G. Karvovsky. Műholdas kapcsolat. Műholdas kommunikációs rendszer felépítésének és működésének alapkérdései. 1. rész.

G. Karvovsky

Kommunikációs világ. Csatlakozz! 2002. 1. sz

Az első szovjet mesterséges földi műhold rádióadója által 1957. október 4-én sugárzott és a világ rádióállomásai által vett jel nemcsak az űrkorszak kezdetét jelentette, hanem a műhold fejlődésének irányát is. ment a kommunikáció. Ezt követően létrehozták műholdas rendszerek kommunikáció (CCC), amely országunk szinte teljes területén biztosította a Központi Televízió és Rádió műsorainak továbbítását és vételét. Ma a műholdas kommunikáció fontos részét képezi Oroszország összekapcsolt kommunikációs hálózatának.

Műholdas kommunikációs rendszerek

Maga az SSS két alapvető komponensből (szegmensből) áll: térből és földből (1. ábra).

Rizs. egy. Műholdas kommunikációs rendszer

Térkomponens (szegmens) Az SSS magában foglalja a bizonyos pályára bocsátott ISS-t, a földi szegmensbe a kommunikációs rendszer vezérlőközpontja (CCCC), a régiókban elhelyezkedő földi állomások (ES) (regional stations - RS), valamint a különféle módosulatú előfizetői terminálok (AT).

Az SSS üzembe helyezése és üzemképes karbantartása - nehéz feladat, amit nemcsak maga a kommunikációs rendszer eszközei oldanak meg, hanem a rakéta- és űrkomplexum is. Ez a komplexum magában foglalja a hordozórakéta indítására alkalmas kilövőállásokkal ellátott kozmodromokat, valamint rádiótechnikai irányítási és mérési komplexumokat (CIP), amelyek figyelik az ASC-k mozgását, irányítják és korrigálják azok pályaparamétereit.

Az SSS osztályozása olyan jellemzők szerint történhet, mint: a rendszer állapota, az ISS pályáinak típusa és az adott rádiószolgáltatáshoz tartozó rendszer.

A rendszer állapota a céljától, a szolgáltatási területétől, a helyétől és a földi állomások tulajdonától függ. Állapotától függően a CCC osztható nemzetközi(globális és regionális), nemzetiés tanszéki.

A használt pályák típusától függően a bekapcsolt ISS-sel rendelkező rendszerek geostacionárius pálya (GEO) és nem geostacionárius pálya: elliptikus(HEO) alacsony pálya(LEO) és középmagasság(MEO). A rádiószabályzat értelmében a CCC-k három fő szolgáltatás egyikéhez tartozhatnak: rögzített műholdas szolgáltatás (FSS), Mobil műholdas szolgáltatás (SSS) és műsorszórás műholdas szolgáltatás (RSS).

Űrszegmens

Keringők

Az ISS pályaparamétereinek kiválasztása a célállomástól, a szükséges kommunikációs szolgáltatási területtől és néhány egyéb tényezőtől függ. (Asztal 1, ).

A legjövedelmezőbb az ISS elhelyezésére geostacionárius pályák(2. ábra).

Rizs. 2. ISS keringenek

Fő előnyük a folyamatos, éjjel-nappali kommunikáció lehetősége a globális szolgáltatási területen. Az ezen a pályán lévő geostacionárius műholdak, amelyek a Föld forgási irányában haladnak vele azonos sebességgel, mozdulatlanok maradnak az egyenlítői "műhold-al" ponthoz képest. Egy körsugárzó antennával az ISS-ről közvetített jeleket a Föld felszínén a rádiólátási szögön belüli bármely ponton veszik. Három, egyenletesen pályára helyezett ISS biztosítja a folyamatos kommunikációt a Föld szinte teljes területén, kivéve a poláris zónákat (76,50° é. és d. felett) 12-15 évig (a modern geostacionárius űrhajók orbitális erőforrása).

A rádiójel 36 ezer km távolságra lévő ISS-en keresztül történő továbbításának hátránya a jel késése. A rádió- és televízióműsor-rendszereknél a 250 ms-os késleltetés (mindegyik irányban) nem befolyásolja a jelek minőségét. A rádiótelefonos kommunikációs rendszerek érzékenyebbek a késleltetésekre, és ha a teljes késleltetés (beleértve a földi hálózatok feldolgozási és kapcsolási idejét is) meghaladja a 600 ms-ot, a kommunikáció jó minősége nem biztosított. Ezenkívül az úgynevezett „kettős” ugrás elfogadhatatlan ezekben a rendszerekben, amikor a kommunikációs csatorna két műholdszakaszt biztosít.

A geostacionárius pályára helyezhető műholdak számát korlátozza a szomszédos műholdak közötti megengedett szögtávolság. A minimális szögtávolságot a fedélzeti és földi antennák térbeli szelektivitása, valamint az űrrepülőgép pályán tartásának pontossága határozza meg. Nemzetközi szabványok szerint 1-3 ° -nak kell lennie. Következésképpen legfeljebb 360 ASC helyezhető el a geostacionárius pályán.

Számos geofizikai tényező hatására az ISS "sodródik" - pályája torzul, ezért szükségessé válik a korrekció.

Elliptikus pályák, amelyhez ASC-k jelennek meg, úgy vannak kiválasztva, hogy a nap időtartama többszöröse legyen a műhold forgási periódusának (2. ábra). Az ISS-hez bizonyos típusú szinkron elliptikus pályákat használnak (2. táblázat, ).

Mivel a műhold sebessége az elliptikus pálya apogeusában sokkal kisebb, mint a perigeusban, az ISS által a láthatósági zónában eltöltött idő megnő a körpályához képest. Például a Molnija ISS, amelyet a következő paraméterekkel állítottak pályára: apogee 40 ezer km, perigee 460 km, dőlésszög 63,5°, 8-10 órás kommunikációt biztosít.. Három műholdból álló orbitális konstelláció (OG) támogatja a globális körök - óra ​​kommunikáció.

Legalább 8 műholdra (két orbitális síkban, mindegyik síkban négy műholddal) van szükség az ISS folyamatos, éjjel-nappali kommunikációjának biztosításához a Borealis pályáin.

Az elliptikus pályák megválasztásakor figyelembe veszik a Föld gravitációs tere inhomogenitásának hatását, ami a műhold alatti pont szélességi fokának megváltozásához vezet az apogeusban, valamint a töltéssel befogott részecskék stabil öveinek veszélyes hatásait. A Föld mágneses tere (Van Allen sugárzási övek), amelyeken az ASC-k keresztezik, miközben pályán mozognak.

Az ISS közepesen magas pályán (MEO) kisebb területet fed le, mint a geostacionárius ISS (3. ábra). Az ISS tartózkodási ideje a földi állomások rádiós láthatósági zónájában 1,5-2 óra, ezért a földgömb legnépesebb területeinek és hajózható vízterületeinek kommunikációja érdekében 8-tól OG-t kell létrehozni. -12 műhold. A pálya kiválasztásakor figyelembe kell venni az egyenlítő síkjában elhelyezkedő Van Allen sugárzási övek hatásait. Az első stabil, erős sugárzású öv körülbelül 1,5 ezer km-ről kezdődik, és több ezer kilométerig terjed, „fesztávolsága” az Egyenlítő mindkét oldalán körülbelül 300 km. A második ugyanolyan nagy intenzitású (10 000 impulzus/s) öv 13 000 és 19 000 km közötti magasságban található, körülbelül 500 km-t lefedve az Egyenlítő mindkét oldalán. Ezért az ISS-útvonalaknak az első és a második Van Allen-öv között kell áthaladniuk, azaz 5000-15 000 km magasságban.

Rizs. 3. A Föld területének lefedettségi területei ISS különböző pályákon

A teljes jelkésleltetés közepes magasságú műholdakon keresztül kommunikálva nem haladja meg a 130 ms-ot, ami lehetővé teszi, hogy kiváló minőségű rádiótelefon-kommunikációra használják őket. Az ICO, Spaceway NGSO, Rostelesat rendszerek példaként szolgálhatnak az SSS-re közepes magasságú pályákon, ahol az OG megközelítőleg azonos magasságban (10352-10355 km) jön létre, hasonló pályaparaméterekkel.

Alacsony körpályák a pályasík egyenlítői síkhoz viszonyított dőlésétől függően kis egyenlítői (dőlésszög 0°, magasság 2000 km), poláris (90°, 700-1500 km) és ferde (700-1500 km) pályákra ( 4. ábra). A nyújtott szolgáltatások típusa szerint az alacsony föld körüli pálya (LEO) kommunikációs rendszereit adatátviteli rendszerekre (kis LEO), rádiótelefon-rendszerekre (nagy LEO) és szélessávú kommunikációs rendszerekre (mega LEO, néha a Super LEO elnevezést használják) osztják. .

Az ezeken a pályákon lévő ISS-eket leggyakrabban mobil és személyes kommunikáció szervezésére használják. A műhold forgási ideje ezeken a pályákon 90 perctől 2 óráig terjed, az ASC tartózkodási ideje a rádiós láthatósági zónában nem haladja meg a 10-15 percet, az ASC kommunikációs területe ezeken a pályákon kicsi. , ezért a folyamatos kommunikáció biztosításához szükséges, hogy az OG legalább 48 ASC-t tartalmazzon.

Mesterséges kommunikációs műholdak

ISS - űrhajó, amelyre közvetítő berendezés van felszerelve: adó-vevők és különböző frekvencián működő antennák. Fogják a földi adóállomás (ES) jeleit, felerősítik, frekvenciaátalakítást hajtanak végre, és egyidejűleg továbbítják a jeleket a műhold rádióláthatósági zónájában található összes ES-re. A műhold rendelkezik helyzetének, telemetriájának és teljesítményének vezérlésére szolgáló berendezésekkel is. Az antenna stabilitását és tájolását a stabilizáló rendszer támogatja. A műhold telemetriai berendezése az ASS helyzetére vonatkozó információk továbbítására szolgál a Föld felé, és helyzetjavító parancsok fogadására szolgál.

A kapott információ újraküldése memorizálás nélkül és memorizálással történhet például addig, amíg az ISS be nem lép az ES láthatósági zónájába.

