در نتیجه از یک به بی نهایت" انتقال پیدا می کند.

این سرویس نسخه های آفلاین محتویاتی از اینترنت نظیر صفحه های ویکی پدیا، کتاب­های الکترونیکی، برنامه­ های متنوع رایانه و تلفن همراه و... را ارائه می­دهد. مقداری از محتویات با نظر عموم انتخاب می­شود و مقداری با فرآیندهای سخت­گیرانه ­تری انتخاب می­شود.

انتقال اطلاعات ماهواره ­ای توسط پهنای باند انتقال، محدود می­شود، لذا سازندگان اوترنت باید تصمیم خود را مبنی بر اینکه چه محتویاتی ارسال شود، بگیرند. اطلاعاتی که توسط اوترنت برودکست می­شود، توسط کاربران درخواست می­شود که بخشی از آن از طریق رای گیری میان آنان صورت می­پذیرد. همچنین مقداری از محتویات از طریق داده ­های مورد نظر اسپانسرها انتخاب می­شود.

محتویاتی که کاربران انتخاب می­کنند با یک سیستم رای ­گیری صورت می­پذیرد. کاربران در این سیستم برای رای دادن باید ثبت نام کنند و رای خود را بدهند. البته کسانی که دسترسی کمتری به اینترنت دارند در اولویت هستند. محدودیتی بر روی تعداد رایی که یک کاربر می تواند بدهد، وجود دارد. اتفاقا این روش می­تواند میزان نفوذ این پروژه میان مردم دنیا را بفهمد. همانطور که سید کریم توضیح می­دهد، ارتباطات ماهواره ­ای، گمنامی مصرف کنندگان داده را تضمین می­کند و شناسایی دریافت کنندگان محتویات توسط دولت مردان امکان ناپذیر می­شود.

بر اساس وبگاه اوترنت، سازندگان این پروژه بر روی گیرنده­ ای کار می­کنند که بر مبنای بورد لینوکسی Raspberry Pi طراحی شده است. این بورد در ابعاد کارت اعتباری، در واقع کامپیوتری بر روی بورد است که به هسته­ ی پردازشی ARM و دو عدد پورت USB مجهز شده است. Raspberry Pi بوردی بسیار همه گیر میان توسعه دهندگان نرم افزاری و سخت افزاری رایانه بوده و به دلیل مصرف پایین توان نسبت به PC و مشخصات مطلوب و ارزان برای اوترنت مناسب دیده شده است.

کاربران این سرویس به یک دیش ماهواره­ ای، LNB DVB-S و گیرنده ­ای که با لینوکس سازگار است، نیاز دارند. کمپانی به فکر ساخت و فروش تیونر های USB و گیرنده ­های کامل اوترنت در فروشگاه خود می باشند که درنهایت نحوه­ ی نصب و راه اندازی را بسیار راحت کرده و آن را برای مشتری مقرون به صرفه می­کند. این سیستم تا حدود زیادی به فرستنده­ های ماهواره­ای تلویزیون شباهت دارد. ماهواره­ های تحت پوشش محتویات اوترنت را برودکست کرده و کسانی که سخت افزار و نرم افزار مربوط را دارند آن محتویات را دریافت می­کنند. همانطور که سید کریم توضیح می­دهد، این سرویس مانند یک روتر WiFi عمل کرده و کسانی که در محدوده­ ی پوشش هستند داده­ های برودکست را دریافت می­کنند. تنها چیزی که شما نیاز دارید فقط یک مرورگر می باشد. شکل زیر گیرنده­ ی اختصاصی این سرویس به نام LightHouse را مشاهده می کنید.

اینرنت ماهواره­ ای مفهوم جدیدی نیست چرا که در حدود سال 1990 برای اولین بار مورد استفاده قرار گرفت تا جایی که کارآمدترین روش برای مناطق دوردست می­باشد. اما به دلیل طولانی بودن زمان Ping، ظرفیت پایین و قیمت بسیار بالا آن­ها را برای مصارف عموم غیر قابل توجیه بوده است. با این حال چیزی که اوترنت پیشنهاد می­دهد متفاوت از اینترنت است زیرا اوترنت در واقع آرشیوی از محتویات شامل فایل، ویدیو، کتاب، متن و... می­باشد که برودکست می­شود. هسته ی اصلی تفاوت اوترنت و اینترنت این است که اینترنت یک ارتباط دوطرفه است. در مقابل در اوترنت، داده­ ها به صورت یک طرفه دریافت می­شود ولی راهی برای ارسال داده وجود ندارد.

به نظر نمی­رسد اینترنت یک طرفه بتواند نظر کاربرانی که به طور تمام وقت نیاز به اینترنت دارند را به خود جلب کند، اما انگیزه­ ی اصلی پروژه  اوترنت بر اساس آمار دردناک و تکان دهنده ­ای است که از مردم فقیر دنیا به دست رسیده است. برای مثال درحالیکه آفریقا 15 درصد جمعیت دنیا را تشکیل می­دهد، تنها 26.5 درصد آن­ها به اینترنت دسترسی دارند درنتیجه فقط 9.8 درصد مردمی که به اینترنت دسترسی دارند را آفریقایی­ ها تشکیل می­دهند.

با وجود تغییر دنیا در زمینه­ ی سلامت و دسترسی اطلاعات، مهمتر است مردمی که واقعا به اطلاعات حیاتی نیاز دارند، علی الخصوص مردم افریقا، با جمعیت 1.2 میلیون نفری مبتلا به ایدز، به اطلاعات دسترسی داشته باشند. اطلاعاتی در مورد نحوه­ی انتشار و پیشگیری از بیماری­ها میتواند نسبت به روش­های دولتی، بسیار موثرتر باشد. همچنین در کشورهایی که دولت محدودیت­های شدید بر روی گردش آزاد اطلاعات در نظر گرفته ­اند اوترنت می­تواند این مرزها را بشکند.

در ویدئوی زیر اطلاعات بیشتر در رابطه با نحوه استفاده و کاربردهای اترنت مشاهده نمایید

منبع خبر:

http://www.engineering.hku.hk

دانلود مقاله بصورت :PDF