Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Slide 1 Η καταλληλότητα της τεχνολογίας Radio over IP σε συνδυασμό με δορυφορική μετάδοση στον Έλεγχο Εναέριας Κυκλοφορίας ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΤΜΗΜΑ.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Slide 1 Η καταλληλότητα της τεχνολογίας Radio over IP σε συνδυασμό με δορυφορική μετάδοση στον Έλεγχο Εναέριας Κυκλοφορίας ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΤΜΗΜΑ."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Slide 1 Η καταλληλότητα της τεχνολογίας Radio over IP σε συνδυασμό με δορυφορική μετάδοση στον Έλεγχο Εναέριας Κυκλοφορίας ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΤΜΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

2 Slide 2 Ο Έλεγχος Εναέριας Κυκλοφορίας n Βασικοί στόχοι: –Αποφυγή συγκρούσεων (διαχωρισμός – separation) –Οργάνωση & πρόβλεψη της ροής της κίνησης –Παροχή πληροφοριών & άλλης υποστήριξης στους πιλότους n Το τρίπτυχο CNS: –Ραδιοεπικοινωνίες (Communication) μεταξύ πιλότου & ελεγκτή –Καθοδήγηση (Navigation) με χρήση ραδιοβοηθημάτων –Επίβλεψη (Surveillance) με χρήση ραντάρ & πομπών στα αεροσκάφη n 2 κατηγορίες πτήσεων: –Εξ’όψεως (Visual Flight Rule Flights – VFR): n Αργά εναέρια μέσα (μικρά αεροπλάνα & ελικόπτερα) n Επιτρέπονται όταν ο καιρός επιτρέπει στον πιλότο να βλέπει n Ο πιλότος διατηρεί τον διαχωρισμό του –Με τη βοήθεια οργάνων (Instrument Flight Rule Flights – IFR): n Ο πιλότος λειτουργεί μόνο με όργανα n Χειρισμοί υπό τις οδηγίες ελεγκτών (υπεύθυνοι για τον διαχωρισμό)

3 Slide 3 Το παρόν – Επικοινωνία φωνής με μεταγωγή κυκλώματος

4 Slide 4 Το μέλλον – Επικοινωνία φωνής με μεταγωγή πακέτων

5 Slide 5 Δορυφορικές επικοινωνίες & ΕΕΚ n Χρησιμοποιούνται για χρόνια όπου η επίγεια ραδιοκάλυψη είναι αδύνατη (ωκεάνιες & πολικές περιοχές) n Σημαίνουσα θέση στα μελλοντικά συστήματα ΕΕΚ (έργα SESAR της Ευρωπαϊκής Ένωσης & IRIS της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος) n Πλεονεκτήματα: –Παγκόσμια κάλυψη ακόμη και σε περιοχές που δεν υπάρχει επίγεια υποδομή –Παροχή πληθώρας υπηρεσιών στα εναέρια μέσα πάνω από ένα κοινό τηλεπικοινωνιακό δίκτυο –Αύξηση των επιπέδων εφεδρείας σε συνδυασμό με την επίγεια υποδομή n Μειονεκτήματα: –Απαίτηση εγκατάστασης νέων συστημάτων (avionics) στα εναέρια μέσα: n Τεράστιο κόστος για τις αεροπορικές εταιρίες n Δύσκολη ως αδύνατη η αλλαγή για μικρά αεροσκάφη & ελικόπτερα –Απαραίτητη η δημιουργία νέου δικτύου δορυφόρων για την κάλυψη των απαιτήσεων του ΕΕΚ

6 Slide 6 Η κεντρική ιδέα n Ο αυτόνομος αναμεταβιβαστικός σταθμός: –Δορυφορική ζεύξη με το κέντρο ΕΕΚ –Χρήση τεχνολογίας μεταγωγής πακέτων –Μοναδική ανάγκη: Παροχή ρεύματος n Τα πλεονεκτήματα: –Δυνατότητα εγκατάστασης οπουδήποτε υπάρχει ανάγκη ραδιοκάλυψης –Καμία ανάγκη προσαρμογής των avionics –Συνδυασμός ώριμων τεχνολογιών που ακολουθεί τις εξελίξεις στην αεροναυτιλία n Η ερευνητική κατεύθυνση: –Είναι εφικτός ο συνδυασμός τηλεπικοινωνιών VoIP & δορυφορικών κυκλωμάτων για τη μεταφορά της φωνής των επικοινωνιών αέρος-εδάφους; n Οι προκλήσεις: –Η καθυστέρηση: Αθροιστικά, αναμενόταν μεγάλη. Θα ήταν ανεκτή για την εφαρμογή; –Η συμπίεση της φωνής: Θα προκαλούνταν λάθη στην επικοινωνία λόγω της μείωσης της ποιότητας; –Η πειραματική απόδειξη: Πως θα γινόταν η επιχειρησιακή αξιολόγηση της ιδέας;

7 Slide 7 Κλήσεις ασυρμάτου μέσω δορυφόρου & ο αυτόνομος αναμεταβιβαστικός σταθμός

8 Slide 8 Περιεχόμενα n Η ποιότητα της υπηρεσίας φωνής και εξαγωγή απαιτήσεων n Η ανάπτυξη του συστήματος Radio over satellite IP n Η εγκατάσταση του συστήματος Radio over satellite IP n Αντικειμενικές μετρήσεις επίδοσης και αποτελέσματα n Υποκειμενική αξιολόγηση και αποτελέσματα n Συμπεράσματα & μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις

9 Slide 9 Περιεχόμενα n Η ποιότητα της υπηρεσίας φωνής και εξαγωγή απαιτήσεων n Η ανάπτυξη του συστήματος Radio over satellite IP n Η εγκατάσταση του συστήματος Radio over satellite IP n Αντικειμενικές μετρήσεις επίδοσης και αποτελέσματα n Υποκειμενική αξιολόγηση και αποτελέσματα n Συμπεράσματα & μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις

10 Slide 10 Η ποιότητα της υπηρεσίας φωνής σαν εργαλείο ανάλυσης n Ποιότητα υπηρεσίας στον ΕΕΚ -> Ζήτημα ζωής & θανάτου n Οποιοδήποτε σύστημα πρέπει να εκπληρώνει συγκεκριμένες απαιτήσεις n Η σχεδίαση, ανάπτυξη & έλεγχος βάσει της ποιότητας υπηρεσίας είναι μονόδρομος n Η ποιότητα υπηρεσίας φωνής χωρίζεται σε: –Ποιότητα κλήσης: Η ποιότητα της φωνής κατά τη διάρκεια μίας εγκατεστημένης κλήσης) –Ποιότητα εγκατάστασης κλήσης: Η εντύπωση του χρήστη για την ανταπόκρισή της

11 Slide 11 Μοντελοποιώντας την ποιότητα κλήσης n Το E-model: –Εργαλείο σχεδίασης στην τηλεφωνία –Προτυποποιημένο από την ITU-T n Βασικές αρχές: –Μοντέλο της από-άκρο-σε-άκρο σύνδεσης –Εύρος ζώνης εφαρμογής: Hz –Προσθετική ψυχοακουστική επίδραση ασυσχέτιστων παραγόντων μείωσης της ποιότητας –1 βαθμολογία ανά κατεύθυνση μετάδοσης βάσει: n Θορύβου περιβάλλοντος, κυκλώματος & ψηφιοποίησης n Ηχούς & διαρροών ήχου στο ακουστικό n Καθυστέρησης n Εφαρμογής κωδικοποίησης φωνής n Παράγοντα πλεονεκτήματος πρόσβασης n Μπορεί να εφαρμοστεί στις κλήσεις ασυρμάτου;

12 Slide 12 Το E-model και οι κλήσεις ασυρμάτου n Το E-model είναι εφαρμόσιμο: –Ίδιο εύρος ζώνης με την τηλεφωνία –Είναι εφικτός ο διαχωρισμός του από άκρο-σε-άκρο τηλεπικοινωνιακού διαύλου σε δύο ανεξάρτητα τμήματα (ένα ανά κατεύθυνση) n Το E-model μπορεί να απλοποιηθεί: –Επικοινωνία half-duplex -> Απουσία ηχούς –Ύπαρξη προγραμματιζόμενων κερδών/αποσβέσεων n Πρόκληση: –R-rating > 80 -> Καλή ποιότητα στην τηλεφωνία –Ποιο είναι το όριο για κλήσεις ασυρμάτου; –Αναγκαιότητα συγκριτικής ανάλυσης υφιστάμενης και προτεινόμενης τηλεπικοινωνιακής υποδομής –Επιβεβαίωση της προσαρμογής μέσω υποκειμενικής αξιολόγησης

13 Slide 13 Η τιμή του R για κλήσεις ασυρμάτου με χρήση μισθωμένων γραμμών n Τύπος υπολογισμού: R = R o − I s − I d − I e + A = R o − I q − I dd − I e + A T a = 20 ms (I dd = 0) Αναμεταβιβαστικός σταθμός Κέντρο μεταγωγής πομποδεκτών Τετρασύρματη μισθωμένη γραμμή Πομποδέκτης αεροναυτιλίας Σύστημα επικοινωνιών φωνής Τετρασύρματη σύνδεση Προς ελεγκτές Τηλεφωνικ ό δίκτυο Εξοπλισμός τερματισμού Ψηφιακή γραμμή E1 1 η αναλογικοψηφιακή μετατροπή 2 η αναλογικοψηφιακή μετατροπή (Ι q =2.69) n Αποτελέσματα (θα χρησιμοποιηθούν ως αναφορά): –R = στην κατεύθυνση από το εναέριο μέσο προς τον ελεγκτή –R = στην αντίθετη κατεύθυνση –Τιμές σημαντικά χαμηλότερες μίας αποδεκτής υπηρεσίας τηλεφωνίας για το ευρύ κοινό (R = 80) –Συμμετρικές τιμές του παράγοντα R

14 Slide 14 Υπολογισμός του R για κλήσεις ασυρμάτου με χρήση δορυφόρου n Βασικές διαφοροποιήσεις σε σχέση με τη χρήση μισθωμένων γραμμών: –Μικρότερη τιμή για τον παράγοντα I q n Οι αναλογικοψηφιακές μετατροπές αποτελούν σχεδιαστικές επιλογές –Μεγαλύτερη τιμή για τον παράγοντα I e : n Απαραίτητη η κωδικοποίηση χαμηλού ρυθμού της φωνής n Μεγάλο κόστος του δορυφορικού φάσματος n Πρώτη επιλογή: G.729 & G (τελική επιλογή βάσει καθυστέρησης) –Μεγαλύτερη τιμή για τον παράγοντα I dd n Απαίτηση για άνω όριο στην καθυστέρηση

15 Slide 15 Θέτοντας ένα μέγιστο όριο στην καθυστέρηση (1) – Η έννοια του RCP n Προφανής σχέση καθυστέρησης & ελάχιστου επιτεύξιμου διαχωρισμού n Ποσοτικοποίηση της επίδρασης της καθυστέρησης κατά ICAO: Required Communication Performance (RCP) –Σύνολο δεικτών επίδοσης που έχουν σημασία στο επιχειρησιακό πεδίο –Δεν εξαρτάται από την υποκείμενη τεχνολογία –Λαμβάνει υπ’όψιν: n Τον ανθρώπινο παράγοντα στα 2 άκρα (πιλότος & ελεγκτής) n Τις διαδικασίες & τα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος λειτουργίας n Μέγιστη τιμή της από-άκρο-σε-άκρο καθυστέρησης του συστήματος επικοινωνιών για επικοινωνίες ανάγκης (worst cast): 385 ms (συμμετρικός δίαυλος)