Frekvenciák

A műholdas kommunikáció megszervezéséhez szükséges frekvenciatartományokat a Rádiószabályzat határozza meg, figyelembe véve a Föld légkörének "rádióátlátszósági ablakait", a természetes rádióinterferenciát és számos egyéb tényezőt (3. táblázat). A rádiókommunikációs szolgáltatások közötti frekvenciák kiosztását az állam szigorúan szabályozza és ellenőrzi. A dedikált sávok használatára nemzetközileg elfogadott szabályok vonatkoznak, amelyek szükségesek az ezekben vagy a szomszédos sávokban működő rádióberendezések elektronikus kompatibilitásának biztosításához. Az ISS adó-vevőnek egy pár frekvencia van kijelölve: a felső a jel továbbítására az ES-ről a műholdra (felfelé), az alsó - a műholdról az ES-re (lefelé).

3. táblázat Frekvenciasávok műholdas kommunikáció szervezéséhez

Egy dedikált vételi és adási frekvencián működő műholdas kommunikációs csatorna egy bizonyos frekvenciasávot (sávszélességet) foglal el, amelynek szélessége határozza meg a csatornán egységnyi idő alatt továbbított információ mennyiségét. Egy tipikus, 4 GHz és 6 GHz közötti frekvencián működő műholdas adó-vevő 36 MHz sávszélességet foglal el. Sok vagy kevés? Például a digitális MPEG-2 szabvány szerinti televíziós jel továbbításához 6 MHz sávszélességű csatorna szükséges, telefoncsatorna esetén - 0,010 MHz. Ezért egy ilyen adó-vevő segítségével 6 televíziós vagy 3600 telefoncsatorna megszervezése lehetséges. Általában 12 vagy 24 adó-vevőt telepítenek az ISS-re (esetenként többet is), ami 432 MHz-et, illetve 864 MHz-et eredményez.

Földi szegmens

A Satellite Communications Control Center (SCCC) figyelemmel kíséri a fedélzeti ISS-rendszerek állapotát, megtervezi az orbitális konstelláció telepítését és feltöltését, kiszámítja a rádióláthatósági zónákat és koordinálja az ISS munkáját.

földi állomások

A CCC földi állomások (ES) rádiójeleket adnak és fogadnak a "Föld - ISS" részben, multiplexelnek, modulálnak, jelfeldolgozást és frekvenciaátalakítást végeznek, megszervezik a hozzáférést az ISS csatornákhoz és az előfizetői terminálok földi hálózataihoz.

Az AP kommunikációs idejét az ISS-sel korlátozza az az idő, amikor az ISS a rádió láthatósági zónájában van (5. ábra). Ezt a zónát az AB ív hossza határozza meg, amely a műholdpálya magasságától és az ISS-t figyelő ES antenna minimális emelkedési szögétől függ, amíg a rádió láthatósági zónában tartózkodik.

Rizs. 5. Rádió láthatósági zóna

A CCC-ben többfunkciós adó-vevő, adó, vevő és vezérlő AP-k használatosak. Ezeken az állomásokon rádióadó berendezéseket, vevő- és adóantennákat, valamint nyomkövető rendszert telepítenek, amelyek kommunikációt biztosítanak az ISS-sel.

A többfunkciós helyhez kötött hozzáférési pontok nagyon nagy áteresztőképességgel rendelkeznek. Speciálisan kiválasztott helyeken találhatók, általában a városon kívül, hogy elkerüljék a földi kommunikációs rendszerekkel való kölcsönös rádióinterferenciát. Ezek az AP-k nagy teljesítményű rádióadókkal (néhány kW-tól tíz vagy több kW-ig), nagy érzékenységű rádióvevőkkel és adó-vevő antennákkal vannak felszerelve, amelyek sugárzási mintázata nagyon keskeny főlebenyű és nagyon alacsony szintű oldallebenyek. Az ilyen típusú ZS-eket fejlett kommunikációs hálózatok kiszolgálására tervezték; hogy normál hozzáférést biztosíthassanak az ES-hez, száloptikai kommunikációs vonalak szükségesek.

Az átlagos átviteli sebességű hozzáférési pontok nagyon sokfélék lehetnek, és specializációjuk a továbbított üzenetek típusától függ. Az ilyen típusú hozzáférési pontok vállalati CCC-ket szolgálnak ki, amelyek leggyakrabban video-, hang- és adatátvitelt, videokonferenciát és e-mailt támogatnak.

Néhány vállalati CCC-t kiszolgáló hozzáférési pont több ezer mikroterminált tartalmaz (VSAT – Very Small Aperture Terminal). Minden terminál egy fő ES-hez (MES - Master Earth Station) csatlakozik, csillag topológiájú hálózatot alkotva, és támogatja az adatvételt/átvitelt, valamint az audio- és képinformációk vételét.

Vannak olyan hozzáférési pont-alapú SSN-ek is, amelyek egy vagy több típusú üzenetet (adat-, hang- és/vagy videoinformációkat) tudnak fogadni. Az ilyen hálózatok topológiája is csillag alakú.

A hálózat legfontosabb eleme a felügyeleti és diagnosztikai rendszer, amely a következő funkciókat látja el:

műholdas kommunikációs csatornák rádiós megfigyelése;

műholdas kommunikációs csatornák tesztelése az ES javítási és helyreállítási munkái, karbantartása során, az ES kiépítése és üzembe helyezése során;

a CCS funkcionális állapotának elemzése, amely alapján ajánlásokat dolgoznak ki az AP működési módjaira vonatkozóan.

A rádióvezérlés lehetővé teszi az ISS frekvenciaforrás helyes használatának ellenőrzését, az interferencia nyomon követését és a műholdas kommunikációs csatornákhoz való jogosulatlan hozzáférési kísérletek meghatározását. Ezen kívül figyelik az ES sugárzás paramétereit, és rögzítik a műholdas kommunikációs csatornák minőségének időjárási és éghajlati viszonyok miatti romlását.

Az SSS történetéből

Az első mesterséges földi műhold (AES), amelyet 1957 októberében állítottak fel Föld-közeli pályára, 83,6 kg súlyú volt, és a fedélzetén volt egy jeladó, amely a repülést irányító jeleket továbbította. Ennek az első kilövésnek és a rádiójelek űrből történő továbbításával kapcsolatos első kísérletek eredményei egyértelműen megmutatták egy olyan kommunikációs rendszer megszervezésének lehetőségét, amelyben a műhold a rádiójelek aktív vagy passzív ismétlőjeként fog működni. Ehhez azonban szükség van mesterséges műholdak létrehozására, amelyekre kellően nagy tömegű berendezéseket lehet felszerelni, valamint olyan erős rakétarendszerekre, amelyek képesek ezeket a műholdakat Föld-közeli pályára állítani.

Ilyen hordozórakétákat hoztak létre, és rövid időn belül kifejlesztettek olyan nagy tömegű műholdakat, amelyek képesek komplex tudományos, kutatási, speciális berendezéseket, valamint kommunikációs berendezéseket szállítani. Megállapították a különféle célú műholdas rendszerek létrehozását: meteorológiai, navigációs, felderítési és kommunikációs célokat. E rendszerek fontosságát nem lehet túlbecsülni. Közöttük vezető helyet foglal el a műholdas kommunikációs rendszer.

Közvetlenül az első mesterséges műhold felbocsátása után megkezdődtek a műholdak ország kommunikációs rendszerében történő felhasználásával kapcsolatos kísérletek, és megkezdődött a műholdas kommunikációs rendszer kialakítása. Földi adó-vevő állomásokat építettek, melyeket 12 m tükörátmérőjű parabola antennákkal szereltek fel 1965. április 23-án magas elliptikus pályára állítottak egy mesterséges kommunikációs műholdat (ISS) Molniya.

Az északi félteke felett elhelyezkedő, 40 000 km-es apogeusú, magas elliptikus pálya és a tizenkét órás forradalom lehetővé tette, hogy az ISS naponta kétszer 9 órán keresztül rádiójelet közvetítsen szinte az ország teljes területére. . Az első gyakorlatilag jelentős eredmény 1965-ben született, amikor az ISS-en keresztül televíziós műsorokat cseréltek Moszkva és Vlagyivosztok között. 1967 októberében üzembe helyezték a világ első műholdas kommunikációs rendszerét, az „Orbita”-t.

1975-ben a Raduga műholdat körkörös egyenlítői vagy geostacionárius pályára bocsátották 35 786 km magasságban, a Föld körüli forgási periódusa 24 óra volt. A műhold forgásiránya egybeesett bolygónk forgási irányával, mozdulatlanul maradt az égen, és mintegy "felfüggesztett" volt a Föld felszíne felett. Ez biztosította az állandó kommunikációt egy ilyen műholdon keresztül, és megkönnyítette a nyomon követést. Ezt követően a „Gorizon” ISS-t geostacionárius pályára bocsátották.

Az SSS "Orbita" üzemeltetési tapasztalata ezt mutatta további fejlődés az ilyen típusú földi állomások építésével összefüggő, több ezer fős városok kiszolgálására szolgáló rendszer gazdaságilag nem indokolt. 1976-ban egy gazdaságosabb "Ekran" műholdas kommunikációs rendszert hoztak létre, amelynek az ISS-t geostacionárius pályára bocsátották. Ennek a rendszernek az egyszerűbb és kompaktabb földi adó-vevő állomásait kistelepüléseken, városokban, Szibériában, a Távol-Észak és részben a Távol-Kelet térségében található meteorológiai állomásokon telepítették, és eljuttatták lakosságukhoz a Központi Televízió műsorait.

1980-ban megkezdődött az SSS "Moskva" működése, amelynek földi állomásai a "Horizont" ISS-en keresztül működtek. Ennek az SSS földi adóállomásai hasonlóak voltak az SSS "Orbita" és "Ekran" állomásaihoz, de voltak kis méretű földi vevőállomásai, amelyek lehetővé tették azok elhelyezését kommunikációs központokban, kis teljesítményű átjátszókon és nyomdákban. A földi vevőállomás által vett rádiójelet egy kis teljesítményű televíziós átjátszóra továbbították, melynek segítségével eljuttatták a televíziós műsort az előfizetőkhöz. Az SSS "Moszkva" lehetővé tette a Központi Televízió műsorainak és a központi újságok csíkjainak továbbítását az ország legtávolabbi szegletébe és a szovjet intézményekbe szinte minden európai, észak-amerikai és határos ázsiai országban.

