Satelliiditeenused. Andreas Sisask

Transcription

1 Satelliiditeenused Andreas Sisask

2 Kava Lühiülevaade satelliitidest ja teenuse tüüpidest Teenusest täpsemalt: Navigatsioon ja Galileo programm Kaugseire ja Copernicus programm Sidesatelliidid, operaatorid ja teenused Eesmärgid Luua tervikpilt lihtsam üksteisest aru saada ning konkreetse teema kohta materjali juurde otsida Tuua välja teenuste peamised omadused parem tunnetus rakenduste väljatöötamiseks 2

3 Lühiülevaade satelliitidest Image: ESA S. Corvaja, 2014

4 Satelliitide teenuste tüübid Side (televisioon, telefon, andmeside, jne) Navigatsioon (positsioneerimine) Kaugseire Maa ja keskkonna kaugseire Ilmaennustus Militaar- ja luuresatelliidid (näiteks kaugseire abil) Teiste satelliitide jälgimine Teaduslikud eksperimendid Peamine erinevus võrreldes maapealsete analoogidega pidev globaalne katvus tänu satelliidi asukohale ja liikumisele 4

5 Satelliitide orbiidi kõrgus Madal km Kaugseire (~700km) Sentinel-1A Teadus ja eksperimendid ESTCube-1 Keskmine km Navigatsioon (20 000km) Ilm ja kaugseire (35 768km) Teadus ja eksperimendid Kõrge > Teadus ja eksperimendid 5

6 Satelliitide orbiidi kõrgus 6

7 Teised orbiidi omadused Kalle (inclination) ekvaatori suhtes: 0 kraadi ekvaatori kohal, Maa pöörlemisega samas suunas 90 kraadi üle pooluste 180 kraadi ekvaatori kohal, pöörlemisega vastassuunas Ekstsentrilisus Ring Ellips Näide geostatsionaarne orbiit Kõrgus ~35 000km Kalle 0 kraadi Ring Side- ja ilmasatelliidid 7

8 Satelliitide suurused Kuupsatelliidid 1kg Navigatsiooni satelliidid (~700kg) Kaugseire satelliidid (~2000kg) Rahvusvaheline kosmosejaam (450t) Kategooria Suur Keskmine Mini Mikro Nano Piko Femto Mass > 1000kg kg kg kg 1 10kg 0,1 1kg < 0,1kg 8

9 Planeetidevahelised missioonid Rosetta Euroopa komeedijahtija, komeet 67P/Churyumov- Gerasimenko Esimene komeedi orbiidil tiirlemine ja maandumine Komeedile jõudmine nõuab 6 miljardi km läbimist, mille läbimiseks kasutatakse Maa (3x) ja Marsi (1x) abi Lahkumine Maalt 2004 maandumine P tiirleb ümber Päikese Maa ja Jupiteri vahel Suurim kaugus Päikesest 800 miljonit kilomeetrit ja väikseim Credits: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

10 Lugemist Google > Satellite

11 Navigatsioon Image: ESA S. Corvaja, 2012

12 Navigatsioon Teenused Asukoha määramine Täpse kellaaja määramine Reeglina tsiviilrakenduste jaoks tasuta Puuduvad mahu- ja kiirusepiirangud ning reklaamid Suuremaks täpsuseks on vaja maksta rohkem seadmete ja maapealse taristu eest vastava teenuse pakkujale Global Navigation Satellite System (GNSS) Navigatsioonisüsteem, mis katab kogu Maa Ühine nimetaja sellistele süsteemidele 12

13 Navigatsioonisüsteemid Nimi Pakkuja Staatus Satelliite GPS USA Täies mahus toimiv ~ 24 GLONASS Venemaa Osaliselt toimiv ~ 18 Galileo EL Arendus- ja testimisfaasis 6 (26) COMPASS Hiina Osaliselt toimiv, Aasias 10 IRNSS India Arendus- ja testimisfaasis, lokaalne 2 QZSS Jaapan Toimiv, lokaalne 3 (4) 13

14 Navigatsiooni tööpõhimõte Vastuvõtja arvutab kauguse vähemalt kolmest satelliidist: kaugus = aeg * valguskiirus Vastuvõtja teab satelliitide asukohti igal ajahetkel ehk nende orbiiti Teades satelliitide asukohti ja kaugust neist, on võimalik asukoht üheselt määrata 14

