Progetto di OMT in banda Ku per comunicazioni satellitari a banda larga su terminali mobili

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di banda. Della terza classe, non trattata in questa tesi, fanno parte gli  OMT usati nei combinatori 
multiporta usati nei sistemi di trasmissione che operano in differenti bande di frequenza.  
Nel capitolo 5 vengono descritti i simulatori elettromagnetici  usati  per l' analisi dell' OMT:  HFSS 
e MWS, entrambi basati su tecniche FDTD (finite difference time domain) e FEM (finite element 
method). Il primo HFSS calcola il comportamento elettromagnetico di una struttura analizzandola  
nel dominio della frequenza e fornisce i valori e gli andamenti del campo elettromagnetico base e 
dei campi irradiati vicino e lontano, le impedenze caratteristiche di porta e le costanti di 
propagazione, i parametri S generalizzati e rinormalizzati a specifiche impedenze di porta. Il 
secondo fornisce uno schema di discretizzazione spaziale universale, applicabile a vari problemi 
elettromagnetici, spaziando dal calcolo di campi statici ad applicazioni ad alta frequenza nel 
dominio del tempo. 
Successivamente vengono  esposti i risultati delle simulazioni degli OMT effettuate con lo scopo di 
ottimizzare le prestazioni in termini di return loss e isolamento  delle  porte Reicever  e Trasmitter e 
con l' obbiettivo di ottenere strutture compatte.  Sono analizzati  in maniera dettagliata i passi che 
hanno portato ad ottenere le performance ottime, indicando i range di variabilità dei  parametri 
geometrici. Vengono  riportati anche i grafici rappresentanti l' andamento del campo 
elettromagnetico in trasmissione ed in ricezione, nei differenti progetti. Il punto di partenza  è stato 
l' analisi di un OMT commerciale le cui dimensioni geometriche sono state ricavate in maniera 
approssimata,  effettuando le misure direttamente sull' oggetto; si è passati, successivamente, all' 
ottimizzazione mediante il software HFSS: sono state variate le dimensioni entro determinati range, 
scelti con l' obiettivo primario di ottenere una struttura compatta; è seguita poi l' analisi dei return 
loss alle porte Tx ed Rx e degli isolamenti delle stesse. Successivamente, sono esposte una serie di 
simulazioni riguardanti i due progetti richiamati sopra; per ottimizzarli è stato utilizzato il software 
MWS che ha consentito uno studio dettagliato dei parametri S al variare delle dimensioni 
geometriche; si è poi proceduto al confronto, in termini di grado di compattezza e performance, dei 
due diversi modelli di OMT. L'ultimo passo è stato quello di connettere i due OMT ad un feed: il 
software utilizzato per le simulazioni è stato MWS, è seguita poi l' analisi dei risultati (parametri S) 
ed è stato studiato l' andamento dei campi elettromagnetici in trasmissione ed in ricezione, 
verificando le degradazioni delle prestazioni presenti maggiormente nel secondo modello di OMT, 
dove la presenza del cavo coassiale, come porta transmitter, e un main line di soli 40 mm, se da un 
lato forniscono un OMT compatto, dall' altro introducono evidenti perdite rispetto al primo modello 
e  non consentono al campo di acquistare uniformità e simmetria 
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Reti a larga banda con tecnologia VSAT  
  
  
La tecnologia di comunicazione satellitare sta diventando la scelta principale per una vasta tipologia 
di comunicazioni, come quelle legate al commercio, ai network di distribuzione, al multicasting IP 
(Internet Protocol), alla connessione alle dorsali di comunicazione (backbone), alla distribuzione 
broadcast televisiva e alla comunicazione classica voce/dati, in tutte quelle situazioni dove la 
connettività terrestre è insufficiente oppure inesistente. Nella Fig. 2.1 è mostrata un' infrastruttura 
terrestre con tecnologia VSAT (Very Small Aperture Terminal) [1]. 
 
