home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ The Hacker's Encyclopedia 1998 / hackers_encyclopedia.iso / zines / phrack1 / phrack21.005 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  2003-06-11  |  8.6 KB  |  150 lines
  1.                                 ==Phrack Inc.==
  2.  
  3.                       Volume Two, Issue 21, File 5 of 11
  4.  
  5.            /\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\
  6.            \/                                                    \/
  7.            /\              Satellite Communications              /\
  8.            \/              ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~              \/
  9.            /\                  By Scott Holiday                  /\
  10.            \/                    July 11, 1988                   \/
  11.            /\                                                    /\
  12.            \/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/
  13.  
  14. Satellite communications systems employ microwave terminals on satellites and
  15. ground to earth stations for highly reliable and high-capacity communications
  16. circuits.  The communication satellites are positioned in geosynchronous orbits
  17. about 22,000 miles above the earth.  Thus the rotation of the satellite matches
  18. that of the earth, and the satellite appears motionless above earth stations.
  19. Three equally spaces satellites are required to cover the entire world.
  20.  
  21. The satellite's microwave terminals receive signals from an earth station and
  22. retransmit those signals on another frequency to another earth station.
  23. Because of the long distances involved, the round-trip communications path
  24. takes about a half second.  This is referred to as the propagation delay.  The
  25. propagation delay on a regular terrestrial phone line is about 1 millisecond
  26. (ms) per 100 miles.
  27.  
  28. Each microwave terminal on the satellite, designated as a repeater or
  29. transponder, includes a receiver for uplink transmissions and a transmitter for
  30. down-link transmissions.  Separate bands of frequencies for up-link and
  31. down-link transmissions are designated in the 1.5-30 GHz frequency range (1.5
  32. GHz is equal to 1,500,000,000 Hz, or 1.5 billion hertz).  Typical frequencies
  33. for communications satellites are 4-6 GHz for INTELSAT 5 and 12-14 GHz for
  34. Anik-B, a Canadian satellite.
  35.  
  36. Each satellite transponder typically has twelve 36-MHz channels which can be
  37. used for voice, data, or television signals.  Early communications satellites
  38. had some 12 to 20 transponders, and the later satellites have up to 27 or more
  39. transponders.  INTELSAT 5, for example, has a total of 27 or more transponders
  40. providing 24,500 data/voice channels, one transponder providing two 17.5-MHz TV
  41. channels, and one SPADE transponder with 800 channels.  SPADE (Single carrier
  42. per channel, Pulse code modulation, multiple Access, Demand assignment) is a
  43. digital telephone service which reserves a pool of channels in the satellite
  44. for use on a demand-assignment basis.  SPADE circuits can be activated on a
  45. demand basis between different countries and used for long or short periods of
  46. time as needed.
  47.  
  48. Propagation Delay:
  49.  
  50. The approximate quarter second one-way propagation delay in satellite
  51. communications affects both voice telephone and data communications.  Users of
  52. voice communications via satellite links face two objectionable
  53. characteristics; delayed speech and return echoes.  Echo suppressors are
  54. installed to reduce the return echoes to an acceptable level.  Data
  55. communications operations face more serious problems caused by propagation
  56. delay.  Line protocol and error detection/correction schemes are slowed down
  57. dramatically by the quarter second of delay.  User response time requirements
  58. can be difficult to meet because of these cumulative effects.
  59.  
  60. Satellite delay compensation units are available to ensure a connection and
  61. afford better operation for the terrestrial communications terminal that were
  62. never designed to deal with the propagation delay of communications satellites.
  63. One delay compensation unit is required at each final destination.  The units
  64. reformat the data into larger effective transmission blocks so that
  65. retransmision requests are sent back less frequently.  This reduces the number
  66. of line turnarounds, each of which requires about a quarter second to go from
  67. or return to the destination terminal or computer.  One error detection and
  68. correction method used, called GO-BACK-N, requires that all blocks of data held
  69. in the transmitting buffer, back to the one with the error in it, must be
  70. retransmitted.  A more efficient method is to retransmit only the block of data
  71. with the error, but this requires more logic in the equipment at each end.