16 Slide 16 Θέτοντας ένα μέγιστο όριο στην καθυστέρηση (2) – Προηγούμενες μελέτες n 1 η μελέτη (“The Effect of Voice Communications Latency in High Density, Communications-Intensive Airspace”): –Διεξήχθη στο William J. Hughes Technical Center –10 ελεγκτές –3 διαφορετικά σενάρια στην καθυστέρηση: n 290, 390 & 790 ms για την κατεύθυνση από τον ελεγκτή προς τον πιλότο n 260, 360 & 760 ms στην αντίθετη κατεύθυνση –Αποτελέσματα: Δεν υπήρξαν διαφορές ανάμεσα στα σενάρια 290/260 & 390/360 n 2 η μελέτη (“A Simulation Study of the Effects of Communication Delay on Air Traffic Control”): –Διεξήχθη στο William J. Hughes Technical Center –9 + 9 ελεγκτές –Μέγιστη καθυστέρηση που εξομοιώθηκε: 380 ms ανά κατεύθυνση –Αποτελέσματα: Κανένα πρόβλημα δεν αναφέρθηκε στο δυσμενέστερο σενάριο n Συμπέρασμα: Θα χρησιμοποιηθεί ως απαίτηση το όριο των 375 ms στην άκρο-σε-άκρο καθυστέρηση (I d = I dd = για τις 2 κατευθύνσεις μετάδοσης) ως worst-case

17 Slide 17 Διαχείριση & βελτιστοποίηση της καθυστέρησης n Πηγές καθυστέρησης: –Καθυστέρηση διάδοσης: Σταθερή τιμή = 250 ms –Απαίτηση για καθυστέρηση που εισάγεται από τον ενταμιευτή μεταβλητότητας καθυστέρησης (jitter buffer): Κατά μέγιστο 35 ms ανά κατεύθυνση μετάδοσης –Απαίτηση για καθυστέρηση που εισάγεται από το υπό μελέτη σύστημα & άλλο δικτυακό εξοπλισμό: Κατά μέγιστο 25 ms σε κάθε άκρο & κατεύθυνση μετάδοσης n Απομένουν για κωδικοποίηση φωνής: 40 ms n Επιλογή κωδικοποιητή: G.729 (1 ή 2 πακέτα φωνής ανά πακέτο IP)

18 Slide 18 Η τιμή του R για κλήσεις ασυρμάτου με χρήση δορυφορικού κυκλώματος n Τύπος υπολογισμού: R = R o − I q − I dd − I e + A Γεωστατικός δορυφόρος Μετατροπέας RoIP Αναμεταβιβαστικός σταθμός Κέντρο μεταγωγής πομποδεκτών Εξοπλισμός δορυφορικής δικτύωσης Τετρασύρματη σύνδεση Πομποδέκτης αεροναυτιλίας Προς ελεγκτές Τοπικό δίκτυο IP Τετρασύρματη σύνδεση T a = 375 ms (I dd = ) 1 αναλογικοψηφιακή μετατροπή (I q = 0) Κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση φωνής κατά G.729 (I e = 12) n Αποτελέσματα: –R = στην κατεύθυνση από το εναέριο μέσο προς τον ελεγκτή –R = στην αντίθετη κατεύθυνση –Παράγοντας πλεονεκτήματος Α που θα πρέπει να ισχύει σε σχέση με τη χρήση μισθωμένων γραμμών για αποδοχή της υπηρεσίας:

19 Slide 19 Οι απαιτήσεις στον ρυθμό μετάδοσης n Χρήση Real-time Transport Protocol για μεταφορά φωνής n Overhead πακέτων RTP: –Επικεφαλίδα RTP (12 bytes ανά πακέτο φωνής) –Επικεφαλίδα UDP (8 bytes ανά πακέτο φωνής) –Επικεφαλίδα IP (20 bytes ανά πακέτο φωνής) n Χρήση συμπίεσης επικεφαλίδων (ROHC): 40 bytes -> 4 bytes n Απαιτούμενος ρυθμός μετάδοσης για κωδικοποίηση G.729 ανά κατεύθυνση μετάδοσης: –1 πακέτο φωνής ανά πακέτο IP: 11.8 kbps –2 πακέτα φωνής ανά πακέτο IP: 10.1 kbps –3 πακέτα φωνής ανά πακέτο IP: 9.5 kbps

20 Slide 20 Η μεταφορά του σήματος PTT n Σήμα PTT (Push-To-Talk): Χρησιμοποιείται ως έλεγχος διέλευσης για τη φωνή από ασυρμάτους/κέντρα μεταγωγής n Ανάγκη συγχρονισμού του σήματος PTT & της φωνής n Μία ολίσθηση στον χρόνο οδηγεί σε: –Αποκοπή συλλαβών ή φράσεων –Παρερμηνείες εντολών των ελεγκτών/αιτήσεων των πιλότων n Λύση για την επίτευξη πλήρους συγχρονισμού με τη φωνή: –Αποφυγή μεταφοράς μέσω διαύλου σηματοδοσίας (out-of-band) –Μεταφορά του σήματος PTT εντός του πακέτου RTP (in-band) με αμελητέα επιβάρυνση στον ρυθμό μετάδοσης

21 Slide 21 Η ποιότητα εγκατάστασης κλήσης n Εγκατάσταση τηλεφωνικής κλήσης -> Ο χρήστης ενημερώνεται για για την πρόοδο μέσω τόνων n Εγκατάσταση κλήσης ασυρμάτου -> Ο πιλότος ή ο ελεγκτής πιέζει το πλήκτρο PTT για να εκπέμψει & περιμένει κάτι τέτοιο να συμβεί n Προβλήματα: –Δεν μπορεί να απαγορευτεί στους χρήστες να μιλήσουν προ της ολοκλήρωσης της εγκατάστασης –Δεν επιτρέπεται απώλεια φωνής κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης κλήσης n Λύση: Εισαγωγή ενός ενταμιευτή εκπομπής (transmit buffer) n Μέγιστη επιτρεπτή τιμή καθυστέρησης εγκατάστασης κλήσης ασυρμάτου κατά ICAO: 2 sec

22 Slide 22 Περιεχόμενα n Η ποιότητα της υπηρεσίας φωνής και εξαγωγή απαιτήσεων n Η ανάπτυξη του συστήματος Radio over satellite IP n Η εγκατάσταση του συστήματος Radio over satellite IP n Αντικειμενικές μετρήσεις επίδοσης και αποτελέσματα n Υποκειμενική αξιολόγηση και αποτελέσματα n Συμπεράσματα & μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις

23 Slide 23 Η από-άκρο-σε-άκρο αρχιτεκτονική n Αρχιτεκτονική βασισμένη στις έννοιες των Next Generation Networks (NGNs) n Κατανεμημένος έλεγχος κλήσης n Σύστημα μετατροπέα Radio over IP/Voice over IP (RoIP/VoIP): Λειτουργικότητα MG/CS/UAM n Πρωτόκολλο σηματοδοσίας μεταξύ των οντοτήτων CS: SIP n Πρωτόκολλο επικοινωνίας μεταξύ των οντοτήτων MG: RTP n Πρωτόκολλο επικοινωνίας μεταξύ των οντοτήτων CS & MG: H.248/MEGACO

24 Slide 24 Η πλατφόρμα ανάπτυξης του μετατροπέα RoIP/VoIP n Χαρακτηριστικά έξυπνου ελεγκτή RSC-10: –Αρθρωτή αρχιτεκτονική single-board computer και backplane –Ποικιλία διεπαφών (Ethernet, USB, analog input/output, digital input/output, multi-serial) σε ξεχωριστές μονάδες –Επικοινωνία μονάδων μέσω διαύλου POPBUS υψηλών επιδόσεων –Ενσωματωμένο λειτουργικό σύστημα Linux με υποστήριξη λειτουργιών πραγματικού χρόνου

25 Slide 25 Η αρχιτεκτονική του μετατροπέα RoIP/VoIP και οι οντότητες που αναπτύχθηκαν

26 Slide 26 Η μονάδα επέκτασης φωνής (VEF)

27 Slide 27 Το λογισμικό του επεξεργαστή DSP n Αλγόριθμοι που υλοποιήθηκαν: –Κωδικοποιητής/αποκωδικοποιητής φωνής (οικογένεια G.729) –Γεννήτρια τόνων σηματοδοσίας –Ανιχνευτής ψηφίων DTMF –Ηχητική γέφυρα –Διεπαφή ψηφιακών δεδομένων ήχου –Διεπαφή με τον επεξεργαστή γενικού σκοπού –Πλαίσιο εκτέλεσης λογισμικού n Έλεγχος της υλοποίησης: –Λειτουργικός έλεγχος με χρήση διανυσμάτων ελέγχου –Έλεγχος επίδοσης

28 Slide 28 Ο οδηγός της μονάδας VEF n Υλοποίηση διεπαφής εφαρμογών με το υλικό της μονάδας VEF n Εκτέλεση κάθε 5 ms σε συγχρονισμό με το ρολόι του διαύλου TDM της μονάδας VEF n Χρήση ουρών για ελαχιστοποίηση της απώλειας πακέτων n Ελεγχόμενη απόρριψη πακέτων ούτως ώστε να ελαχιστοποιείται η καθυστέρηση n Συλλογή στατιστικών στοιχείων

29 Slide 29 Οι οντότητες λογισμικού εφαρμογής n Λειτουργικότητα οντότητας MG: –Δημιουργία πολλαπλών αμφίδρομων/μονόδρομων ροών φωνής ανάμεσα σε ασυρμάτους & τηλέφωνα –Υποστήριξη του CS στο επίπεδο της σηματοδοσίας –Εκτέλεση λειτουργιών διαχείρισης –Υποστήριξη πολλαπλών μονάδων VEF –Συλλογή στατιστικών στοιχείων –Ανταλλαγή δεδομένων με χρήση συγκεκριμένου πλαισίου n Λειτουργικότητα οντότητας CS: –Χειρισμός κλήσεων τηλεφώνου & ασυρμάτου μεταξύ αντίστοιχων συσκευών –Υποστήριξη της σύνδεσης πολλαπλών οντοτήτων MG σε μία οντότητα CS μέσω πρωτοκόλλου MEGACO –Υποστήριξη κλήσεων με άλλες οντότητες CS με υλοποίηση του πρωτοκόλλου Session Initiation Protocol (SIP) –Συλλογή και αρχειοθέτηση στατιστικών στοιχείων