  
  
 
 
 
Fig. 2.1 ─ Stazioni terrestri, dotate di tecnologia VSAT, quindi di apparecchiature poco complesse 
ed economiche, in grado non solo di ricevere (downlink), ma anche di trasmettere 
(uplink)  segnali via satellite. 
  
  
  
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Oggi è possibile, con un unica soluzione in tecnologia VSAT, offrire connettività per le applicazioni 
multimediali che richiedono molta banda disponibile ed affiancare o sostituire le infrastrutture 
terrestri dedicate alla comunicazione, per coprire aree geografiche remote o eccessivamente ampie.  
Le soluzioni linkway [1] , ormai giunte alla quinta generazione, offrono questa possibilità, con il 
supporto nativo per i più importanti standard di comunicazione come IP (Internet Protocol), ATM 
(Asynchronous Transfer Mode), Frame Relay, ISDN (Integrated Services Digital Network) e SS7 
(Signaling System 7). 
Questa famiglia di prodotti integrati permette di eliminare la necessità di hardware aggiuntivo, 
riducendo i costi per installazione e garantendo maggiore gestibilità del sistema ed un migliore 
interfacciamento con le reti terrestri presenti, oltre ad offrire efficienti soluzioni come le tecniche di 
accesso multiplo TDMA (Time Division Multiple Access) e di gestione della banda on demand, 
BoD (Band on Demand) che consente, attraverso il sistema di controllo NCS Network Control 
System dei terminali Linkway, di ottimizzare il traffico in transito e le prestazioni della connessione 
stessa. Sono gestite due tipologie di allocazione di banda: statica e dinamica. Per quanto riguarda la 
prima, alcune categorie di traffico ATM e Frame Relay e le chiamate effettuate in ISDN e SS7, 
richiedono che la banda sia allocata staticamente per tutta la durata della connessione. L'allocazione 
statica della banda garantisce questo tipo di collegamento. La banda viene allocata all'inizio del 
collegamento (o all'apertura del Virtual Channel) e rimane allocata fino alla fine del collegamento 
stesso (o alla chiusura del Virtual Channel). Per quanto concerne, invece, la seconda tipologia, tutti 
i terminali linkway monitorizzano costantemente la banda a disposizione e le connesioni in corso. 
La funzione di allocazione dinamica della banda analizza i report provenienti da tutti i terminali 
VSAT appartenenti alla rete, dopodiché per mezzo di un' algoritmo proprietario, ridistribuisce le 
risorse e la banda in maniera ottimale, in base alle richieste riscontrate. 
L'algoritmo cerca sempre di occupare tutta la banda disponibile, sia in trasmissione che in ricezione, 
ottimizzando i pacchetti di dati e tenendo sotto controllo tutta la situazione della rete. Questo 
permette alla rete VSAT di adattarsi alle condizioni derivanti dalle richieste degli utenti, dalla banda 
disponibile e dalle condizioni di trasmissione e ricezione in maniera dinamica e trasparente per 
l'utente 
La nuova piattaforma VSAT può essere integrata direttamente in tipologie di rete diverse, difatti 
supporta connessioni di tipo mesh, star e virtual star. 
La flessibilità di questa soluzione permette di realizzare postazioni satellitari dal costo contenuto ma 
dalle ottime prestazioni, essendo integrate in un unica soluzione sia il terminale satellitare che un 
Gaetway ad alta velocità. linkway supporta differenti tipologie di antenna e di trasmettitori 
satellitari, con la possibilità di personalizzare e gestire tutti i parametri della connessione e delle 
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portanti satellitari, come bit rates variabili, livelli di potenza in antenna, correzione d'errore FEC 
(Forward Error Correction) tutti variabili diversamente per ogni portante presa in considerazione. 
 La soluzione VSAT linkway è ideale per il nuovo mercato del multimedia, sempre alla ricerca di 
banda disponibile, come le grosse aziende multinazionali, gli spedizionieri, i provider internet, i 
fornitori di servizi, i broadcaster. Una sola piattaforma VSAT offre tutte queste caratteristiche: 
  
1) Supporto di diverse tipologie di connessione. 
2) Supporto nativo dei protocolli a commutazione  a pacchetto e a circuito. 
3) Flessibilità operativa e semplicità nella connessione satellitare. 
4) Gestione avanzata della banda on demand . 
Le tipologie di rete principali e maggiormente diffuse sono la rete mesh, la rete star e virtual star. 
  
