redes satÉlite - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/redessat1.pdf · efectuam a integração com as...

44
REDES SATÉLITE REDES SATÉLITE Universidade do Algarve Faculdade Ciências e Tecnologia Redes Sem Fios – 2004/2005 Realização: Diogo Lobo Nº:18011 Carlos Dias Nº:18013 Roland Martins Nº:18656

Upload: phunghuong

Post on 21-Sep-2018

218 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

REDES SATÉLITEREDES SATÉLITEUniversidade do Algarve

Faculdade Ciências e Tecnologia

Redes Sem Fios – 2004/2005

Realização:

Diogo Lobo Nº:18011Carlos Dias Nº:18013Roland Martins Nº:18656

Page 2: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

ResumoResumo

Breve cronologia dos satélites

Categorias de satélites

Principais características dos satélites

Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Métodos de Acesso

Handover em satélites

GSM e UMTS por satélite

Definição de Problemas de comunicação por satélite

Problemas TCP por satélite

Page 3: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Breve cronologia dos satélitesBreve cronologia dos satélites1957 Lançamento do SPUTNIK 1 (1º satélite a ser lançado)1960 Lançamento do ECHO 1 1964 formou-se o INTELSAT 1965 COMSAT's EARLY BIRD (1º satélite comercial em órbita)1976 MARISAT (Três satélites para comunicação marítima)1977 formou-se o EUTELSAT 1979 formou-se Inmarsat1979 O primeiro lançamento de Ariane1996 Iridium começa lançamento dos seus 66 satélites. 1999 Iridium terminou.

Actualmente, os satélites são meios de comunicação extremamente importantes. Por eles passam cerca de 33% das chamadas telefónicas internacionais, bem como a maior parte das transmissões televisivas internacionais.

Page 4: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Categorias de SatélitesCategorias de Satélites

LEO (Low Earth Orbit): Aproximadamente 500-1500 km;

MEO (Medium Earth Orbit) ou ICO(Intermediate Circular Orbit): Aproximadamente 6000-15000 km;

HEO (High Earth Orbit): a partir de 20000 km (onde se incluí o GEO: (Geostationary orbit) Aproximadamente 36000 km)

As cinturas de VAN ALLEN são duas zonas de elevada radiação. Encontram-se aproximadamente às distâncias da Terra de 2000-6000 km e 15000-20000 km. Devido àradiação, nestas zonas evitam-se a colocação de satélites em órbita, por provocarem grande deterioração nos satélites.

Existem três tipos de satélites que se encontram em três órbitas distintas:

Page 5: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Satélites LEO Satélites LEO ((LowLow EarthEarth OrbitOrbit))Orbitam aproximadamente a 500 - 1500 km sobre a superfície de terrestre

Têm visibilidade curta, cerca de 10 – 40 minutos

Possível a cobertura global de rádio

Latência comparável com conexões terrestres de longas distâncias: 5 - 10 ms

Têm pequenos “footprints” (padrão que o feixe faz na superfície da terra), logo, melhor reutilização da frequência.

Necessitam viajar a uma velocidade superior à de rotação da terra, não possuindo cobertura fixa.

Handover necessário de um satélite para outro

A comunicação pode ser feita de satélite para satélite ou de satélite para terminal em terra e vice-versa

Page 6: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Satélites LEO (Satélites LEO (LowLow EarthEarth OrbitOrbit) [2]) [2]

São necessários muitos satélites para haver cobertura globalSão sistemas complexos devido ao movimento do satélitesO custo destes satélites é grandeTêm um tempo de vida de aproximadamente 3 – 7 anosO atraso de propagação é pequenoA perda de propagação é baixaO período de desenvolvimento é longo

Page 7: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Satélites MEO Satélites MEO ((MediumMedium EarthEarth OrbitOrbit))

Orbitam aproximadamente a 6000 - 15000 km sobre superfície da terra

Comparando com os sistemas LEO:

