Clever Geek Handbook

كل شيء عن مشروع Starlink Satellite Internet. الجزء 13. تأخير الشبكة الساتلية وطرق الوصول إلى الترددات الراديوية

الجزء 1 ‣ الجزء 2 ‣ الجزء 3 ‣ الجزء 4 ‣ الجزء 5 ‣ الجزء 6 ‣ الجزء 7 ‣ الجزء 8 ‣ جزء 9 ‣ الجزء 10 ‣ الجزء 11 ‣ الجزء 12



تأخير القمر الصناعي على شبكة سبيس إكس



الكمون (زمن انتقال اللغة الإنجليزية) ، أو ping ، هو ميزة كبيرة لشبكات الأقمار الصناعية في مدار منخفض عبر الشبكات في المدار الثابت بالنسبة للأرض (GSO ، 36 ألف كيلومتر فوق الأرض). بالنسبة إلى GSO ، فإن التأخير في اتجاه واحد هو 600-800 مللي ثانية ويتم تحديده بالوقت الذي تصل فيه إشارة الراديو إلى القمر الصناعي وتعود إلى الأرض. Ping يساوي ضعف وقت التأخير. لا يؤدي زمن الانتقال الكبير فقط إلى مشكلات كبيرة لتطبيقات الإنترنت المهمة مثل أنفاق VPN وسطح المكتب البعيد وحتى المحادثات الهاتفية ، ناهيك عن ألعاب الكمبيوتر ، ولكن أيضًا يقلل بشكل كبير من سرعة نقل المعلومات عبر بروتوكول IP في القناة ، بغض النظر على النطاق الترددي المادي الرسمي.



الشكل: سرعة نقل المعلومات عبر بروتوكول IP ، اعتمادًا على وقت التأخير للقنوات ذات عرض النطاق الترددي المختلف.



إن الكمون المنخفض (ping) هو العنصر الأساسي لشبكات المدار الأرضي المنخفض وميزتها الرئيسية على السواتل العاملة في مدار ثابت بالنسبة إلى الأرض. من الضروري أن يكون لدى SpaceX اختبار ping أقل من 100 مللي ثانية ، وهو معيار للجنة الاتصالات الفيدرالية عند النظر في طلبات المنح من الميزانية لربط المشتركين في المناطق الريفية (برنامج RDOF) مع تأخير أطول ، يكاد يكون من المستحيل الحصول على هذه المنحة. إذا تحدثنا عن مقدار التأخير ، فإنه يتشكل بالنسبة للمشترك من التأخير في شبكة الأقمار الصناعية (بين البوابة ومحطة المشترك) والتأخير في الشبكة الأرضية - من البوابة إلى NCC لشبكة Starlink - نقطة تبادل الحركة والموقع الذي يحتاجه المشترك.



يتكون التأخير في مقطع ساتلي من ثلاثة مكونات:



  1. التأخير في الفضاء الخارجي (هناك تأخير قدره 3-4 ميلي ثانية) ،
  2. تأخير الأجهزة عند تعديل وإزالة تشكيل حركة مرور IP في إشارة راديو (هذا من 5 إلى 20 مللي ثانية) ،
  3. التأخير في تخصيص مركز التحكم في الشبكة (NCC) لمكان في رتل (رتل فائق) لإرسال الحركة من بوابة / مطراف. بالنسبة لعدد من أوضاع التشغيل ، على سبيل المثال ، في حالة استخدام الترددات في وضع قناة مخصصة ، يمكن أن يكون هذا التأخير مساوياً للصفر. بالنسبة لأوضاع الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDM) ، يمكن أن يصل هذا التأخير إلى عشرات المللي ثانية.




فيما يتعلق بما سبق ، فإن افتراضات بعض المؤلفين بأن نقل المعلومات للتداول في البورصة في شبكة Starlink يمكن أن يكون أسرع منه في الشبكات الضوئية الأرضية ، بسبب استخدام العديد من القفزات عبر الأقمار الصناعية ، هي افتراضات خاطئة بشكل لا لبس فيه - بسبب تراكم أخطاء الأجهزة عند الهبوط على البوابة وصعود جديد إلى القمر الصناعي.



في 29 سبتمبر 2020 ، أرسلت شركة سبيس إكس خطابًا إلى لجنة الاتصالات الفيدرالية ، أشارت فيه إلى البيانات التي تم الحصول عليها أثناء الاختبار التجريبي المغلق لمحطات المشتركين في أغسطس - سبتمبر 2020. تحتوي الرسالة على الجدول التالي للاختبار الأسبوعي لمجموعة من 30 محطة طرفية ، مع نقل الملفات في غضون 15 ثانية. تم إجراء أكثر من مليون قياس وقت تأخير.





كما ترون من الرسم البياني ، في 95٪ من الحالات ، كان التأخير أقل من 42 مللي ثانية ، وفي 50٪ أقل من 30 مللي ثانية ، وهو ما يناسب تمامًا متطلبات برنامج RDOF ، ولكن بالكاد يمكن استخدامه لتنظيم تداول عالي التردد ...