  72.  
  73. Link to Earth Stations:
  74.  
  75. Most users cannot afford a satellite earth station, so a land line is needed
  76. for a connection to the nearest earth station (Which they tell me is 65,000 bps
  77. for a leased line).  Because of the great distance the signal must travel in
  78. space, the relatively short distance between the two users on earth becomes
  79. insignificant and actually does not affect the operating cost.  It is generally
  80. not economical.  This is particularly true of high-capacity or broadband
  81. applications.  Even though operating costs are insensitive to distance,
  82. satellite companies may still charge more for longer distances based on
  83. terrestrial line competition.
  84.  
  85. Nonterrestrial Problems:
  86.  
  87. The nonterrestrial portion of satellite communications bypasses the problems
  88. encountered with broken phone lines, etc., but it has its own unique set of
  89. problems.  Since satellite communications employ high-frequency microwave
  90. radio transmission, careful planning is required to avoid interference between
  91. the satellite and other microwave systems.  Eclipses of the sun, and even the
  92. moon, can cause trouble because they cut off the source of energy for the
  93. satellite's solar batteries.  Backup batteries are used to resolve most of
  94. these difficulties, but the problem that is the most severe is when the sun
  95. gets directly behind the satellite and becomes a source of unacceptable noise.
  96. This occurs 10 times a year for about 10 min each time.  In order to obtain
  97. uninterrupted service, an earth station must have a second dish antenna a short
  98. distance away or the single dish antenna must have access to another satellite.
  99.  
  100. Accessing the Satellite:
  101.  
  102. There are three methods by which multiple users (earth stations) can access the
  103. satellite.  The first is frequency-division multiple access (FDMA), whereby the
  104. total bandwidth is divided into separate frequency channels assigned to the
  105. users.  Each user has a channel, which could remain idle if that user had no
  106. traffic.  Time-division multiple access (TDMA) provides each user with a
  107. particular time slot or multiple time slots.  Here the channels are shared, but
  108. some time slots could be idle if a user has no traffic to offer.  With
  109. code-division multiple access (CDMA) each user can utilize the full bandwidth
  110. at any time by employing a unique code to identify the user's traffic.  There
  111. are, of course, trade-offs among the three methods; they involve error rate,
  112. block size, throughput, interference, and cost.
  113.  
  114. Advantages:
  115.  
  116. o     Satellite lines are exceptionally well suited for broadband applications
  117.       such as voice, television, and picture-phone, and the quality of
  118.       transmission is high.
  119. o     Satellite lines are generally less expensive for all voice and data
  120.       types of transmission, whether it be dial-up or a leased line that is not
  121.       short.  This is particularly true of overseas transmissions, and there is
  122.       no underwater cable to create maintenance problems.
  123.  
  124. Disadvantages:
  125.  
  126. o    The propagation delay of about a quarter second way requires the
  127.      participants of a voice conversation so slightly delay their responses to
  128.      make sure no more conversation is still on the way.  The propagation delay
  129.      has more of a severe effect on the transmission of data, and the effect
  130.      becomes more pronounced with high speeds, half duplex operation, smaller
  131.      blocks of data, and polling.  Satellite delay units, front end processors,
  132.      multiplexers, and other devices have been designed to get around these
  133.      problems, but there is no solution to the half second lost in total
  134.      response time for interactive applications.
  135. o    Some of the modems currently in use today have not been designed to handle
  136.      the long delay of the initial connection via satellite, and the result can
  137.      be a lost connection.  This can be frustrating when the common carrier
  138.      elects to use satellite lines for regular dial-up calls up to say, 55
  139.      percent of all calls out of a particular city during the busy traffic
  140.      periods.
  141.  
  142. Closing:
  143.  
  144. Satellite communications is a very interesting topic to study.  Perhaps even
  145. the present/and future satellite and Ham radio "Hackers" will one day be
  146. running a Bulletin Board off of a WESTSTAR satellite -- Who's to say there
  147. isn't one now? (Devious Snicker)
  148.  
  149.      --Scott Holiday
  150.