15 Navigeerimistäpsus Troposfäär 0,5m Arvutused 1m Ionosfäär 5m Vea allikas Peegeldused 1m Sateliidi asukoht (Ephemeris) 2,5m Satelliidi kell 2m GPS täpsus (tsiviilkasutuses) 5-15m Militaarsagedusel ~10x täpsem 15

16 Mitme sageduse kasutamine Aitavad atmosfäärist tekkinud vigade elimineerimisel Täpsus kuni 5m Ei ole (veel) masskasutuses, sest GPS teisi sagedusi ei ole tsiviilkasutuses levinud / garanteeritud Seetõttu on ka vastuvõtjate hind veel kallis Pre-operational signal broadcasting from 14 GPS satellites (as of September 18, 2014). Available on 24 GPS satellites around 2018 gps.gov 16

17 Täiustatud (augmented) GNSS Suvaline süsteem, mis aitab täpsust ja usaldusväärsust parandada, kuid mis pole GNSS satelliidi osa Peamised nipid on: Kasutatakse maapealseid referentsjaamu, mille asukoht on teada (nn differential GPS) Kauguse (signaali levimise aja) mõõtmiseks kasutatakse ära ülekande sagedust (nn carrier phase GPS) 17

18 Differential GNSS Üks võimalikest põhimõttelistest tehnikatest täpsuse parandamiseks Kasutab maapealseid referentsjaamu, mille täpne asukoht on teada Arvutab GNSS abil mõõdetud ja tegeliku asukoha vahe Vajalikud parandused edastatakse vastuvõtjale, kasutades kas Lühimaa raadiosidet Satelliitsidet GSMi Internetti Eeldab spetsiaalset vastuvõtjat Kasutusel on mitmeid erinevaid realisatsioone 18

19 Differential GNSS realisatsioonid Satelliidipõhised (satellite based augmentation system) Laia ulatusega (wide area) referentsjaamad katavad hõredalt suure ala Parandused edastatakse üle sidesatelliitide (aga mitte ainult) Täpsus 1-5m, kasutatakse peamiselt lennunduses EGNOS (Euroopa), WAAS (USA) Maa-põhised (ground based augmentation system) Lokaalne referentsjaamad katavad tihedalt väiksema ala Parandused edastatakse maapealse raadioside (GSM) kaudu Täpsus kuni 1-3cm 19

20 EGNOS European Geostationary Navigation Overlay Service Satelliidipõhine (SBAS) GNSS täiustus Katab terve Euroopa 34 referentsjaama ja 3 geostatsionaarset sidesatelliiti Täpsus praktikas umbes 1m Miinus poolustele lähenedes on geostatsionaarsed sidesatelliidid väga madalal Teenused Open Service tasuta, kuid omal vastutusel Safety-of-life Service garanteerib teavituse 6 sekundi jooksul kui teenusega on probleeme Commercial Service GNSSi andmed ja korrektuurid edastatakse maapealse taristu abil Internet või punktist punkti ühendus 20

21 EGNOS vastuvõtjad Sisult täpselt sama, mis GNSS vastuvõtja suudab ka GNSSi signaali otse vastu võta ja asukohta määrata Sisaldab spetsiaalselt tarkvara, mis võimaldab vastuvõtjal EGNOS-e sidesatelliitide külge lukustuda ja sealt saadud andmete põhjal parandused arvutada Hind - mõned sajad eurod, näiteks võib vaadata 21

22 Real-time Kinematic (RTK) Kasutab kauguse (ehk siis signaali levimise aja) mõõtmiseks ülekande sagedust (mitte selles sisalduvat koodi) see võimaldab levimise aega määrata umbes 1000x täpsemalt Vajab selleks vähemalt ühte suhteliselt lähedal asuvat referentsjaama Algselt kasutati liikuvjaamasid, mis tuli endal püstitada Hetkel on arenenud riikides sh. Eesti välja arendatud püsijaamade võrgustik (VRS tehnoloogia/standard) Tasu ~100 eur / kuu Vastuvõtjad Trimble, Leica/Novatel, Topcon/Sokki Seadmete hind tuhat paar tuhat eurot 22