Satélites movem-se mais lentamenteTêm uma visibilidade média Requer menos satélites Sistema menos complexo Muitas conexões não necessitam HandoverLatência mais alta: 70 - 80 msPrecisa de maior potência de emissão Precisa de antenas especiais para “footprints” pequenos

Page 8: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Satélites MEO (Satélites MEO (MediumMedium EarthEarth OrbitOrbit) [2]) [2]

O custo destes satélites é baixo

Têm um tempo de vida de aproximadamente 10 – 15 anos

O atraso de propagação é médio

A perda de propagação é média

O período de desenvolvimento é curto

Page 9: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Satélites GEO Satélites GEO ((GeostationaryGeostationary orbitorbit))Orbitam a 35,786 km de distância da superfície de terra

Órbita circular paralela com o equador (0° de inclinação)

A sua rotação é síncrona com a da terra

Cobre aproximadamente 1/3 da terra (bastam 3 para cobrir a terra)

Antenas com posicionamento fixo, não necessitam de ajustes

Têm um grande “footprint”, tipicamente (até 34% de superfície de terra), sendo difícil reutilizar as frequências

Necessita de alto poder de transmissão

Latência alta devido à longa distância (275ms)

Não é útil para cobertura global de telemóveis e transmissão de dados, tipicamente é usado para rádio e transmissões televisivas

Page 10: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Satélites GEO (Satélites GEO (GeostationaryGeostationary orbitorbit) [2]) [2]O sinal recebido designa-se "uplink", é amplificado e reenviado de volta ("downlink")

São utilizadas as larguras de banda de 36MHz, 54MHz e 72MHz separadas por 4MHz ("guardband").

O downlink pode ser feito utilizando um feixe global o que permite cobrir 40% da superfície da terra ou através de um feixe localizado permitindo assim cobrir uma pequena área.

Os feixes podem ser direccionais através de acesso remoto.

O custo destes satélites é Médio

Têm um tempo de vida de aproximadamente 10 – 15 anos

O atraso de propagação é grande

A perda de propagação é alta

O período de desenvolvimento é longo

Uplink

Downlink

Page 11: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Satélites HEOSatélites HEO ((HighlyHighly EllipticalElliptical OrbitsOrbits))

Os satélites tipo HEO são um caso especifico dos GEO.

Estes satélites servem para cobrir áreas que os satélites GEO não cobrem, como a área dos pólos.

Funcionam a uma altitude de cerca de 50,000 km.

A sua orbita é elíptica e varia entre 8 e 24 horas.

Page 12: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Taxas de Transmissão em SatélitesTaxas de Transmissão em Satélites

As bandas de frequência mais comuns em satélites são:

Page 13: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Page 14: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Arquitecturas de comunicações móveis por satélite [2]

Gateways e Base Stations: são estações terrestres.• GOCC (Ground Operations Control Center): Planeam e controlam o

uso de satélites pelos terminais gateway e pela coordenação deste uso com o SOCC

• SOCC (Satellite Operations Control Center): Rastreia satélites, controla suas órbitas e fornece serviços de Telemetria e Comando (T&C) para a constelação de satélites. Também supervisionam o lançamento de satélites.

Cada estação pertence e é gerida por cada operador

Recebe transmissões dos satélites com o intuito de processar as chamadas e encaminhá-las para a rede de destino terrestre

Um gateway pode servir mais do que um país

Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres

Page 15: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Arquitecturas de comunicações móveis por satélite [3]

1- A pessoa que faz o telefonema vai fazer uma chamada via satélite a um ou mais gateways.

2- O gateway encaminha a chamada até à rede telefónica pública existente. Neste caso, uma rede PLMN (Public Land Mobile Network)

3- A PLMN encaminha a chamada ao receptor desejado.

4- A duração da chamada, o serviço usado e a área de serviço são informados ao provedor de serviços, para fins de cobrança.

