اینترنت ماهواره‌ای

اینترنت ماهواره ای چگونه کار می کند، و مزایای استفاده از آن چیست؟

در مواجهه با نیاز به ارتباط شبانه روزی برای بخش های مختلف اقتصادی برای توسعه فعالیت تجاری این بخش ها، فناوری مخابرات در سال های اخیر سیستم ها و ابزارهای متعددی را ایجاد کرده است که در رأس واقعیت نیاز شبانه روزی به ارتباط قرار بگیرند بدون توجه به شرایط مختلف که ممکن است مانع ارتباط یا پوشش شوند، مانند آب و هوا یا موقعیت جغرافیایی. به این ترتیب، تأمین کنندگان این بخش بر ایجاد جایگزین هایی با ظرفیت ارائه یک سیگنال پایدار و کافی برای اطمینان از دسترسی دادن به خدمات صوتی، داده و ارتباطات به مناطق صعب العبور، تمرکز کرده اند.

یکی از این گزینه ها اینترنت ماهواره ای است که امکان اتصال در مکان های دور را بدون نیاز به ساختارهای پیچیده زمینی برای دسترسی به سرویس اینترنت یا اجرای برنامه های خاص و/یا توسعه لازم برای اجرا، فراهم می کند.
 مهم است بدانید که آیا تأخیر ماهواره بر نحوه استفاده شما از اینترنت تأثیر می گذارد یا خیر.  اینترنت ماهواره ای توانایی انتقال و دریافت داده ها از یک دیش ماهواره ای نسبتاً کوچک روی زمین و برقراری ارتباط با یک ماهواره زمین ثابت در مدار 22300 مایل بالاتر از خط استوای زمین را دارد. ماهواره در حال چرخش به دور زمین، اطلاعات را به محلی روی زمین موسوم به مرکز عملیات شبکه یا NOC (network operations center) (که ناک (knock) تلفظ می شود) منتقل و از آن دریافت می کند. NOC خود به اینترنت (یا شبکه خصوصی) متصل است، و بنابراین کلیه ارتباطات برقرار شده از یک دیش ماهواره ای به ماهواره در حال گردش به دور زمین، قبل از رسیدن به اینترنت در میان NOC  جریان می یابد.
 

 
تصویر: این نمودار ساده نحوه حرکت داده ها را از طریق شبکه ماهواره ای نشان می دهد.
 
ارتباط داده ها از طریق ماهواره تفاوت چندانی با مورد شخصی که از ارائه دهنده داده های زمینی استفاده می کند، حداقل از دیدگاه کاربر اینترنت، ندارد. نکته مهم این است که هنگامی که سیستم ماهواره ای توسط نصاب پیکربندی می شود، سرویس ماهواره تقریباً مانند هر ISP دیگر عمل می کند و ممکن است به همان ترتیب پیکربندی شود. تفاوت های جزئی در خدمات ماهواره ای در مقایسه با خدمات معمول ممکن است وجود داشته باشد.
داده های ماهواره ای با سرعت نور - 186000 مایل در ثانیه - حرکت می کند. ماهواره ی در حال چرخش 22300 مایل از زمین فاصله دارد و داده ها باید چهار بار در این فاصله (کامپیوتر به ماهواره، ماهواره به ناک / اینترنت ، ناک /  اینترنت به ماهواره و ماهواره به کامپیوتر) حرکت کنند. مدت زمانی که طول می کشد تأخیر نامیده می شود و تقریباً نصف ثانیه است.

اما چه مشکلی را حل می کند؟

نصب زیرساخت های مورد نیاز برای ارائه خدمات اینترنتی مستلزم سرمایه گذاری بالایی است، بنابراین عمدتاً این شهرهای اصلی هستند که به طور کلی از دسترسی به شبکه در موضوعات تجارت، آموزش و کسب و کار بهره مند شده اند، شرکت ها و مؤسسات واقع در مناطق دور افتاده و دارای دسترسی دشوار را کنار بگذارید.

