scholarly journals Design and implementation of receivers and measurement equipment for next-generation satellite networks

2021 ◽  
Author(s):  
Απόστολος Παπαφραγκάκης
Keyword(s):  
High Throughput ◽  
Software Defined Radio ◽  
European Space Agency ◽  
Satellite Networks ◽  
Measurement Equipment ◽  
Next Generation ◽  
Ka Band ◽  
Design And Implementation ◽  
Space Agency ◽  
Mitigation Techniques

Οι ολοένα αυξανόμενες απαιτήσεις για υψηλότερους ρυθμούς μετάδοσης σε συνδυασμό με την εξάντληση του διαθεσίμου φάσματος για δορυφορικές επικοινωνίες επιβάλλουν τη μετάβαση των συστημάτων και υπηρεσιών σε ανώτερες φασματικές ζώνες όπως η Ka και οι Q/V. Η μετάβαση αυτή θα δώσει τη δυνατότητα για ανάπτυξη νέων δορυφορικών συστημάτων υψηλής ρυθμαπόδοσης (High Throughput Satellites, HTS), παρέχοντας αξιοσημείωτα μεγαλύτερη χωρητικότητα δικτύου και ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων σε δορυφορικές ζεύξεις τροφοδοσίας (feeder links) τάξεως δεκάδων Tbps. Ωστόσο, η διάδοση του σήματος στις ζώνες αυτές είναι πολύ πιο ευαίσθητη στα διάφορα ατμοσφαιρικά φαινόμενα και κυρίως στις ατμοσφαιρικές κατακρημνίσεις-βροχή (έντονη εξασθένηση - τάξεως δεκάδων dB) εγείροντας έτσι ζητήματα αξιοπιστίας και διαθεσιμότητας των ζεύξεων. Η χρήση ενός απλού περιθωρίου διαλείψεων (fade margin) ή ελέγχου ισχύος, τεχνικές που χρησιμοποιούνται με επιτυχία σε συστήματα με χαμηλότερες συχνότητες λειτουργίας, κρίνεται τόσο ασύμφορη όσο και ανεπαρκής στη συγκεκριμένη περίπτωση. Είναι επομένως απαραίτητη η χρήση εξειδικευμένων τεχνικών άμβλυνσης διαλείψεων (Fading Mitigation Techniques, FMTs) οι οποίες με τη σειρά τους προϋποθέτουν ακριβή μοντελοποίηση του καναλιού διάδοσης. Τα τελευταία χρόνια, με πρωτοβουλία και υπό τον συντονισμό του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (European Space Agency, ESA) έγιναν διαθέσιμα σήματα-beacons για τη διεξαγωγή νέων μετρήσεων στις ζώνες Ka και Q (19.701 και 39.402 GHz) από τον δορυφόρο ALPHASAT (25.0oE). Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με την ωρίμανση της τεχνολογίας και τις νέες τεχνικές Software Defined Radio (SDR), αποτέλεσε το κίνητρο για την ανάπτυξη δεκτών για διεξαγωγή μετρήσεων σε αυτές τις φασματικές ζώνες, για πρώτη φορά σε ελληνικό έδαφος. Οι αναπτυχθέντες δέκτες αποτελούν πλέον μέρος του πανευρωπαϊκού δικτύου μετρήσεων του Alphasat Aldo Paraboni Propagation Experimenters (ASAPE) καθώς και του ερευνητικού προγράμματος της ESA «ASALASCA». Λίγο αργότερα, με σκοπό τη συλλογή περισσοτέρων δεδομένων προστέθηκαν άλλοι δύο δέκτες στις φασματικές ζώνες Ku (11.699 GHz) και Ka-band (19.680 GHz) χρησιμοποιώντας τους δορυφόρους Arabsat BADR-5 (26.0oE) και Eutelsat KaSat (9.0oE) αντίστοιχα. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική των σχεδιασθέντων δεκτών και οι βασικές αρχές λειτουργίας τους. Δίνεται έμφαση στους παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη σε μια τέτοια προσπάθεια, στις προκλήσεις που αντιμετωπίστηκαν πριν και κατά την εγκατάστασή των δεκτών αλλά και κατά τη διάρκεια της λειτουργίας τους καθώς και οι λύσεις που δόθηκαν. Μετά από εκτεταμένη στατιστική επεξεργασία των συλλεγέντων μετρητικών δεδομένων παρουσιάζονται τα στατιστικά πρώτης τάξης τόσο για την εξασθένηση όσο και για το ρυθμό βροχόπτωσης ανά περιοχή. Ακολούθως, παρουσιάζονται τα στατιστικά δεύτερης τάξης/δυναμική συμπεριφορά των φαινομένων απόσβεσης και πιο συγκεκριμένα ο ρυθμός μεταβολής της απόσβεσης, η διάρκεια διαλείψεων και το πλήθος αυτών ανά κατώφλι εξασθένησης καθώς και το μεσοδιάστημα μεταξύ διαλείψεων (inter-fade durations). Τέλος, χρησιμοποιώντας το σύνολο των χρονοσειρών απόσβεσης επιχειρείται εκτίμηση απόδοσης των διαφόρων σχημάτων FMTs (χωρικός διαφορισμός, χρονικός διαφορισμός, διαφορισμός τροχιάς), μελέτη της κλιμάκωσης συχνότητας και των σπινθηρισμών αλλά και εξέταση ενός σεναρίου χωρικού διαφορισμού μεγάλης κλίμακας μεταξύ Μεγάλης Βρετανίας και Ελλάδας με εντυπωσιακά αποτελέσματα. Η παρούσα εργασία συνιστά την πρώτη και πιο ολοκληρωμένη προσπάθεια συγκέντρωσης και ανάλυσης μετρητικών δεδομένων διάδοσης για τις δορυφορικές ζώνες συχνοτήτων Ku, Ka και Q στην Ελλάδα αλλά και στην ευρύτερη περιοχή της νοτίου Μεσογείου. Μέχρι πρότινος, η συντριπτική πλειοψηφία των διαθεσίμων μοντέλων στη βιβλιογραφία για την περιοχή αυτή βασιζόταν σε παραδοχές ή μετρήσεις άλλων, υποτιθέμενα παρόμοιων κλιματικών περιοχών. Στην πράξη, όπως άλλωστε αποδεικνύεται και από την ανάλυση των ληφθέντων μετρήσεων και την αντιπαραβολή τους με παρόμοιες προσπάθειες ανά την Ευρώπη, υπάρχουν σημαντικές αποκλίσεις. Οι μετρήσεις αποδεικνύουν ότι εάν δε ληφθούν σημαντικά αντίμετρα, η διαθεσιμότητα συστημάτων με συχνότητες λειτουργίας στις ζώνες Ka ή Q θα είναι σημαντικά περιορισμένη. Από την άλλη, η εφαρμογή τεχνικών FMT και ειδικά σχημάτων χωρικού διαφορισμού φαίνεται εξαιρετικά αποδοτική (αν και κοστοβόρα) και θα μπορούσε να αυξήσει θεαματικά τη διαθεσιμότητα των συστημάτων.