Nella tipologia di rete mesh, diversi terminali sono connessi tra di loro ed uno o due di essi sono 
destinati all'amministrazione del sistema senza un hub centralizzato (dove è comunque possibile 
gestire alti volumi di traffico), con il supporto per la connettività diretta one to one. Le applicazioni 
tipiche delle reti con tecnologia mesh sono la telemedicina, le comunicazioni voce e dati su larga 
scala, la videoconferenza e le reti private remote e virtuali. 
La rete star consiste solitamente in un hub centrale con diversi client, termine che in generale indica 
un PC o un terminale collegato in rete che condivide "servizi" con altri PC. I servizi sono 
memorizzati o amministrati su un server. Quando la rete si ingrandisce e si aggiungono altri 
computer, uno di essi può diventare il cosiddetto server, cioè un punto centrale per l'archiviazione 
dei file o dei programmi applicativi in rete. Dal server partono anche le connessioni verso le risorse 
comuni come le stampanti o i fax. Trasformare un computer in un server dedicato consente di 
risparmiare sia sui costi aggiuntivi di nuove infrastrutture di rete, sia sui costi di gestione delle 
stesse. I computer collegati al server vengono chiamati client; tali sono considerati anche scanner di 
codici a barre, videocamere wireless o altri dispositivi che si collegano senza fili a una rete per 
accedere ai servizi offerti da quest'ultima (documenti, stampa, ecc...). La caratteristica principale di 
queste reti è data dalla possibilità di gestire il traffico asimmetrico, infatti le applicazioni tipiche 
sono i servizi bancari, le applicazioni industriali, le reti PSTN, ed i servizi internet per gli ISP. La 
rete virtual star consiste i due o più hub o gateways, tra i quali esiste una connessione di tipo Mesh, 
i client a loro volta sono connessi a più hub contemporaneamente. Questa soluzione riunisce le 
caratteristiche e le prestazioni delle reti con tipologia mesh e star, permettendo flussi dati 
asimmetrici con la possibilità di gestire un flusso di traffico particolarmente elevato. Le applicazioni 
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tipiche di questo tipo di rete sono le intranet aziendali WANs e le reti private virtuali dei service 
provider VPNs (Virtual Private Network). 
In Fig. 2.2 sono mostrate infrastrutture terrestri in tecnologia VSAT 
  
  
  
 
 
 
Fig. 2.2 ─ Infrastrutture terrestri in tecnologia VSAT. 
  
  
linkway supporta direttamente tutte queste tipologie di connessione, offre un interfacciamento per 
sistemi di rete con protocolli a commutazione a pacchetto (IP, ATM, Frame Relay) e a circuito 
(ISDN, SS7), le bande supportate sono C, Ku, Ka  e possono essere variate direttamente on demand. 
La famiglia di prodotti linkway nasce per supportare tutte le esigenze di comunicazione satellitare 
ad alta velocità, permettendo di unire la banda richiesta da tanti piccoli client in una portante 
satellitare ottimizzata. Il sistema opera alla stessa maniera dei sistemi VSAT più grandi, che 
offrono, a costi maggiori, le stesse prestazioni di velocità con una minore flessibilità di utilizzo, che 
è una delle caratteristiche principali di questa soluzione e che ne fa la scelta vincente per quelle 
installazioni che non richiedono l'occupazione della totalità della banda disponibile.