Visão Geral de uma Chamada Telefónica

Page 16: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Localização das estações móveisLocalização das estações móveisMecanismos semelhante ao GSMOs gateways mantêm registos com os dados de usuário

HLR (Home Location Register): dados de usuário estáticosVLR (Visitor Location Register): local da estação móvelSUMR (Satellite User Mapping Register):• O satélite aponta a uma estação móvel• Posições de todos os satélites

Registo das estações móveis• Localização da estação móvel pela posição do satélite• Pedido dos dados de usuário da HLR• Actualização da VLR e SUMR

Chamada de uma estação móvel• localização que usa HLR/VLR semelhante ao GSM• Configuração da conexão utilizando o satélite apropriado

Page 17: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Métodos de AcessoMétodos de AcessoTDMA TDMA (Time (Time DivisionDivision MultipleMultiple AcessAcess))• As ligações são sequenciais.• As ligações são sequenciais.• O espectro é dividido em intervalos de tempo.• O espectro é dividido em intervalos de tempo.

Page 18: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Métodos de Acesso [2]Métodos de Acesso [2]

FDMAFDMA ((FrequencyFrequency DivisionDivision MultipleMultiple AcessAcess))• A largura de banda total disponível é subdividida.• A largura de banda total disponível é subdividida.• Permite que vários utilizadores ao mesmo tempo.• Permite que vários utilizadores ao mesmo tempo.

Page 19: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Métodos de Acesso [3]Métodos de Acesso [3]

CDMACDMA ((CodeCode DivisionDivision MultipleMultiple AcessAcess))• Cada estação transmite com um código próprio.• Cada estação transmite com um código próprio.• As ligações são feitas ao mesmo tempo, em • As ligações são feitas ao mesmo tempo, em banda espalhada.banda espalhada.

Page 20: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

HandoverHandover em Satélitesem Satélites

Tipos de Tipos de HandoverHandover::

Intra Intra SatelliteSatellite HandoverHandover

Inter Inter SatelliteSatellite HandoverHandover

GatewayGateway HandoverHandover

Inter Inter SystemSystem HandoverHandover

Page 21: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

HandoverHandover em Satélites [2]em Satélites [2]

Page 22: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

HandoverHandover em Satélites [3]em Satélites [3]

Intra Intra SatelliteSatellite HandoverHandover::Handover de um spot beam para Handover de um spot beam para outrooutro..A mobile station A mobile station continua ainda nacontinua ainda na footprint do footprint do satellite, satellite, mas numa outra célula.mas numa outra célula.

Inter Inter SatelliteSatellite HandoverHandover ::HandoverHandover de um satélite para outro.de um satélite para outro.

A mobile A mobile stationstation deixa a deixa a footprintfootprint de um de um satélite.satélite.

Page 23: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

HandoverHandover em Satélites [4]em Satélites [4]GatewayGateway HandoverHandover ::Handover Handover de um de um gatewaygateway para outro.para outro.A mobile A mobile stationstation continua ainda no continua ainda no footprintfootprint do do satélite, mas o satélite, mas o gatewaygateway deixa a área do deixa a área do footprintfootprint

Inter Inter SystemSystem HandoverHandover::HandoverHandover de uma rede satélite para uma rede de uma rede satélite para uma rede celular celular terresteterreste..A mobile A mobile stationstation alcança uma rede terrestre, uma alcança uma rede terrestre, uma vez que é mais barata, tem uma latência mais baixa vez que é mais barata, tem uma latência mais baixa etcetc……

Page 24: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

GSM e UMTS por SatéliteGSM e UMTS por Satélite

Dois dos principais operadores:Dois dos principais operadores:

IridiumIridiumGlobalstarGlobalstar

São sistemas não São sistemas não geoestacionáriosgeoestacionários::Utilizam satélites em órbitas baixas (700 a 1500 Km acima da Utilizam satélites em órbitas baixas (700 a 1500 Km acima da

superfície), com períodos orbitais de 100 minutos.superfície), com períodos orbitais de 100 minutos.