30 Slide 30 Τα χαρακτηριστικά του δορυφορικού δικτύου n Τοπολογία: –Star (ένας σταθμός master, πολλαπλοί slaves) –Ανάγκη για mesh για κάποια επιχειρησιακά σενάρια (ζεύξη συχνοτήτων) όπου η χρήση double hop satellite transmission είναι απαγορευτική n Τεχνολογία πολλαπλής πρόσβασης: –Συνδυασμός FDMA και TDMA για μέγιστη ευελιξία και επεκτασιμότητα n Τεχνολογία διαχείρισης εύρους ζώνης: –Δυναμική ανάθεση ανάλογα με τις ανάγκες (demand-based bandwidth assignment – DAMA) για βέλτιστη χρησιμοποίηση του φάσματος n Φορείς υλοποίησης: –Λειτουργία δορυφόρου: HellasSat n Δορυφόρος: HellasSat II n Θέση: 39º ανατολικά n Κάλυψη: Ευρώπη, Νότια Αφρική, Μέση Ανατολή, Ινδίες & Νοτιοανατολική Ασία –Λειτουργία δικτύου: ΥΠΑ –Εξοπλισμός: ND Satcom

31 Slide 31 Σχεδίαση δορυφορικής ζεύξης n Δεδομένα σχεδίασης: –Φορέας: n Δορυφορικός αναμεταδότης: TP6 n Κεντρική συχνότητα ανοδικής/καθοδικής ζεύξης: ,00/11.176,00 GHz (οριζόντια/κάθετη πόλωση) n Εύρος ζώνης: 550 kHz –Διαθεσιμότητα δορυφορικής υπηρεσίας: 99.8% –Ρυθμός λάθους διφύων (bit error rate) για το φυσικό επίπεδο: <= 1 σε 10 8 –Γεωγραφική θέση των τερματικών σταθμών –Μέγεθος κεραίας: 1.8 m –Τύπος της διαμόρφωσης: QPSK (ρυθμός FEC ¾) n Αποτελέσματα σχεδίασης: –Μήκος πλαισίου TDMA: μs –Αποδοτικότητα: 82.21% –Καθαρός ρυθμός μετάδοσης: 470 kbits/sec –Πολιτική IP QoS: Διαχωρισμός 5 ροών βάσει διευθύνσεων IP πηγών/προορισμών και πορτών IP –Ταυτόχρονη υποστήριξη έως 3 αναμεταβιβαστικών σταθμών με μηδενική πιθανότητα απόρριψης κλήσης

32 Slide 32 Το έργο SATWAYS n Υποβολή πρότασης από κοινού με την Διεύθυνση Αεροναυτιλίας της Ελληνικής Υπηρεσίας Πολιτικής Αεροπορίας για χρηματοδότηση από την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (European Space Agency) n Έναρξη έργου SATWAYS: Νοέμβριος 2006 n Παροχή 3 επιπλέον υπηρεσιών μέσω δορυφόρου: –Τηλε-επίβλεψη και τηλε-έλεγχος της εγκατάστασης του ελικοδρομίου –Μεταφορά δεδομένων καιρού από μετεωρολογικό σταθμό στο ελικοδρόμιο –Μεταφορά δεδομένων video από κλειστό κύκλωμα παρακολούθησης n Στόχοι του έργου: –Αύξηση της ασφάλειας των προσγειώσεων/απογειώσεων ελικοπτέρων που χρησιμοποιούνται κυρίως για αεροδιακομιδή ασθενών –Εκσυγχρονισμός των διαδικασιών προληπτικού ελέγχου, προληπτικής συντήρησης και ανίχνευσης/επίλυσης βλαβών –Ελαχιστοποίηση του κόστους της τηλεπικοινωνιακής υποδομής, λόγω αντικατάστασης μισθωμένων γραμμών πολλαπλάσιου κόστους εγκατάστασης/μίσθωσης

33 Slide 33 Περιεχόμενα n Η ποιότητα της υπηρεσίας φωνής & εξαγωγή απαιτήσεων n Η ανάπτυξη του συστήματος Radio over satellite IP n Η εγκατάσταση του συστήματος Radio over satellite IP n Αντικειμενικές μετρήσεις επίδοσης & αποτελέσματα n Υποκειμενική αξιολόγηση & αποτελέσματα n Συμπεράσματα & μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις

34 Slide 34 Εγκατάσταση του δορυφορικού σταθμού master n Θέση εγκατάστασης: Η κορυφή του πύργου ελέγχου της προσέγγισης του Διεθνούς Αερολιμένα Αθηνών στο παλιό Ανατολικό Αεροδρόμιο του Ελληνικού n Συντεταγμένες της εγκατάστασης: –Γεωγραφικό πλάτος: μοίρες βόρεια –Γεωγραφικό μήκος: μοίρες ανατολικά –Ύψος: περίπου 50 μέτρα πάνω από το επίπεδο της θάλασσας

35 Slide 35 Εγκατάσταση του δορυφορικού σταθμού slave n Θέση εγκατάστασης: Το ελικοδρόμιο του Δήμου Πάτμου n Συντεταγμένες της εγκατάστασης: –Γεωγραφικό πλάτος: μοίρες βόρεια –Γεωγραφικό μήκος: μοίρες ανατολικά –Ύψος: περίπου 85 μέτρα πάνω από το επίπεδο της θάλασσας

36 Slide 36 Εργασίες εγκατάστασης/ελέγχων των δορυφορικών σταθμών (1) n Κατά την εγκατάσταση και των 2 σταθμών εκτελέστηκε σειρά εργασιών & ελέγχων: –Μηχανολογική εγκατάσταση –Καλωδίωση –Συναρμολόγηση εξοπλισμού εξωτερικού χώρου –Μέτρηση απωλειών καλωδίων –Έλεγχος ρυθμού λαθών διφυών σε συνδεσμολογία εκπομπής/λήψης ενδιάμεσης συχνότητας (L-band) –Μέτρηση σημείου συμπίεσης 1 dB/βελτιστοποίηση της απόσβεσης του διαύλου εκπομπής –Ευθυγράμμιση της κεραίας με τον δορυφόρο/ευθυγράμμιση πόλωσης –Έλεγχος ρυθμού λαθών διφυών σε συνδεσμολογία εκπομπής/λήψης μέσω δορυφόρου/περαιτέρω βελτιστοποίηση της απόσβεσης εκπομπής

37 Slide 37 Εργασίες εγκατάστασης/ελέγχων των δορυφορικών σταθμών (2)

38 Slide 38 Εγκατάσταση του υπόλοιπου εξοπλισμού στο Κέντρο Ελέγχου Περιοχής Αθηνών n Στο ΚΕΠΑΘ εγκαταστάθηκαν επίσης: –Ένας μετατροπέας RoIP/VoIP –Ένας εξυπηρετητής Hewlett Packard DL360 με καθήκοντα: n Συγκέντρωση δεδομένων τηλε-επίβλεψης από το ελικοδρόμιο n Παροχή δεδομένων τηλε-επίβλεψης στο Διαδίκτυο n Μεταγωγή εντολών από το Διαδίκτυο προς το ελικοδρόμιο n Συλλογή των στατιστικών των κλήσεων από τους μετατροπείς RoIP/VoIP Πάτμου/Ελληνικού n Αποθήκευσή των στατιστικών σε βάση δεδομένων –Ένα τερματικό AviMet της εταιρίας Vaisala n Χρήση ξεχωριστού δικτύου Ethernet οπτικών ινών n Υποστήριξη από UPS & γεννήτρια

39 Slide 39 Εγκατάσταση του υπόλοιπου εξοπλισμού στο ελικοδρόμιο της Πάτμου (1) n Στο ελικοδρόμιο της Πάτμου εγκαταστάθηκαν επίσης: –Πομποδέκτης αεροναυτιλίας της εταιρίας Jotron (κωδικός πομπού TA-7425 & κωδικός δέκτη RA-7202), ισχύος εκπομπής 25 Watt, συντονισμένος στη συχνότητα MHz με κεραία τύπου μαστιγίου ύψους 2 m –Μετατροπέας RoIP/VoIP –Μετεωρολογικός σταθμός της εταιρίας Vaisala (κωδικός AWS520) –Κάμερα τεχνολογίας IP της εταιρίας Vivotek (κωδικός IP3112) –Ποικιλία μετρητικών, αισθητηρίων & αυτοματισμών για την τηλε- επίβλεψη & τηλε-έλεγχο του ελικοδρομίου n Χρήση τοπικού δικτύου Ethernet n Υποστήριξη από UPS 1500kVA (τύπος: APC Back UPS RS1500)

40 Slide 40 Εγκατάσταση του υπόλοιπου εξοπλισμού στο ελικοδρόμιο της Πάτμου (2)

41 Slide 41 Περιεχόμενα n Η ποιότητα της υπηρεσίας φωνής & εξαγωγή απαιτήσεων n Η ανάπτυξη του συστήματος Radio over satellite IP n Η εγκατάσταση του συστήματος Radio over satellite IP n Αντικειμενικές μετρήσεις επίδοσης & αποτελέσματα n Υποκειμενική αξιολόγηση & αποτελέσματα n Συμπεράσματα & μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις

42 Slide 42 Πλάνο αντικειμενικών μετρήσεων/ελέγχων Μετρήσεις/έλεγχοι προ της επιχειρησιακής αξιολόγησης n Μετρήσεις επίδοσης της θύρας ήχου της διεπαφής ασυρμάτου: –Απόκριση συχνότητας –Συνολική παραμόρφωση & θόρυβος (THD+N) –Θόρυβος υποβάθρου (δυναμικό εύρος) –Διαφωνία n Λειτουργικός έλεγχος της υπηρεσίας φωνής n Αντικειμενικές μετρήσεις της ποιότητας κλήσης: –Από άκρο-σε-άκρο καθυστέρηση –Διακύμανση καθυστέρησης: n Εξόδου του υπό μελέτη συστήματος n Από άκρο-σε-άκρο –Απώλεια πακέτων: n Εντός του υπό μελέτη συστήματος (in-system packet loss) n Λόγω της δορυφορικής μετάδοσης –Καθυστέρηση εγκατάστασης κλήσης Εκτέλεση x12: n Εξομοίωση δικτύου n Πραγμ. συνθήκες n Χωρίς φόρτο συστήματος/ δικτύου n Με φόρτο συστήματος/ δικτύου n 1/2 κλήσεις Εκτέλεση x2: n Εξομοίωση δικτύου n Πραγμ.συνθήκες

43 Slide 43 Μετρήσεις επίδοσης της θύρας ήχου της διεπαφής ασυρμάτου (1) n Σκοπός: Μέτρηση της επίδρασης της θύρας ήχου της διεπαφής ασυρμάτου στην ποιότητα φωνής -> Σαφής επιρροή στην από-άκρο-σε- άκρο ποιότητα φωνής

