1396/11/15

اینترنت ماهواره ای چیست و چگونه کار می‌کند؟

اینترنت ماهواره‌ای عبارتی است که به انتقال و دریافت داده‌ها از دیش ماهواره کوچکی بر روی زمین و برقراری ارتباط با یک ماهواره جغرافیایی اطلاق می‌شود. این ماهواره در ارتفاع حدود ۳۶ هزار کیلومتری از خط استوا، جایی در مدار نزدیک زمین (LEO) قرار دارد.
اینترنت ماهواره ای چیست و چگونه کار می‌کند؟

اینترنت ماهواره‌ای یکی از روش‌های دسترسی به محتویات وب است که به‌واسطه ارتباطات ماهواره‌ای محقق شده است. از این قابلیت در مناطقی استفاده می‌شود که امکان مستقر کردن تجهیزات سرویس‌دهی زمینی وجود نداشته باشد یا در صورت وجود از کیفیت لازم برخوردار نباشند.

اینترنت ماهواره‌ای و جزئیات مربوط به آن
اینترنت ماهواره‌ای را می‌توان در سه نوع آفلاین، آنلاین یک‌طرفه (One Way) و آنلاین دوطرفه (Two Way) دسته‌بندی کرد. ماهواره‌ها اشیایی هستند که در یک مدار مشخص به دور جرمی بزرگ‌تر در حال گردش‌اند. اساساً می‌توان ماهواره‌ها را در دودسته طبیعی و مصنوعی طبقه‌بندی کرد. برخی ماهواره‌ها طبیعی هستند، مانند اقمار سیارات که به دور آن‌ها در حال گردش هستند. برخی دیگر نیز مصنوعی و ساخته دست بشرند؛ مانند ماهواره‌های مختلف تلویزیونی و رادیویی که به دور زمین در حال گردش هستند. اگر اطلاعات بیشتری در خصوص ماهواره‌ها می‌خواهید، به مطلب زیر نگاهی بی اندازید.
تقریباً سه دهه بعد از آغاز به کار اولین شرکت‌های خصوصی ارائه‌کننده خدمات اینترنتی، حالا کمپانی وان وب (OneWeb) که شعارش «دسترسی برای همه» است، توانسته مبلغ ۵۰۰ میلیون دلار برای ساخت سیستم ماهواره‌ای که اینترنت را باقیمت مناسب برای همه مردم در هر جای کره زمین ارائه می‌دهد، جمع‌آوری کند.
وان وب شرکت ساخت و نصب تجهیزات ماهواره‌ای اعلام کرده است که این مبلغ که از طرف پشتیبان‌هایی مثل کمپانی ایرباس، اینتل‌ست، گروه ویرجین و کوکاکولا تأمین‌شده، صرف پژوهش و ساخت کلیدهای اصلی پروژه‌ای خواهد شد که اینترنت ماهواره‌ای را برای مردم نقاط محروم در کره زمین قابل‌دسترسی خواهد کرد.
ماهواره‌ای که در مدار قرار دارد اطلاعات خود را به موقعیتی بر روی زمین که مرکز عملیات شبکه (Network Operations Center) نامیده می‌شود، منتقل می‌کند. مرکز عملیات شبکه نیز به یک شبکه خصوصی متصل است. بنابراین مجموع این ارتباط از دیش ماهواره‌ای تا ماهواره در مدار قبل از آنکه به اینترنت برسد توسط مرکز عملیات شبکه جریان دارد.

اینترنت ماهواره ای چیست و چگونه کار می‌کند؟
 این دیاگرام ساده چگونگی انتقال اطلاعات در یک شبکه ماهواره‌ای را نشان می‌دهد.

شیوه ارتباط داده به‌وسیله ماهواره، حداقل ازنقطه‌نظر کاربر اینترنت، چندان با روشی که یک شخص با آن از ارائه‌دهنده داده مستقر بر روی زمین استفاده می‌کند، تفاوت ندارد. نکته کلیدی که باید به خاطر داشته باشید این است که هر بار که یک سیستم ماهواره‌ای توسط یک نصب کننده پیکربندی شود، در این حالت سرویس ماهواره، عیناً همانند سرویس‌دهنده‌های معمولی اینترنت یا همان ISP ها خدمات‌رسانی می‌کند. البته تفاوت‌های کوچکی وجود دارد که در ادامه به شرح آن می‌پردازیم.