تقنيات الوصول إلى الطيف الراديوي





من بين طرق وصول محطة المشترك إلى طيف الترددات الراديوية على القمر الصناعي ، ما يلي:



  1. مع التخصيص الدائم لنطاق التردد للمحطة.
  2. طلب الوصول المتعدد المعين.


الطريقة الأولى أبسط بكثير في تنفيذ الأجهزة ، بينما يتم تخصيص جزء معين من طيف التردد على القمر الصناعي لكل مطراف.





الشكل: مخطط طيفي لاستخدام مورد التردد في أسلوب قناة مخصصة لـ SCPC - قناة واحدة لكل نوع حاملة.



وتتمثل ميزة هذه الطريقة في سرعة إنشاء اتصال - بمجرد أن يشير هوائي المطراف إلى القمر الصناعي ، يمكن أن يبدأ إرسال المعلومات إلى البوابة. عيب هذه الطريقة هو أن المقطع الساتلي يستخدم بطريقة غير منطقية ، حيث أنه في معظم الأوقات لا يرسل مطراف المشترك المعلومات ، نادراً ما تتجاوز كفاءة (أو معدل الاستخدام) لهذه القناة 5٪. لذلك ، على سبيل المثال ، إذا وعدت خطة خدمة شبكة Starlink للمشترك بسرعة 100/40 ميجابت / ثانية ، فإن الحد الأقصى لعدد المشتركين عند استخدام وضع القناة المخصص سيكون 6 جيجابت / 100 ميجابت = 60 مشتركًا ، مما يجعل الشبكة غير مربحة للغاية.



المبدأ الثاني هو نفاذ عدة مشتركين إلى قناة تردد واحدة بتقسيم الوقت أو التردد.



الطرق ذات الوصول الجماعي (TDMA - الوصول المتعدد بتقسيم الوقت ، FDMA - الوصول المتعدد بتقسيم التردد ، وما إلى ذلك) ، على الرغم من تعقيد تنفيذها ومتطلبات المزامنة في إرسال الحزم من محطات المشتركين ، تتيح استخدامًا أكثر كفاءة لعشرات المرات لنطاق تردد الشبكة ونقل معلومات أكثر بعشرات المرات (حركة المشتركين).





تين. مخطط الوصول إلى مورد تردد ساتلي باستخدام وصول مجموعة TDM / TDMA.



ميزة أخرى لهذه الأنظمة هي أنه من الممكن تغيير معدل نقل البيانات إلى محطة طرفية منفصلة في نطاق واسع - يسمح لك النظام بإعادة توجيه النطاق الترددي الكامل لمحطة البوابة تقريبًا إلى محطة مشترك واحدة. ومع ذلك ، فإن هذا يزيد بشكل كبير من التأخير في الإرسال ، لأن مركز التحكم في الشبكة (NCC) مسؤول عن تخصيص الوقت والمكان في الإطار لإرسال الحزمة بواسطة محطة المشترك ، ويجب أولاً أن تنتقل المعلومات التي يريدها طرف المشترك X إلى الاتصال بالإنترنت وبدء الإرسال يجب أن تحدد NCC ، لتتم معالجتها هناك ، وجود فتحات مجانية في الإطار على أقرب قمر صناعي (وإذا كان محملاً بالكامل ، على قمر آخر) ، وسيتم إرسال معلومات حول الترددات المجانية إلى البوابة ، ومنه إلى محطة المشترك.بعد ذلك فقط يمكنهم البدء في الإرسال ، وعلى هذا التردد ، سترسل محطة المشترك فقط خلال الوقت الذي تكون فيه في بقعة صغيرة مع استقطاب وترددات معينة ، أي ما لا يزيد عن 6-7 ثوانٍ ، وبعد ذلك ستقع المحطة الطرفية في منطقة أخرى شعاع صغير بترددات و / أو استقطابات مختلفة. من الأفضل أن يتم الإبلاغ عن المعلومات المتعلقة بحجم حركة المرور المطلوبة من قبل المشترك مسبقًا إلى NCC ، وسيكون الأخير قادرًا على حجز فتحات في الإطار الخاص بهذه المحطة في جميع النقاط الصغيرة التي ستقع فيها محطة المشترك عندما يتحرك القمر الصناعي فوق منزل المشترك. إذا كانت هناك خريطة طريق في ذاكرة محطة المشترك ، فسيكون من الممكن توفير اتصال سلس ومشاهدة فيديو مستمرة على الإنترنت.أثناء وجوده في بقعة صغيرة ذات استقطاب وترددات معينة ، أي لا تزيد عن 6-7 ثوانٍ ، وبعد ذلك ستقع المحطة الطرفية في منطقة حزمة صغيرة أخرى ، بترددات و / أو استقطاب مختلفة. من الأفضل أن يتم الإبلاغ عن المعلومات المتعلقة بحجم حركة المرور المطلوبة من قبل المشترك مسبقًا إلى NCC ، وسيكون الأخير قادرًا على حجز فتحات في الإطار الخاص بهذه المحطة في جميع النقاط الصغيرة التي ستقع فيها محطة المشترك عندما يتحرك القمر الصناعي فوق منزل المشترك. إذا كانت هناك خريطة طريق في ذاكرة محطة المشترك ، فسيكون من الممكن توفير اتصال سلس ومشاهدة فيديو مستمرة على الإنترنت.أثناء وجوده في بقعة صغيرة ذات استقطاب وترددات معينة ، أي لا تزيد عن 6-7 ثوانٍ ، وبعد ذلك ستقع المحطة الطرفية في منطقة حزمة صغيرة أخرى ، بترددات و / أو استقطاب مختلفة. من الأفضل أن يتم الإبلاغ عن المعلومات المتعلقة بحجم حركة المرور المطلوبة من قبل المشترك مسبقًا إلى NCC ، وسيكون الأخير قادرًا على حجز فتحات في الإطار الخاص بهذه المحطة في جميع النقاط الصغيرة التي ستقع فيها محطة المشترك عندما يتحرك القمر الصناعي فوق منزل المشترك. إذا كانت هناك خريطة طريق في ذاكرة محطة المشترك ، فسيكون من الممكن توفير اتصال سلس ومشاهدة فيديو مستمرة على الإنترنت.سيتم إخطار NCC مسبقًا ، وستكون الأخيرة قادرة على حجز فتحات في الإطار لهذا الجهاز في جميع النقاط الصغيرة التي ستقع فيها محطة المشترك عندما يتحرك القمر الصناعي فوق منزل المشترك. إذا كانت هناك خريطة طريق في ذاكرة محطة المشترك ، فسيكون من الممكن توفير اتصال سلس ومشاهدة فيديو مستمرة على الإنترنت.سيتم إخطار NCC مسبقًا ، وستكون الأخيرة قادرة على حجز فتحات في الإطار لهذا الجهاز في جميع النقاط الصغيرة التي ستقع فيها محطة المشترك عندما يتحرك القمر الصناعي فوق منزل المشترك. إذا كانت هناك خريطة طريق في ذاكرة محطة المشترك ، فسيكون من الممكن توفير اتصال سلس ومشاهدة فيديو مستمرة على الإنترنت.



