|
Facultatea de Matematica-Informatica,
Curs I.D. Anul I, profilul Informatica,
in cadrul universitatii Spiru Haret - Bucuresti,
filiala
Ce este Internetul ?
Internetul ca termen poate avea in ziua de astazi mai multe sensuri, strans inrudite dar utilizate in contexte diferite.
Scris cu initiala mare, Internet se refera la reteaua mondiala unica de computere interconectate prin protocolul IP. Predecesorul Internetului a fost creat in 1965 cand Ministerul Apararii din SUA a creat prima retea de calculatoare interconectate numita Arpanet. Megareteaua Internet de astazi deriva din Arpanet.
Substantivul internet scris cu minuscula inseamna de obicei acelasi tip de mega-retea, insa cu sensul de mediu de informatie.
Din punct de vedere tehnic, internet poate insemna o retea de mari dimesiuni ce interconecteaza o serie de retele autonome.
In ziua de astazi, Internetul este intretinut de o multime de firme comerciale si se bazeaza pe specificatii tehnice foarte detaliate, ca de exemplu asa numitele "protocoale de comunicatie", care descriu si si aplica toate regulile de comunicatie.
Ca termeni inruditi se mai folosesc intranet si extranet. Intranet este o retea particulara ce se caracterizeaza sub aceleasi principii ca si Internetul, insa cu aces restrans sau fara legatura cu Internetul. Extranetul, fata de intranet, ofera acces special altor persoane sau grupuri externe la reteaua privata.
Dupa cum spuneam, Internetul este un ansamblu de retele interconectate prin mari noduri de comunicatii intretinute de firme comerciale. Principala problema a acestor firme este interconectarea si garantarea vitezei de acces la informatii dintr-o sub-retea intr-alta. Astazi, firmele ce se ocupa de inetrconectarea sub-retelelor sunt reglementate de asociatii mondiale precum IANA (Internet Asigned Numbers Authority), RIPE si altele. Acestea asigura printre altele unicitatea adreselor IP si a numelor domeni.
Firmele comerciale ce se ocupa cu alocarea adreselor IP in cadrul Internetului exista la nivel national in fiecare stat sub numele de TLD (Top Leader Domain). Acestea se ocupa atat de rutarea claselor de IP unice cat si de numele de domenii locale, in Romania RoTLD.
In fiecare stat exista unul sau mai multi asa numiti ISP (Internet Service Provider) care se ocupa cu rutarea informatiei din mega-retea catre end-user, folosind diferite modalitati de transmisie a datelor, mediile de transmisie fiind variate : prin fibra optica, prin unde radio, prin linie telefonica, prin cablu UTP sau FTP, wireless si altele.
Cea mai simpla metoda de conectare la Internet si care poate fi implementata oriunde pe glob, fie in varful muntilor, fie pe cea mai indepartata insula din Pacific, este prin satelit insa este si cea mai costisitoare.
Tehnologia satelitilor incepe sa devina o mare resursa pentru utilizatorii de Internet, permitand largimi mari de banda pentru download, precum si pentru multe alte servicii interesante.
In ultimii cativa ani satelitii au inceput sa fie folositi pentru comunicatia in Internet, in primul rand de catre ISP-uri medii-mari (ISP= Internet Service Provider), dar am intalnit si utilizatori individuali. Conexiunile prin satelit sunt un tip diferit de cele terestre, cu temporizari (timing-uri) diferite, cum ar fi RTT (Round Trip Time), dar si cu valori diferite ale largimii de banda, pana la 2 Mb/s sau mai mult.
Cum functioneaza? Semnalul de downstream ajunge la client printr-un system format din antena satelit, convertor de sunet si placa DVB. Antenele satelit sunt de mai multe feluri si forme: parabolice, offset, wave frontier, etc, in functie de destinatia utilizarii lor. Convertorul - asa-numitul LNB (sau LNC, Low Noise Block) are un castig mai mare cu cat valoarea in dB este mai mica, de exemplu un LNB de 0.2 dB ofera o calitate mai buna a receptiei semnalului de la satelit decat un LNB de 0.6 dB.
Antena offset Wave Frontalier Antena parabolica
Cele mai intalnite placi DVB (Digital Video Broadcasting) sunt SkyStar 2. Acestea fac conversia semnalului de la satelit in semnal digital audio, video sau data.
Insa pentru a receptiona semnalul aferent de la satelit, trebuie sa facem o cerere catre internet pentru informatiile dorite. Folosind o tehnologie One-Way, acest request il putem face printr-o cale terestra, o linie telefonica sau o un alt tip de conexiune.