در این حال، اینترنت ماهواره ای گزینه ای است که شرکت های مختلف برای غلبه بر این شکاف ارتباطی از آن استفاده کرده اند، به این دلیل که اینترنت ماهواره ای از نظر زیرساخت به سرمایه گذاری های زیادی نیاز ندارد و مزایای متفاوتی را برای شرکت ها به همراه دارد:

پوشش جهانی با سرعت بالا

یکی از نمایان ترین مزایایی که اینترنت ماهواره ای به شرکت ها ارائه می دهد، توانایی ارائه شبکه در هر نقطه از جهان با سرعت چند مگابیت در فواصل بزرگی مانند اقیانوس ها و کل قاره ها است که می تواند به سرعت و به شیوه ای آسان با یک ماهواره واحد پوشش داده شود. همین طور، امکان اتصال بسیاری از مکان های دور افتاده در فواصل طولانی از طریق یک پیوند خصوصی امن وجود دارد.

برای شرکت های بخش نفتی دریایی، که تقریباً غیرممکن است مستقیماً با دفتر مرکزی در صدها کیلومتر دورتر ارتباط برقرار کنند، ماهواره مؤثرترین گزینه است، زیرا به دلیل انحنای زمین و موانع طبیعی، ایجاد یک مسیر ارتباطی مستقیم در مسافت های طولانی دشوار است. 

باعث صرفه جویی می شود

نصب سرویس اینترنت زمینی از نظر زمان و هزینه سرمایه گذاری بالایی را می طلبد، زیرا استقرار فیبر نوری با قیمت های تخمینی بین 10000 تا 100000 دلار برای هر مایل فیبر ممکن است چندین ماه طول بکشد. به همین دلیل، از آن جا که اینترنت ماهواره ای نیازی به زیرساخت پیچیده ای برای عملکرد خود ندارد، شرکت ها می توانند هزینه های بالا از نظر ساخت و ساز و اتصال زمینی را کاهش دهند.

دسترسی به چند دستگاه

اتصال ماهواره ای را می توان از طریق دستگاه های مختلف قابل حمل و تلفن همراه با دسترسی به صدا و داده ها با سرعت بالا در هر نقطه از کره زمین به دست آورد. این یک مزیت عالی برای شرکت ها است زیرا به شما امکان می دهد فعالیت های اداری خود مانند ارسال و دریافت پیام های متنی، برگزاری کنفرانس های ویدئویی و دسترسی به ایمیل را به راحتی انجام دهید.

نسبت پهنای باند

ماهواره هایی که موقعیت ثابتی در اقیانوس های بزرگ دارند و بخشی از 180 موقعیت های ایستگاهی موجود را در مدار زمین ثابت تشکیل می دهند، گزینه های بسیار خوبی هستند برای مشاهده شرایط طبیعی مانند آب و هوا، اما نه برای ارائه خدمات داده که این به دلیل محدودیت آنها و پهنای باند است. با این حال، تأمین کنندگانی مانندIntelsat ، Telesat و Eutelsat وجود دارند که توانایی ارائه سرعت گیگابیتی را در کل قاره ها دارند.

اعتماد به خدمات

به لطف شبکه ماهواره ای متشکل از ماهواره، تله پورت، NOC  و ترمینال، احتمال وقفه در سرویس، حداقل است. این یک مزیت بزرگ برای شرکت های مناطق دور افتاده است که بدون در نظر گرفتن عوامل خارجی مانند آب و هوا به اتصال شبانه روزی نیاز دارند. اما در غیر این صورت، وقفه و قطعی با اتصالات زمینی اتفاق می افتد، زیرا وقتی غالباً ارتباط با کابل یاDSL برقرار شود، قطع شبکه در هر نقطه از زیرساخت رخ می دهد.