23 Galileo Euroopa navigatsioonisüsteem Finantseerib Euroopa Komisjon, realiseerib ESA Tsiviilkasutus Sõltumatus GPSist Ühilduv GPSi ja GLONASSiga Mitmed uuendused Täpsemad kellad Kahesageduslik teenus garanteeritult avalikult kättesaadav Turvaline teenus (Public Regulated Service) Päästefunktsioon (Search and Rescue) 6 satelliiti orbiidil, 2 läksid augustis valele orbiidile Kokku 26 satelliiti 23

24 Galileo Public Regulated Service Eesmärk tagada teenus kriisiolukordades Peamised kasutajad Politsei, kaitsevägi, piirivalve Kriitiline taristu transport, energeetika, meditsiin Kaitstud summutamise (jamming) ja tüssamise (spoofingu) vastu Nõuab spetsiaalset vastuvõtjat Valitsus väljastab kasutusload les/brochures-leaflets/galileo-the-prs-brochure_en.pdf 24

25 Navigatsioonisüsteemide kokkuvõte Navigatsioonisüsteemid GPS (USA) GLONASS (Venemaa) Galileo (EL) Compass (Hiina) IRNSS (India) QZSS (Jaapan) Laia ulatusega differential täiustused Kohalikud täiustused WAAS (USA) EGNOS (EL) RTK (VRS) GAGAN (India) Assisted GPS MSAS (Jaapan) 25

26 Viiteid Satelliite ja teisi süsteeme uuendatakse ja arendatakse pidevalt Galileo ja EGNOSe järgmine põlvkond on juba planeerimisel 26

27 Kaugseire Remote Sensing / Earth Observation Image: ESA/VITO

28 Kaugseire (remote sensing) Eemalolevate objektide kohta info kogumine, selle analüüs ja rakendamine Füüsiline kontakt objektiga puudub Teostatakse satelliitidelt ja lennukitelt aga ka maapinnalt Kasutatakse elektromagnetkiirgust Earth Observation (EO) Maa ja keskkonna kaugseire

29 Remote sensing is the science (and to some extent, art) of acquiring information about the Earth's surface without actually being in contact with it. This is done by sensing and recording reflected or emitted energy and processing, analyzing, and applying that information -- Natural Resources Canada 29

30 Kaugseire ülesanded Objektide äratundmine e. identifitseerimine Mingi tunnuse järgi homogeensete alade piiritlemine, kaardistamine, pindalade mõõtmine Uuritava objekti mitmesuguste tunnuste (materjali) ja objekti seisundi hindamine Muutuste avastamine ja visualiseerimine objekti või alade regulaarsel jälgimisel Ajalooliselt on kaugseire edu nii tsiviil- kui militaarkasutuses baseerunud täpse pildimaterjali tootmise ja selle käsitsi analüüsimisel 30

31 Kaugseire rakendusnäited Objektide tuvastamine Maakasutuse analüüs mets, põld, kultuur, jne. Hoonete tuvastus - linnastumise areng Ilmaennustus pilved, tuul, jne. Objekti koostise analüüs Atmosfääri koostis kliimamuutused, ilmaennustus, õhukvaliteet (Õli)reostuse tuvastamine Taimkatte seisukorra analüüs Objekti temperatuuri mõõtmine Kliimamuutused ja temperatuur Päikeseaktiivsuse mõõtmine 31

32 Elektromagnetkiirgus Raadiolained Mikrolained Infrapuna kiirgus Nähtav valgus Ultraviolettkiirgus Röntgenkiirgus Gammakiirgus Allikas: 32

33 Miks on vaja erinevaid lainepikkuseid? Materjalid peegeldavad / hajutavad, neelavad, lasevad läbi ja kiirgavad elektromagnetlaineid Materjali keemiline koostis ja füüsikalised omadused määravad: millised lainepikkused, millises mahus ja kuidas peegelduvad ning neelduvad. Mida rohkem erinevaid lainepikkusi vaadelda, seda täpsemaid ja põhjalikemaid järeldusi on võimalik teha ning materjale tuvastada* 33