Tipic exista 2 tipuri de cereri:
- http
- ftp
Ambele au un flux mic de date pentru cerere si un volum mare de date pentru raspuns, asa ca satelitii lucreaza bine cu aceste a, dar cu un timp mai mare de raspuns. Aceasta este cea mai mare problema a conexiunior prin satelit (ganditi-va la o distanta tipica la care orbiteaza satelitii de cca 36000 km, asa incat veti avea un timp de acces de km / 300.000 km/s = 0.120 s = ] 120 ms pe care trebuie sa le adaugati de la conexiunea clasica la Internet de doua ori pentru ca ISP-ul trimite odata catre satelit iar clientul descarca de la satelit).
ISP-uri recente permit clientilor utilizarea si a altor servicii, ca:
-chat
-news
si multe altele
Asa numitele servicii one-way (monosens), care constau in servicii de mail, download la cerere (unde faceti rezervari de fisiere) si site-download; aceste servicii sunt off-line (neconectate), asa incat le puteti accesa fara modem, sau alt fel de conexiuni sunt cele mai ieftine.
Trebuie sa amintim si alte tehnologii satelitare: conexiunuea dublu-sens (2-way). Acestea folosesc antena parabolica pentru conexiunea la Internet in ambele sensuri. Costa mult mai mult decat cele monosens. Asteptam mai multe in aceasta directie in vitorul apropiat, la momentul actual permit o largime de banda de 4 Mb/s la download si 256k la upload.
Aparatura destinata conexiunii two-way.
Care este largimea de banda maxima? Depinde de multi factori: scopul ISP-ului, parametrul TCP window folosit, aplicatiile folosite de clienti, si mai important decat toate, 'Congestia internet'. Va puteti astepta la o largime de banda maxima de 1-4Mb/s si o medie de 10-30KBytes/s dar, repet, depinde de multi alti factori.
Oricum, unele ISP-uri (Furnizori de Servicii Internet) pretind ca va asigura 'largime de banda maxima', in timp ce media largimii de banda poate fi mult mai mica, datorita congestiilor dintre ISP-uri. Alte ISP-uri va garanteaza largimea de banda minima, ceea ce are o inteles decat cea maxima, pentru ca este disponibila tot timpul.
Cand vorbim de cei mai importanti sateliti utilizati in Europa pentru traficul de date ne referim la: Astra - 19.2 grade E, Hotbird - 13 grade E, Europestar - 45 grade E, Eutelsat - 8 grade V, Astra 2 - 26 E , Arabsat 3A - 26E.
Iata o lista a celor mai cunoscuti sateliti :
|
|
|
In Europa cunoastem circa 8 ISP-uri care ofera acces Internet prin satelit: EuropeOnLine - EON, Netsystem, Starspeeder, Sat Node, Eliosat, Falcon, SkyDSL, OpenSky si DirectPC. Insa inainte de a apela la un astfel de serviciu, verificati aria de acoperie a satelitului si diametrul necesar al antenei.
Dupa cum se stie, cu orice fel de card DVB puteti deasemeni receptiona si canale TV digitale (doar cele gratuite), iar unele carduri au support pentru interfata comuna de decriptare a canalelor codate.
Cardul CAM (sunt multe standarde folosite pentru decriptare: SECA, IRDETO, VIACCESS 2.4 - 2.5, NagraVision 1-2, CryptoWorks,CONAX, BISS si altele) este dispozitivul care permite decriptarea (pentru TV, RADIO si date), in timp ce Interfata Comuna sau C.I. (ETSI EN
50221) permite
conectarea intre
Acum vom incerca sa intelegem cum functioneaza si in ce conditii, conexiunile prin satelit.
Ne putem imagina legatura prin satelit ca o legatura fara fir clasica, radio (wireless), intelegand prin asta o legatura intre doua sisteme care nu folosesc un cablu pentru a comunica.
Legaturile fara fir sunt foarte diferite de cele cablate pentru ca exista anumite probleme aditionale de rezolvat cum ar fi sensibilitatea, problemele legate de securitate, s.a. Pot aparea si alte probleme legate de vreme, in special in conditii de ploaie sau ninsoare.
Oricum, trebuie sa avem in vedere primul principiul al legaturilor fara fir: vizibilitate directa libera de obstacole, care este IMPERATIVA si fara de care nu putem comunica.
In conexiunile prin satelit folosim un tip special de antena, o antenna parabolica, care ne confera un castig mare la receptie, necesar pentru a receptiona semnalul de la satelit. De fapt, satelitul are o orbita geostationara si neinclinata la circa 36.000 km si singurul tip de antena pe care il putem utiliza fara probleme si pentru o calitate superioara a receptiei este antena parabolica.