نصب سریع

اینترنت ماهواره ای، چه در تلفن همراه و چه در راه حل های قابل حمل، می تواند در کمتر از ده دقیقه نصب، پیکربندی و مستقر شود. این برای هر شرکتی وجود آمادگی در خدمات رسانی و کاهش زمان در فرآیندهای مربوطه، در صورت بروز هرگونه حادثه ی غیر مترقبه در اتصال ماهواره ای در برخی مناطق دور افتاده، را ارائه می دهد.
طول جغرافیایی ماهواره ای به نصب کنندگان کمک می کند تا مکان ماهواره را مشخص کنند. آنها همچنین در یافتن موانع بین محل نصب و ماهواره کمک می کنند.

ماهواره زمین ثابت چیست؟

مکان یا ارتفاعی در فضای اطراف زمین وجود دارد که می توانید ماهواره ای را در مدار مربوط به آن مکان قرار دهید تا ماهواره از زمین، ثابت به نظر برسد. آنچه در حال رخ دادن است این است که ماهواره در واقع با همان سرعت زاویه ای که زمین به دور محور خود می چرخد ​​به دور زمین می چرخد. این ماهواره در 24 ساعت یا دقیقا در یک شبانه روز یک بار به دور زمین می چرخد. بنا بر قوانین فیزیکی ماهواره های زمین ثابت تنها در ارتفاع 22300 مایل مستقیما بالای خط استوای زمین و نه در هیچ جای دیگر واقع شده اند.
   

تصویر: اگر شما می توانستید ماهواره های زمین ثابت را ببینید آنها (در نیمکره شمالی) همچون کمانی در عرض افق جنوبی ظاهر می شدند.
 

طول جغرافیایی یک ماهواره

همه ماهواره های زمین ثابت دارای نامی مانند "گلکسی 18" یا "AMC-4" هستند و موقعیت جغرافیایی نیز دارند. طول جغرافیایی به فاصله افقی خطوط طولانی خیالی ای اشاره دارد که برای نقشه برداری جهانی از قطب شمال به سمت پایین به طرف قطب جنوب کشیده می کنند. 360 درجه قرائت طول جغرافیایی برای زمین وجود دارد. اگر طول جغرافیایی یک ماهواره را بدانید، می دانید که ماهواره در کجا در آسمان قرار دارد، زیرا همه ماهواره های زمین ثابت در بالای خط استوا (یا عرض جغرافیایی صفر) قرار دارند.
 
بر روی زمین، طول جغرافیایی به دو نیمه تقسیم می شود: نیمکره غربی و شرقی. همه "چاک های" مداری برای ماهواره ها بین 0 تا 180 درجه در نیمکره شرقی و بین 0 تا 180 درجه در نیمکره غربی است. ماهواره ای که بر فراز جزایر گالاپاگوس می چرخد ​​و به آمریکای شمالی و جنوبی سرویس می دهد، ممکن است دارای یک شکاف یا چاک مداری به طول 101 درجه طول جغرافیایی غربی باشد. ماهواره ای که بر فراز مالزی می چرخد ​​و آسیا و استرالیا را سرویس می دهد، ممکن است دارای شکاف مداری 100.5 درجه طول جغرافیایی شرقی باشد.
 
طول جغرافیایی ماهواره ای به نصب کنندگان کمک می کند تا مکان ماهواره را مشخص کنند. آنها همچنین در یافتن موانع بین محل نصب و ماهواره کمک می کنند.
یکی از نمایان ترین مزایایی که اینترنت ماهواره ای به شرکت ها ارائه می دهد، توانایی ارائه شبکه در هر نقطه از جهان با سرعت چند مگابیت در فواصل بزرگی مانند اقیانوس ها و کل قاره ها است که می تواند به سرعت و به شیوه ای آسان با یک ماهواره واحد پوشش داده شود.

زاویه دید ماهواره ای

هر مانعی (مانند درخت یا کوه) با سیگنال ماهواره تداخل ایجاد می کند. مهم است که هیچ مانعی بین محل نصب دیش ماهواره و ماهواره در مدار وجود نداشته باشد. در صنعت، ما این را "خط دید" واضح ماهواره می نامیم. خوشبختانه با استفاده از ماشین حساب زاویه دید، یافتن این که آیا خط دیدی واضحی وجود دارد ساده شده است. تنها چیزی که لازم است یک آدرس فعلی (در هر نقطه از جهان) و طول مداری ماهواره است (شرح طول جغرافیایی مداری را در بالا ببینید).
 
