ハードウェアルーム（衛星ネットワークインフラストラクチャとオシロスコープについて）

以前の投稿で 、衛星地球局が外からどのように見えるかを示しました。 それでは、理論を見てみましょう、さらにハードウェアの部屋に行きましょう。 コンテナで見たIFケーブルはここにあります。 さて、または彼らがここを去ると、同じ「受信」と「送信」があります。







すべてはアンテナで始まり、アンテナで終わります。







アンテナには、ミラー自体と照射システムに加えて、導波路、LNA、および（オプションで）自動追跡、防氷、および導波路の乾燥のシステムが含まれます。 注意トラフィック 。







アンテナのすぐ近くには、無線機器があります：送信機（マイクロ波電力増幅器）、コンバーター、アクティブ機器のバックアップシステム、自動追跡および防氷コントローラー。 屋根の無線機器と制御室のモデムの間には「IF信号」（中間周波数、低70/140 MHz、または1 GHz Lバンド）があります。 インバータには、ケーブルまたは「IFオプティクス」と呼ばれる特別なデバイスを使用して給電します。



それでは、ここで簡単なFAQの形で、どのように、どのように機能するかをもう一度見ていきましょう。



-どのようなデータが最も頻繁に送信されますか？

VimpelComはモバイルオペレーターとして知られているため、トラフィックの大部分がモバイルネットワークのトラフィックであることは驚くことではありません。 ただし、トラフィックの非常に重要な部分は「非モバイル」トラフィックです。つまり、企業ネットワーク、トランク音声、インターネットです。 トラフィックの所属ではなく、そのタイプを採用する場合、ここでは一意ではありません。トラフィックの大部分は同じインターネットを含むデータです。 ただし、他の最新の通信ネットワークでは。



-ネットワークはいくつの衛星を使用していますか？

チャネルの合計速度の観点から見ると、ロシアで最大の衛星ネットワークの1つがあります。 また、現在、東経57〜183度の弧に沿って散在する多数の衛星が使用されています。 好奇心For盛：183度東経-はい、実際、これはすでに3度西です。 しかし、衛星は東半球に「サービスエリア」を持っているため、この半球の後ろにリストされています。







-なぜこのような大きなミラーアンテナが必要なのですか？

実際、これは「衛星回線のエネルギー」というタイトルの別の記事のトピックです。 しかし、要するに、これは次のようなものです。ミラーの直径が大きいほど、アンテナを形成するビームが狭くなります。 そして、より多くのエネルギーがこのビームに入り、すべての方向に散乱しません。 通常の懐中電灯：電球の反射板が大きいほど、そのような懐中電灯はより遠くまでたたきます。 ここではすべて同じです。 なぜこれが必要なのか、なぜ「電球」（つまり、この場合は送信機）をもっと強力にできないのですか？ できます。 しかし同時に、あなたは「地球-宇宙」の行でのみエネルギーを改善します。 そして、衛星から送り返された信号は、何とかキャッチする必要があります。 また、受信側に小さなアンテナがある場合、受信機の入力で必要な信号対雑音比を得るために、衛星（必要に応じてリソース）からより多くのエネルギーを取得します。 また、オンボードリソースは、このスキーム全体で最も高価です。 説明のために、伝説的な参考書「衛星通信と放送」の図をL. Ya。Kantorが編集しました。







アップしているのは、信号のゲイン/ゲインのみです。 ダウンしているのは、損失/減衰だけです。 各アンテナの近くで爆​​発が見られますか？ これは正確にエネルギーのゲインであり、アンテナの直径が大きいほど大きくなります。 注意：図には、「地球-スペース」または「スペース-地球」の1つのスパンのみが表示されます（オプション）。 しかし、2回目のフライトでは、すべて同じです。 アンテナゲインは、動作する周波数範囲にも依存します。 また、周波数が高いほど、ゲインが大きくなります。 したがって、Kuバンド（11/14 GHz）で動作する直径3.5 mのアンテナは、Cバンド（4/6 GHz）で動作する7 mのアンテナとほぼ同じゲインを持ちます。 直接テレビ放送システムの大多数がKuバンドを正確に使用している理由は明らかです。