Page 25: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

GSM e UMTS por Satélite [2]GSM e UMTS por Satélite [2]

GSM:GSM:O duplo modo (GSM + O duplo modo (GSM +

GlobalstarGlobalstar)é assegurado pelos )é assegurado pelos operadores das redes GSM, operadores das redes GSM, eles limitameles limitam--se a disponibilizar se a disponibilizar cartões que garantem a cartões que garantem a cobertura e o cobertura e o roamingroaming GSM.GSM.

Recorre à rede Recorre à rede GlobalstarGlobalstar de 48 de 48 satélites, capazes de garantir satélites, capazes de garantir cobertura em localizações onde cobertura em localizações onde as redes convencionais não as redes convencionais não chegam.chegam.

Page 26: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

GSM e UMTS por Satélite [3]GSM e UMTS por Satélite [3]

Esta ligação por Esta ligação por satelitesatelite tem duas operações:tem duas operações:Chamadas de longa distancia entre GSM e PSTNChamadas de longa distancia entre GSM e PSTNInterligação de chamadas Interligação de chamadas telefonicastelefonicas de duas redes de duas redes

GSM, ou dentro da mesma rede GSM, utilizando GSM, ou dentro da mesma rede GSM, utilizando multiplosmultiplos MSCMSC

Page 27: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

GSM e UMTS por Satélite [4]GSM e UMTS por Satélite [4]

Esta ligação permite cobrir uma área geográfica Esta ligação permite cobrir uma área geográfica larga, desde que o BSC na posição remota possa larga, desde que o BSC na posição remota possa suportar suportar BTSsBTSs múltiplo.múltiplo.

Desvantagem: A chamada tem que passar pelo Desvantagem: A chamada tem que passar pelo MSC, o que requer um duplo satélite MSC, o que requer um duplo satélite hophop. .

Compressão da voz deve ser usado.Compressão da voz deve ser usado.

Page 28: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

GSM e UMTS por Satélite [5]GSM e UMTS por Satélite [5]

Esta ligação é a mais comum na ligações GSM por Esta ligação é a mais comum na ligações GSM por satélite.satélite.

É utilizada para expandir o serviço a um custo É utilizada para expandir o serviço a um custo mínimo de inframínimo de infra--estrutura.estrutura.

Vantagem: Tem uma despesa mínima requerida para Vantagem: Tem uma despesa mínima requerida para desdobrar o serviço.desdobrar o serviço.

Desvantagem: Os Desvantagem: Os handhand--offsoffs e as chamadas do subscritore as chamadas do subscritor--àà--subscritor devem ir sobre a ligação satélite.subscritor devem ir sobre a ligação satélite.

Page 29: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

GSM e UMTS por Satélite [6]GSM e UMTS por Satélite [6]

UMTS UMTS ((Universal Mobile Universal Mobile TelecommunicationsTelecommunications SystemSystem):):

Satélite UMTS (SSatélite UMTS (S--UMTS)UMTS)Terrestre UMTS (TTerrestre UMTS (T--UMTS)UMTS)

A A SS--UMTS tem como vantagem em relação ao TUMTS tem como vantagem em relação ao T--UMTS, UMTS, tem uma distribuição mais rápida (área coberta) e tem uma distribuição mais rápida (área coberta) e fornece serviços em áreas rurais onde Tfornece serviços em áreas rurais onde T--UMTS não UMTS não chega. Além disso, Schega. Além disso, S--UMTS fornece uma solução UMTS fornece uma solução eficiente para serviços que de broadcast/eficiente para serviços que de broadcast/multicastmulticast onde onde não é suportado actualmente pelo Tnão é suportado actualmente pelo T--UMTS.UMTS.