Műholdas kommunikáció – ma

Jelenleg a szövetségi polgári műholdas kommunikációs rendszer egy orbitális konstellációt használ, amely 12 állami tulajdonú űrhajót (SC) foglal magában, amelyek az "Space Communications" állami vállalat fennhatósága alá tartoznak. Az orbitális konstelláció az 1994-ben és 1996-ban felbocsátott Express sorozat két műholdját, az 1970-es években kifejlesztett Gorizont sorozat hét műholdját, az Ekran-M sorozat egyikét, valamint az Express-A sorozat két új modern műholdját tartalmazza. Ezeken az ASC-ken kívül vannak a Yamal-100 típusú (az OAO Gazkom által üzemeltetett), a Bonum-1 és néhány más ASC-k is a pályán. Az űrhajók új generációja készül (Express-AM, Yamal-200). Oroszországban körülbelül 65 műholdas kommunikációt üzemeltető vállalat működik, ami a távközlési szolgáltatók teljes számának körülbelül 7%-a. Ezek a cégek telekommunikációs szolgáltatások széles skáláját nyújtják ügyfeleiknek: a lízingtől kezdve digitális csatornák valamint a telefon-, televízió- és rádióműsorszórási, multimédiás szolgáltatások nyújtásának útjai.

Mára az SSN-ek az oroszországi összekapcsolt kommunikációs hálózat (VSN) fontos elemévé váltak. A „Sürgősségi intézkedések programja az orosz műholdas kommunikációs és műsorszóró rendszerek állami célú megőrzéséhez, feltöltéséhez és fejlesztéséhez nyújtott állami támogatásra” (az Orosz Föderáció kormányának 2000. február 1-i 87. rendelete) és a „Szövetségi űr Oroszország 2001-2005 közötti programját" kidolgozták és végrehajtják. "(Az Orosz Föderáció kormányának 2000. március 30-i 288. sz. rendelete).

Útmutató az SSS fejlesztéséhez

A civil műholdas kommunikáció fejlesztésével kapcsolatos kérdések kormányzati, tárcaközi (SCRF) és minisztériumi (Orosz Föderáció Kommunikációs és Informatizálási Minisztériuma, Rosaviakosmos stb.) szinten oldódnak meg. Az orosz műholdas kommunikációs rendszerek az állam fennhatósága alá tartoznak, és belföldi állami tulajdonú (GP KS) vagy magán kereskedelmi szolgáltatók üzemeltetik őket.

Az oroszországi AR fejlesztésének elfogadott koncepciójával összhangban egy ígéretes AR-nek három alrendszert kell tartalmaznia:

vezetékes műholdas kommunikáció az oroszországi összekapcsolt kommunikációs hálózat, valamint az átfedő és vállalati hálózatok kiszolgálásához;

műholdas televízió- és rádióműsorszórás, beleértve a közvetlen műsorszórást is, amely a modern elektronikus média fejlődésének új állomása;

mobil személyi műholdas kommunikáció a mobil és távoli előfizetők javára Oroszországban és külföldön.

Helyhez kötött műholdas kommunikáció

A műholdas helyhez kötött szolgálat egy adott helyen (egyes területeken elhelyezkedő fix pont) lévő földi állomások közötti rádiókommunikációs szolgáltatás.

A rögzített kommunikáció használatának fő irányai:

fővonali, intrazonális és helyi kommunikációs vonalak megszervezése az oroszországi VSS részeként;<

Erőforrás biztosítása adatátviteli hálózatok létrehozásához;

vállalati kommunikációs és adatátviteli hálózatok fejlesztése korszerű VSAT technológiák felhasználásával, beleértve az Internet hozzáférést is;

a nemzetközi kommunikációs hálózat fejlesztése;

szövetségi, regionális, helyi és kereskedelmi televízió- és rádióműsorok terjesztése az egész országban;

hálózatok fejlesztése központi újságok és folyóiratok oldalainak továbbítására;

Az oroszországi VSS elsődleges gerinchálózatának redundanciája.

A következő években a vezetékes műholdas kommunikációs rendszer az aktív Gorizont műholdakra, az új Express-A és Yamal-100 műholdakra, valamint az Intersputnik nemzetközi szervezet LMI-1 műholdjára épül majd. Később új „Express K”, „Yamal 200/300” műholdakat helyeznek üzembe.

A műholdas kommunikációs hálózatok nagy szerepet fognak játszani Oroszország északkeleti régióiban a kommunikációs rendszerek modernizálásában.

A Giprosvyaz JSC által a Rostelecom JSC és a Kosmicheskaya Svyaz Állami Vállalat megrendelésére kidolgozott "Az orosz VSS elsődleges hálózat műholdkomponensének általános sémája" meghatározza az orosz VSS műholdas rendszerek használatának eljárását.

A tervek szerint a vállalati hálózatok fejlesztése főként orosz műholdak alapján történik, az Orosz Föderáció kormányának 1998. szeptember 2-án kelt 1016. számú rendeletében meghatározott prioritásoknak megfelelően.

A televíziós műsorok műholdas vezetékes szolgáltatást használó továbbításának alapja a „Moszkva” / „Moszkva Global” korszerűsített digitális televíziós műsorszórási rendszere. Ez lehetővé teszi a társadalmilag jelentős állami és összoroszországi televíziós műsorok (RTR, Kultura, ORT) továbbítását az összes zóna sugárzási zónába, miközben a jelenlegi tíz műhold helyett három műholdat használnak majd.

műsorszóró szolgáltatás

A műsorszórási szolgáltatás közvetlen televíziós műsorszórás műholdakra épül, mint például az ISS "Bonum-1", amelyet a keleti szélesség 36°-án indítottak. és több mint két tucat televíziós műsor közvetítését biztosítja Oroszország európai részén.

A műholdas TV rendszer további bővítése (akár 40-50 kereskedelmi tévéműsor sugárzásának lehetőségével) a tervek szerint televíziós terjesztési hálózatot hoz létre Oroszország ritkán lakott keleti régióiban, valamint kielégíti a regionális tévéműsorok iránti igényt. . Ez az SSS olyan új szolgáltatásokat fog nyújtani, mint a nagyfelbontású digitális TV, Internet hozzáférés stb. A jövőben teljes egészében kiválthatja a jelenlegi, vezetékes műholdas szolgáltatás igénybevételén alapuló műholdas TV elosztó rendszert.

Mobil műholdas kommunikáció

Az orosz mobil műholdas kommunikációs rendszert a Gorizont műholdak alapján telepítik, és a kormányzati kommunikáció megszervezésére, valamint a Morszvjaz-szputnyik állami vállalat érdekében használják. Az Inmarsat és Eutelsat rendszerek (az Euteltrax alrendszerei) is használhatók.

Az Orosz Föderáció kormányának 1998. szeptember 2-i 1016. sz. rendeletével összhangban az ígéretes műholdas projektek megvalósítása során intézkedéseket kell hozni a mobil műholdas kommunikációs hálózat olyan mértékű megőrzésére, amely a kormány és az elnöki tisztség fenntartásához szükséges. kommunikációs rendszer.

Személyes mobil kommunikációs rendszer

Hazánkban több mobil személyi műholdas kommunikációs projektet fejlesztenek ki (Rostelesat, Signal, Molniya Zond).

Az orosz vállalatok számos nemzetközi személyi műholdas kommunikációs projektben vesznek részt (Iridium, Globalstar, ICO stb.). Jelenleg a mobilkommunikációs rendszerek Orosz Föderáció területén való használatára és az orosz VSS-hez való interfészükre vonatkozó konkrét feltételek kidolgozása folyik. Az SSS-komplexumok fejlesztésében és létrehozásában a következők vesznek részt: SE "Space Communications" állami üzemeltető, Krasznojarszk NPO / PM. Reshetnev és az Alcatel cég (három új generációs Express A műhold létrehozása), NIIR, TsNIIS, Giprosvyaz LLC, GSP RTV, OJSC Rostelecom stb.

Következtetés

A műholdas kommunikációs és adatátviteli rendszerek képesek biztosítani a rendszer kiépítéséhez és újrakonfigurálásához szükséges gyorsaságot, a kommunikáció megbízhatóságát és minőségét, a tarifák távolságtól való függetlenségét. Szinte bármilyen információt továbbítanak műholdas csatornákon, magas rendelkezésre állási tényezővel.

Mára a műholdas kommunikációs rendszerek a világ országokat és kontinenseket összekötő távközlési gerinchálózatának szerves részévé váltak. A világ számos országában sikeresen használják őket, és elfoglalták méltó helyüket Oroszország összekapcsolt kommunikációs hálózatában.

Irodalom

Timofejev VV A műholdas kommunikáció fejlesztésének koncepciójáról Oroszországban. - "Kommunikációs Értesítő", 1999, 12. sz.

Vaszilij Pavlov (az Oroszországi Hírközlési Minisztérium Rádió-, Televízió- és Műholdas Kommunikációs Osztályának vezetője). Egy találkozón elhangzott beszédből, amelyet az orosz CCC-nek és annak a részlegek és vállalati szolgáltatók igényeinek kielégítésében betöltött szerepének szenteltek. - "Hálózatok", 2000, 6. sz.

Durev V. G., Zenevich F. O., Kruk B. I. és mások Távközlés. Bevezetés a szakterületbe. - M., 1988.

Az Orosz Föderáció rádiótávközlési szabályzata. Hivatalos kiadás. Jóváhagyva és 1999. január 1-jén hatályba léptetett az Állami Rádiófrekvencia Bizottság 1998. szeptember 28-i határozatával.-M. 1999.

Leonyid Nyevdjajev. Műholdas rendszerek 1. rész. Pályák és paraméterek. - "Hálózatok", 1999, 1-2.

Mérnöki kézikönyv az űrtechnológiáról. - M., 1977.

MOU Parabelskaya gimnázium

absztrakt

Műholdas kommunikációs rendszerek

Teljesült

Goroskina Xenia

11. osztályos tanuló

ellenőrizve

Boriszov Alekszandr Vladimirovics

parabel

2010

Bevezetés 3

1. Műholdas kommunikációs csatornák szervezésének elvei 4

2. Kommunikációs műholdak pályája 5

3. Műholdas kommunikációs szolgáltatások szervezésének tipikus sémája 6

4. A műholdas kommunikáció alkalmazási területei 6

4.1.A műholdas kommunikáció megszervezésének elvei VSAT 7

4.2.A mobil műholdas kommunikáció megszervezésének elvei 7

5. Műholdas kommunikációban használt technológiák 8

6. Műholdas kommunikációs rendszerek létrehozásának története 11

6.1. Az első műholdas kommunikációs és műsorszóró vonalak a „Molniya-1” műholdon keresztül 12

6.2. A világ első műholdas rendszere, az „Orbita” TV-műsorok terjesztésére 13

6.3. A világ első közvetlen televíziós műsorszórási rendszere „Ekran” 14

6.4. Terjesztési rendszerek a "Moszkva" és a "Moszkva-Global 15" TV-műsorokhoz

6.5. Műholdas TV műsorszóró rendszer a 12 GHz-es sávban 16

6.6. Az Intersputnik rendszer létrehozása 16

6.7. Műholdas kapcsolat létrehozása a kormányzati kommunikációhoz 17

6.8. Befejezésül… 17

Felhasznált irodalom jegyzéke 20

Bevezetés

A műholdas kommunikációs rendszerek (SCC) régóta ismertek, és különféle jelek nagy távolságra történő továbbítására szolgálnak. Megalakulása óta a műholdas kommunikáció rohamosan fejlődik, és a tapasztalatok felhalmozásával, a berendezések fejlesztésével, a jelátviteli módok fejlődésével megtörtént az átállás az egyes műholdas kommunikációs vonalakról a lokális és globális rendszerekre.