ماهواره زمین ثابت (Geostationary satellites) چیست؟

اینترنت ماهواره ای چیست و چگونه کار می‌کند؟
منطقه‌ای در فضا وجود دارد که اگر شما ماهواره‌ای را در به آنجا بفرستید، بر روی زمین ثابت و ایستا به نظر می‌رسد. اتفاقی که رخ می‌دهد، این است که این ماهواره درواقع با همان سرعتی در مدار زمین حرکت می‌کند که با آن سرعت، زمین به دور خودش در حال چرخش است.
در این حالت یک ماهواره زمین ثابت مدار حرکتی خودش به دور زمین را دقیقاً در ۲۴ ساعت و یا یک روز زمینی طی می‌کند. ماهواره‌های زمین ثابت همگی در مداری در ارتفاع حدود ۳۶ هزار کیلومتری (۲۲ هزار و ۳۰۰ مایلی) و دقیقاً بر روی خط استوای زمین در حال گردش هستند و در مناطق دیگر حضور ندارند.

طول جغرافیایی یک ماهواره
اسامی تمامی ماهواره‌های زمین ثابت با عبارت مانند “Galaxy 18” و یا “AMC-4” و همچنین طول جغرافیایی آن‌ها همراه است. اگر از دوران دبیرستانتان به خاطر داشته باشید، طول جغرافیایی به آن خطوط فرضی اطلاق می‌شد که دو قطب زمین را به یکدیگر متصل می‌کردند و در نقشه‌برداری و جهت‌یابی کاربرد داشتند.
طول جغرافیایی زمین‌بر پایه ۳۶۰ درجه است که از منفی ۱۸۰ تا مثبت ۱۸۰ را شامل می‌شود. به‌صورت قراردادی اعداد مثبت مربوط به مناطق شرق زمین و اعداد منفی متوجه مناطق غربی زمین است.
حال اگر طول جغرافیایی یک ماهواره را بدانیم، می‌توانیم به موقعیت دقیق آن ماهواره در آسمان بالای سرمان پی ببریم، چراکه همان‌طور که گفته شد ماهواره‌های زمین ثابت (ژئو استیشنری) همواره بر بالای خط استوای زمین (عرض جغرافیایی صفر) قرار دارند.

اینترنت ماهواره ای چیست و چگونه کار می‌کند؟
بیایید قدری پیچیده‌تر نگاه کنیم. مفهوم طول جغرافیایی، زمین را به دو نیمکره شرقی و غربی تقسیم‌بندی می‌کند. تمام نقاط مداری ماهواره‌ها بین ۰ تا ۱۸۰ درجه در نیمکره شرقی و نیز ۰ تا ۱۸۰ درجه در نیمکره غربی واقع است.
به‌عنوان‌مثال یک ماهواره که بر فراز جزایر گالاپاگوس واقع‌شده و به سرویس‌دهی مناطق آمریکای شمالی و جنوبی مشغول است، در نقطه‌ای مداری با طول جغرافیایی ۱۰۱ درجه غربی واقع است. یا در مثالی دیگر، ماهواره‌ای که بر فراز مالزی قرار دارد و به سرویس‌دهی آسیا و استرالیا مشغول است، در نقطه‌ای مداری با طول جغرافیایی ۱۰۰.۵ درجه شرقی قرار دارد.
طول‌های جغرافیایی ماهواره‌های ثابت زمین به نصب کننده‌ها می‌گویند که دیش ماهواره‌ای را باید در کدام جهات قرار دهند. به‌علاوه دریافتن موانع موجود در نقطه نصب و ماهواره کمک می‌کنند.

خط دید ماهواره (Satellite Look Angle)
هرگونه مانعی (مانند درخت و یا کوه) در سیگنال‌های ارسالی ماهواره تداخل ایجاد خواهد کرد. موضوع بسیار مهمی است که نباید میان محل نصب دیش ماهواره و ماهواره موجود در مدار، مانعی وجود داشته باشد. در صنعت به این موضوع “خط دید” (line-of-sight) ماهواره اطلاق می‌شود.
خوشبختانه یافتن خط دید یک ماهواره یا استفاده از ابزار “محاسبه‌گر خط دید” (Look Angle Calculator) امری ساده‌شده است. تنها باید دو موضوع را وارد کنید؛ یکی آدرس دقیق (هر نقطه‌ای در دنیا) و دیگر طول جغرافیایی ماهواره مداری.
این دو مورد را در محاسبه‌گر وارد کنید، پس به شما جهت دقیق ماهواره، میزانی که لازم است دستگاه نسبت به خط افق بالاتر باشد و یک تصویر هوایی از محل نصب که جهت دقیق ماهواره را می‌گوید، به شما گزارش خواهد کرد.