34 Näited Miks on lehed suved rohelised? Nähtava valguse piirkonnas olev elektromagnetkiirgus neeldub lehtedes (klorofüllis), välja arvatud kiirgus lainepikkusega 510 nm, mis on kokku lepitud kui roheline Silmaga ei näe temperatuuri soojuskiirgus jääb suures osas nähtavast valgusest välja Pinna krobelisuse (osakeste suuruse) ja lainepikkuse suhe määrab selle, kuidas kiirgus peelgedub: Lainepikkus on väiksem kiirgus hajub eri suundades Lainepikkus on suurem kiirgus peegeldub ühes suunas 34

35 Allikas: SHAW AND BURKE Spectral Imaging for Remote Sensing Kaugseire tööpõhimõte 35

36 Mõõteinstrumendid Passiivne kaugseire Mõõdetakse naturaalset energiat Päikeselt tulnud ja objektilt peegeldunud kiirgus ainult päeval Objekti poolt neelatud ja väljunud soojuskiirgust öösel ja päeval Lainepikkused nähtav valgus ja infrapunane kiirgus: VIR, NIR, SWIR Aktiivne kaugseire Valgustamiseks on oma energiaallikas öösel ja päeval Kaks põhimõttelist seadet RADAR mikrolained pilved ja halb ilm ei sega LIDAR ultravioletne ja nähtav valgus 36

37 Mõõteinstrumentide näiteid Landsat 7 (1999): ETM+ (nähtav ja infrapunane) Põllumajandus, metsandus, kaevandamine, jpt. SPOT 6 (2012): NAOMI (kõrglahutusega nähtav ja infrapunane) Sentinel-1 (2014): C-band SAR (syntetic aperture radar) sagedusel ~5,5 GHz Merepinna ja maapinna kõrguste analüüs, mulla niiskus, jpt. Sentinel-5: ultraviolett, infrapunane, Atmosfääri analüüs O 3, NO 2, SO 2, CO, aerosool Instrument ja satelliit toodetakse sõltumatult ning sama instrumenti kasutatakse mitmel satelliidil Täielik andmebaas: 37

38 Kaugseire piltide põhiomadused Ruumiline lahutus Spektraalne lahutus Radiomeetriline lahutus Ajaline lahutus 38

39 Ruumiline lahutus Ühe piksli suurus rasterpildis vahemikus ~0,5-1000m Polaar-orbiit (~700km) suurusjärk 0,5-100m Geostatsionaarne orbiit (~35000km) m Suurem lahutus = suurem detailsus ja väiksem maa-ala Sõltub ühest küljest tehnilisest võimekusest, teisest küljest eesmärgist Üks instrument võimaldab tihti erinevaid pildistusrežiime 39

40 Näide: Sentinel-1 ruumiline lahutus 20km 5m x 5m 400km 20m x 40m 250km 5m x 20m 80km 5m x 5m 40

41 Spektraalne lahutus Kanalite (band) ehk lainelade arv ja laius, milles mõõtmine toimub Mustvalge pilt 1 kanal, nähtav valgus Värviline pilt 3 kanalit, punane, roheline, sinine eraldi Tüüpiliselt 10 ringis, kuid on ka kuni paarisaja kanaliga hyperspectral instrumente Rohkem kanaleid annab küll täpsema pildi, kuid see tõstab ka andmete analüüsi keerukust 41

42 Näide: Landsat-7 ruumiline ja spektraalne lahutus Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) Kanal Lainepikkus (mikromeetrid) Band Band Band Band Band Lahutus (meetrid) Band * (30) Band Band

43 Image: ESA Radiomeetriline lahutus Toonide / väärtuste arv mõõtmistulemuse digitaalsel salvestamisel Väljendatakse bittides Näiteks 16-bitine lahutus tähendab, et kasutatakse 2 16 = erinevat tooni / väärtust 43

44 Ajaline lahutus (revisit period) Kui tihti pildistatakse ühte ja sama piirkonda Sõltub väga palju missioonist ja orbiidist Polaar-orbiit päeva, pooluste lähedal sagedasem Kui instrument katab korraga laiema ala, siis samuti sagedasem Geostatsionaarne orbiit ilmasatelliidid teevad pilte minutite tagant Oluline muutuste tuvastamiseks ja jälgimiseks erinevates rakendustes 44