Page 30: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Comunicação entre SatélitesComunicação entre SatélitesComunicações entre satélites Comunicações entre satélites podem ocorrer entre ISL’s:podem ocorrer entre ISL’s:

ISL ISL –– Inter Inter SateliteSatelite LinksLinks, são , são ligações entre satélites ligações entre satélites presentes na mesma camada, presentes na mesma camada, sendo necessário que se sendo necessário que se encontrem em linha de vista.encontrem em linha de vista.

O ISL aumenta a autonomia, O ISL aumenta a autonomia, reduzindo o numero de reduzindo o numero de gatewaysgateways, reduz atrasos devido , reduz atrasos devido a perdas atmosféricas.a perdas atmosféricas.

Permite routing a longas Permite routing a longas distânciasdistâncias

Só é necessário um Só é necessário um uplinkuplink e e downlinkdownlink para comunicação para comunicação entre dois agentes móveis.entre dois agentes móveis.

Page 31: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Comunicação entre Satélites [2]Comunicação entre Satélites [2]

Existência de muitos ISL’s implica um suporte de Existência de muitos ISL’s implica um suporte de routing sofisticado, complexo, caro e de routing sofisticado, complexo, caro e de complexa implementação:complexa implementação:-- complexa focagem das antenas entre satélitescomplexa focagem das antenas entre satélites-- sistema de alta complexidade devido a routers sistema de alta complexidade devido a routers em movimentoem movimento-- maior consumo de combustívelmaior consumo de combustível-- tempo de vida menortempo de vida menor

Existem várias camadas e muitos satélites, tornaExistem várias camadas e muitos satélites, torna--se necessário comunicar entre os vários satélites se necessário comunicar entre os vários satélites e as várias camadas.e as várias camadas.

Page 32: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Comunicação entre Satélites [3]Comunicação entre Satélites [3]Comunicações distantes provocam atrasosComunicações distantes provocam atrasos

São utilizados muitos ISL’s para chegar ao destinoSão utilizados muitos ISL’s para chegar ao destinoCada passagem por um satélite implica um atraso Cada passagem por um satélite implica um atraso devido a processamento e tempo na fila de espera.devido a processamento e tempo na fila de espera.

Necessário nova arquitectura e protocolos que melhorem Necessário nova arquitectura e protocolos que melhorem a situação, propôsa situação, propôs--se então a arquitectura se então a arquitectura SatelliteSatellite OverOverSatelliteSatellite (SOS)(SOS)

Page 33: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Arquitectura SOSArquitectura SOSEste sistema caracterizaEste sistema caracteriza--se por:se por:-- Múltiplas camadas de SatélitesMúltiplas camadas de Satélites

-- Os satélites em cada camada são Os satélites em cada camada são agrupados por agrupados por clustersclusters

-- Comunicação entre satélites e um Comunicação entre satélites e um utilizador é realizado pelo utilizador é realizado pelo UserUser Data Data LinkLink (UDL)(UDL)

-- Comunicação entre satélites na Comunicação entre satélites na mesma camada é feita pelos ISL’smesma camada é feita pelos ISL’s

-- As comunicações entre camadas são As comunicações entre camadas são realizadas pelo Inter realizadas pelo Inter OrbitOrbit LinkLink (IOL)(IOL)

Se possível todos os Se possível todos os handovershandovers são realizados dentro da são realizados dentro da mesma camada, procurandomesma camada, procurando--se o caminho mais curto para a se o caminho mais curto para a comunicação.comunicação.

Page 34: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Arquitectura SOS [2]Arquitectura SOS [2]

Page 35: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Problemas de comunicação por Problemas de comunicação por SatélitesSatélites

Os problemas deOs problemas decomunicação por satélitecomunicação por satélitepodem ser agrupados em 3podem ser agrupados em 3campos:campos:

Físico:Físico:

-- A atmosfera provoca A atmosfera provoca reflexões de onda, reflexões de onda, provocando atrasos e provocando atrasos e erros.erros.