این دو جزئیات را به هم وصل کنید، و ماشین حساب یک قطب نمای اشاره کننده به ماهواره و درجه های بالاتر از افق محل آن را در اختیار شما قرار می دهد به همراه یک عکس هوایی جالب از محل نصب شامل خطی که جهت ماهواره را نشان می دهد.
 

تاخیر ماهواره ای

چیزی که (گاهی) قابل توجه است که خدمات ماهواره ای را از دیگر ISP های زمینی متمایز می کند، چیزی به نام "تأخیر" است، که اصطلاحی است که معمولاً در جهان ماهواره از آن استفاده می شود. تأخیر به سادگی اشاره می کند به این که چقدر زمان طول می کشد تا یک اطلاعات واحد یک رفت و برگشت از طریق اتصال ماهواره ای انجام دهد. تأخیر "زمان پینگ" (یا زمان تقه) هم نامیده می شود.
 
داده های ماهواره ای با سرعت نور - 186000 مایل در ثانیه - حرکت می کند. ماهواره ی در حال چرخش 22300 مایل از زمین فاصله دارد و داده ها باید چهار بار در این فاصله (کامپیوتر به ماهواره، ماهواره به ناک / اینترنت ، ناک /  اینترنت به ماهواره و ماهواره به کامپیوتر) حرکت کنند. مدت زمانی که طول می کشد تأخیر نامیده می شود و تقریباً نصف ثانیه است.
 
این زمان زیادی برای شما یا من نیست، اما برخی از برنامه ها مانند VPN و بازی های بلادرنگ از این تاخیر زمانی خوششان نمی آید. چه کسی می خواهد ماشه مجازی را بکشد و نیم ثانیه منتظر بماند تا تفنگ شلیک کند؟ مهم است بدانید که آیا تأخیر ماهواره بر نحوه استفاده شما از اینترنت تأثیر می گذارد یا خیر.  سرویس های کنترل زمینی iDirect بین 500 تا 650 میلی ثانیه تاخیر دارند که تنها نصف تأخیر ارائه دهندگان خدمات از درجه مصرف کننده است.
 
یک تصور غلط رایج این است که تأخیر بر سرعت انتقال یا سرعتی که با آن یک فایل منتقل می شود تأثیر دارد. این درست نیست. یک فایل یک مگابایتی درست به همان سرعتی در یک اتصال ماهواره ای 5 مگابیت بر ثانیه (5 Mbps) منتقل می شود که از یک اتصال زمینی 5 مگابیت بر ثانیه (5 Mbps) منتقل می شود. تنها تفاوت این است که اتصال ماهواره ای نیم ثانیه طول می کشد تا انتقال فایل آغاز شود، که بسیار ناچیز است.
 

CIR - نرخ اطلاعات متعهد (Committed Information Rate)

CIR اصطلاحی است که اغلب در صنعت ماهواره استفاده می شود. این بدان معناست که ISP ماهواره ای در تضمین کمترین سرعت شما متعهد است. CIR به طور معمول 1: 1 است، به این معنی که شما کانال داده خود را با هیچ مشترک دیگری به اشتراک نمی گذارید و حداکثر سرعت 100٪  از زمان در دسترس است. CIR را نباید با نسبت های مشاجره اشتباه گرفت.
 

نسبت های مشاجره

نسبت های مشاجره، تعداد مشترکانی است که می توانند ارتباط شما را در هر زمان معین به اشتراک بگذارند. نسبت های مشاجره خدمات اینترنت ماهواره ای مصرف کننده تا 400 به 1 (نوشته شده به صورت 400:1) است. Ground Control (کنترل زمینی) از دسترسی ممتاز پشتیبانی می کند و هرگز نسبت مشاجره بالای 20 به 1 (یا 20:1) ندارد.
 