لیتنسی ماهواره (Satellite Latency)
یک تفاوت مهم که میان سرویس اینترنت ماهواره‌ای و ISP های مستقر بر روی زمین وجود دارد، چیزی است که به آن لیتنسی (Latency) ماهواره می‌گوییمٰ؛ واژه‌ای معمول در ادبیات ماهواره‌ای.
اگر بخواهیم ساده بگوییم، تعریف لیتنسی پاسخ به این سؤال است؛ چقدر طول می‌کشد تا سیگنالی از اطلاعات از جایی به ماهواره برسد و مجدداً پاسخ آن دریافت شود.
همان‌گونه که می‌دانید داده‌ها در سفرهای ماهواره‌ای با سرعت نور جابجا می‌شود. سرعت نور را می‌تواند حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه عنوان کرد. همچنین بالاتر ذکر کردیم که ماهواره‌های زمین ثابت در فاصله حدود ۳۶ هزار کیلومتر در بالای زمین مستقر هستند. به این نکته دقت کنید که این مسافت باید ۴ مرتبه پیموده شود (از کامپیوتر به ماهواره … از ماهواره به مرکز عملیات شبکه … از مرکز عملیات شبکه به ماهواره … از ماهواره به کامپیوتر).
درمجموع این مسافت چیزی در حدود نصف مسافتی است که نور در یک ثانیه طی می‌کند. بنابراین می‌توانیم مقدار لیتنسی یا تأخیر در بازیابی سیگنال را حدود یک‌دوم ثانیه یا ۵۰۰ میلی‌ثانیه محاسبه کنیم. البته که این عدد، برای من و شما زمان زیادی نیست، اما برخی اپلیکیشن‌ها نظیر وی‌پی‌ان (VPN) ها و یا بازی‌های آنلاین به‌هیچ‌عنوان چنین تأخیر را نمی‌پسندند.
تصور کنید در حال بازی هستید و پس از کشیدن هر بار ماشه اسلحه باید نیم ثانیه منتظر بمانید. عذاب‌آور نیست؟ بنابراین دانستن مقدار لیتنسی ماهواره‌ای که قرار است از آن اینترنت دریافت کنید، امری بسیار مهم است.
یک تصور رایج غلط این است که لیتنسی منجر به کاهش سرعت و نرخ انتقال فایل‌ها می‌شود؛ این موضوع درست نیست. انتقال یک فایل ۱ مگابایتی با سرویس اینترنت ماهواره‌ای با سرعت ۵ مگابایت بر ثانیه، همان‌قدر زمان می‌خواهد که انتقال آن با یک ISP مستقر بر روی زمین با سرعت ۵ مگابایت بر ثانیه به آن نیاز خواهد داشت.
تنها تفاوت اینجاست که سرویس ماهواره‌ای برای شروع فرآیند انتقال داده نیم ثانیه زمان می‌خواهد، زمانی که چندان قابل‌توجه نیست.

ضریب اطلاعات متعهد شده (CIR)
CIR واژه‌ای است که اغلب در صنعت ماهواره‌ای به کار می‌رود. به بیان ساده به این معناست که ISP ماهواره‌ای متعهد می‌شود یک حداقل سرعتی را برای تبادل ارتباطات شما تضمین کند. CIR به طول معمول ۱: ۱ (بخوانید یک در برابر یک) است. به این معنا که شما داده‌های کانالتان با عضوی دیگر به اشتراک نمی‌گذارید و همواره، بیشترین مقدار سرعت ممکن در اختیار شما است. این مفهوم غالباً با ضریب اشتراک (Contention Ratios) که ادامه به آن می‌پردازیم، اشتباه می‌شود.

ضریب اشتراک (Contention Ratios)
به بیان ساده ضریب اشتراک، حداکثر تعداد کاربرانی است که از یک پهنای باند استفاده می‌کنند. هرچه این میزان کمتر باشد، در ساعات اوج مصرف سرعت اینترنت با کاهش کمتری همراه خواهد بود؛ به‌عبارت‌دیگر تعداد افراد کمتری در پهنای باند شما شریک هستند. ضریب اشتراک برای مشترکان سرویس‌دهنده ماهواره‌ای اینترنت ۱: ۴۰۰ (یک به چهارصد) است. ضریب اشتراک تماماً با ضریب اطلاعات متعهد شده، متفاوت است.
ضریب اشتراک به معنای این است که سرعت اینترنتی که شما دریافت می‌کنید نه‌تنها تضمین‌شده نیست، بلکه میان تعدادی دیگر از کاربران به اشتراک گذاشته می‌شود، به‌عنوان‌مثال ضریب اشتراک ۱: ۱۰ به این معناست که اگر سرعت اینترنت شما ۲۵۶ کیلوبایت بر ثانیه باشد، در اوج مصرف می‌تواند تا ۲۵ کیلوبایت بر ثانیه کاهش یابد.
در این حالت شما نمی‌دانید که همه مشترکان دیگر شما آیا در حال دانلود فایلی هستند یا خیر. موضوعی که منجر به کند شدن سرعت اتصال همه کاربران خواهد شد.