44 Slide 44 Μετρήσεις επίδοσης της θύρας ήχου της διεπαφής ασυρμάτου (2) n Μετρήσεις απόκρισης συχνότητας: –Σκοπός: Ποσοτικοποίηση της εξάρτησης του πλάτους της εξόδου από τη συχνότητα του σήματος εισόδου –Αποτέλεσμα: Απόκριση συχνότητας Hz με διακύμανση πλάτους (ripple) μικρότερη από 3 dB n Μετρήσεις συνολικής παραμόρφωσης & θορύβου (THD+N): –Σκοπός: Ποσοτικοποίηση του λόγου της ισχύος όλων των αρμονικών του σήματος εισόδου ως προς την ισχύ του σήματος ελέγχου –Αποτέλεσμα: THD + N < - 62 dB (- 40 dB είναι μία τυπική τιμή για εξοπλισμό αεροναυτιλίας) για πλάτη εισόδου μέχρι και -3 dB full-scale n Μετρήσεις θορύβου υποβάθρου (δυναμικού εύρους): –Σκοπός: Ποσοτικοποίηση του λόγου του πλάτους του σήματος πλήρους κλίμακας ως προς το πλάτος RMS του θορύβου υποβάθρου –Αποτέλεσμα: Θόρυβος υποβάθρου < dBm0p n Μετρήσεις διαφωνίας: –Σκοπός: Ποσοτικοποίηση της διαρροής ενός σήματος από μία θύρα ήχου της διεπαφής σε μία άλλη –Αποτέλεσμα: Μη μετρήσιμο επίπεδο διαφωνίας

45 Slide 45 Περιβάλλον εξομοίωσης δικτύου n Σκοπός: Αποχωρισμός της συνεισφοράς του υπό μελέτη συστήματος από το δορυφορικό κύκλωμα στη διαμόρφωση των παραμέτρων ποιότητας κλήσης n Παραμετροποίηση εξομοιωτή δικτύου για κάθε κατεύθυνση μετάδοσης: –Καθυστέρηση από άκρο-σε-άκρο ίση με 250 ms –Διακύμανση καθυστέρησης από κορυφή σε κορυφή ίση με 30 ms

46 Slide 46 Πραγματικό περιβάλλον λειτουργίας n Σκοπός: Αντικειμενική μέτρηση της ποιότητας κλήσης σε πραγματικές συνθήκες δικτύου n Προϋπόθεση: Συνύπαρξη των 2 άκρων στην ίδια γεωγραφική θέση

47 Slide 47 Εξομοίωση εχθρικών συνθηκών λειτουργίας n Εξομοίωση 2 βασικών λόγων μείωσης της ποιότητας φωνής: –Αυξημένος φόρτος στο υπό μελέτη σύστημα –Αυξημένη δικτυακή κίνηση στο δορυφορικό κύκλωμα n Δημιουργία αυξημένου φόρτου συστήματος (>70%) με έκδοση μεγάλου ρυθμού αιτήσεων διακοπής από την διεπαφή Ethernet λόγω δικτυακής κίνησης n Δημιουργία αυξημένης δικτυακής κίνησης (έως και 100% του διαθέσιμου ρυθμού μετάδοσης) με χρήση του εργαλείου TTCP σαν πηγή στο ένα άκρο του δορυφορικού κυκλώματος & καταβόθρα στο άλλο (κλάση QoS χαμηλότερη από την κίνηση φωνής)

48 Slide 48 Λειτουργικός έλεγχος της υπηρεσίας φωνής n Σκοπός: Η επιβεβαίωση της σωστής λειτουργίας της υπηρεσίας n Έγιναν έλεγχοι για: –Τηλεφωνικές κλήσεις: n Επιτυχής/αποτυχημένη εγκατάσταση n Επιτυχής κατάργηση –Κλήσεις ασυρμάτου: n Επιτυχής/αποτυχημένη εγκατάσταση n Επιτυχής/αποτυχημένη κατάργηση n 100 επαναλήψεις με απόλυτη επιτυχία

49 Slide 49 Μετρήσεις καθυστέρησης από-άκρο-σε- άκρο n Ορισμός μετρούμενου μεγέθους: Ο χρόνος που απαιτείται ώστε ένα δείγμα φωνής που συλλέγεται από το στόμα του ομιλητή να αναπαραχθεί στο αυτί του ακροατή (αντίστοιχο για τηλεφωνικές κλήσεις & κλήσεις ασυρμάτου) n Εργαλείο μέτρησης: Παλμογράφος, με χρήση του σήματος PTT n Συνθήκες μετρήσεων: 100 επαναλήψεις της διαδικασίας εκπομπής/λήψης n Αποτελέσματα: –Μέση τιμή: < 375 ms στις περισσότερες περιπτώσεις –Υπέρβαση του ορίου (393 ms) σε συνθήκες συμφόρησης δικτύου (μη αντιπροσωπευτικές) λόγω αύξησης της διακύμανσης καθυστέρησης & του μεγέθους του jitter buffer

50 Slide 50 Μετρήσεις διακύμανσης καθυστέρησης n Ορισμός μετρούμενου μεγέθους: Το μεταβλητό μέρος της καθυστέρησης γύρω από την μέση τιμή (αντίστοιχο για τηλεφωνικές κλήσεις & κλήσεις ασυρμάτου) n Διάρκεια μέτρησης: 300 seconds n Εργαλείο μέτρησης: Λογισμικό Wireshark n Αποτελέσματα: –Διακύμανση καθυστέρησης εξόδου του υπό μελέτη συστήματος υπό συνθήκες φόρτου: < 8.3 ms –Διακύμανση από-άκρο-σε-άκρο καθυστέρησης υπό συνθήκες συμφόρησης του δορυφορικού δικτύου & φόρτου ταυτόχρονα: < 18 ms –Ασυμμετρία ανάλογα με την κατεύθυνση μετάδοσης & το άκρο από το οποίο ξεκίνησε η κλήση

51 Slide 51 Μετρήσεις ρυθμού απώλειας πακέτων n Ορισμός μετρούμενου μεγέθους: Λόγος των πακέτων που απωλέσθησαν προς τον συνολικό αριθμό των πακέτων που ελήφθησαν (αντίστοιχο για τηλεφωνικές κλήσεις & κλήσεις ασυρμάτου) n Εργαλείο μέτρησης: Στατιστικά του υπό μελέτη συστήματος n Συνθήκες μετρήσεων: –Διάστημα ενθυλάκωσης: 1 πακέτο φωνής ανά πακέτο RTP –Διάρκεια της κάθε μέτρησης: 300 seconds n Αποτελέσματα: –Ρυθμός απώλειας πακέτων εντός του συστήματος: < 0.003% –Συνολικός ρυθμός απώλειας πακέτων: < 0.33% –3 σύνολα μετρήσεων παρουσιάζουν αυξημένη απώλεια λόγω: n Ταλάντωσης της κεραίας από άνεμο 8 Beauforts n Αυξημένης διακύμανσης καθυστέρησης & απόρριψης πακέτων φωνής

52 Slide 52 Μετρήσεις καθυστέρησης εγκατάστασης κλήσης n Ορισμός μετρούμενου μεγέθους: –Για τηλεφωνική κλήση: ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ της συλλογής μίας έγκυρης ακολουθίας ψηφίων DTMF & της παροχής στον καλούντα του ήχου κλήσης (ring-back) –Για κλήση ασυρμάτου: ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ της χρήσης του πλήκτρου PTT για πρώτη φορά από το εναέριο μέσο/ελεγκτή & της λήψης της φωνής στο απέναντι άκρο, εφόσον δεν είχε εγκατασταθεί προηγουμένως η κλήση (περιλαμβάνεται η από-άκρο-σε-άκρο καθυστέρηση) Η καθυστέρηση εγκατάστασης κλήσεων ασυρμάτου είναι μεγαλύτερη της αντίστοιχης για τηλεφωνικές κλήσεις (worst case) n Εργαλείο μέτρησης: Παλμογράφος, με χρήση του σήματος PTT n Συνθήκες μετρήσεων: 100 επαναλήψεις της διαδικασίας εγκατάστασης n Αποτελέσματα: –Μέση τιμή της καθυστέρησης εγκατάστασης κλήσης: < 1.06 sec –Μέγιστη τιμή της καθυστέρησης εγκατάστασης κλήσης: < 1.4 sec –Καθυστέρηση με μία εγκατεστημένη κλήση: ms μεγαλύτερη

53 Slide 53 Συμπεράσματα n Απόλυτη συμφωνία αποτελεσμάτων στο εργαστήριο & στο πεδίο n Πλήρης επιβεβαίωση των προδιαγραφών σχεδίασης του συστήματος n Προβλέψιμη μείωση της επίδοσης σε συνθήκες φόρτου συστήματος & δικτύου n Αμελητέα επίδραση από τον αριθμό ταυτόχρονων κλήσεων n Πράσινο φως για την επιχειρησιακή αξιολόγηση

54 Slide 54 Περιεχόμενα n Η ποιότητα της υπηρεσίας φωνής & εξαγωγή απαιτήσεων n Η ανάπτυξη του συστήματος Radio over satellite IP n Η εγκατάσταση του συστήματος Radio over satellite IP n Αντικειμενικές μετρήσεις επίδοσης & αποτελέσματα n Υποκειμενική αξιολόγηση & αποτελέσματα n Συμπεράσματα & μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις

55 Slide 55 Υποκειμενικές μετρήσεις της ποιότητας κλήσης ασυρμάτου n Σκοπός: Ποσοτικοποίηση της ποιότητας κλήσης από τους χρήστες της υπηρεσίας: –Πιλότους εναερίων μέσων –Ελεγκτές εναέριας κυκλοφορίας n Ο σχεδιασμός των μετρήσεων βασίστηκε σε 4 άξονες: –Την αντικειμενικότητα του δείγματος χρηστών & κλήσεων –Τη διαδικασία ώστε να μπορούν οι χρήστες να την εκτελέσουν χωρίς επιβάρυνση στο φόρτο εργασίας τους –Τη συσχέτιση της βαθμολόγησης των χρηστών ανά κλήση με αντικειμενικούς δείκτες επίδοσης –Τη μεθοδολογία ανάλυσης των αποτελεσμάτων

56 Slide 56 Ορισμός του συστήματος υπό αξιολόγηση: Προβλήματα & λύσεις n Το σύστημα υπό αξιολόγηση περιλαμβάνει: –Το σύστημα που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της διατριβής –Τον ελεγκτή και τον πιλότο –Τον ασυρματικό εξοπλισμό VHF του εναέριου μέσου & του αναμεταβιβαστικού σταθμού –Τον εναέριο χώρο ανάμεσα στο εναέριο μέσο & τον αναμεταβιβαστικό σταθμό –Τον εξοπλισμό του ελεγκτή & του πιλότου (ακουστικό/μικρόφωνο) n Ανάγκη διαχωρισμού της επίδρασης των επιμέρους τμημάτων στην ποιότητα κλήσης Οι ελεγκτές & πιλότοι γνωρίζουν, λόγω εμπειρίας, να ξεχωρίζουν το τμήμα που αξιολογούν n Ανάγκη κανονικοποίησης των αποτελεσμάτων Χρησιμοποιήθηκε η μεθοδολογία Controller Acceptance Rating Scale (CARS) που αναπτύχθηκε από την Federal Aviation Administration (FAA)