-- Variação da Variação da intensidade do sinal intensidade do sinal devido a propagação devido a propagação multipathmultipath

-- Interrupções no sinal Interrupções no sinal devido a devido a shadowingshadowing

Page 36: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Problemas de comunicação por Problemas de comunicação por Satélites [2]Satélites [2]

-- É necessário ter em conta que quanto maior a distância É necessário ter em conta que quanto maior a distância maior o dispêndio de energia dos equipamentos (tanto maior o dispêndio de energia dos equipamentos (tanto em terra como no satélite).em terra como no satélite).

-- É necessário bom equipamento para que exista uma É necessário bom equipamento para que exista uma maior eficiência na comunicação.maior eficiência na comunicação.

Monetário:Monetário:

-- Existe muito dinheiro envolvido numa transmissão.Existe muito dinheiro envolvido numa transmissão.

Software:Software:

-- Problemas na camada de transporte.Problemas na camada de transporte.

Page 37: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Problemas TCP por satéliteProblemas TCP por satéliteTCP/IP é muito utilizado em comunicações por TCP/IP é muito utilizado em comunicações por satélite, isto porque:satélite, isto porque:

-- Fácil de instalar, acesso remoto, e baixo custo Fácil de instalar, acesso remoto, e baixo custo correr/manutenção.correr/manutenção.

-- Útil para países ou áreas com poucas infraÚtil para países ou áreas com poucas infra--estruturas terrestres.estruturas terrestres.

-- É fácil adicionar/remover subsistemas.É fácil adicionar/remover subsistemas.

-- Utilizado em inúmeras aplicações (Utilizado em inúmeras aplicações (exex: : conectividade Internet…).conectividade Internet…).

Em comunicações por satélite podem normalmente Em comunicações por satélite podem normalmente ser enumerados 5 características que mais afectam ser enumerados 5 características que mais afectam a performance da transmissão TCP.a performance da transmissão TCP.

Page 38: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Problemas TCP por satélite [2]Problemas TCP por satélite [2]Erros de Transmissão Erros de Transmissão -- Bit Bit ErrorError RateRate-- Número de bits enviados de forma errada num Número de bits enviados de forma errada num determinado período de tempodeterminado período de tempo

-- Ao comparar com nível médio de 10Ao comparar com nível médio de 10--77, provoca na , provoca na comunicação em satélites a perda de pacotes.comunicação em satélites a perda de pacotes.-- Existe um congestionamento, isto porque o emissor Existe um congestionamento, isto porque o emissor reduz o tamanho da sua janela, enfraquecendo a reduz o tamanho da sua janela, enfraquecendo a velocidade de transferência.velocidade de transferência.

Page 39: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Problemas TCP por satélite [3]Problemas TCP por satélite [3]BandwidthBandwidth--DelayDelay ProductProduct

RoundRound TimeTime TripTrip, é o tempo que decorre entre o envio , é o tempo que decorre entre o envio de um segmento TCP e a recepção do ACK.de um segmento TCP e a recepção do ACK.

-- Está dependente da Está dependente da infraestruturainfraestrutura, distância entre nós, , distância entre nós, condições da rede e tamanho do pacote.condições da rede e tamanho do pacote.

-- Protocolo TCP tem uma janela expansível limitada Protocolo TCP tem uma janela expansível limitada (janela deslizante), que permite transmitir um dado (janela deslizante), que permite transmitir um dado numero de segmentos antes de receber um ACK.numero de segmentos antes de receber um ACK.

-- O emissor tem de esperar um RTT antes de enviar O emissor tem de esperar um RTT antes de enviar um novo pacote, o que enfraquece a velocidade de um novo pacote, o que enfraquece a velocidade de transmissão.transmissão.

-- Normalmente enviaNormalmente envia--se mais pacotes numa se mais pacotes numa transmissão de modo a acelerar.transmissão de modo a acelerar.