45 Andmete töötlustasemed ja tooted Tase 0 Tase 1A Tase 1B Tase 2 Tase 3 Töötlemata toorandmed, täpselt nagu sensor väljastab. Reeglina neid andmeid avalikkusele ei edastata, sest vajavad korrigeerimist Radiomeetriliselt korrigeeritud andmed - sensori ebaühtlused on eemaldatud. Väga oluline andmetest kasuliku teabe ammutamisel Geomeetriliselt korrigeeritud andmed satelliidi liikumisest ja Maa pöörlemisest tekkinud mõju eemaldatud. Samuti oluline edasisel kasutamisel Andmed on viidud projektsiooni ning geo-refereeritud. Neid on võimalik kanda kaardile Tuletatud teave näiteks mets, hoone, temperatuur, laine kõrgus, O3, NO2, aerosool Erinevates allikates ja missioonides võib olla erisusi tasemete tõlgendamisel. 45

46 Kaugseire satelliidid Agentuur Käigus Planeeritud Kokku ESA NASA Teised Kokku

47 Copernicus.eu Vana nimega GMES Maailma ambitsioonikaim kaugseire programm Finantseerib ja korraldab Euroopa Komisjon Kosmosekomponenti veab ESA koostöös partneritega Eumetsat Itaalia Kosmoseagentuur (ASI) Briti Kosmoseagentuur (BNSC) Hispaania tehnoloogia arenduskeskus (CDTI) Prantsusmaa Kosmoseagentuur (CNES) Kanada Kosmoseagentuur (CSA) Saksmaa Kosmoseagentuur (DLR) 47

48 Eesmärgid Elukeskkonna turvalisus ja tervis, selle säilitamine ning taastamine Kaugseire andmete korjamine, hoiustamine ning kättesaadavaks tegemine Kaugseire tuumikteenused põhinäitajate jälgimine Tasuta andmed kõigile üle maailma 48

49 Ülesehitus 3 komponenti Kosmos Maa (in-situ) Tuumikteenu sed (core services) 49

50 Tuumikteenused 6 teemat Maa - maakate ja sellega seotud näitajad (näiteks vegetatsiooniperiood) Merendus tuule- ja jääolud, merepinna tõusud- ja mõõnad, temperatuur, jne. Atmosfäär erinevate gaaside sisaldus CO 2, CH 4, CO, jne. Kriisijuhtimine (emergency management) tulekahjud, üleujutused, vulkaanipursked, põgenikelaagrid, jne. Turvalisus (security) piirivalve, laevaliikluse jälgimine, jne. Kliimamuutused kliimamuutuste jälgimise ja ennustamisega seotud andmed 50

51 Kasutajad ning kasutusviisid Peamiseks kasutajateks on avaliku sektori asutused Lõppkasutaja võib tuumikteenuseid kasutada otse Keskkonnaagentuur, tervishoiuasutus kasutab atmosfääri teenust Päästeamet kasutab kriisikorralduse teenust Uusi rakendusi saab luua kasutades Tuumikteenuseid ja/või Kasutades otse lähteandmeid (radaripildid, optilised pildid) Tihti on vaja probleemide efektiivseks lahendamiseks erinevaid tuumikteenuseid kombineerida ning neile lisada veel ülesandespetsiifilist töötlust 51

52 Andmeallikad Tugimissioonid loodud Copernicuse programmist sõltumatult erinevate agentuuride poolt Kokku umbes ~30 missiooni (TerraSAR-X, Tandem-X, GeoEye-1 jpt) Sentinelid loodud spetsiaalselt Copernicuse programmi tarvis Sentinel-1 radar Sentinel-2 nähtav valgus ja infrapunane, kokku 13 kanalit Sentinel-3 4 erinevat instrumenti Sentinel-4 ultraviolett ja infrapunane (atmosfääri koostis) Sentinel-5 nähtav + infrapunane (atmosfäär ja kliimamuutused) Täpne instrumentide ja andmete kirjeldus 52

53 Sentinelide ajakava 2014 S-1A S-1B S-2A S-3A 2016 S-2B S-3B S-5P 2020 S-4A S-6A 2021 S-1C S-5A 2022 S-1D S-2C S-3C 2023 S-2D S-3D 2025 S-6* 2027 S-1E* S5-B 2028 S-1F* S-2E* S-3E* S-4B 2029 S-2F* S-3F* Foto: ESA 53