57 Slide 57 Η αντικειμενικότητα του δείγματος χρηστών & κλήσεων n Αντιπροσωπευτική αξιολόγηση -> Μεγάλος αριθμός κλήσεων υπό διαφορετικές επιχειρησιακές συνθήκες n Πολύ χρονοβόρα η συλλογή πληροφορίας μόνο με χρήση πτήσεων ελικοπτέρων n Περιλήφθηκαν με απόφαση της ΥΠΑ κλήσεις ασυρμάτου με υπερπτήσεις αεροπλάνων στη περιοχή του Νοτιοανατολικού τομέα του FIR Αθηνών σε διάφορα ύψη πτήσης & ποικίλους αεροδιαδρόμους (πτήσεις IFR & VFR) n Η αξιολόγηση έγινε στη διάρκεια του καλοκαιριού του 2010 (20/07-5/10): –Πολύ πυκνή εναέρια κυκλοφορία –Τεράστιος φόρτος εργασίας για τους ελεγκτές n Αριθμός χρηστών: –Αρχικός στόχος: Εμπλοκή 2 ελεγκτών –Τελικά αξιολόγησαν το σύστημα: 15 ελεγκτές n Αριθμός κλήσεων ασυρμάτου: –Αριθμός αναφορών αξιολόγησης: 21 n Οι τελικοί αριθμοί χρηστών/αναφορών κρίθηκαν επαρκείς από την ΥΠΑ

58 Slide 58 Ο σχεδιασμός της διαδικασίας n Ερωτηματολόγια για κάθε κλήση ασυρμάτου: –Συμπληρώθηκαν από τους ελεγκτές –Περιεχόμενα: n Σύνολο στοιχείων για την κλήση (ώρα, στοιχεία στόχου, ύψος πτήσης κ.α.) n Σειρά ερωτήσεων βάσει της μεθοδολογίας CARS n Σχόλια του ελεγκτή & του πιλότου n Εναρμονισμός των βημάτων με τις διαδικασίες που χρησιμοποιούνται στον ΕΕΚ (διαδικασία “radio check” κατά ICAO): 1.Ο ελεγκτής επικοινωνεί με το εναέριο μέσο χρησιμοποιώντας τις γνωστές συχνότητες για τον Νοτιοανατολικό τομέα του Ελληνικού εναέριου χώρου. Το εναέριο μέσο αυτό μπορεί να είναι: n Υπέρπτηση αεροπλάνου ή ελικοπτέρου (πτήση IFR ή VFR) n Ελικόπτερο που προσεγγίζει το ελικοδρόμιο της Πάτμου (πτήση VFR) 2.Ζητά από τον πιλότο να αλλάξει τη συχνότητα επικοινωνίας σε αυτή του πομποδέκτη VHF του ελικοδρομίου Πάτμου 3.Αξιολογεί την ποιότητα της κλήσης με χρήση ερωτηματολογίου 4.Εάν είναι δυνατό, ζητά & καταγράφει επιπλέον την άποψη του πιλότου n Εκτέλεση της διαδικασίας στη διακριτική ευχέρεια του ελεγκτή

59 Slide 59 Περιεχόμενα του ερωτηματολογίου n Ερώτηση 1: Πως βαθμολογείτε την ποιότητα της φωνής κατά τη διάρκεια της κλήσης; (1: “Πολύ κακή”, 10: “Εξαιρετικά καλή”) n Ερώτηση 2: Σε ποιό βαθμό η καθυστέρηση επηρέασε την αποτελεσματικότητα της επικοινωνίας κατά τη διάρκεια της κλήσης; (1: “Καθόλου”, 10: “Πάρα πολύ”) n Ερώτηση 3: Σε ποιό βαθμό η καθυστέρηση επηρέασε τον χρονισμό των εντολών ελέγχου κατά τη διάρκεια της κλήσης; (1: “Καθόλου”, 10: “Πάρα πολύ”) n Ερώτηση 4: Σε ποιό βαθμό η καθυστέρηση επηρέασε τη χρήση της σωστής φρασεολογίας κατά τη διάρκεια της κλήσης; (1: “Καθόλου”, 10: “Πάρα πολύ”) n Ερώτηση 5: Σε ποιό βαθμό η καθυστέρηση επηρέασε την καθαρότητα της φωνής σας κατά τη διάρκεια της κλήσης; (1: “Καθόλου”, 10: “Πάρα πολύ”) n Ερώτηση 6: Σε ποιό βαθμό η καθυστέρηση επηρέασε τον ρυθμό ομιλίας σας κατά τη διάρκεια της κλήσης; (1: “Καθόλου”, 10: “Πάρα πολύ”)

60 Slide 60 Η συσχέτιση των αναφορών με αντικειμενικούς δείκτες επίδοσης n Αντικειμενικοί δείκτες επίδοσης: Στατιστικά στοιχεία που καταγράφονται εντός των μετατροπέων RoIP/VoIP για κάθε κλήση n Συσχέτιση της βαθμολόγησης των ελεγκτών με τους δείκτες επίδοσης απαραίτητη στην: –Αποκάλυψη τυχόντων προβλημάτων που αφορούν το υπό μελέτη σύστημα αρκετά νωρίς στη διαδικασία ώστε να επιλυθούν & να μην επηρεαστεί το τελικό αποτέλεσμα –Επιβεβαίωση της εκπλήρωσης των απαιτήσεων n Συγχρονισμός μετατροπέων RoIP/VoIP με το ρολόι της έδρας των ελεγκτών μέσω GPS & πρωτοκόλλου NTP (Network Time Protocol) -> Κοινή βάση χρόνου για τα ερωτηματολόγια & τα στατιστικά στοιχεία n Αυτοματοποιημένος μηχανισμός συλλογής & εισαγωγής σε βάση δεδομένων στο Κέντρο Ελέγχου Περιοχής Αθηνών

61 Slide 61 Η μεθοδολογία ανάλυσης των αποτελεσμάτων n Ανάλυση των αποτελεσμάτων σε 2 φάσεις: –Προ-επεξεργασία των βαθμολογιών, σχολίων των χρηστών & των στατιστικών των κλήσεων. Προβλήματα που εντοπίστηκαν & επιλύθηκαν εγκαίρως: n Αποκοπή της ανάδρασης της εκπεμπόμενης από τον ελεγκτή φωνής προς τη λήψη του n Πρόβλημα τερματισμού των κλήσεων ασυρμάτου διάρκειας άνω των 10 λεπτών n Διασταύρωση των σχολίων των αναφορών για θέματα ραδιοκάλυψης με τους αντίστοιχους χάρτες για διάφορα ύψη πτήσης (ΥΠΑ) n Παρεμβολή στο δορυφόρο από εκπομπές του Ελληνικού Στρατού –Κύρια επεξεργασία: n Δημιουργία ιστογραμμάτων n Υπολογισμός μέσης τιμής & μεταβλητότητας των βαθμολογιών n Συσχέτιση των αναφορών με τα στατιστικά των κλήσεων

62 Slide 62 Συνοπτική παρουσίαση των βαθμολογιών των ελεγκτών

63 Slide 63 Περιεχόμενα n Η ποιότητα της υπηρεσίας φωνής & εξαγωγή απαιτήσεων n Η ανάπτυξη του συστήματος Radio over satellite IP n Η εγκατάσταση του συστήματος Radio over satellite IP n Αντικειμενικές μετρήσεις επίδοσης & αποτελέσματα n Υποκειμενική αξιολόγηση & αποτελέσματα n Συμπεράσματα & μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις

64 Slide 64 Συμπεράσματα (1) n Επιβεβαιώθηκαν πλήρως τα αποτελέσματα προηγούμενων μελετών, πως καθυστερήσεις μικρότερες από 375 δεν επηρεάζουν τη λειτουργία του ΕΕΚ (και σε επιχειρησιακές συνθήκες) n Η ταυτόχρονη χρήση κωδικοποιητών χαμηλού ρυθμού δεν επηρεάζει την ποιότητα της φωνής (και σε επιχειρησιακές συνθήκες) n Ο συνδυασμός μεταφοράς ραδιοφωνικών επικοινωνιών πάνω από δίκτυα satellite IP δεν προκαλεί παραβίαση του ορίου των 375 ms n Επαληθεύτηκε η χρήση του τροποποιημένου E-model ως εργαλείο υπολογισμού της ποιότητας κλήσης ασυρμάτου

65 Slide 65 Συμπεράσματα (2) n Αποδείχθηκε πως ελεγκτές & πιλότοι έχουν αυξημένα περιθώρια ανοχής στη προβλεπόμενη από το E-model μείωση της ποιότητας μίας υπηρεσίας φωνής n Αποδείχθηκε πως η καινοτόμος διαδικασία εγκατάστασης κλήσης ασυρμάτου με χρήση πρωτοκόλλων VoIP λειτουργεί με απόλυτη επιτυχία: –Κανένας ελεγκτής δεν κατέγραψε αρνητικά σχόλια σε σχέση με το υπάρχον σύστημα επικοινωνιών φωνής –Δεν παρατηρήθηκε σε καμιά περίπτωση απώλεια φωνής στην αρχή της επικοινωνίας –Η μεταφορά σηματοδοσίας ασυρμάτου με σύγχρονο τρόπο με τη φωνή (εντός του πακέτου RTP) απέτρεψε την ασύγχρονη άφιξη στον δέκτη

66 Slide 66 Μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις n Λεπτομερής καθορισμός της επίδρασης της καθυστέρησης στην ποιότητα φωνής σε ραδιοεπικοινωνίες n Μελέτη της επίδρασης που έχουν οι διαδικασίες πολλαπλής πρόσβασης σε περιβάλλον δορυφορικής μετάδοσης στην καθυστέρηση της φωνής & της εγκατάστασης κλήσης ασυρμάτου n Επέκταση του πρωτοκόλλου SIP σε συνδυασμό με IP multicast πάνω από το δορυφορικό δίκτυο ώστε να βελιστοποιηθεί η χρήση του στον ΕΕΚ n Μελέτη επίδοσης κωδικοποιητών με ανίχνευση δραστηριότητας φωνής (Voice Activity Detection – VAD) ώστε να καταλαμβάνεται το δορυφορικό φάσμα μόνο όταν εκπέμπεται φωνή

67 Slide 67 Επίλογος

68 Slide 68 Ευχαριστώ για την προσοχή σας! – Ερωτήσεις;

69 Slide 69 Back up slides

70 Slide 70 Περιεχόμενα n Η ποιότητα της υπηρεσίας φωνής και εξαγωγή απαιτήσεων n Η ανάπτυξη του συστήματος Radio over satellite IP n Η εγκατάσταση του συστήματος Radio over satellite IP n Αντικειμενικές μετρήσεις επίδοσης και αποτελέσματα n Υποκειμενική αξιολόγηση και αποτελέσματα n Συμπεράσματα & μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις

71 Slide 71 Λεπτομέρειες τoυ E-model (1) – Μοντέλο τηλεφωνικής σύνδεσης

72 Slide 72 Λεπτομέρειες τoυ E-model (2) – Το R- rating και οι συνιστώσες του n Βασικός τύπος: R = Ro − Is − Id − Ie + A n Ro: Βασικός σηματοθορυβικός λόγος. Περιλαμβάνει: –Ένταση φωνής –Θορύβους κυκλώματος, χώρου στην εκπομπή & λήψη n Is: Συνδυασμός παραγόντων μείωσης ποιότητας που συνυπάρχουν με την φωνή. Περιλαμβάνει: –Επίδραση χαμηλής έντασης –Επίδραση μη βέλτιστου sidetone –Θόρυβο κβαντισμού n Id: Συνδυασμός παραγόντων μείωσης ποιότητας που σχετίζονται με την καθυστέρηση. Περιλαμβάνει: –Επίδραση απόλυτης καθυστέρησης –Επίδραση ηχούς ακροατή –Επίδραση ηχούς ομιλητή n Ie: Επίδραση των κωδικοποιητών φωνής χαμηλού ρυθμού n A: Παράγοντας πλεονεκτήματος χρήσης μίας τεχνολογίας πρόσβασης στην υπηρεσία φωνής n R > 80: Υπηρεσία υψηλού επιπέδου