scholarly journals A Multibeam Lens Antenna for In-Flight Applications Using High Throughput Satellite Systems at V-band

2021 ◽  
Author(s):  
Behzad Koosha ◽  
Omid Manoochehri ◽  
Hermann J. Helgert
Keyword(s):  
High Throughput ◽  
Communication Systems ◽  
Next Generation ◽  
Multibeam Antenna ◽  
Wide Bandwidth ◽  
Ka Band ◽  
Satellite Systems ◽  
Earth Station ◽  
V Band ◽  
High Bandwidth

The Q/V band communication systems open new avenues for next generation of High Throughput Satellite (HTS) systems. More specifically, they are attractive due to their high bandwidth for user and gateway links. Having a wide bandwidth at Q/V band makes it permissible to offload the links between the satellite and its earth station hubs (gateway) from the Ka band to the Q/V band. This enables additional bandwidth available for HTS feeder links and user links of specific market verticals, which in turn results in reduction of cost per bit. In this paper, we are going to discuss different aspects of an In-Flight Connectivity (IFC) scheme for HTS. Developing a wideband and multibeam antenna is an essential part of this proposed system, which is also going to be discussed in this paper.

scholarly journals Design and implementation of semester long project and problem based bioinformatics course

F1000Research ◽  
2018 ◽  
Vol 7 ◽  
pp. 1547
Author(s):  
Geetha Saarunya ◽  
Bert Ely
Keyword(s):  
South Carolina ◽  
High Throughput ◽  
Course Design ◽  
Model Systems ◽  
Next Generation ◽  
University Of South Carolina ◽  
Design And Implementation ◽  
Small Cohort ◽  
The University ◽  
And Training

Background: Advancements in ‘high-throughput technologies’ have inundated us with data across disciplines. As a result, there is a bottleneck in addressing the demand for analyzing data and training of ‘next generation data scientists’. Methods: In response to this need, the authors designed a single semester “Bioinformatics” course that introduced a small cohort of students at the University of South Carolina to methods for analyzing data generated through different ‘omic’ platforms using variety of model systems.  The course was divided into seven modules with each module ending with a problem. Results: Towards the end of the course, the students each designed a project that allowed them to pursue their individual interests. These completed projects were presented as talks and posters at ISCB-RSG-SEUSA symposium held at University of South Carolina. Conclusions: An important outcome of this course design was that the students acquired the basic skills to critically evaluate the reporting and interpretation of data of a problem or a project during the symposium.

scholarly journals SHINe: Simulator for Satellite on-Board High-Speed Networks Featuring SpaceFibre and SpaceWire Protocols

Aerospace ◽  
2019 ◽  
Vol 6 (4) ◽  
pp. 43 ◽  
Author(s):  
Alessandro Leoni ◽  
Pietro Nannipieri ◽  
Daniele Davalle ◽  
Luca Fanucci ◽  
David Jameux
Keyword(s):  
High Speed ◽  
European Space Agency ◽  
Data Rate ◽  
Satellite Networks ◽  
Optical Detectors ◽  
Continuous Innovation ◽  
Space Agency ◽  
Increasing Demand ◽  
Set Up ◽  
Quality Of Service Parameters

The continuous innovation of satellite payloads is leading to an increasing demand of data-rate for on-board satellite networks. In particular, modern optical detectors generate and need to transfer data at more than 1 Gbps, a speed that cannot be satisfied with standardized technologies such as SpaceWire. To fill this gap, the European Space Agency (ESA) is supporting the development of a new high-speed link standard, SpaceFibre. SpaceFibre provides a data-rate higher than 6.25 Gbps, together with the possibility to use multiple Virtual Channels running over the same physical link, each one configurable with flexible Quality of Service parameters. These features make a SpaceFibre network very appealing but also complex to set up in order to achieve the desired end-to-end requirements. To help this process, a Simulator for HIgh-speed Network (SHINe) based on the open-source toolkit OMNeT++ has been developed and is presented in this paper. It supports the simulation of SpaceFibre and SpaceWire protocols in order to help both the final steps of the standardization process and the system engineers in the setup and test of new networks. SHINe allows to precisely simulate common network metrics, such as latency and bandwidth usage, and it can be connected to real hardware in a Hardware-in-the-Loop configuration.

Copernicus User Needs Collection

2020 ◽  
Author(s):  
Michel Massart ◽  
Fabienne Jacq ◽  
Hugo Zunker
Keyword(s):  
European Commission ◽  
European Space Agency ◽  
Satellite Observation ◽  
User Requirements ◽  
The European Union ◽  
Next Generation ◽  
User Requirement ◽  
Task Forces ◽  
Space Agency

<p>Copernicus is the Earth Observation Flagship programme of the European Union. It is user driven programme. It has observation capacities with currently 7 satellites in orbit, and information production services in 6 domains: land, emergency, security, climate change, atmosphere and marine. One of the objective of the programme started in 2011 is to ensure the long-term sustainability of the observation capacities for Europe. In this context, the European Commission and the European Space Agency are now preparing the Next Generation (2030) of Sentinel satellites.</p><p>To define the specifications of this Next Generation, the European Commission has launched several user requirement surveys and studies aimed at gathering the satellite observation long-term needs across different sectors.</p><p>User requirements have been gathered based on desk studies, exchanges and interactions with existing and potential user communities. They have been collected and analysed from different sources which include dedicated studies carried out between 2015 and 2018, requirements expressed by users during task forces and expert groups, and outcomes of several users’ requirement workshops and meetings organized during the last two years. Based on this collection of User Requirements, the European Space Agency has started now to define the potential specifications of the Next Generation of Copernicus satellites.</p><p> The objective of the presentation will be to explain the process setup for collecting the User Requirements, their analysis and the outcomes.</p>