بطبيعة الحال ، يزيد هذا من تعقيد معدات البوابات ومحطات المشتركين والشبكة بأكملها ، مما يتطلب التحكم المستمر من مركز التحكم ، والحفاظ على التشغيل المتزامن لجميع البوابات ومحطات المشتركين.



لأسباب عامة ، تعد طريقة القناة الأولى المخصصة أكثر ملاءمة لتنظيم الاتصالات للمهام العسكرية / الحكومية ، والثانية هي توفير الخدمات للعملاء التجاريين العاديين. لا توجد حاليًا معلومات حول طريقة الوصول إلى مقطع الفضاء وتفاصيله التي سيتم استخدامها في نظام Starlink. ومع ذلك ، نظرًا لأن مشروع Starlink الأصلي قد تم تنفيذه من قبل السكان الأصليين لـ Broadcom ، والتي تتخصص في النطاق العريض الأرضي و 5 G ، يمكن أخذ بروتوكولات الوصول منهم.



في 29 سبتمبر ، أرسل سبيس إكس خطابًا إلى لجنة الاتصالات الفيدرالية ، ردًا على التعليقات الواردة من ViaSat حول تطبيقه لتغيير شبكة StarLink ، توفر هذه الرسالة لأول مرة بيانات حول تنسيق القناة الفضائية على الخط إلى محطة المشترك:



حتى وقت قريب ، كانت الشبكة تجمع محطات المستخدم في مجموعات من 8 لكل رتل راديوي ، بدلاً من 20 مطرافًا لكل إطار راديوي يدعمه النظام. يهدف خيار التشغيل هذا إلى دعم التحسين المستمر واختبار الشبكة ولكن ينتج عنه إدخال تأخير 2.5 مرة بين الإطارات الراديوية لمستخدم معين في خلية محملة بالكامل ، بما يتوافق مع أحجام المجموعة الأصغر. الأهم من ذلك ، تم تمكين ميزة البرنامج هذه للتو وهي مصممة خصيصًا لتحسين السرعات في الخلايا المكتظة بالسكان ، وزيادة الإنتاجية بمقدار 2.5 مرة تقريبًا.



بناءً على هذه الفقرة ، يمكننا أن نستنتج أن القناة تستخدم طريقة الوصول TDM.



معلومات حول الإضافات إلى المواد المنشورة سابقا
1. 14/12/20 , 14 2020 . — SpaceX , 50-



8. " 14/11/20 Starlink RIDGELINE MOUNT

...





More articles:


All Articles