محدوده ماهواره (Satellite Footprint)
محدوده یک ماهواره به بازه‌ای از مکان گفته می‌شود که دیش ماهواره نصب‌شده احتمالی در آنجا، امکان اتصال با ماهواره مداری را خواهد داشت. در تصویر زیر می‌توانید محدوده ماهواره Galaxy 18 را برای شمال آمریکا مشاهده کنید. همچنین طول‌های جغرافیایی ماهواره‌های مختلفی لیست شده است که به‌واسطه آن می‌توانید خط دید ماهواره موردنظر خود را در هر نقطه‌ای از سیاره که هستید پیدا کنید.

اینترنت ماهواره ای چیست و چگونه کار می‌کند؟

باند فرکانسی Ku Band
ارتباطات ماهواره‌ای، انتقال‌هایی رادیویی هستند که در باند فرکانسی Ku از طیف الکترومغناطیسی قرار دارند. باند Ku از همان باندهای فرکانسی است که افسران پلیس در آشکارسازهای رادیویی خود استفاده می‌کنند. دیش‌های ماهواره‌ای Ku Band امر انتقال را در فرکانس ۱۴ هزار تا ۱۴ هزار و ۵۰۰ مگاهرتز انجام می‌دهند.
همچنین آن‌ها در رنج فرکانس ۱۱۷۰۰ تا ۱۲۷۵۰ داده‌ها را دریافت می‌کنند. L-Band ها از دیگر باندهای رایج ماهواره‌ای هستند که در پایانه‌های قابل‌حمل و تلفن‌های همراه ماهواره‌ای کاربرد دارند. C-Band ها نیز در دیش‌های ماهواره‌ای بزرگ و Ka-Band ها در دیش‌های ماهواره‌ای کوچک استفاده می‌شوند.

EIRP–dWB و اندازه دیش

قدرت سیگنال دریافتی در هر نقطه از سطح زمین را با ERIP نمایان می‌شود. هرچه این مقدار بیشتر باشد باید اندازه دیش یا آنتن موردنظر برای دریافت اینترنت ماهواره‌ای کاهش یابد. واحد اندازه‌گیری سیگنال‌های دریافتی از ماهواره dBW است و هر چه مقدار آن بیشتر باشد، اندازه دیش لازم نیز کوچک‌تر است. ماهواره‌های مختلف، dBW متفاوتی دارند. اگر در منطقه‌ای زندگی می‌کنید که مقدار dBW کم است. برای دریافت حداکثر سیگنال‌ها باید دیش بزرگی انتخاب کنید.

تجهیزات بیرونی (Out Door Equipment)
در کنار دیش (بازتابنده یا رفلکتور)، به یک انتقال‌دهنده ساده به نام تحت عنوان BUC، یک دریافت‌کننده LNB برای سیستم ماهواره‌ای نیاز است. هردوی این موارد به باعث می‌شوند کابل کواکسال یا هم‌محور (coax cable)، که مجموعه را به روتر داخلی متصل می‌کند، به بهترین نحو ممکن عمل کند.
BUC ها در قدرت‌های مختلف برحسب وات عرضه می‌شوند. بیشترین مقدار آن در بهترین سامانه‌های ماهواره‌ای وجود دارند که حتی در شرایط محیطی ضعیف هم سرعت بسیار بالایی را ارائه می‌کنند. مصرف‌کنندگان عمدتاً از BUC های یک وات استفاده می‌کنند.


منبع: تکراتو

مخابرات ماهواره‌ای |

نظر شما
اخبار مرتبط

وان‌وب یک گام دیگر به ارائه‌ی اینترنت ماهواره‌ای نزدیک شد

1396/08/22
شرکت وان‌وب با عقد قراردادی جدید با شرکت هیوز (Hughes) به‌زودی ارائه‌ی اینترنت ماهواره‌ای را آغاز خواهد کرد. ۳۱ درصد از مردم جهان به اینترنت دسترسی ندارند. وان‌وب (OneWeb) شرکتی است که قصد...

هواپیمایی امارات اینترنت ماهواره‌ای در حین پرواز فراهم می‌کند

1396/09/04
هواپیمایی امارات قصد دارد تا سال 2020 میلادی هواپیماهای بویینگ 777 ایکس موجود در ناوگان خود را به اینترنت وای فای مجهز کند.

پربازدیدکننده ترین خبر

معرفی بازی؛ با شبیه‌ساز فضایی اوربیتر، در فضا سفر کنید

اگر به دنبال یک بازی فضایی هستید که باعث می شود احساس کنید که فرمانده یک سفینه هستید، باید اوربیتر را در رایانه خود نصب کنید. Orbiter یک شبیه‌ساز فضایی سه بعدی است که در آن محیطی کاملا واقع گرایانه از فضا ترسیم شده است.