Next-Generation Sequencing: An Emerging Tool for Drug Designing

2019 ◽  
Vol 25 (31) ◽  
pp. 3350-3357 ◽  
Author(s):  
Pooja Tripathi ◽  
Jyotsna Singh ◽  
Jonathan A. Lal ◽  
Vijay Tripathi
Keyword(s):  
Next Generation Sequencing ◽  
High Throughput ◽  
Large Scale ◽  
Massively Parallel Sequencing ◽  
Genomic Research ◽  
Biological Research ◽  
Next Generation ◽  
Human Welfare ◽  
Drug Designing ◽  
Generation Sequencing

Background: With the outbreak of high throughput next-generation sequencing (NGS), the biological research of drug discovery has been directed towards the oncology and infectious disease therapeutic areas, with extensive use in biopharmaceutical development and vaccine production. Method: In this review, an effort was made to address the basic background of NGS technologies, potential applications of NGS in drug designing. Our purpose is also to provide a brief introduction of various Nextgeneration sequencing techniques. Discussions: The high-throughput methods execute Large-scale Unbiased Sequencing (LUS) which comprises of Massively Parallel Sequencing (MPS) or NGS technologies. The Next geneinvolved necessarily executes Largescale Unbiased Sequencing (LUS) which comprises of MPS or NGS technologies. These are related terms that describe a DNA sequencing technology which has revolutionized genomic research. Using NGS, an entire human genome can be sequenced within a single day. Conclusion: Analysis of NGS data unravels important clues in the quest for the treatment of various lifethreatening diseases and other related scientific problems related to human welfare.

scholarly journals Detailed Modeling of Cork-Phenolic Ablators in Preparation for the Post-flight Analysis of the QARMAN Re-entry CubeSat

2021 ◽  
Author(s):  
Claudio Miccoli ◽  
Alessandro Turchi ◽  
Pierre Schrooyen ◽  
Domenic D’Ambrosio ◽  
Thierry Magin
Keyword(s):  
Fluid Dynamics ◽  
Thermal Protection ◽  
A Priori ◽  
European Space Agency ◽  
Thermal Response ◽  
Accurate Method ◽  
Navier Stokes ◽  
Advection Equation ◽  
High Enthalpy ◽  
Space Agency

AbstractThis work deals with the analysis of the cork P50, an ablative thermal protection material (TPM) used for the heat shield of the qarman Re-entry CubeSat. Developed for the European Space Agency (ESA) at the von Karman Institute (VKI) for Fluid Dynamics, qarman is a scientific demonstrator for Aerothermodynamic Research. The ability to model and predict the atypical behavior of the new cork-based materials is considered a critical research topic. Therefore, this work is motivated by the need to develop a numerical model able to respond to this demand, in preparation to the post-flight analysis of qarman. This study is focused on the main thermal response phenomena of the cork P50: pyrolysis and swelling. Pyrolysis was analyzed by means of the multi-physics Computational Fluid Dynamics (CFD) code argo, developed at Cenaero. Based on a unified flow-material solver, the Volume Averaged Navier–Stokes (VANS) equations were numerically solved to describe the interaction between a multi-species high enthalpy flow and a reactive porous medium, by means of a high-order Discontinuous Galerkin Method (DGM). Specifically, an accurate method to compute the pyrolysis production rate was implemented. The modeling of swelling was the most ambitious task, requiring the development of a physical model accounting for this phenomenon, for the purpose of a future implementation within argo. A 1D model was proposed, mainly based on an a priori assumption on the swelling velocity and the resolution of a nonlinear advection equation, by means of a Finite Difference Method (FDM). Once developed, the model was successfully tested through a matlab code, showing that the approach is promising and thus opening the way to further developments.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document