A CCC fejlődésének ilyen ütemét számos előnnyel magyarázzák, amelyekkel rendelkeznek. Ide tartozik különösen a nagy sávszélesség, a korlátlan átfedő helyek, a kommunikációs csatornák kiváló minősége és megbízhatósága. Ezek az előnyök, amelyek meghatározzák a műholdas kommunikáció széles lehetőségeit, egyedülálló és hatékony kommunikációs eszközzé teszik. A műholdas kommunikáció jelenleg a nemzetközi és belföldi kommunikáció fő típusa nagy és közepes távolságokon. A mesterséges földi műholdak kommunikációs felhasználása a meglévő kommunikációs hálózatok fejlődésével tovább bővül. Sok ország építi ki saját nemzeti műholdas kommunikációs hálózatát.

Hazánkban egységes automatizált kommunikációs rendszer jön létre. Ennek érdekében különféle technikai kommunikációs eszközöket fejlesztenek, fejlesztenek és új alkalmazási területeket találnak.

Kivonatomban a műholdrendszerek szervezésének alapelveit, az alkalmazási kört, az SSS létrejöttének történetét fogom megvizsgálni. Manapság a műholdas műsorszórás nagy figyelmet kap, ezért ismernünk kell a rendszer működését.

1. Műholdas kommunikációs csatornák szervezésének elvei

A műholdas kommunikáció a rádiókommunikáció egyik fajtája, amely a mesterséges földi műholdak átjátszóként való használatán alapul.

A műholdas kommunikáció a földi állomások között zajlik, amelyek helyhez kötöttek és mobilak is lehetnek. A műholdas kommunikáció a hagyományos rádiórelé kommunikáció fejlesztése azáltal, hogy az átjátszót nagyon magasra (több száztól több tízezer kilométerre) helyezik el. Mivel a láthatósági zóna ebben az esetben a földgömb közel fele, nincs szükség ismétlőláncra. Műholdas átvitelhez a jelet modulálni kell. A moduláció a földi állomáson történik. A modulált jelet felerősítik, a kívánt frekvenciára továbbítják és az adóantennára táplálják.

A kutatás kezdeti éveiben passzív műholdas jelismétlőket használtak, amelyek egyszerű rádiójel-visszaverők (gyakran fém vagy polimer gömbök fémbevonattal), amelyek nem tartalmaztak semmilyen adó-vevő berendezést a fedélzeten. Az ilyen műholdak nem részesültek terjesztésben. Minden modern kommunikációs műhold aktív. Az aktív jelismétlők elektronikus berendezéssel vannak felszerelve a jelek fogadására, feldolgozására, erősítésére és újraküldésére. A műholdas átjátszók lehetnek nem regeneratívak és regeneratívak.

Egy nem regeneratív műhold, miután jelet vett egy földi állomástól, átviszi azt egy másik frekvenciára, felerősíti és továbbítja egy másik földi állomásnak. Egy műhold több független csatornát is használhat ezeknek a műveleteknek a végrehajtására, amelyek mindegyike a spektrum egy meghatározott részén működik (ezeket a feldolgozó csatornákat transzpondereknek nevezzük).

A regeneratív műhold demodulálja a vett jelet, majd újra modulálja. Emiatt a hibajavítás kétszer történik: a műholdon és a vevő földi állomáson. Ennek a módszernek a hátránya a bonyolultság (és ezáltal a műhold jóval magasabb költsége), valamint a megnövekedett jelátviteli késleltetés.

2. Kommunikációs műholdak pályája

A pályák, amelyeken a műholdas transzponderek találhatók, három osztályba sorolhatók:

1 - egyenlítői, 2 - ferde, 3 - poláris

Az egyenlítői pálya fontos változata az geostacionárius pálya, amelynél a műhold a Föld szögsebességének megfelelő szögsebességgel forog, a Föld forgási irányával egybeeső irányban. A geostacionárius pálya nyilvánvaló előnye, hogy a szolgáltatási területen lévő vevő folyamatosan "látja" a műholdat. Azonban csak egy geostacionárius pálya létezik, és lehetetlen az összes műholdat ráhelyezni. Másik hátránya a nagy tengerszint feletti magassága, és ebből adódóan a műhold pályára állítása magas költsége. Ezenkívül egy geostacionárius pályán lévő műhold nem képes kiszolgálni a körkörös tartományban lévő földi állomásokat.

ferde pálya megoldja ezeket a problémákat, azonban a műholdnak a földi megfigyelőhöz viszonyított mozgása miatt legalább három műholdat kell egy pályára bocsátani, hogy éjjel-nappal elérhető legyen a kommunikáció.

sarki pálya a ferde határesete.

Ferde pályák használatakor a földi állomásokat nyomkövető rendszerekkel látják el, amelyek az antennát a műholdra irányítják. A geostacionárius pályán műholdakat üzemeltető állomások is jellemzően ilyen rendszerekkel vannak felszerelve az ideális geostacionárius pályától való eltérések kompenzálására. Kivételt képeznek a műholdas televízió vételére használt kisméretű antennák: sugárzási mintájuk elég széles ahhoz, hogy ne érezzék a műhold rezgését az ideális pont közelében. A legtöbb mobil műholdas kommunikációs rendszer jellemzője a terminálantenna kis mérete, ami megnehezíti a jelek vételét.

3. A műholdas kommunikációs szolgáltatások szervezésének tipikus sémája

• a műholdszegmens üzemeltetője saját költségén kommunikációs műholdat hoz létre az egyik műholdgyártónál a műhold gyártására vonatkozó megrendeléssel, és elvégzi annak felbocsátását és karbantartását. A műhold pályára állítása után a műholdszegmens üzemeltetője megkezdi az átjátszó műhold frekvenciaforrásának bérbeadását a műholdas kommunikációs szolgáltatásokat nyújtó társaságok számára.

• műholdas hírközlési szolgáltató szerződést köt egy műholdszegmens-üzemeltetővel egy hírközlő műhold kapacitásainak igénybevételére (bérletére), nagy szolgáltatási területű átjátszóként történő felhasználására. Egy műholdas kommunikációs szolgáltató hálózatának földi infrastruktúráját egy speciális technológiai platformra építi fel, amelyet a műholdas kommunikációt szolgáló földi berendezések gyártói állítottak elő.

4. A műholdas kommunikáció hatóköre:

• Műholdas gerinchálózati kommunikáció: Kezdetben a műholdas kommunikáció megjelenését a nagy mennyiségű információ továbbításának szükségessége diktálta. Az idő múlásával a hangátvitel aránya a teljes gerincforgalomból folyamatosan csökkent, átadva teret az adatátvitelnek. Az optikai hálózatok fejlődésével ez utóbbiak kezdték kiszorítani a műholdas kommunikációt a gerinchálózati hírközlési piacról.

• VSAT rendszerek V: A VSAT (Very Small Aperture Terminal) rendszerek műholdas kommunikációs szolgáltatásokat nyújtanak az ügyfeleknek (általában kis szervezeteknek), amelyek nem igényelnek nagy sávszélességet. A VSAT adatátviteli sebessége általában kevesebb, mint 2048 kbps. A "nagyon kicsi apertúra" szavak a terminálantennák méretére utalnak a régebbi gerincantennákhoz képest. A C-sávban működő VSAT terminálok általában 1,8-2,4 m átmérőjű antennákat használnak, a Ku-sávban - 0,75-1,8 m A VSAT rendszerek on-demand csatornázási technológiát alkalmaznak.

• Mobil műholdas kommunikációs rendszerek: A legtöbb mobil műholdas rendszer jellemzője a terminálantenna kis mérete, ami megnehezíti a jel vételét.

4.1. A VSAT műholdas kommunikáció megszervezésének elvei:

A VSAT műholdhálózat fő eleme az NCC. Ez a Hálózati Vezérlőközpont, amely hozzáférést biztosít a kliens berendezésekhez az internetről, a nyilvános telefonhálózatról, a VSAT hálózat egyéb termináljairól, és megvalósítja a forgalomcserét az ügyfél vállalati hálózatán belül. Az NCC szélessávú kapcsolattal rendelkezik a gerinchálózati szolgáltatók által biztosított gerinchálózati kommunikációs csatornákhoz, és információátvitelt biztosít egy távoli VSAT terminálról a külvilág felé.

4.2. A mobil műholdas kommunikáció megszervezésének elvei:

Annak érdekében, hogy a mobil műholdvevőt elérő jelerősség elegendő legyen, két megoldás valamelyikét alkalmazzák:

• A műholdak geostacionárius pályán helyezkednek el. Mivel ez a pálya 35 786 km-re van a Földtől, erős adóra van szükség a műholdon.
• Sok műhold ferde vagy poláris pályán található. Ugyanakkor nem olyan nagy a szükséges adóteljesítmény, és alacsonyabb a műhold pályára állítási költsége. Ehhez a megközelítéshez azonban nemcsak nagyszámú műholdra van szükség, hanem kiterjedt földi kapcsolóhálózatra is.

• Az ügyfél berendezései (mobil műholdas terminálok, műholdas telefonok) a külvilággal vagy egymással a mobil műholdas kommunikációs szolgáltatások szolgáltatójának átjátszó műholdján és átjáróin keresztül lépnek kapcsolatba, kapcsolatot biztosítva külső földi kommunikációs csatornákhoz (nyilvános telefonhálózat, internet stb. .)

5. Műholdas kommunikációban használt technológiák

M a frekvenciák többszörös használata a műholdas kommunikációban. Mivel a rádiófrekvenciák korlátozott erőforrást jelentenek, biztosítani kell, hogy ugyanazokat a frekvenciákat különböző földi állomások használhassák. Ezt kétféleképpen teheti meg:

• térbeli elválasztás - minden műholdantenna csak egy bizonyos területről kap jelet, míg a különböző területek ugyanazokat a frekvenciákat használhatják.