-制限されるリフレクターの最小サイズは？ TVマシンに「プレート」が少ないのはなぜですか？

北極への遠征の経験によると、彼らは異常であり、可能です。 特定の問題を解決するために、すべてのシステムが計算されます。 そして、このソリューションは、財政的な観点を含めて、可能な限り効果的でなければなりません。 はい、小さなアンテナはエネルギーの点で非効率的であり、チャネルを送信するためにより長い衛星リソースが必要です。 したがって、このようなチャネルははるかに高価です。 しかし...レポートステーションはどのくらいの期間動作しますか？ 数十分（標準の「通信」24x7x365と比較してください）。 一般に、にぎやかな通りに直径数メートルのアンテナをすばやく配置してみてください。 間違いなく、それはおそらく、レポートの主要なイベントから一般的に注意をそらすショーになるでしょう。 さらに、トランシーバーステーションの場合、最小ミラーサイズと最大送信機電力にはまだ制限があります。 その理由は簡単です。ダイアグラムが非常に広い場合、正しいアンテナ設定でも、目的の衛星だけでなく、隣接する衛星もアンテナ図になります。 同時に、そのようなステーションの送信機が十分に強力である場合、隣接する衛星を簡単に照らし、そこで動作しているチャネル/サービスに干渉を引き起こします。



-指の距離と偏光について知っておくべきことは何ですか？

最も一般的な2つの周波数範囲は、C（地球上の中間周波数-6 GHzの領域のスペースライン、ダウン周波数-4 GHz）およびKu（14 GHzアップ、11 GHzダウン）です。 衛星で利用可能な帯域全体が、周波数ごとに間隔を空けたトランスポンダー（またはトランク）に分割されます。 簡単にするために、トランスポンダーはレシーバー、周波数から周波数ダウンまで信号を転送する周波数コンバーター、特定の周波数範囲に調整されたトランスミッターのセットであると想定できます。 そして、衛星にはそのようなトランスポンダーがいくつかあります（現代の「重い」衛星について話している場合、数十個）。 同じ周波数を2回使用できるように、信号は偏光されています。 範囲Cでは、通常、Ku-線形（水平および垂直）で円（右および左）偏光が使用されます。 その結果、衛星上のトランスポンダの周波数偏波分布は次のようになります。







上は地球からの信号の衛星受信、下は地球への送信です。 トランスポンダーの中心周波数と従来の数値が示されています。 各トランスポンダーの内部には、チャネルが編成されています。 これは、エネルギーセクター、使用するシステムの種類、チャネルに必要な帯域幅、そして最も重要なことには、チャネルの必要性とオペレーターのお金に依存します。



-アップリンクの周波数が常に下向きのラインの周波数より高いのはなぜですか？ そして、なぜ周波数がまったく違うのですか？

周波数が高いほど、増幅するのが難しくなります。 そして、それほど効果的ではありません（出力電力、消費電力、重量、サイズの特性に関して）。 衛星への出力が等しい場合、アンプを設置することは明らかです。アンプの重量は軽く、エネルギー消費が少なく、熱の放出も少なくなります。 そして、より低い周波数で動作するアンプになります。 また、ボリュームが小さい場合（および衛星内が非常に混雑している場合）、1つの周波数で大きなゲインを提供することは不可能であるため、周波数は異なります。 これを行おうとすると、アンプが自己励起します。 受信と送信に異なる周波数を使用して、衛星の増幅経路全体を半分に分割します。 そして、それぞれの半分について、タスクはかなり解決可能になります。



-衛星加入者からフランスの加入者への音声経路は何ですか？ データはどのノードを通過しますか？

電話から基地局へ、基地局から衛星通信局へ、そして衛星へ、そこからこれと連携して動作する中央局へ（ハバロフスク、クラスノヤルスク、モスクワ...）。 次に、コールのあるチャネルがゾーンスイッチに到達します。 さらに、BSがウラルで、チャネルがモスクワに上陸した場合、ウラルに戻る必要があります。これがGSM / 3Gネットワ​​ークプロトコルに必要なものです。 スイッチはデータをアンパックし、実際には呼び出しから分離します。 そして、通常の電話交換の場合と同じです。番号は、このコールをさらに送信する場所（この例ではフランス）を示しています。 再びモスクワへの高速道路、モスクワの「都市間」、フランスのスイッチ、そこへ-被呼者へ。