Page 40: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Problemas TCP por satélite [4]Problemas TCP por satélite [4]BandwidthBandwidth--DelayDelay ProductProduct

-- É definido pelo RTT, produto entre a largura de É definido pelo RTT, produto entre a largura de banda da rede e o RTT.banda da rede e o RTT.-- Define a quantidade de dados que um protocolo Define a quantidade de dados que um protocolo deve utilizar (nº de bits que leva para encher o deve utilizar (nº de bits que leva para encher o pipepipeda rede)da rede)::

Se o BDP aumentar existe menos capacidade de Se o BDP aumentar existe menos capacidade de dados do protocolo TCP, logo este tem menor dados do protocolo TCP, logo este tem menor rendimento.rendimento.-- Considerando um pacote TCP por RTTConsiderando um pacote TCP por RTT

Se o ACK de segmento falhar aumenta o BDPSe o ACK de segmento falhar aumenta o BDP-- Se muitos pacotes de TCPSe muitos pacotes de TCP

Poderá existir perda de pacotes que não são Poderá existir perda de pacotes que não são recuperáveis.recuperáveis.

Page 41: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Problemas TCP por satélite [5]Problemas TCP por satélite [5]VariableVariable RoundRound TripTrip TimeTime

-- Utilizado para satélites não estacionáriosUtilizado para satélites não estacionários

-- O RTT é variávelO RTT é variável

-- O alcance de visão variaO alcance de visão varia

-- Atraso é variável, temos um Atraso é variável, temos um delaydelay num momento, e num momento, e outro noutro, leva a problemas na definição do RTT, logo outro noutro, leva a problemas na definição do RTT, logo problemas na transmissãoproblemas na transmissão

Page 42: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Problemas TCP por satélite [6]Problemas TCP por satélite [6]Latência:Latência:

-- Propagação (muito alta, especialmente para os Propagação (muito alta, especialmente para os GEO)GEO)

-- TransmissãoTransmissão-- QueueQueue

CongestãoCongestão

AsymetricAsymetric useuse-- A velocidade de A velocidade de downlinkdownlink é diferente de é diferente de uplinkuplink, é , é preciso ter em conta que a largura de banda para preciso ter em conta que a largura de banda para transmitir pode não ser a mesma de recepção.transmitir pode não ser a mesma de recepção.-- Tráfego de Tráfego de outgoingoutgoing por uma rede terrestre e por uma rede terrestre e recepção por um satélite.recepção por um satélite.-- Problemas de ajuste do Problemas de ajuste do delaydelay

Page 43: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

Problemas TCP por satélite [7]Problemas TCP por satélite [7]

Os mais conhecidos algoritmos de resolução Os mais conhecidos algoritmos de resolução dos problemas do protocolo TCP em dos problemas do protocolo TCP em comunicações em satélite são:comunicações em satélite são:

-- Redimensionamento da janela TCPRedimensionamento da janela TCP-- SACK’sSACK’s-- SlowSlow StartStart-- AIMD (AIMD (aditiveaditive increaseincrease, , multiplicativemultiplicative

decreasedecrease))-- CongestionCongestion AvoidanceAvoidance-- FastFast RetransmitRetransmit andand FastFast RecoveryRecovery-- CANITCANIT

Page 44: REDES SATÉLITE - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~bamine/RedesSat1.pdf · Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres. Arquitecturas de comunicações móveis por satélite

ConclusãoConclusãoNo futuro crêNo futuro crê--se que as redes de satélites se que as redes de satélites apresentem:apresentem:

-- baixos BER;baixos BER;-- Alta largura de banda, com muita assimetria.Alta largura de banda, com muita assimetria.-- Atrasos de propagação elevados (especialmente Atrasos de propagação elevados (especialmente

nos GEO’s)nos GEO’s)-- Baixa congestão interna da redeBaixa congestão interna da rede

Vai ser necessário sintonização entre protocolos e Vai ser necessário sintonização entre protocolos e software de modo a utilizar software de modo a utilizar linkslinks com grandes com grandes atrasos.atrasos.