73 Slide 73 Τύποι και απλοποιήσεις για το R o n R o = 15 – 1.5  (SLR + N o ), όπου Ν ο = 10  log 10 [10 Nor/ Nos/ Nc/ Nfor/10 ] n N or = RLR – P re  (P re – 35) 2, όπου P re = P r + 10  log 10 [1+10 (10-LSTR)/10 ] ≈ P r λόγω απουσίας sidetone στη λήψη n N os = P s – SLR – D s –  (P s – OLR – D s – 14) 2 n N c και N for : Σταθερές

74 Slide 74 n Ι s = I olr + I st + I q, όπου με X olr = OLR  (64 + N o – RLR) και με n Λόγω δυνατότητας ρύθμισης έντασης εκπομπής/λήψης καθώς και απουσίας sidetone και ηχούς, I olr και I st ≈ 0, άρα I s ≈ I q Τύποι και απλοποιήσεις για το Ι s

75 Slide 75 Τύποι και απλοποιήσεις για το Ι d n I d = I dte + I dle + I dd n Λόγω απουσίας ηχούς (half-duplex), I dte και I dle ≈ 0, άρα I d ≈ I dd με I dd = 0 για Τ α < 100 ms και με για Τ α < 100 ms

76 Slide 76 Τιμή του R o για κλήσεις ασυρμάτου n Επίπεδο θορύβου του χώρου ελεγκτή: 80 dB(A) n Επίπεδο θορύβου του πιλοτηρίου: 90 dB(A) n Απόρριψη θορύβου από τα ακουστικά: 22 dB n Απόρριψη θορύβου από το μικρόφωνο: 20 dB n Επίπεδο σήματος φωνής πιλότου: 7 dB μεγαλύτερο της τηλεφωνίας n Βέλτιστες τιμές SLR, RLR & OLR λόγω ρυθμιζόμενων κερδών c n Τιμή N c : -70 dBm0p for n Τιμή N for : -64 dBmp o n Αμελητέα επίδραση στην τιμή του R o o n Τιμή του R o : –Πιλότος προς ελεγκτή: –Ελεγκτής προς πιλότο: 60.36

77 Slide 77 Τιμή του I q για 16-bit γραμμική PCM n Αριθμός qdus = 0 για γραμμική PCM κωδικοποίηση 16-bit n Iq → 0 για όλες τις αναμενόμενες τιμές R o

78 Slide 78 Επιλογή υποψηφίων κωδικοποιητών φωνής n Πιθανές επιλογές για χρήση στην αεροναυτιλία: G.711, G.726 & 32 kbps), G.729, G n Επιλογή βάσει του λόγου τιμής παράγοντα I e ως προς τον απαιτούμενο ρυθμό μετάδοσης (φασματική απόδοση) και τον απαιτούμενο ρυθμό μετάδοσης n Υποψήφιοι κωδικοποιητές για περαιτέρω μελέτη: G.729 & G.723.1

79 Slide 79 Κλήσεις τηλεφώνου μέσω δορυφορικού κυκλώματος

80 Slide 80 Η τιμή του R για κλήσεις τηλεφώνου με χρήση δορυφορικού κυκλώματος n Δεδομένα υπολογισμού: –Απόλυτη από-άκρο-σε-άκρο καθυστέρηση: T a = 375 ms (I dd = και στις 2 κατευθύνσεις μετάδοσης) –1 μόνον αναλογικοψηφιακή μετατροπή μεταξύ αναλογικού σήματος και 16-bit PCM κωδικοποίησης: qdu = 0 (I q = 0 και στις 2 κατευθύνσεις μετάδοσης) –Κωδικοποιητής χαμηλού ρυθμού G.729: I e = 12 και στις 2 κατευθύνσεις μετάδοσης –Χρήση προτεινόμενων τιμών για τον υπολογισμό του R o –Παράγοντας πλεονεκτήματος Α = 20 –Τιμή TELR = 65 dB n Τιμή παράγοντα R για τηλεφωνικές κλήσεις: –80.69 ανεξάρτητα της κατεύθυνσης μετάδοσης –Υπηρεσία επιπέδου toll quality, αν λειτουργεί σωστά ο ακυρωτής ηχούς (TELR >= 65 dB)

81 Slide 81 Περιεχόμενα n Η ποιότητα της υπηρεσίας φωνής και εξαγωγή απαιτήσεων n Η ανάπτυξη του συστήματος Radio over satellite IP n Η εγκατάσταση του συστήματος Radio over satellite IP n Αντικειμενικές μετρήσεις επίδοσης και αποτελέσματα n Υποκειμενική αξιολόγηση και αποτελέσματα n Συμπεράσματα & μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις

82 Slide 82 Η αρχιτεκτονική NGN n Πλεονεκτήματα: –Διαμοιρασμός λειτουργικότητας με τη χρήση προτυποποιημένων διεπαφών –Χρήση ενός κοινού δικτύου βασισμένου στη μεταφορά πακέτων IP –Διασφάλιση ποιότητας υπηρεσίας

83 Slide 83 Μετάβαση από το δίκτυο PSTN στην αρχιτεκτονική NGN

84 Slide 84 Η χρήση δορυφορικού δικτύου IP και η ανάγκη για κατανεμημένο έλεγχο κλήσης n Αν επιλεγεί κεντροποιημένος έλεγχος κλήσης (ένας CS): –Ανταλλαγή δεκάδων μηνυμάτων μεταξύ του CS και των πολλαπλών απομακρυσμένων οντοτήτων MG –Καθυστέρηση εγκατάστασης κλήσης >> 2 sec n Λύση: Λειτουργικότητα Call Server σε κάθε άκρο

85 Slide 85 Αλληλεπίδραση μεταξύ 2 μετατροπέων RoIP/VoIP κατά τις κλήσεις ασυρμάτου/τηλεφωνου

86 Slide 86 Η μονάδα επέκτασης φωνής (VEF) - Αρχιτεκτονική

87 Slide 87 Η μονάδα επέκτασης φωνής (VEF) – Σχηματικό διάγραμμα

88 Slide 88 Ο κωδικοποιητής φωνής (G.729) n Χαρακτηριστικά: –Ανήκει στην ομάδα CS-ACELP (Conjugate-Structure Algebraic-Code Excited Linear Prediction) –Υποθέτει ένα μοντέλο του μηχανισμού παραγωγής φωνής από τον λάρυγγα και τη στοματική κοιλότητα του ομιλητή –Λειτουργεί ανά πλαίσιο φωνής: n Δεδομένα εισόδου: G.711 κωδικοποιημένη φωνή με 8 ή 16 8 kHz (64 ή 128 kbits/sec) n Δεδομένα εξόδου: 10 bytes κάθε 10 ms (8 kbits/sec) –Μεγάλες απαιτήσεις επεξεργαστικής ισχύος –Μεγάλη αλγοριθμική καθυστέρηση (10 ms) n Αρχή λειτουργίας κωδικοποιητή: –Κάθε 10 ms, γίνεται εξαγωγή των παραμέτρων του μοντέλου CELP: n Συντελεστές φίλτρου γραμμικής πρόβλεψης n Δείκτες στο σταθερό και προσαρμοστικό πίνακα λέξεων – codebook n Κέρδη n Αρχή λειτουργίας αποκωδικοποιητή: –Χρησιμοποιεί τις παραμέτρους του κωδικοποιητή ανά πλαίσιο για την ανάκτηση: n Των παραμέτρων διέγερσης n Του φίλτρου σύνθεσης –Αναδημιουργεί την ομιλία με φιλτράρισμα της διέγερσης μέσω βραχυπρόθεσμου φίλτρου σύνθεσης –Επεξεργάζεται τη φωνή με ένα μακροπρόθεσμο φίλτρο ή φίλτρο σύνθεσης τονικότητας –Τέλος, η ποιότητα της φωνής ενισχύεται περαιτέρω από ένα μεταφίλτρο (postfilter) n Έλεγχος με χρήση διανυσμάτων δοκιμής

89 Slide 89 Η γεννήτρια τόνων n Χαρακτηριστικά: –Υποστηρίζεται η δημιουργία τόνων από (μέχρι και) 3 ημιτονοειδείς συναρτήσεις –Παραμετροποιήσιμη συχνότητα για κάθε ημιτονοειδή συνάρτηση –Παραμετροποιήσιμο επίπεδο ισχύος για κάθε ημιτονοειδής συνάρτηση –Υποστηρίζεται η δημιουργία τόνων με μέχρι και 3 cadences (περιόδους on-off) n Βασικό δομικό στοιχείο: Ταλαντωτής (φίλτρο IIR) με πόλο πάνω στον μοναδιαίο κύκλο (η έξοδος να είναι μια ημιτονοειδής συνάρτηση ανεξάρτητα από την είσοδο) n Μέθοδος ελέγχου: –Δημιουργία ημιτόνων σε όλο το ακουστό φάσμα ( Hz) –Η διακύμανση της συχνότητας δεν ξεπέρασε το 0.1% σε καμία συχνότητα της δοκιμής

90 Slide 90 Ο ανιχνευτής ψηφίων DTMF (1) n Χαρακτηριστικά σηματοδοσίας DTMF: –Αναπτύχθηκε από την AT&T –Inband μέθοδος –Συνδυασμός 2 ημιτόνων από 2 ζώνες των 4 συχνοτήτων η κάθε μία n Χαρακτηριστικά ανιχνευτή ψηφίων: –Φίλτρο ημίσειας ζώνης για αποδεκατισμό δειγμάτων σήματος εισόδου (downsampling) στα 2 kHz –Υπολογισμός ενεργειακού περιεχομένου στις συγκεκριμένες συχνότητες με χρήση του αλγορίθμου Goertzel σε 8 συχνότητες –Αποφυγή λάθος ανίχνευσης φωνής ως ψηφία DTMF με τοποθέτηση ανιχνευτών ενέργειας Goertzel στα τέσσερα υπο-πολλαπλάσια (υπο-αρμονικές) του χαμηλού φάσματος συχνοτήτων DTMF –Αλγόριθμος ενεργειακής σύγκρισης βασισμένος σε όρια ενέργειας –Αλγόριθμος χρονικής ανάλυσης

91 Slide 91 Ο ανιχνευτής ψηφίων DTMF (2) n Έλεγχοι που εκτελέστηκαν με χρήση διανυσμάτων ελέγχου: –Απόκλιση συχνότητας –Ελάχιστη διάρκεια τόνου –Ελάχιστο χρονικό διάστημα μεταξύ ψηφίων –Επίπεδο ισχύος σήματος –Παράγοντας διαφοροποίησης επιπέδου ισχύος συνιστωσών –Talk-off –Σηματοθορυβικός Λόγος