面白いことに、GSM / 3Gのインターネットは同じ原理で動作します。 不合理？ はい。ただし、GSM / 3Gネットワ​​ークの標準およびアーキテクチャの要件は次のとおりです。duralex sed lex。 そして、陸地高速道路の二重使用は、悲しいことではありません。 衛星BSがスイッチに接続すると、さらに悲しいことに、衛星を介したアップリンクもあります。 そして、このような状況は、陸路を介して外の世界にアクセスできないほとんどすべての大都市（既述のアナディル、マガダン、カムチャッカ）で発生します。 この場合、加入者のコール（またはデータ）は「2飛躍」を通過します。 そして、これは二重のコストだけでなく、二重の遅延でもあります。 しかし、これは人生であり、あなたはすべてに慣れることができます-1.5秒の遅延を伴う会話にさえ。 LTEネットワークでは、データ転送がより合理的に編成されていることに注意してください。



-衛星がハバロフスクとイルクーツクから見える場合、信号をどこに「着陸」させるかを決定する方法は？

トラフィックソース（または逆に、最終消費者）がたとえばモスクワにある場合、もちろん、これで約50ミリ秒の遅延を再生した後、イルクーツクを選択することをお勧めします。 大規模なネットワーク、多くのタッチダウンポイント、独自の地上線、多くの衛星があるため、それぞれの場合に最適なオプションを選択できます。 少し前に、Intelsatはユーザーチャネルを着陸させるための革新的なスキームであるIntelsat Oneを発表しました 。 そして、私たちはこれを少なくとも10年間、あまり苦労せずに行ってきました。



今のところすべてです。 次の部分はそれほどロマンチックではありません。21世紀に制御室に行って、なぜエンジニアがオシロスコープを必要とするのかを確認し、同時に信号経路をさらに詳しく調べます。

装備品

私たちは冷たい高い屋根から暖かい居心地の良い設備部屋に降ります 。 かなり広い部屋にあり、「純粋な衛星」機器だけでなく、チャネルおよびチャネル形成機器、自動電話交換、光および銅線断面、低電圧電源システム、およびそれらのバッテリーも多数設置されています。 そして、もちろん、気候と空調システム。 そして、これがこの建物にある唯一のハードウェアではありません。



入り口では、良い形の規則が要求するように、波を渡して足を拭く必要があります。 後者を加速するために、マットの後に残っているすべての汚れを注意深く取り除く特別な粘着パッドが作られました：







コンテナからのケーブルは別のラックに入れてください。 それらを認識していますか？







同じラックに「IFグループスプリッター」がインストールされ、モデムを備えたラックに沿って信号を配信します。







スプリッターの各ペアは、1つのトランスポンダーの受信と送信です。







「Rx＃55」の場合：グループ受信スプリッターから2つのラックおよびスペクトル監視システム（赤いマーカーでマークされたコネクター）へのタップ。



モデムラック内の個々のモデムに信号を配線するために、同様のスキームが使用されます。











複数のトランクで動作するモデムがラックにある場合、対応する数の受信および送信スプリッタペアがそのようなラックにインストールされます。







これはすべてFC 70/140でうまく機能します。 しかし、Lバンドの場合、屋根と機器室の間のケーブルの減衰は容認できないほど高くなります。 そして、アナログRF信号を光学系に押し込むことができるデバイスを使用します。







減衰が顕著に少ないことに加えて、無線干渉やケーブルへの干渉がまったくありません！



すべての信号のパラメーターは、スペクトラムアナライザーで監視できます。 ラックグループの配線IFにここにインストールされます。 各トランクを制御するために、このラックのフロントパネルのコネクタで終わる特別なベンドが提供されます。







さて、モデムに行きましょう...







モデムは、特定のデジタルインターフェイスを特定のアナログチャネルとインターフェイスするように設計されたデバイスです。 ただ？ 衛星モデムの場合-そうではありません。 衛星チャンネルは「中継チャンネル」ではありません;ここにまともなエネルギーを保つことは容認できない贅沢です。 そして、このようなノイズの多いチャンネルで作業できるように、モデムには非常に高度なコーデックが装備されています。 コーデックのタスクは、エンコード段階で有用な情報に「冗長」チェックビットを追加することです。 そして、デコード段階で-これらのチェックビットから送信された情報を復元し、エラーを除去します。 さらに、情報は最小限の追加でエンコードし、デコードする必要があります-できるだけ正確に、最小限の時間で。 デコーダが動作するほぼすべてのアルゴリズムは、長い間知られています。 しかし、前世紀の最後の四半期にシンプルなWitterbyデコーダーの実装が利用可能になった場合、最近のコーデック（TPC、LDPC、VersaFec）は、過去10年間に起こったコンピューターテクノロジーの大きなブレークスルーの後にのみ登場する可能性があります。 衛星通信で使用されている最新のコードは、パフォーマンスのほんの数デシベルがシャノンの理論的限界に達していません。