Iata in in tabelele de mai jos corespondenta dintre valoarea EIRP si diametrul antenei optime necesare pentru receptia semnalului masurate cu un LNB universal de 0.6 dB :
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) este puterea aparenta trimisa catre receptor, considerand ca semnalul este impartit egal in toate directiile, sau cu alte cuvinte, produsul aritmetic dintre puterea de transmisie si coeficientul castigului antenei si se calculeaza dupa formula :
EIRP = G * P = 10(g/10) * P [W]
unde
G: Coeficientul castigului antenei
g: Castigul antenei [dBi]
P: Puterea de transmisie [W]
Frecventele de receptie pot fi de la 9.75Ghz la 10.6Ghz in banda Low si de la 10.6Ghz la 12.75Ghz in banda High (de la transponderul satelitului, emitatorul care ne trimitedate), o frecventa foarte inalta, dar fedderul (convertorul, LNB-ul din centrul antenei parabolice) converteste acest semnal la 1-2Ghz asa incat putem trimite semnalul la receptor prin cablu (pana la 40m, depinde de pierderile cablului). Luand ca reper satelitul HotBird 8, iata amplasarea frecventelor de transmisie in benzile Low si High:
Prin placa DVB ne imaginam un receptor clasic la 1Ghz receptionand semnale analogice de la satelit, convertindu-le in semnale digitale si livrandu-le catre nivelul de retea (ISO OSI 1 ): aici, codul firmware din card genereaza pachete pe doua nivele (cam ca ethernet) pentru a fi trimise catre calculatorul nostru cu linux, windows, sau alt sistem, in final vom transforma aceste date in pachete TCP/IP, pe care le putem utiliza pe calculator.
Exista o serie de setari ce definesc conexiunea dintre placa DVB si LNB, frecventa de lucru fiind una dintre caracteristicile necesare conexiunii si se incadreaza in benzile de receptie Low si High, de exemplu 12.678 Mhz (12.678.500 Khz). Symbol rate (sau baud-rate) defineste bit-rate-ul impartit la numarul de bits transmisi in fiecare symbol si se masoara in symboli-pe-secunda, Hertzi (Hz) sau Baud (Bd). Polarizarea este o setare a antenei configurabila din software si in banda de receptie Ku poate lua valorie V (vertical) sau H (orizonatal). PID-ul este folosit pentru a selecta o transmisiune dintre mai multe semnale ale aceleiasi frecvente.
Trebuie sa specificam si masca filtrului de biti care ne indica cat de mare este grupul adreselor MAC destinatie (masca bitfilter este similara netmaskului TCP/IP, singura diferenta este ca masca bitfilter este pe 48 de biti, iar netmaskul TCP/IP este pe 32 biti. Intotdeauna, datele Internet sunt transmise cu PID unicast, in timp ce iformatiile video sunt transmise folosind PID multicast.
Calcularea adresei MAC este necesara pentru securitatea accesului la servicii, aici specificam care va fi adresa MAC a cardului DVB. Trebuie facut acest lucru pentru ca unele ISP-uri folosesc un algoritm (arp tables) care va calculeaza adresa MAC din adresa IP, alte ISP-uri folosesc propria dumneavoastra adresa MAC.
Urmeaza sa facem o cerere folosind interfata modem (de exemplu ppp0 sau orice alta interfata pe care o folosim pentru a comunica cu Internetul), apoi raspunsul se va intoarce la interfata noastra DVB (dvb0).
Sistemele de operare moderne ne permit sa receptinam datele printr-o interfata de intrare diferita de cea prin care am facut cererea. Pentru a face aceasta, e nevoie sa dezactivam controlul fluxului pentru unele pachete.
Pentru autentificare la serviciu unele ISP-uri prin satelit folosesc asa-numita 'autentificare prin proxy': cand folositi proxy-ul lor, trebuie sa indicati un nume de login si o parola pentru a continua cererea (trebuie initial sa va inregistrati cu un cont pentru a folosi serviciile lor prin satelit): odata facuta aceasta, ISP-ul foloseste adresa IP a dumneavoastra pentru a calcula adresa MAC (in arp tables), care va trimite raspunsul.
Alte ISP-uri pot cere o configuratie a unei conexiuni VPN intai (folosind un login si o parola), apoi vor controla contul de login (cand extrag adresa MAC) apoi vor trimite datele catre (si numai) cardul DVB (adresa MAC).