• polarizációs szétválasztás - különböző antennák egymásra merőleges polarizációs síkokban vesznek és továbbítanak egy jelet, miközben ugyanaz a frekvencia kétszer alkalmazható (mindegyik síkra).

H frekvencia tartományok.

A földi állomásról a műholdra és a műholdról a földi állomásra történő adatátvitel frekvenciájának megválasztása nem önkényes. A frekvencia befolyásolja például a rádióhullámok légköri elnyelését, valamint az adó- és vevőantennák szükséges méreteit. Azok a frekvenciák, amelyeken a földi állomás és a műhold közötti átvitel megtörténik, eltérnek a műhold-föld közötti átvitelhez használt frekvenciáktól (általában az előbbi magasabb). A műholdas kommunikációban használt frekvenciák tartományokra vannak osztva, amelyeket betűkkel jelölünk:

Tartomány neve	Frekvenciák	Alkalmazás
		Mobil műholdas kommunikáció
		Mobil műholdas kommunikáció
	4 GHz, 6 GHz	Helyhez kötött műholdas kommunikáció
	Az ebben a tartományban zajló műholdas kommunikációhoz a frekvenciák nincsenek meghatározva. Radaralkalmazásokhoz a 8-12 GHz-es tartomány van megadva.	Helyhez kötött műholdas kommunikáció (katonai célokra)
	11 GHz, 12 GHz, 14 GHz
		Fix műholdas kommunikáció, műholdas műsorszórás
		Helyhez kötött műholdas kommunikáció, műholdak közötti kommunikáció

A Ku-sáv viszonylag kis antennákkal teszi lehetővé a vételt, ezért a műholdas televíziózásban (DVB) használják, annak ellenére, hogy az időjárási viszonyok jelentősen befolyásolják az átvitel minőségét ebben a sávban. A nagy felhasználók (szervezetek) általi adatátvitelhez gyakran használják a C-sávot. Ez jobb vételi minőséget biztosít, de meglehetősen nagy antennát igényel.

M moduláció és hibajavító kódolás

A műholdas kommunikációs rendszerek jellemzője, hogy viszonylag alacsony jel-zaj viszony mellett kell dolgozni, több tényező miatt:

• jelentős távolság a vevő és az adó között,
• korlátozott műholdteljesítmény

A műholdas kommunikáció nem alkalmas az analóg jelek továbbítására. Ezért a beszéd továbbításához azt impulzuskódos modulációval előre digitalizálják.
A digitális adatok műholdas kommunikációs csatornán történő továbbításához először azokat egy bizonyos frekvenciatartományt elfoglaló rádiójellé kell alakítani. Ehhez modulációt használnak (a digitális modulációt kulcsolásnak is nevezik).

Az alacsony jelerősség miatt szükség van hibajavító rendszerekre. Ehhez különféle zajjavító kódolási sémákat használnak, leggyakrabban a konvolúciós kódok különféle változatait, valamint a turbó kódokat.

6. A műholdas kommunikációs rendszerek létrehozásának története

A Földön globális műholdas kommunikációs rendszerek létrehozásának ötlete 1945-ben merült fel. Arthur Clark aki később híres tudományos-fantasztikus író lett. Ennek az ötletnek a megvalósítása csak 12 évvel a ballisztikus rakéták megjelenése után vált lehetségessé, amellyel 1957. október 4 Föld körüli pályára bocsátották az első mesterséges földi műholdat (AES). A műhold repülésének vezérlésére egy kis rádióadót helyeztek el - egy sugárzót, amely a tartományban működött 27 MHz. Néhány év után 1961. április 12. először a világon a szovjet „Vosztok” űrhajón Yu.A. Gagarin történelmi repülést hajtott végre a Föld körül. Ugyanakkor az űrhajós rendszeres rádiókapcsolatot folytatott a Földdel. Így kezdődött a szisztematikus munka a világűr tanulmányozása és felhasználása különböző békés problémák megoldására.

Az űrtechnológia megalkotása lehetővé tette a nagy hatótávolságú rádiókommunikációs és műsorszórási nagyon hatékony rendszerek kifejlesztését. Az Egyesült Államokban intenzív munka kezdődött a kommunikációs műholdak létrehozásán. Ilyen munka kezdett kibontakozni hazánkban. Hatalmas területe és a kommunikáció gyenge fejlettsége, különösen a gyéren lakott keleti régiókban, ahol a kommunikációs hálózatok egyéb technikai eszközökkel (RRL, kábelvonalak stb.) történő létrehozása magas költségekkel jár, nagyon ígéretessé tette ezt az új típusú kommunikációt. .

A hazai műholdas rádiórendszerek létrehozásának kezdetén kiemelkedő hazai tudósok és mérnökök voltak, akik jelentős kutatóközpontokat vezettek: M.F. Reshetnev, M.R. Kaplanov, N.I. Kalasnyikov, L.Ya. Kántor

A tudósok elé állított fő feladatok a következők voltak:

Műholdas átjátszók fejlesztése televíziós műsorszóráshoz és kommunikációhoz ("Screen", "Rainbow", "Hals"), 1969 óta a műholdas átjátszókat egy külön laboratóriumban fejlesztik, amelynek vezetője M.V. Brodszkij ;

Rendszerprojektek létrehozása műholdas kommunikáció és műsorszórás kiépítéséhez;

Műholdas kommunikáció földi állomásainak (ES) berendezéseinek fejlesztése: modulátorok, FM (frekvenciamodulációs) jelek küszöbcsökkentő demodulátorai, vevő- és adóberendezések stb.;

Komplex munkák elvégzése a műholdas kommunikációs és műsorszóró állomások felszerelésével kapcsolatban;

Csökkentett zajküszöbű követési FM demodulátorok elméletének kidolgozása, többszörös hozzáférési módszerek, modulációs módszerek és hibajavító kódolás;

Szabályozási és műszaki dokumentáció kidolgozása műholdas rendszerek csatornáihoz, televíziós útvonalaihoz és kommunikációs berendezéseihez;

Ellenőrző és felügyeleti rendszerek fejlesztése AP és műholdas kommunikációs és műsorszóró hálózatokhoz.

NIIR specialisták számos nemzeti műholdas kommunikációs és műsorszóró rendszer jött létre, amelyek ma is működnek. Ezen rendszerek adó-vevő földi és légi berendezéseit is az NIIR-ben fejlesztették ki. Az intézet szakemberei a berendezések mellett módszereket javasoltak mind maguknak a műholdrendszereknek, mind a bennük található egyedi eszközöknek. A NIIR szakembereinek műholdas kommunikációs rendszerek tervezésében szerzett tapasztalatait számos tudományos publikáció és monográfia tükrözi.

6.1. Az első műholdas kommunikációs és műsorszóró vonalak a "Molniya-1" műholdon keresztül

Az NIIR szakemberei végezték el az első kísérleteket a műholdas kommunikációval az amerikai "Echo" visszaverő műhold és a Hold rádióhullámainak visszaverésével, amelyeket passzív átjátszóként használnak. 1964-ben. A Gorkij megyei Zimenki falu csillagvizsgálójának rádióteleszkópja távirati üzeneteket és egyszerű rajzot kapott az angol "Jodrell Bank" obszervatóriumtól.

Ez a kísérlet bebizonyította, hogy az űrobjektumok sikeresen használhatók a kommunikáció megszervezésére a Földön.

A műholdas kommunikációs laboratóriumban több rendszerprojektet készítettek elő, majd részt vett az első hazai „Molniya-1” műholdas kommunikációs rendszer fejlesztésében. 1 GHz alatti frekvenciatartományban. A rendszer létrehozásának vezető szervezete a Moszkvai Rádiókommunikációs Kutatóintézet (MNIIRS) volt. A Molnija-1 rendszer főtervezője az ÚR. Kaplanov- az MNIIRS helyettes vezetője.

Az 1960-as években a NIIR a Horizont troposzférikus rádiórelérendszerhez fejleszt egy adó-vevő komplexumot, amely szintén az 1 GHz alatti frekvenciatartományban működött. Ezt a komplexumot módosították, és a létrehozott "Horizon-K" berendezéssel felszerelték az első "Molniya-1" műholdas kommunikációs vonalat, amely Moszkvát és Vlagyivosztokot kötötte össze. Ezt a vonalat egy TV-műsor vagy egy 60 telefoncsatornából álló csoportspektrum továbbítására szánták. A NIIR szakembereinek részvételével ezekben a városokban két földi állomást (ES) szereltek fel. Az MRIRS fedélzeti átjátszót fejlesztett ki az első mesterséges kommunikációs műholdhoz, a Molniya-1-hez, amelyet sikeresen felbocsátottak 1965. április 23. Erősen elliptikus pályára bocsátották, 12 órás Föld körüli keringési periódussal. Ez a pálya alkalmas volt a Szovjetunió északi szélességi körein található területének kiszolgálására, mivel a műhold minden pályáján nyolc órán keresztül látható volt. az ország bármely pontjáról. Ráadásul a területünkről egy ilyen pályára való kilövés kevesebb energiával történik, mint egy geostacionáriusra. A Molnija-1 műholdpálya a mai napig megőrizte jelentőségét, és a geostacionárius műholdak uralkodó fejlődése ellenére használják.

6.2. A világ első műholdas rendszere, az „Orbita” TV-műsorok terjesztésére

Miután az NIIR szakemberei befejezték a "Molniya-1" műhold műszaki képességeivel kapcsolatos kutatást N.V. Talyzin és L.Ya. Kantor ban javasolták a központi televíziótól az ország keleti régióiba történő TV-műsor-ellátás problémájának megoldását a világ első műholdas műsorszóró rendszerének, az „Orbita” létrehozásával. az 1 GHz-es sávban a „Horizon-K” berendezés alapján.

1965-1967-ben. rekordidő alatt hazánk keleti régióiban egyszerre 20 "Orbita" földi állomást és egy új "Reserve" központi adóállomást építettek és helyeztek üzembe. Az Orbita rendszer a világ első kör alakú, televíziós, műholdas elosztó rendszere lett, amelyben a leghatékonyabban használják ki a műholdas kommunikáció lehetőségeit.