92 Slide 92 Η ηχητική γέφυρα n Χαρακτηριστικά: –Δρομολογητής/μίκτης σήματος –Υλοποιεί κέρδη στις εισόδους (πριν τη μίξη) και στις εξόδους (μετά τη μίξη) –Υποστηρίζεται η μίξη: n Καναλιών φωνής που προέρχονται από διεπαφές ασυρμάτου n Καναλιών φωνής που προέρχονται από διεπαφές τηλεφώνου n Της εξόδου της γεννήτριας τόνων n Καναλιών φωνής που προέρχονται από την αποκωδικοποίηση πακέτων που λαμβάνονται από άλλους μετατροπείς RoIP/VoIP –Το αποτέλεσμα της μίξης μπορεί να δρομολογηθεί σε: n Κανάλια φωνής που κατευθύνονται σε διεπαφές ασυρμάτου n Κανάλια φωνής που κατευθύνονται σε διεπαφές τηλεφώνου n Κανάλια φωνής που κατευθύνονται προς κωδικοποίηση και δημιουργία πακέτων προς άλλους μετατροπείς RoIP/VoIP –Υποστηρίζεται η επεξεργασία σημάτων PTT/Squelch n Μεθοδολογία ελέγχου: –Σενάρια σύνδεσης

93 Slide 93 Η διεπαφή ψηφιακών δεδομένων ήχου n Υποστήριξη διαύλου πολυπλεξίας χρονοθυρίδων (TDM) n Συχνότητα δειγματοληψίας: 8 kHz n Εύρος δεδομένων: 16 bits n Δεδομένα που μεταφέρονται: n 2 κανάλια φωνής από/προς τις διεπαφές ασυρμάτου n 4 κανάλια φωνής από/προς τις διεπαφές τηλεφώνου n 4 κανάλια σηματοδοσίας που μεταφέρουν τα σήματα PTT και Squelch από/προς τις διεπαφές ασυρμάτου n Υποστήριξη μονάδας DMA για να ελαχιστοποιηθεί η παρέμβαση της μονάδας επεξεργασίας n Υποστήριξη τεχνικής double buffering n Χρονισμός λειτουργίας σε διαστήματα 5 ms (40 δείγματα φωνής) με παραγωγή αιτήματος διακοπής προς τον επεξεργαστή γενικού σκοπού

94 Slide 94 Η διεπαφή με τον επεξεργαστή γενικού σκοπού n Υποστήριξη αμφίδρομης επικοινωνίας μεταξύ του επεξεργαστή DSP και του επεξεργαστή γενικού σκοπού (CPU). 2 ξεχωριστά τμήματα: –Τη διεπαφή register, που μεταφέρει: n Τις απαραίτητες ρυθμίσεις λειτουργίας από τη CPU στο DSP n Τα δεδομένα παρακολούθησης στην αντίθετη κατεύθυνση –Τη διεπαφή πακέτων, που μεταφέρει ανάμεσα στη CPU και στο DSP δεδομένα πραγματικού χρόνου όπως: n Φωνή n Τόνους n Σήματα PTT και Squelch n Οι διεπαφές λειτουργούν με την αρχή του double buffering n Επικοινωνία κάθε 5 ms (καθυστέρηση το πολύ ίση με 10 ms) n Η βάση χρόνου των 5 ms παρέχεται από τον επεξεργαστή DSP στον επεξεργαστή γενικού σκοπού χρησιμοποιώντας την αίτηση διακοπής της μονάδας DMA σαν αναφορά

95 Slide 95 Το πλαίσιο εκτέλεσης του λογισμικού DSP

96 Slide 96 Η οντότητα λογισμικού MG – Βασικές έννοιες

97 Slide 97 Η οντότητα λογισμικού MG – Αρχιτεκτονική

98 Slide 98 Οι μονάδες της οντότητας MG (1) n Ο διαχειριστής συσκευών/πόρων: –Παρέχει κοινές διαδικασίες ανεξάρτητα του είδους των συσκευών/πόρων: n Αρχικοποίηση n Ανάθεση n Εκπομπή/λήψη δεδομένων –Διατηρεί λίστα υποστηριζόμενων τύπων συσκευών/πόρων με πληροφορίες για την υλοποίησή τους –Διατηρεί λίστα με τις ταυτόχρονες εμφανίσεις του κάθε τύπου συσκευής/πόρου –Διαχειρίζεται τα δεδομένα που διαβάζονται/γράφονται –Οι πόροι λειτουργούν συνήθως με την βοήθεια ενός οδηγού πυρήνα που παρέχει πρόσβαση σε κατάλληλο υλικό αν ο πόρος δεν υλοποιείται σε λογισμικό n Ο διαχειριστής γεγονότων: –Παρέχει κοινές διαδικασίες για τον χειρισμό γεγονότων που δημιουργούνται από συσκευές και πόρους: n Πρόκληση δράσεων n Δρομολόγηση n Καταχώρηση n Καταστολή –Παράγει γεγονότα βασισμένος σε χρονιστές (ο χρόνος αναφοράς παρέχεται από την μονάδα VEF μέσω της αίτησης διακοπής στη CPU) –Διατηρεί μία λίστα των παρακολουθούμενων συσκευών και πόρων

99 Slide 99 Οι μονάδες της οντότητας MG (2) n Ο διαχειριστής τερματισμών (των μισών κομματιών μίας κλήσης): –Λειτουργεί υπό την εποπτεία του διαχειριστή συνεδριών –Δημιουργεί τερματισμούς αναθέτοντας και συσχετίζοντας συσκευές και πόρους σε εφαρμογή των εντολών του διαχειριστή συνεδριών –Γεφυρώνει ή αναμειγνύει ροές φωνής εφαρμόζοντας διακωδικοποίηση όπου είναι απαραίτητο n Ο διαχειριστής συνεδριών (κλήσεων): –Λειτουργεί βάσει εντολών που λαμβάνει από την οντότητα CS –Υλοποιεί την πλευρά client του πρωτοκόλλου MEGACO –Παρέχει έναν TCP client που συνδέεται στην οντότητα CS και καταχωρείται –Δημιουργεί, διαχειρίζεται και διαγράφει συνεδρίες ανάλογα με τις εντολές της οντότητας CS –Δημιουργεί, διαχειρίζεται και διαγράφει τους τερματισμούς που απαρτίζουν την κάθε συνεδρία n Ο διαχειριστής παραμετροποίησης, παραμετροποιεί στη διάρκεια της αρχικοποίησης και κατά τη διάρκεια της λειτουργίας: –Την οντότητα MG –Το λογισμικό του επεξεργαστή DSP –Τις διεπαφές ασυρμάτου και τηλεφώνου

100 Slide 100 Η οντότητα λογισμικού MG – Το πλαίσιο δεδομένων n Χρησιμοποιείται για ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ: –Συσκευών –Πόρων n Βασικά πεδία: –Τύπος/υπο-τύπος δεδομένων που μεταφέρονται: n Ήχος (G.729, PCM ulaw/alaw/γραμμική PCM) n Τόνοι σηματοδοσίας n Γεγονότα –Χρονοσφραγίδα και διάρκεια του κάθε πλαισίου –Ένδειξη PTT/Squelch –Αύξων αριθμός (sequence number) –Ρυθμός δειγματοληψίας –Τα δεδομένα που μεταφέρονται και διάφορες ειδικές πληροφορίες για τον χειρισμό τους (payload) –Ένδειξη ασυνέχειας στη ροή των δεδομένων

101 Slide 101 Οι συσκευές της οντότητας MG n Υλοποιήθηκαν 2 συσκευές: –Συσκευή RTP –Συσκευή ασυρμάτου/τηλεφώνου n Λειτουργικότητα των συσκευών: –Εκκίνηση & τερματισμός –Ανάγνωση & εγγραφή δεδομένων: n Από/προς την οντότητα MG n Από/προς τη μονάδα VEF & τη διεπαφή Ethernet –Χειρισμός σηματοδοσίας –Τερματισμός πρωτοκόλλων και μετατροπή από/προς πλαίσια δεδομένων MG –Συλλογή και παρουσίαση στατιστικών στοιχείων

102 Slide 102 Η συσκευή RTP

103 Slide 103 Η συσκευή ασυρμάτου/τηλεφώνου

104 Slide 104 Βασικές έννοιες για την οντότητα CS n Το κανάλι (τηλέφωνο, ασύρματος ή VoIP), που αποτελείται από: –Ένα διάγραμμα καταστάσεων/μεταβάσεων (state transition diagram) –Έναν αριθμό από πηγές γεγονότων που προκαλούν μεταβάσεις –Έναν αριθμό από καταβόθρες που λαμβάνουν εντολές ανάλογα με τις μεταβάσεις αυτές n Η κλήση, που αποτελείται από: –Μία συλλογή από κανάλια –Ένα ξεχωριστό διάγραμμα καταστάσεων και μεταβάσεων –Όλες τις διεπαφές με τα κανάλια για ανταλλαγή γεγονότων και εντολών

105 Slide 105 Η οντότητα CS – Αρχιτεκτονική

106 Slide 106 Το δορυφορικό δίκτυο – Οι τοπολογίες n 5 διαφορετικές τοπολογίες δορυφορικών δικτύων: –Δίκτυο μονόδρομης εκπομπής (broadcast): n Ένας σταθμός εκπομπής, πολλαπλοί σταθμοί λήψης n Χρησιμοποιείται για παροχή Internet, επιστροφή με dialup –Δορυφορικό δίκτυο από-σημείο-σε-σημείο (point-to-point): n 2 τερματικά n Δίκτυα κορμού παρόχων, όπου η επίγεια σύνδεση δεν είναι εφικτή –Δορυφορικό δίκτυο τύπου αστέρα (star): n Αμφίδρομη δορυφορική επικοινωνία n Διαμοιρασμός του κόστους μεταξύ hub και τερματικών, κατάλληλη τοπολογία για μεγάλους αριθμούς τερματικών n Διπλάσια καθυστέρηση για την απ’ευθείας επικοινωνία 2 τερματικών σταθμών (double hop) –Δορυφορικό δίκτυο τύπου γράφου (mesh): n Απ’ευθείας επικοινωνία μεταξύ τερματικών, χωρίς παρέμβαση του hub, ιδανική λύση για εφαρμογές πραγματικού χρόνου n Ακριβότερα τερματικά –Δορυφορικό δίκτυο υβριδικού τύπου (hybrid): n Συνδυασμός των δικτύων τύπου αστέρα και γράφου n Απαιτήσεις για το υπό μελέτη σύστημα: –Τοπολογία star –Ανάγκη για mesh για κάποια επιχειρησιακά σενάρια (ζεύξη συχνοτήτων) όπου η χρήση double hop είναι απαγορευτική

107 Slide 107 Το δορυφορικό δίκτυο – Οι τεχνικές πολλαπλής πρόσβασης n Σε δίκτυα τοπολογίας star/mesh, τα τερματικά ανταγωνίζονται με το hub/άλλα τερματικά για το φάσμα n 3 τεχνικές πολλαπλής πρόσβασης: –Διαίρεση συχνότητας (FDMA) –Διαίρεση χρόνου (TDMA) –Διαίρεση κώδικα (CDMA) n 2 τεχνικές διαχείρισης εύρους ζώνης: –Στατική ανάθεση προκαθορισμένου εύρους ζώνης σε κάθε τερματικό (fixed bandwidth assignment) –Δυναμική ανάθεση ανάλογα με τις ανάγκες (demand-based bandwidth assignment – DAMA) n Απαιτήσεις για το υπό μελέτη σύστημα: –Βέλτιστη αξιοποίηση του φάσματος -> Ανάγκη για υποστήριξη DAMA –Εύκολη επεκτασιμότητα του φάσματος -> Ανάγκη για υποστήριξη MF-TDMA