54 Sentinel-1 andmetele ligipääs Andmahud on väga suured S-1A toodab kuni ~1,8TB ööpäevas Üks pilt ~1GB Variant 1: Sentinel Data Hub - Variant 2: Collaborative Ground Segment (otse satelliidilt) ESA liikmetele Sodankyla Soomes Variant 3: Muu riiklik/rahvuslik vahendaja (Maa-amet) Sentinel-1A töötab täismahus 6. oktoobrist tinel-1/first_copernicus_satellite_now_operational Garanteeritud ja süstemaatiline andmete kätte saamine on siiski problemaatiline puudub teenus, kus saaks suvalises kohas ja ajal tehtud pildi kätte garanteeritud aja jooksul 54

55 Viited Fundamentals of Remote Sensing Maa kaugseire ja satelliitnavigatsioon rakendused, kasutus võimalused ning mõju Eestis 55

56 56 Satelliitside Satellite Communication

57 Satelliitside Kasutab Maa ümber tiirlevaid satelliite traadita ühenduseks kahe või enama punkti vahel Esimene kommertskasutuse satelliit INTELSAT1 kahekordistas aastal transatlantilise side võimekuse Täna on sidesatelliite sadades ning nad pakuvad väga erinevaid teenuseid telefon, pildi- ja heliedastus, Internet, jne. 57

58 Satelliitside eelised ja puudused Eelised Kättesaadav suvalises punktis Maal Sõltumatu maapealsest infrastruktuurist Väga ühtlane teenusekvaliteet kogu võrgu ulatuses Kiire ja lihtne paigaldus suvalises kohas Sobib hästi eetriteenuseks (broadcast) Puudused Suured algkapitali kulud (satelliitide ehitus ja paigaldus) Hinnad on reeglina kõrgemad kui maapealsetel analoogidel Kiirused on võrreldes maapealsete analoogidega piiratumad Suhteliselt kõrge latentsus (kuni 0,3 sekundit) Tundlikud häiretele 58

59 Põhilised kasutusjuhud Televisioon väga hea massi-edastuseks Äärealad maapealne infrastruktuur puudub ja pole otstarbekas Liikuvkasutus lennukid ja laevad Tagavara kasutatakse juhul kui maapealne võrk ei tööta Ajutised võrgud suured üritused, sõjalised eesmärgid, katastroofid Baasühendus (trunking) kanal pikkade vahemaade jaoks 59

60 Teenused ja rakendused Kohtteenused Fixed Satellite Services (FSS) Ülekande teenused Broadcast Satellite Services (BSS) Mobiilsed teenused Mobile Satellite Services (MSS) Trunking Televisioon Satelliittelefon Võrgud Lairibaühendus (broadband) M2M Raadio Otse ülekanne Liikuv lairibaühendus Lennundus / laevandus M2M Piirid teenusetüüpide vahel ei ole enam väga selged Püsiteenuseid pakutakse järjest rohkem liikuvatele kasutajatele 60

61 Satelliitside orbiidid - GEO Ekvatoriaalne ekvaatori kohal Satelliit on maa suhtes paigal Enimkasutatav orbiit Kasutatakse kõikide teenusetüüpide jaoks Plussid Katab pidevalt väga suure ala Puudub vajadus antenni suunata Võimaldab head kiirust Miinused Suured antennid Suhteliselt suur latentsus (viide) Poolustel kättesaamatu 61

62 Satelliitside orbiidid - LEO Ekvaatori suhtes nurga all Üks tiir ümber Maa 1-2 tunniga Üsna levinud Peamiselt liikuvateks teenusteks Plussid Väiksed terminalid Suhteliselt väike latentsus (<0,1 sekundit) Poolustel kättesaadav Miinused Püsivaks sideks on vaja mitut satelliiti Ei paku kiiret ühendust 62

63 Satelliitside orbiidid HEO ja MEO HEO Satelliit on poolusel kaua nähtaval Kasutatakse spetsiaalselt pooluste lähedal püsiteenusteks MEO Ekvatoriaalne või kallutatud orbiit Väiksemad terminalid ja väiksem latentsus kui GEO, vähem satelliite ja parem katvus kui LEO Spetsiifiline kasutus püsiteenusteks 63