Meg kell jegyezni, hogy az a sáv, amelyben az új Orbita rendszer 800-1000 MHz-en működött, nem felelt meg annak, amelyet a rádiószabályzat szerint a műholdas állandóhelyű szolgálat számára kiosztottak. Az Orbita rendszer 6/4 GHz-es C-sávra történő átvitelét az NIIR szakemberei végezték 1970-1972 között. Az új frekvenciasávban működő állomás az Orbita-2 nevet kapta. Ehhez a nemzetközi frekvenciatartományban - a Föld-űr szakaszon - a 6 GHz-es sávban, az Űr-Föld szekcióban - a 4 GHz-es sávban való működéshez komplett berendezést hoztak létre. Irányítása alatt V.M. cirlina kidolgozták az antennák mutató- és automatikus követési rendszerét szoftveres eszközzel. Ez a rendszer extremális automatát és kúpos letapogatási módszert alkalmazott.

Az „Orbita-2” állomás gyökeret vert 1972 óta., a 1986 végére. ezekből mintegy 100 darab épült.. Sokuk jelenleg is működik adó-vevő állomáson.

Később az Orbita-2 hálózat működtetésére létrehozták és pályára állították az első szovjet geostacionárius Raduga műholdat, amelynek több csövű fedélzeti jelismétlőjét a NIIR-ben hozták létre (a munka vezetője AD Fortushenko és résztvevői MV Brodsky, A I. Osztrovszkij, Yu.M. Fomin stb.) Ezzel egy időben megalkották és elsajátították az űrtermékek gyártási technológiáját és módszereit.

Az Orbita-2 rendszerhez új "Gradient" adóeszközök (I.E. Mach, M.Z. Zeitlin és mások), valamint parametrikus erősítők (A.V. Sokolov, E.L. Ratbil, BC Sanin, VM Krylov) és jelvevő eszközök (VI Dyachkov, VM Dorofejev, Yu.A. Afanasiev, VA Polukhin stb.).

6.3. A világ első közvetlen televíziós műsorszórási rendszere "Ekran"

Az Orbita rendszer széles körben elterjedt tévéműsor-továbbítási eszközének fejlesztése a 70-es évek végén az AP magas költsége miatt gazdaságilag indokolatlanná vált, ami miatt nem célszerű egy 100-200 ezer lakos alatti ponton telepíteni. emberek. Hatékonyabbnak bizonyult az "Ekran" rendszer, amely az 1 GHz alatti frekvenciatartományban működik, és a fedélzeti átjátszó nagy adóteljesítményével (300 W-ig) rendelkezik. A rendszer létrehozásának célja Szibéria, a Távol-Észak és a Távol-Kelet egy részének gyéren lakott területeinek lefedése volt televíziós sugárzással. Ennek megvalósításához 714 és 754 MHz-es frekvenciákat osztottak ki, amelyeken meglehetősen egyszerű és olcsó vevőkészülékeket lehetett létrehozni. Az Ekran rendszer valójában a világ első közvetlen műholdas műsorszóró rendszere lett.

A rendszer vételi lehetőségeinek költséghatékonynak kellett lenniük mind a kisközösségek kiszolgálása, mind a TV-műsorok egyéni vétele szempontjából.

Felbocsátották az Ekran rendszer első műholdját 1976. október 26 . geostacionárius pályára a keleti 99°-nál. Valamivel később Krasznojarszkban az "Ekran-KR-1" és az "Ekran-KR-10" kollektív vételi állomásokat gyártották 1 és 10 W kimeneti televíziós adóteljesítménnyel. Az "Ekran" műholdra jeleket sugárzó földi állomás 12 m tükörátmérőjű antennával rendelkezett, amely 5 kW teljesítményű "Gradient" adóval volt felszerelve, amely a 6 GHz-es sávban működött. Ennek a rendszernek az NIIR szakemberei által kifejlesztett vevőegységei voltak a legegyszerűbb és legolcsóbb vevőállomások az akkoriban bevezetett állomások közül. 1987 végére a telepített Ekran állomások száma elérte a 4500-at.

6.4. A „Moszkva” és a „Moszkva-Global” tévéműsorok terjesztési rendszerei

Hazánkban a műholdas TV műsorszórási rendszerek fejlesztésének további előrehaladása a „Moskva” rendszer létrehozásával jár, amelyben az Orbita rendszer műszakilag elavult ES-eit kis ES-ekre cserélték. 1974-ben kezdeményezésére N.V. Talyzina és L.Ya. Kántor.

A Gorizont műhold Moszkva rendszeréhez nagy teljesítményű törzset biztosítottak, amely a 4 GHz-es sávban működött egy szűken irányított antennával. A rendszerben az energiaarányokat úgy választottuk meg, hogy biztosítsák a 2,5 m-es tükörátmérőjű kisméretű parabola antenna használatát anélkül, hogy a vevő ES-n automatikus irányítást végeznének. A "Moszkva" rendszer fő jellemzője a Föld felszínén érvényes spektrális teljesítménysűrűség normáinak szigorú betartása volt, amelyeket a Szabályzat a helyhez kötött szolgáltató rendszerek kommunikációja érdekében megállapított.. Ez lehetővé tette, hogy ezt a rendszert a Szovjetunió egész területén TV-adásra használják. A rendszer a központi tévéműsor és a rádióműsor minőségi vételét biztosította. Ezt követően egy másik csatorna jött létre a rendszerben, amely az újságoldalak továbbítására szolgál.

Ezek az állomások a külföldön (Európában, Észak-Afrikában és számos más területen) található hazai intézményekben is elterjedtek, ami lehetővé tette, hogy külföldön élő polgáraink hazai műsorokat kapjanak. A "Moskva" rendszer létrehozásakor számos találmányt és eredeti megoldást használtak, amelyek lehetővé tették mind a rendszer felépítésének, mind a hardverrendszereinek javítását. Ez a rendszer számos, később az USA-ban és Nyugat-Európában kifejlesztett műholdrendszer prototípusaként szolgált, amelyek a fix-műholdas szolgáltatási sávban működő közepes teljesítményű műholdakat használták a kis méretű és közepes költségű ES-k TV-műsorainak biztosítására.

1986-1988 között. Kifejlesztettek egy speciális "Moscow-Global" rendszert kis hozzáférési pontokkal, amely központi TV-műsorok továbbítására szolgál a hazai külföldi képviseletek számára, valamint kis mennyiségű diszkrét információ továbbítására. Ez a rendszer is működik. Egy TV-csatorna, három csatorna 4800 bps sebességű diszkrét információ továbbítására és két csatorna 2400 bps sebességű megszervezését írja elő. A Televízió- és Rádióműsor-bizottság, a TASS és az APN (Politikai Hírügynökség) érdekében diszkrét információátviteli csatornákat használtak. Két műholdat használ geostacionárius pályán 11°W-on, hogy lefedje szinte az egész földgömböt. és 96°E A vevőállomásokon 4 m átmérőjű tükör található, a berendezés speciális konténerben és beltérben is elhelyezhető.

6.5. Műholdas TV műsorszóró rendszer a 12 GHz-es sávban

1976 óta. A NIIR-ben megkezdődött egy alapvetően új műholdas televíziós rendszer létrehozása azokban az években a 12 GHz-es frekvenciasávban (STV-12), amelyet a nemzetközi terv szerint olyan műholdas TV-sugárzásra osztottak ki, amely nem korlátozza a kisugárzott teljesítményt. az Ekranban és a "Moszkvában" rejlő, és országunk egész területét lefedhetné többprogramos tévéadással, valamint műsorcserével és a köztársasági műsorszórás problémájának megoldásával. A rendszer létrehozásában a NIIR volt a vezető szervezet.

Az intézet szakemberei tanulmányokat végeztek, amelyek meghatározták ennek a rendszernek az optimális paramétereit, és több csövű légi átjátszókat és berendezéseket fejlesztettek ki az AP továbbítására és vételére. A rendszer fejlesztésének első szakaszában a "Hals" hazai műholdat használták, a jeleket analóg formában továbbították, és importált vevőberendezéseket használtak. Később áttértek a külföldi műholdon alapuló digitális berendezésekre, valamint adó- és vevőberendezésekre.

6.6. Az Intersputnik rendszer létrehozása

1967-ben megkezdődött a szocialista országok nemzetközi együttműködésének fejlesztése a műholdas kommunikáció terén. Célja az alkotás volt nemzetközi„Intersputnik” műholdrendszer, amelyet úgy terveztek, hogy megfeleljen Bulgária, Magyarország, Németország, Mongólia, Lengyelország, Románia, a Szovjetunió és Csehszlovákia igényeinek a telefonkommunikáció, az adatátvitel és a TV-műsorok cseréje terén . 1969-ben ennek a rendszernek a tervezetét, kidolgozták az Intersputnik szervezet jogi alapjait, ill 1971-ben megállapodást írt alá létrehozásáról.

Az Intersputnik rendszer a világ második nemzetközi műholdas kommunikációs rendszere lett (az Intelsat rendszer után). A NIIR szakemberei AP projekteket dolgoztak ki, amelyeket a Szovjetunió segítségével építettek fel a szocialista közösség számos országában. Az első külföldi AP Kubában jött létre, a második pedig Csehszlovákiában. A NIIR összesen több mint tíz hozzáférési pontot szállított külföldre TV, AP és speciális célú műsorok vételére.

Kezdetben az Intersputnik Molnija-3 típusú műholdakat használt erősen elliptikus pályán, 1978 óta pedig két Gorizont típusú többcsöves geostacionárius műholdat, amelyek állomásai a nyugati 14°-on voltak. és 53° (majd 80°) K Kezdetben a "Gradient-K" adót és az "Orbita-2" vevőkomplexumot telepítették a ZS-re.

Az Intersputnik rendszer, valamint az AP berendezés létrehozásához szükséges összes rendszer- és műszaki megoldást a NIIR szakemberei a NIIR Promsvyazradio kísérleti üzemével és a társvégrehajtó szervezetekkel közösen alkották meg. Az Interszputnyik rendszer a mai napig működik, bérbe adja az orosz űrkonstelláció törzseit, valamint használja a keleti 75°-on elhelyezkedő LMI-1 geostacionárius műholdat. A munkát az Iskra Termelő Egyesülettel (Krasznojarszk), a Moszkvai és Podolszki Rádiótechnikai Üzemekkel együttműködve végezték.

A munkavezető az volt S.V. Borodics .