Cerintele hardware sunt urmatoarele: in primul rand un computer nu extrem de avansat, o placa DVB cu software-ul aferent, o antena care sa corespunda standardelor ISP-ului ca diamentru pentru locatia stabilita, un LNB one-way in cazul in care instalatia va fi utilizata doar pentru downstream (sau two-way, in cazul in care se va face si upstream pe aceeasi configuratie), o linie de upstream (in cazul in care traficul se va face one-way) si desigur conectica.
La instalarea placii DVB se va avea in vedere si configuratia personalizata a ISP-ului care ofera accesul la serviciul de intelrnet.
Instalarea antenei de receptie se face intr-o locatie extrem de stabila din puct de vedere fizic, avandu-se in vedere ca orice deviere de la orientarea acesteia catre satelit este vitala pentru calitatea transmisiei, punctul de legatura cu suportul de sustinere necesitand o stabilitate maxima.
Satelitii mai sus amintiti sunt plasati intr-o orbita geostationara in jurul ecuatorului cu inclinatie 0 grade, la o distanta de aproximativ 36-38.000 km de pamant. Luand ca reper unul din satelitii HotBird plasati la 13.2 grade Est fata de meridianul 0 GMT, HotBird 8, un satelit lansat anul trecut, si sa verificam intai daca locatia in care ne aflam se afla sub acoperirea acestui satelit. Vom urmari pe harta sa de acoperire valorile EIRP pentru a sti cat va trebui sa aibe antena in diametru pentru o receptie optima a semnalului :
Vedem ca in Romania avem de la HotBird 8 o valoare EIRP de aproximativ 50-51 dBW, deci dimensiunea optima a antenei necesare este de 60 de centimetri, insa este recomandata una mai mare pentru o stabilitate ridicata a semnalului in caz de intemperii.
Incercand sa orientam o antena parabolica cu diamentrul de 90 de centimetri catre acest satelit din locatia Iasi - Romania, trebuie avut in vedere faptul ca acest oras este situat la 27.63 grade Est de meridianul 0 si 47.15 grade Nord de Ecuator, deci unghiul de azimut fata de Nordul real va fi de 199.6 grade si, desigur, va fi nevoie si de o inclinatie de 13.9 grade a LNB-ului catre meridianul de 13.2 grade est (27.1 - 13.2 - diferenta dintre longitudinea amplasarii antenei si longitudinea amplasarii satelitului in asa fel incat LNB-ul sa fie orientat catre satelit) :
O alta caractesitica importanta a orientarii antenei, pe langa azimut si inclinatia LNB-ului este unghiul de elevatie, reprezentand orientarea antenei catre ecuator iar in locatia Iasi - Romania, unghiul de elevatie va fi de 32.85° (anume diferenta dintre latitudinea locatiei - 47.15 si unghiul maxim de inclinatie la Ecuator - 90° ):
Un transponder reprezinta o anumita locatie in banda, caracterizata prin frecventa, polaritate, symbol rate (baud rate) si FEC (Forward Error Correction). In functie de ultimele doua caracteristici, un transponder poate ocupa din capacitatea totala a satelitului o anumita latime de banda. Astfel, un FEC de ¾ si symbol rate de 22.000 Ms/s poate asigura o latime de banda de 8Mb/s, aceste caracteristici fiind optime pentru transmisiile de date, insa, in functie de latimea de banda alocata de catre proprietarul satelitului, ISP-ul poate corecta caracteristicile transmisiei prin marirea sau micsorarea FEC-ului si a SR-ului (symbol rate).
Cand un transponder este destinat transmisiei de programe tv, atunci capacitatea unui tramsponder cu un FEC ¾ si un SR de 27500 Ms/s, de exemplu, poate cuprinde un singur canal TV cu banda folosibila de 50 MHz, 14 canale tv cu banda folosibila de 36 MHz sau 85 de canale tv cu banda folosibila de 33 MHz, fara ca vre unul din aceste canale tv sa-si piarda din calitate sau sa fie afectat de macroblocuri in imagine.
Totusi
Internetul prin satelit ramane un lux pentru
persoanele de rand, costurile tinand la distanta piata publica, mult mai
accesibila din punct de vedere a costurilor este televiziunea prin satelit, pe
unele piete din Europa, chiar si in
Echipamente DTH.
BIBLIOGRAFIE
flysat.com
lyngsat.com
satlex.ro
imagini oferite de google.com
cunostinte proprii in domeniu, obtinute in urma realizarii de instalatii pentru receptia satelit cu diferite destinatii, instalatii complexe RX si TX cu destinatii diverse si pentru receptia de servicii DTH.