64 Suuremad satelliitsideoperaatorid Operaator Teenused Orbiit Laineala FSS, BSS GEO C, Ku, Ka FSS, BSS GEO C, Ku, Ka FSS, BSS GEO MEO (O3B) C, Ku MSS, FSS GEO L, Ka MSS LEO L MSS GEO L 64

65 Lainealad Image: ESA 65

66 Leviala näiteid FSS C-laineala Ku-laineala Ka-laineala MSS Iridium Inmarsat 66

67 Terminalid (vastuvõtjate) näiteid FSS VSAT Fly-Away (Portable) Mobiilsed terminalid MSS Telefon Internet Merendus Lennundus 67

68 Lairiba (broadband) ühendus (Internet) Satelliitside operaator Internet Andmeside: Veeb, , failid Voogedastus: IP telefon, videokonverents Turvaline ühendus sisevõrku Asutuse peakontor Asutuse harukontor Ettevõtte kohtvõrk VSAT terminal 68

69 Lairibaühenduse hinnategurid Keskmise satelliidi ehitus, lähetus ja opereerimine 15 aastat maksab umbes 240 miljonit eurot Need kulud on vaja katta Satelliidiühenduse keskmine hind on ~6000 eurot kuus Mhz (1-2Mbps) kohta Lõppkasutajale müüakse seda edasi erinevate pakettidena kiirusepõhine, mahupõhine, jne. Hinda lõppkasutajale vähendatakse ribalaiuse jagamisega, suhe võib olla isegi kuni 100:1 Sellest tulenevalt on turul väga suured hinna ja kvaliteedi erinevused Õige paketi valikuks tuleb teada oma vajadusi millist kiirust on vaja, kas kiiruse stabiilsus on kriitiline, jne. No. 69

70 Indikatiivsed lairibaühenduse hinnad *Maksimaalne kiirus (Alla/Üles), Mbps Data Limits Jagamissuhe Stardimak s (EUR) Kuumaks (EUR) Ka Band Aeglane 4 / 1 15GB / kuu ~150:1 ~500 ~100 Keskmine 10 / 4 1GB / päev ~100:1 ~500 ~200 Kiire 4 / 4 2,5GB / päev Garanteeritud kiirus ~25:1 Free ~650 Piiramatu 1:1 Free ~1900 / MBps Ku Band Keskmine 0.5 / 0.5 1GB / päev ~20:1 ~400 ~400 Kiirus 2 / 0.5 5GB / päev ~10:1 Free ~1000 Garanteeritud kiirus Piiramatu 1:1 ~2500 ~3800 / MBps No. 70

71 Milline lahendus on sobilik? Teema Küsimused Mõjud Opereerimine Kas on vaja tehnilist tuge? Kas majasisene IT on olemas? Hanke mudel Mobiilsus Kindlad asukohad või liikuvad punktid? Koht- või mobiilne teenus Geograafia Millistes asukohtades on ühendust vaja? Satelliidi valik Mahud Rakendused (teenused) Ühenduvus Töökindlus Turvalisus Mitu asukohta on? Kui palju kasutajaid on igas asukohas? Millal ja kui tihti teenuseid kasutatakse? Veeb? ? Suurte failide edastamine? IP telefon? Videokonverents? Turvaline võrk VPN? Kas on vaja prioritiseerida kasutajaid / rakendusid? Kas on vaja punktist punkti ühendusi kõigi asukohtade vahel või ainult peakontorisse? Kas piiratud teenus tipptunnil või halva ilma korral on talutav või mitte? Kas seadmete tõrked on talutavad? Kas on vaja VPN ühendust kontorite vahel? Kas on vaja täiendavaid tulemüüre või muud IT taristu turvalisust? Võrgu topoloogia, vajalik andmemaht, fikseeritud kuumaks või kasutusmaks Vajalik andmemaht, seadmed, IT taristu Võrgu topoloogia Jagatud või garanteeritud teenus, laineala, seadmete liiasus Terminali seadmed, IT taristu No. 71