6.7. Műholdas kapcsolat létrehozása a kormányzati kommunikációhoz

1972-ben. A Szovjetunió és az USA kormányközi megállapodást kötött az államfők közötti közvetlen kormányzati kommunikációs vonal (LPS) létrehozásáról vészhelyzet esetén. Ennek a fontos kormányzati megállapodásnak a végrehajtását az NIIR szakemberei bízták meg. Az LPS fejlesztés főtervezője volt V.L. Bykovés felelős végrehajtók - I.A. Jasztrebcov, A.N. Vorobjov.

Két AP jött létre a Szovjetunió területén: az egyik (a Moszkva melletti Dubnában), a második (Zolochevben, Lvov közelében). Az LPS üzembe helyezése megtörtént 1975-ben. A "Dubna" AP-n keresztül működik a mai napig. Ez volt az első tapasztalat, hogy hazai szakemberek műholdvonalat hoztak létre az "Intelsat" nemzetközi rendszerben.

6.8. Őrizetben…

1960-1980-ban. Az NIIR szakemberei államunk számára igen fontos és technikailag összetett problémákat oldottak meg az országos műholdas kommunikációs és műsorszóró rendszerek kialakításában.

· Létrehozták a TV-műsorok terjesztésére szolgáló rendszereket hazánk hatalmas területén, beleértve a közvetlen műholdas televíziós sugárzást is. A NIIR-nél megalkotott rendszerek közül sok első volt a világon: Orbita, Ekran, Moszkva stb. Ezeknek a rendszereknek a földi részének berendezéseit, valamint a fedélzeti berendezéseket is a NIIR fejlesztette ki, ezt a hazai gyártotta. ipar.

· Műholdas kommunikációs és műsorszórási rendszerek tették lehetővé hazánk állampolgárainak tízmillióinak kielégítését, különös tekintettel azoknak, akik Nyugat-Szibéria és a Távol-Kelet ritkán lakott területein éltek. A műholdas rendszerek létrehozásával ezekben a régiókban először nyílik lehetőség a polgároknak a központi televíziós műsorok valós idejű vételére.

· Szibéria és a Távol-Kelet nehezen megközelíthető térségeinek, valamint az egész ország gazdasági és társadalmi fejlődése szempontjából rendkívül fontos volt a műholdas rendszerek bevezetése.

· Szahalin, Kamcsatka, Habarovszk terület és sok más távoli terület lakossága hozzáférést kapott a nyilvános telefonhálózathoz.

· A NIIR tudósai eredeti tudományos kutatásokat végeztek, amelyek célja a műholdas kommunikációs rendszerekben használt különféle eszközök számítási módszereinek kidolgozása volt. Kidolgoztak egy módszertant a műholdas kommunikációs rendszerek tervezésére, és számos alapvető monográfiát és tudományos cikket írtak a műholdas kommunikációs problémákról.

Következtetés

A modern szervezetekre jellemző, hogy nagy mennyiségű különféle információ, elsősorban elektronikus és telekommunikációs információ halad át rajtuk nap mint nap. Ezért fontos, hogy a kapcsoló csomópontok jó minőségű kimenettel rendelkezzenek, amelyek hozzáférést biztosítanak minden fontos kommunikációs vonalhoz. Oroszországban, ahol hatalmasak a települések közötti távolságok, és a vezetékes vonalak minősége sok kívánnivalót hagy maga után, a legjobb megoldás erre a kérdésre a műholdas kommunikációs rendszerek (SCC) alkalmazása.

Kezdetben a CCC-t tévéjel továbbítására használták. Hazánkat hatalmas terület jellemzi, amelyet kommunikációs eszközökkel kell lefedni. Ezt könnyebbé vált a műholdas kommunikáció, nevezetesen az Orbita-2 rendszer megjelenése után. Később megjelentek a műholdas telefonok, amelyek fő előnye a helyi telefonhálózatok jelenlététől való függetlenség. A jó minőségű telefonos kommunikáció szinte a világ bármely pontjáról elérhető.

A köztársasági elnök „Univerzális Kommunikációs Szolgálat” programja keretében minden településen kiépítettek távbeszélőt, a különösen távoli területeken pedig műholdadót használtak.

A "TV- és rádióműsorszórás fejlesztése az Orosz Föderációban 2009-2015-re" című szövetségi célprogram szerint Oroszországban bevezetik a digitális műsorszórást. A program teljes mértékben finanszírozott, beleértve a pénzeszközöket többfunkciós műholdak létrehozására.

Bibliográfia

1. Internetes forrás "A műholdas kommunikáció története" http://sviazist.nnov.ru/modules/myarticles/article.php?storyid=1026

2. Internetes forrás "A műholdas kommunikáció megszervezésének elvei" http://vsatinfo.ru/index.php?option=com_sobi2&catid=30&Itemid=0

3. Internetes forrás "Free Encyclopedia"

http://en.wikipedia.org

Felülvizsgálat

az absztrakt "Műholdas kommunikációs rendszerekről"

11. osztályos tanulók MOU Parabelskaya gimnázium

Goroskina Xenia

Az esszé témája teljesen nyilvánosságra került. Valamennyi rész anyaga érdekes, közérthetően, áttekinthetően bemutatva. Jó illusztrációk. Figyeljük meg az absztrakt szerkezetét. A mű oktatási segédanyagként használható a tanulók számára.

Értékelés "KIVÁLÓ"

Szakértő: Borisov A. V. fizikatanár

Mérnökök a világ első kereskedelmi kommunikációs műholdján, az Early Bird-en dolgoznak

A mai szabványok szerint az Early Bird műhold ( INTELSAT I) szerénynél több képességgel rendelkezett: 50 MHz-es sávszélességével akár 240 telefonos kommunikációs csatornát is tudott biztosítani. Bármely adott pillanatban a kommunikáció létrejöhetett egy egyesült államokbeli földi állomás és a három európai földi állomás közül csak egy (az Egyesült Királyságban, Franciaországban vagy Németországban), amelyeket kábeles kommunikációs vonalak kötöttek össze.

A jövőben a technológia előrelépett, és a műhold INTELSAT IX már 3456 MHz sávszélességgel rendelkezett.

A Szovjetunióban hosszú ideig a műholdas kommunikációt csak a Szovjetunió Védelmi Minisztériuma érdekében fejlesztették ki. Az űrprogram nagyobb szorossága miatt a műholdas kommunikáció fejlődése a szocialista országokban másképp zajlott, mint a nyugati országokban. A civil műholdas kommunikáció fejlesztése a szocialista blokk 9 országa között az Intersputnik kommunikációs rendszer létrehozásáról szóló megállapodással kezdődött, amelyet csak 1971-ben írtak alá.

Műholdas átjátszók

Passzív kommunikációs műhold Echo-2. Fémezett felfújható gömb passzív átjátszóként szolgált

A kutatás kezdeti éveiben passzív műhold-transzpondereket használtak (például az Echo és az Echo-2 műholdak), amelyek egyszerű rádiójel-visszaverők (gyakran fém vagy polimer gömbök fémbevonattal), amelyek nem hordoztak semmilyen adó-vevő berendezést. a fedélzeten. Az ilyen műholdak nem részesültek terjesztésben. Minden modern kommunikációs műhold aktív. Az aktív jelismétlők elektronikus berendezéssel vannak felszerelve a jelek fogadására, feldolgozására, erősítésére és újraküldésére. Műholdas átjátszók lehetnek nem regeneratívés regeneráló. Egy nem regeneratív műhold, miután jelet vett egy földi állomástól, átviszi azt egy másik frekvenciára, felerősíti és továbbítja egy másik földi állomásnak. Egy műhold több független csatornát is használhat ezekhez a műveletekhez, amelyek mindegyike a spektrum egy bizonyos részével működik (ezeket a feldolgozó csatornákat transzpondereknek nevezzük).

A regeneratív műhold demodulálja a vett jelet, majd újra modulálja. Emiatt a hibajavítás kétszer történik: a műholdon és a vevő földi állomáson. Ennek a módszernek a hátránya a bonyolultság (és ezáltal a műhold jóval magasabb költsége), valamint a megnövekedett jelátviteli késleltetés.

Műholdas transzponderek pályái

A műholdas transzpondereket tároló pályák három osztályba sorolhatók:

• egyenlítői,
• ferde,
• poláris.

Fontos fajta egyenlítői pálya egy geostacionárius pálya, amelyen egy műhold a Földével megegyező szögsebességgel forog, olyan irányban, amely megegyezik a Föld forgási irányával. A geostacionárius pálya nyilvánvaló előnye, hogy a szolgáltatási területen lévő vevő folyamatosan "látja" a műholdat.

Azonban csak egy geostacionárius pálya létezik, és lehetetlen az összes műholdat ráhelyezni. Másik hátránya a nagy tengerszint feletti magassága, és ebből adódóan a műhold pályára állítása magas költsége. Ezenkívül a geostacionárius pályán lévő műhold nem képes a körkörös tartományban lévő földi állomások kiszolgálására.

ferde pálya megoldja ezeket a problémákat, azonban a műholdnak a földi megfigyelőhöz viszonyított mozgása miatt legalább három műholdat kell egy pályára bocsátani, hogy éjjel-nappal elérhető legyen a kommunikáció.

sarki pálya- ferde határeset (90°-os dőlésszöggel).

Ferde pályák használatakor a földi állomásokat nyomkövető rendszerekkel látják el, amelyek az antennát a műholdra irányítják. A geostacionárius pályán műholdakat üzemeltető állomások is jellemzően ilyen rendszerekkel vannak felszerelve az ideális geostacionárius pályától való eltérések kompenzálására. Kivételt képeznek a műholdas televízió vételére használt kisméretű antennák: sugárzási mintájuk elég széles ahhoz, hogy ne érezzék a műhold rezgését az ideális pont közelében.

A frekvenciák újrafelhasználása. Lefedettségi területek

Mivel a rádiófrekvenciák korlátozott erőforrást jelentenek, biztosítani kell, hogy ugyanazokat a frekvenciákat különböző földi állomások használhassák. Ezt kétféleképpen teheti meg:

• térfelosztás- minden műholdantenna csak egy bizonyos területről kap jelet, míg a különböző területek ugyanazokat a frekvenciákat használhatják,

• polarizációs elválasztás- különböző antennák egymásra merőleges polarizációs síkokban vesznek és adnak jelet, miközben ugyanaz a frekvencia kétszer alkalmazható (mindegyik síkra).

A geostacionárius pályán lévő műholdak tipikus lefedettségi térképe a következő összetevőket tartalmazza:

• globális nyaláb- kommunikál a földi állomásokkal a lefedettségi területen, olyan frekvenciákat osztanak ki, amelyek nem metszik egymást a műhold többi sugarával.