نسبت های مشاجره، همان CIR ها (نرخ های اطلاعات متعهد) نیستند، زیرا سرعت ها تضمین نمی شوند زیرا نمی توان فهمید که آیا همه مشترکان دیگری که در کانال اشتراک می کنند به طور همزمان در حال بارگیری یک فایل ویدئویی پر حجم نیستند، که اگر این چنین بود باعث می شد اتصال برای همه کاربران کند شود.
 

رد پای ماهواره

رد پای یک ماهواره موقعیتی را نشان می دهد که یک دیش ماهواره ای برای ارتباط با ماهواره می تواند در آن قرار داشته باشد. در شکل زیر رد پای گلکسی 18 برای آمریکای شمالی آمده است. همچنین طول جغرافیایی ماهواره ای هر ماهواره ذکر شده است، که می تواند با استفاده از ماشین حساب زاویه دید ماهواره، زاویه دید ماهواره را برای هر مکان روی کره زمین پیدا کند.
   
تصویر: GC_North_American_Foot_G18
 

ERIP – dWB و اندازه دیش

قدرت تابش شده ایزوتروپیک مؤثر در ردپای بالا (اندازه گیری شده بر حسب دسی بل وات (dBW))، که اعداد موجود در  ردپای بالا هستند، نشان دهنده قدرت سیگنال از ماهواره بر روی زمین است. هرچه dBW بیشتر باشد، قدرت سیگنال بیشتر است. اگر منطقه ای با سطح dBW پایین دارید، ممکن است مجبور شوید از دیش ماهواره ای بزرگ تری برای دریافت سیگنال استفاده کنید.
 

رادیو (تجهیزات در فضای باز - ODU (Outdoor Equipment))

 
علاوه بر دیش (که بازتابنده نیز نامیده می شود)، آن چه که یک سیستم ماهواره ای را می سازد BUC است (که باک (Buck) تلفظ می شود) است که فرستنده و گیرنده LNB است. هر دو نیاز به یک کابل کواکس با کارایی بالا دارند که به روتر ماهواره ای داخلی متصل شده است.
 
BUC ها دارای وات های مختلف هستند. هرچه وات بیشتر باشد، سیستم ماهواره ای می تواند هم در سرعت و هم در شرایط نامناسب محیطی عملکرد بیشتری داشته باشد. سیستم های مصرف کننده معمولاً از یک BUC  یک وات استفاده می کنند. Ground Control در اکثر سیستم ها از BUC  شش وات استفاده می کند.
اینترنت ماهواره ای توانایی انتقال و دریافت داده ها از یک دیش ماهواره ای نسبتاً کوچک روی زمین و برقراری ارتباط با یک ماهواره زمین ثابت در مدار 22300 مایل بالاتر از خط استوای زمین را دارد.

کو – باند (Ku - Band)

ارتباطات ماهواره ای، انتقال رادیویی در باند Ku طیف الکترومغناطیسی است. باند کو همان باندی است که افسران پلیس از آن برای ردیاب های راداری خود استفاده می کنند. دیش های ماهواره ای باند کو بین فرکانس 14000 تا 14500 مگاهرتز ارسال می کنند. محدوده فرکانسی بین 11700 تا 12750 مگاهرتز را دریافت می کنند. سایر باندهای ماهواره ای متداول عبارتند از باند L (تلفن های ماهواره ای و پایانه های قابل حمل)، باند C (دیش ماهواره ای بزرگ)، و باند Ka (دیش ماهواره ای کوچک تر).
 

روتر ماهواره ای یا دروازه ماهواره ای

 
تصویر:iDirect  پهلو به پهلو
 
بسیاری از خدمات Ground Control از روترهای ماهواره ای iDirect استفاده می کنند. این جایی است که کابل های کواکس دیش ماهواره به داخل ساختمان متصل می شوند و محلی که LAN (شبکه محلی) می تواند به اینترنت متصل شود. به درگاه اترنت در پشت مودم توجه کنید.
 
منبع: groundcontrol، axessnet