72 Satelliitside liikuvatele platvormidele Sõidukite side Ühenduvus erinevatele sõidukitele Palju erinevaid terminale saadaval Rongide ja vagunite jälgimine Integreeritud navigatsioon ja side Raudtee-spetsiifilised seadmed tekkimas Navigatsioonil baseeruv odomeeter Mitmeid erinevaid uurimisprojekte näiteks GRAIL-2 Masinalt-Masinale (M2M) side

73 Masinalt Masinale Side (M2M) Sobib hästi varade (kaupade) jälgimiseks, andurite võrgustikku ja häiresüsteemideks Omadused Optimeeritud väikemahuliseks sideks Mahupõhine hind (~$ bait) Integreeritavad seadmed Kergelt paigaldatav ja hallatav Võimaldab pidevat kaugjälgimist

74 Mõned seadmed maanteele ja raudteele FSS MSS 21 Net Stealth Ray 2000 Rail TRX Hughes 9450 Explorer 727 Company 21 Net Raysat (Gilat) Orbit Hughes Thrane & Thrane (Cobham) Satellite Network Ku-Band FSS Ku-Band FSS Ku-Band FSS (Ka variant available) Inmarsat BGAN Inmarsat BGAN Form Factor Mechanically tracked VSAT Low-Profile Phased Array & 3rd party modem Low Profile Antenna & 3rd party modem Low Profile Antenna & Separate Transceiver Low Profile Antenna & Separate Transceiver Performance variable Variable Variable upto 492 kbps upto 492 kbps (~2Mbps down) (~2Mbps down) (~2Mbps down) Dimensions 80cm dia dish 115 L x 90 W x 15.2 H cm 1058 mm Dia x 488 mm H 477 mm Dia x 152 mm H 477 mm Dia x 152 mm H Typical Application Rail Road Rail Road Road 74

75 ja merele Inmarsat C and Mini C Iridium OpenPort/Pilot Inmarsat FleetBroadband Mini-VSAT (various) Coverage Global except poles Global Global except poles Regional Size Typical 12-17cm 57cm FB500: 55cm FB250: 32cm FB150: 29cm Typical 40-90cm Services Messaging / / telex / fax GMDSS services (all C and some mini-c) Voice IP data Voice IP data SMS ISDN (FB500 only) VoIP IP data Max data rate 600bps 134kbps FB500: 432kbps FB250: 284kbps FB150: 150kbps Up to 2Mbps downstream, 512kbps upstream depending on antenna size 75

76 M2M teenused NAME Transport Throughput 25.5 bytes (Tx) INMARSAT ISATM2 ISATDATA M PRO Store Store and and Forward Forward <6.4 kb (Tx) <10 kb (Rx) 100 bytes (Rx) Latency 30-60s 15-60s (msg size dependent) BGAN M2M IP >100kbps (duplex) IRIDIUM SBD Store and Forward <1.96 kb (Tx) <1.89 kb (Rx) ~1s 5-30s (msg size dependent ) RUDICS Circuit Switched Data <2400bps (duplex) ORBCOM M Satellite Store and Forward 2.4 kbps (Tx) 4.8 kbps (Rx) <1s 85% < 2mins, 99% < 15 mins GLOBALS TAR Circuit Switched Data 9.6kbps (simplex/ duplex) <1s Billing Increment Target Consumption Msg 1 byte 1KB 1 byte Not available <10KB 10KB-1MB 2-8MB per <500 Large per per month month bytes per M2M month msg networks Not available Not available 15s burst Not available

77 Kokkuvõtteks Satelliiditeenustest, nende võimekusest ja tulevastest uuendustest peab teadma, et oleks võimalik neid ära kasutada Satelliiditeenus üksinda ei lahenda ühtegi probleemi Uusi rakendusi, mis kasutavad ainult satelliiditeenust (või ainult ühte satelliiditeenust) jääb järjest vähemaks Järjest rohkem on vaja uute rakenduste loomisel integreerida erinevaid andmeid ja süsteeme nii maal kui kosmoses 77

78 Kasutatud materjalid ESA Wikipedia Natural Resources Canada Keskkonnakaugseire I, Matti Mõttus, Tartu Observatoorium Getting Your Imagery at the Right Level, Joseph M. Piwowar Kaugseire slaide aitas ette valmistada ja vaatas üle Anu Reinart, Tartu Observatoorium 78

79 Tänan! Küsimused? 79