上記は、16QAM変調で動作できる最初のモデムです。 以下は、より現代的で、より速く、より生産的な対応物です。 同時に、それらは著しく小さく、軽く、より経済的です。







これらは「固定チャネル」を作成できるモデムでした。 しかし、オンデマンドでチャネルを提供するための機器：







同じケーブルと同じカードのように見えます。 しかし実際には、従来のモデムよりもスーパーコンピューターで強力なルーターです。 結局のところ、彼の仕事は紛れもないチャンネルを編成するだけでなく、苦しんでいるすべての人の間でこのチャンネルを共有することでもあります。 これにより、特定のユーザーおよび特定の種類のトラフィックに対して確立された「サービスクラス」。 また、これを行うには、最小限の処理遅延で行います。 そして、割り当てられたタイムスロットの数と送信されたパケットの数に関係なく、各エンドユーザーのパケットのジッターが最小になるように分割します。



チェーンのさらに下には、チャネル形成装置があります。 多くのものは、モデムが設置されている同じラックにあります。 これにより、インターフェイスケーブルの長さが最小になります。







衛星チャネルは、さまざまなパケットスイッチに到達できます。











まあ、「誰もがツシカについて知っている。」 そしてここにある-Nortel Passport。 十分な古代の車。 しかし、おそらく、それは音声トラフィックによりよく（より注意深く、穏やかに）対処します。



チャネルは光学系をさらに通過できます。







そして、あるネットワークから別のネットワークに切り替えます。







完全に化石のNewbridge TDMマルチプレクサがまだいくつかあり、それらはクラスで最高と考えられています。 「ずいぶん昔、遠くの銀河で...」

他に何が面白いですか？ さて...

上げ床の下での楽しみ方をご覧ください。 そして、これは最もいっぱいの場所ではありません。 長年にわたってケーブルが入り込み、その下のスペースが急速に消費されました。 ここで、たとえば、タイルを上げて静かに下げることができます。 でも、タイルを持ち上げる場所をいくつか知っていると、歯磨き粉をチューブに詰め込んでいるような気分になります。







このハードウェアに現れた「外の世界」へのほぼ最初の交差点：







以下のキャビネット-電話「エコー抑制器」：







前の銅の十字架...







...および背後：







また、光学：







低電圧バッテリーとその監視システム：











はい、この素晴らしさはすべて高度なハードウェアにすでにインストールされています。 すべてが始まったとき、小さな部屋がありました。 その後、機器が機能していたとき、壁がきちんと壊れ、ホールが拡大しました。 さて、あなたは今日そのような実験の準備ができていますか？



そして、これは最初の16QAMモデムを搭載したラックに常駐する、古くて自然なオシロスコープです。











古いモデムは、エンジニアがエンジニア向けに作成しました。 はい、彼らはモデムが悪いと言った組み込みの診断を持っていました。 しかし、何が悪いのか-彼女は言わなかった（そして今でも彼女は本当に言っていない、正直に言うと）。



そして、真のエンジニアは何をしましたか？ そうです：モデムのフロントパネルを裏返しました...







オシロスコープを制御ポイントIおよびQ（標準のコスタ復調回路の主要な制御ポイント）に接続しました...







そして、モデムによって取得されたアイダイアグラムのタイプを考慮しました。







これはとてもいいです。







これはちょうどいいです。







しかし、これは非常に悪いです。 すべてが明確になっていますか？



ところで、モデムの最新バージョンでのみ、開発者はアイダイアグラムを表示する機能に戻りました。 確かに、今では定性的に新しいレベルで実装されています。 オシロスコープはもはや必要ではなく、ウェブベースのインターフェースだけです。

また、当社の古代のモデムは、パスを測定するためのシンプルで便利で信頼できるツールとして時々使用されます。

ネットワークの監視と操作

システムを監視しないと、ネットワークの通常の動作は不可能です。 9つのタイムゾーンで動作し、一部はモスクワから見えない衛星（地球は丸い、極東、すでに「反対側」にあると見なされます）を使用する衛星ネットワークも例外ではありません。



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