108 Slide 108 Το δορυφορικό δίκτυο – Οι εμπλεκόμενοι φορείς HellasSat: n Δορυφόρος: HellasSat II n Θέση: 39º ανατολικά n Κάλυψη: Ευρώπη, Νότια Αφρική, Μέση Ανατολή, Ινδίες & Νοτιοανατολική Ασία ND Satcom: n Εμπειρία στον τομέα της αεροναυτιλίας n Εκπλήρωση όλων των απαιτήσεων στον εξοπλισμό ΥΠΑ: n Υψηλή τεχνική κατάρτιση n Υποδομή σε προσωπικό n Πανελλαδική παρουσία

109 Slide 109 Ο εξοπλισμός δορυφορικής δικτύωσης n Χαρακτηριστικά οικογένειας SkyWAN (IDU5000 & IDU2500): –Υποστήριξη τοπολογιών δικτύου star, hybrid και mesh –Διαμόρφωση QPSK με ρυθμούς FEC ½, ¾ και 7/8 & αποκωδικοποίηση Reed-Solomon –Υποστήριξη τεχνικής πολλαπλής πρόσβασης MF-TDMA, έως 8 διαφορετικοί φορείς (κάθε φορέας έως 5 Mega Symbols/sec, μέγιστος ρυθμός μετάδοσης 70 Mbit/s) –Υποστήριξη DAMA –Στατική και δυναμική δρομολόγηση βασισμένη στο πρωτόκολλο OSPF –Επιτάχυνση TCP (έως 30 ταυτόχρονες συνδέσεις TCP ανά τερματικό σταθμό) –Υποστήριξη Robust Header Compression (ROHC) κατά RFC 3095 –Υποστήριξη ποιότητας υπηρεσίας IP (QoS): n Ταξινόμηση ροών δεδομένων IP βάσει DSCPs, διεύθυνση πηγής IP, διεύθυνση προορισμού IP, πόρτα πηγής UDP/TCP, πόρτα προορισμού UDP/TCP κ.α. n Υποστήριξη DiffServ n Έως 8 διαφορετικές κλάσεις QoS n Κλάση IP QoS για κίνηση πραγματικού χρόνου –Εφεδρεία ανά εγκατάσταση (διπλές μονάδες indoors unit – IDU – και/ή διπλές ODU και/ή διπλές κεραίες), συμπεριλαμβάνοντας και τον σταθμό hub –Επεκτασιμότητα του μεγέθους του δικτύου και του δορυφορικού φάσματος χωρίς αλλαγή του υφιστάμενου εξοπλισμού –Υποστήριξη παρακολούθησης δικτύου μέσω του λογισμικού SkyNMS (SkyWAN Network Management System - NMS)

110 Slide 110 Ο τηλεπικοινωνιακός δίαυλος και οι παράγοντες μείωσης της ποιότητας κλήσης

111 Slide 111 Περιεχόμενα n Η ποιότητα της υπηρεσίας φωνής και εξαγωγή απαιτήσεων n Η ανάπτυξη του συστήματος Radio over satellite IP n Η εγκατάσταση του συστήματος Radio over satellite IP n Αντικειμενικές μετρήσεις επίδοσης και αποτελέσματα n Υποκειμενική αξιολόγηση και αποτελέσματα n Συμπεράσματα & μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις

112 Slide 112 Λίστα υλικών δορυφορικού εξοπλισμού n Modem ND Satcom SkyWAN IDU 5000/2500 n Τροφοδοτικό ενισχυτή εκπομπής ND Satcom FPS5030 n Ενισχυτής εκπομπής Paradise Datacom LLC 3100 Series (SkyWAN TR3008KU) Ku-Band Block Up-Converter (έκδοση Extended Ku, μέγιστη ισχύς 8 Watt, συχνότητα τοπικού ταλαντωτή 13.05GHz) n Ενισχυτής λήψης (LNB) New Japan Radio NJR2637E (συχνότητα τοπικού ταλαντωτή 11.3 GHz) n Εύκαμπτος κυματοδηγός τύπου “The Waveguide Solution Limited” n Κεραία Andrew 1.8 m Ku-Band RxTx Class III Antenna System (Type 183) n Καλώδια σύνδεσης και άλλα υλικά

113 Slide 113 Αποτελέσματα ελέγχων σταθμού master n Απώλειες καλωδίων: –Στην έξοδο της IDU: -21 dBm –Καλωδίου εκπομπής: 2.5 dBm –Καλωδίου λήψης: 1.67 dBm n Ρυθμός λαθών διφυών σε συνδεσμολογία εκπομπής/λήψης ενδιάμεσης συχνότητας (L-band): 0 μετά από 24 ώρες n Σημείο συμπίεσης 1 dB: Αντιστοιχεί σε ισχύ εκπομπής 6.92 Watts n Σηματοθορυβικός λόγος: 14 dB n Ρυθμός λαθών διφυών διαμέσου του δορυφόρου: 0.8 x μετά από 24 ώρες

114 Slide 114 Αποτελέσματα ελέγχων σταθμού slave n Απώλειες καλωδίων: –Στην έξοδο της IDU: -21 dBm –Καλωδίου εκπομπής: 13.2 dBm –Καλωδίου λήψης: 13.4 dBm n Ρυθμός λαθών διφυών σε συνδεσμολογία εκπομπής/λήψης ενδιάμεσης συχνότητας (L-band): 0 μετά από 24 ώρες n Σημείο συμπίεσης 1 dB: Αντιστοιχεί σε ισχύ εκπομπής 6.92 Watts n Σηματοθορυβικός λόγος: 13.1 dB n Ρυθμός λαθών διφυών διαμέσου του δορυφόρου: 0.82 x μετά από 24 ώρες

115 Slide 115 Περιεχόμενα n Η ποιότητα της υπηρεσίας φωνής και εξαγωγή απαιτήσεων n Η ανάπτυξη του συστήματος Radio over satellite IP n Η εγκατάσταση του συστήματος Radio over satellite IP n Αντικειμενικές μετρήσεις επίδοσης και αποτελέσματα n Υποκειμενική αξιολόγηση και αποτελέσματα n Συμπεράσματα & μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις

116 Slide 116 Διάταξη χρήσης μίας κεραίας για τους σταθμούς master & slave

117 Slide 117 Μέτρηση απόκρισης συχνότητας

118 Slide 118 Μέτρηση THD+N

119 Slide 119 Μέτρηση διακύμανσης καθυστέρησης

120 Slide 120 Μέτρηση από-άκρο-σε-άκρο καθυστέρησης

121 Slide 121 Μέτρηση καθυστέρησης εγκατάστασης κλήσης

122 Slide 122 Μέτρηση ρυθμού απώλειας πακέτων

123 Slide 123 Περιεχόμενα n Η ποιότητα της υπηρεσίας φωνής και εξαγωγή απαιτήσεων n Η ανάπτυξη του συστήματος Radio over satellite IP n Η εγκατάσταση του συστήματος Radio over satellite IP n Αντικειμενικές μετρήσεις επίδοσης και αποτελέσματα n Υποκειμενική αξιολόγηση και αποτελέσματα n Συμπεράσματα & μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις

124 Slide 124 Τα διαγράμματα ραδιοκάλυψης

125 Slide 125 Η παρεμβολή στον δορυφόρο

126 Slide 126 Υποκειμενικές μετρήσεις της ποιότητας τηλεφωνικών κλήσεων n Προηγήθηκαν της χρήσης του συστήματος για ΕΕΚ n Χρήστες του Δήμου Πάτμου και της ΥΠΑ n Αξιολόγηση ποιότητας με τη βοήθεια ερωτηματολογίων βάσει των προτύπων E.125 και P.82 της ITU-T n Μέγεθος δείγματος: 100 κλήσεις n Πρόωρος τερματισμός αφού μετά από 10 κλήσεις, όλοι οι χρήστες απάντησαν: –«Εξαιρετική» στην ερώτηση «Ποια από τις ακόλουθες 4 λέξεις είναι η κοντινότερη για να περιγράψει την ποιότητα της επικοινωνίας σας;» –«Όχι» στην ερώτηση «Είχατε κάποια δυσκολία να μιλήσετε ή να ακούσετε κατά τη διάρκεια της κλήσης;» –Και σχολίασαν: n Είστε σίγουροι πως χρησιμοποιείτε δορυφόρο; n Δεν υπάρχει ίχνος ηχούς n Ακούω δυνατά και καθαρά n Συμπεράσματα: –Παράγοντας R: > 80 –Παράγοντας πλεονεκτήματος: > 20 –Ανυπαρξία ακουστής ηχούς

127 Slide 127 Ιστογράμματα βαθμολογιών στις ερωτήσεις 1 & 2 n Ερώτηση 1: Πως βαθμολογείτε την ποιότητα της φωνής κατά τη διάρκεια της κλήσης; –1: “Πολύ κακή” –10: “Εξαιρετικά καλή” n Ερώτηση 2: Σε ποιό βαθμό η καθυστέρηση επηρέασε την αποτελεσματικότητα της επικοινωνίας κατά τη διάρκεια της κλήσης; –1: “Καθόλου” –10: “Πάρα πολύ”

128 Slide 128 Ιστογράμματα βαθμολογιών στις ερωτήσεις 3 & 4 n Ερώτηση 3: Σε ποιό βαθμό η καθυστέρηση επηρέασε τον χρονισμό των εντολών ελέγχου κατά τη διάρκεια της κλήσης; –1: “Καθόλου” –10: “Πάρα πολύ” n Ερώτηση 4: Σε ποιό βαθμό η καθυστέρηση επηρέασε τη χρήση της σωστής φρασεολογίας κατά τη διάρκεια της κλήσης; –1: “Καθόλου” –10: “Πάρα πολύ”

129 Slide 129 Ιστογράμματα βαθμολογιών στις ερωτήσεις 5 & 6 n Ερώτηση 5: Σε ποιό βαθμό η καθυστέρηση επηρέασε την καθαρότητα της φωνής σας κατά τη διάρκεια της κλήσης; –1: “Καθόλου” –10: “Πάρα πολύ” n Ερώτηση 6: Σε ποιό βαθμό η καθυστέρηση επηρέασε τον ρυθμό ομιλίας σας κατά τη διάρκεια της κλήσης; –1: “Καθόλου” –10: “Πάρα πολύ”

130 Slide 130 Συνοπτική παρουσίαση των αντικειμενικών δεικτών επίδοσης


Κατέβασμα ppt "Slide 1 Η καταλληλότητα της τεχνολογίας Radio over IP σε συνδυασμό με δορυφορική μετάδοση στον Έλεγχο Εναέριας Κυκλοφορίας ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΤΜΗΜΑ."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google