• a nyugati és keleti félteke sugarai- ezek a nyalábok az A síkban polarizáltak, és ugyanazt a frekvenciatartományt használják a nyugati és a keleti féltekén.

• zóna sugarai- a B síkban polarizáltak (A-ra merőlegesen), és ugyanazokat a frekvenciákat használják, mint a félgömbök sugarai. Így az egyik zónában elhelyezett földi állomás félgömb alakú és globális nyalábot is használhat.

Ebben az esetben az összes frekvencia (kivéve a globális nyaláb számára fenntartottakat) ismétlődően használatos: a nyugati és a keleti féltekén és az egyes zónákban.

Frekvenciasávok

Antenna műholdas televízió vételéhez (Ku-sáv)

Műholdas antenna C-sávhoz

A földi állomásról a műholdra és a műholdról a földi állomásra történő adatátvitel frekvenciájának megválasztása nem önkényes. Például a rádióhullámok légkörben való elnyelése a frekvenciától, valamint az adó- és vevőantennák szükséges méretétől függ. Azok a frekvenciák, amelyeken a földi állomás és a műhold közötti átvitel megtörténik, eltérnek a műhold-föld közötti átvitelhez használt frekvenciáktól (általában az előbbi magasabb).

A műholdas kommunikációban használt frekvenciák sávokra vannak osztva, amelyeket betűkkel jelölünk. Sajnos a különböző szakirodalomban előfordulhat, hogy a tartományok pontos határai nem esnek egybe. Az indikatív értékeket az ITU-R V.431-6 ajánlás tartalmazza:

Tartomány neve	Frekvenciák (az ITU-R V.431-6 szerint)	Alkalmazás
L	1,5 GHz	Mobil műholdas kommunikáció
S	2,5 GHz	Mobil műholdas kommunikáció
VAL VEL	4 GHz, 6 GHz	Helyhez kötött műholdas kommunikáció
x	Műholdas kommunikációra az ITU-R ajánlásai nem határoznak meg frekvenciákat. Radaralkalmazásokhoz a 8-12 GHz-es tartomány van megadva.	Helyhez kötött műholdas kommunikáció (katonai célokra)
Ku	11 GHz, 12 GHz, 14 GHz
K	20 GHz	Fix műholdas kommunikáció, műholdas műsorszórás
Ka	30 GHz	Helyhez kötött műholdas kommunikáció, műholdak közötti kommunikáció

Magasabb frekvenciákat is alkalmaznak, de ezek növekedését gátolja az ilyen frekvenciájú rádióhullámok légkör általi nagy elnyelése. A Ku-sáv viszonylag kis antennákkal teszi lehetővé a vételt, ezért a műholdas televíziózásban (DVB) használják, annak ellenére, hogy az időjárási viszonyok jelentősen befolyásolják az átvitel minőségét ebben a sávban.

A nagy felhasználók (szervezetek) általi adatátvitelhez gyakran használják a C-sávot. Ez jobb vételi minőséget biztosít, de meglehetősen nagy antennát igényel.

Modulációs és zajjavító kódolás

A műholdas kommunikációs rendszerek egyik jellemzője, hogy több tényező miatt viszonylag alacsony jel-zaj viszony mellett kell dolgozniuk:

• jelentős távolság a vevő és az adó között,
• korlátozott műholdteljesítmény (nagy teljesítményű adás képtelensége).

Ennek eredményeként a műholdas kommunikáció nem alkalmas az analóg jelek továbbítására. Ezért a beszéd továbbításához azt előre digitalizálják, például impulzuskód modulációval (PCM).

A digitális adatok műholdas kommunikációs csatornán történő továbbításához először azokat egy bizonyos frekvenciatartományt elfoglaló rádiójellé kell alakítani. Ehhez modulációt használnak (digitális modulációnak is nevezik manipuláció). A műholdas kommunikációs alkalmazások digitális modulációjának leggyakoribb típusai a fáziseltolásos kulcsozás és a kvadratúra amplitúdómoduláció. Például a DVB-S2 rendszerek QPSK-t, 8-PSK-t, 16-APSK-t és 32-APSK-t használnak.

A moduláció a földi állomáson történik. A modulált jelet felerősítik, a kívánt frekvenciára továbbítják, és az adóantennára táplálják. A műhold jelet vesz, felerősít, időnként regenerálódik, másik frekvenciára vált át, és egy bizonyos adóantennával a földre sugároz.

Többszörös hozzáférés

Annak biztosítására, hogy egy műholdas transzpondert több felhasználó egyidejűleg használhasson, több hozzáférési rendszert használnak:

• Frekvenciaosztásos többszörös hozzáférés – ahol minden felhasználó külön frekvenciasávot kap.

• időosztásos többszörös hozzáférés - minden felhasználó kap egy bizonyos időintervallumot (időrést), amely alatt adatokat küld és fogad.

• kódosztásos többszörös hozzáférés - ebben az esetben minden felhasználó kap egy kódsorozatot, amely ortogonális a többi felhasználó kódsorozatára. A felhasználói adatok a kódszekvenciára rárakódnak oly módon, hogy a különböző felhasználók által továbbított jelek ne zavarják egymást, bár ugyanazon a frekvencián továbbítják őket.

Ezenkívül sok felhasználónak nincs szüksége állandó hozzáférésre a műholdas kommunikációhoz. Ezeknek a felhasználóknak a kommunikációs csatornát (időrést) igény szerint osztják ki a DAMA (igényhez rendelt többszörös hozzáférés) technológia segítségével.

Műholdas kommunikáció alkalmazása

Műholdas gerinchálózat

Kezdetben a műholdas kommunikáció megjelenését a nagy mennyiségű információ továbbításának szükségessége diktálta. Az első műholdas kommunikációs rendszer az Intelsat rendszer volt, majd hasonló regionális szervezetek jöttek létre (Eutelsat, Arabsat és mások). Az idő múlásával a hangátvitel aránya a teljes gerincforgalomból folyamatosan csökkent, átadva teret az adatátvitelnek.

Az optikai hálózatok fejlődésével ez utóbbiak kezdték kiszorítani a műholdas kommunikációt a gerinchálózati hírközlési piacról.

VSAT rendszerek

A "nagyon kicsi apertúra" szavak a terminálantennák méretére utalnak a régebbi gerincantennákhoz képest. A C-sávban működő VSAT terminálok általában 1,8-2,4 m átmérőjű antennákat használnak, a Ku-sávban - 0,75-1,8 m.

A VSAT rendszerek on-demand csatornázási technológiát használnak.

Mobil műholdas kommunikációs rendszerek

A legtöbb mobil műholdas kommunikációs rendszer jellemzője a terminálantenna kis mérete, ami megnehezíti a jelek vételét. Annak érdekében, hogy a vevőt elérő jelerősség elegendő legyen, két megoldást alkalmazunk:

• Sok műhold található ferde vagy poláris pályák. Ugyanakkor nem olyan nagy a szükséges adóteljesítmény, és alacsonyabb a műhold pályára állítási költsége. Ehhez a megközelítéshez azonban nemcsak nagyszámú műholdra van szükség, hanem kiterjedt földi kapcsolóhálózatra is. Hasonló módszert használnak az Iridium és a Globalstar operátorok is.

A mobilszolgáltatók versenyeznek a személyes műholdas kommunikáció szolgáltatóival. Jellemző, hogy a Globalstar és az Iridium is komoly pénzügyi nehézségekkel küzdött, amelyek az Iridiumot is meghozták átszervezés csőd 1999-ben

2006 decemberében felbocsátották a Kiku-8 kísérleti geostacionárius műholdat rekordméretű antennafelülettel, amelyet a tervek szerint a mobiltelefonoknál nem nagyobb mobileszközökkel történő műholdas kommunikáció technológiájának tesztelésére használnak.

Műholdas internet

A műholdas kommunikáció az „utolsó mérföld” (az internetszolgáltató és az ügyfél közötti kommunikációs csatorna) megszervezésében talál alkalmazást, különösen a gyengén fejlett infrastruktúrájú helyeken.

Az ilyen típusú hozzáférés jellemzői:

• A bejövő és kimenő forgalom szétválasztása és további technológiák vonzása ezek kombinálására. Ezért ezeket a vegyületeket ún aszimmetrikus.
• Egy bejövő műholdas csatorna egyidejű használata több (például 200) felhasználó által: az adatok egyidejű továbbítása műholdon keresztül történik minden kliens számára „vegyesen”, az ügyfélterminál részt vesz a szükségtelen adatok szűrésében (ezért lehetséges a „műholdas horgászat” ).

A kimenő csatorna típusától függően a következők vannak:

• Olyan terminálok, amelyek csak jel vételére működnek (a legolcsóbb csatlakozási lehetőség). Ebben az esetben a kimenő forgalomhoz másik internetkapcsolattal kell rendelkeznie, amelynek szolgáltatóját hívják földi szolgáltató. Az ilyen sémában való munkához alagútépítő szoftvert használnak, amelyet általában a terminál szállítása tartalmaz. A bonyolultság ellenére (beleértve a beállítási nehézségeket is) ez a technológia vonzó a nagy sebessége miatt a viszonylag alacsony áron történő betárcsázáshoz képest.
• Fogadó és küldő terminálok. A kimenő csatorna szűkre van szervezve (a bejövőhöz képest). Mindkét irányt ugyanaz az eszköz biztosítja, ezért egy ilyen rendszert sokkal könnyebb felállítani (főleg, ha a terminál külső és Ethernet interfészen keresztül kapcsolódik a számítógéphez). Egy ilyen séma megköveteli egy bonyolultabb (vevő-adó) átalakító felszerelését az antennára.

Mindkét esetben az adatokat a szolgáltatótól az ügyfélhez továbbítják, általában a DVB digitális műsorszórási szabványnak megfelelően, amely lehetővé teszi ugyanazon berendezés használatát mind a hálózat eléréséhez, mind a műholdas televízió vételéhez.

A műholdas kommunikáció hátrányai

Gyenge zajvédelem

A földi állomások és a műhold közötti hatalmas távolságok miatt a vevőegység jel-zaj aránya nagyon alacsony (sokkal kisebb, mint a legtöbb mikrohullámú kapcsolatnál). Ahhoz, hogy ilyen körülmények között elfogadható hibavalószínűséget biztosítsunk, nagyméretű antennák, alacsony zajszintű elemek és összetett hibajavító kódok alkalmazása szükséges. Ez a probléma különösen akut a mobil kommunikációs rendszerekben, mivel ezekben az antenna mérete és általában az adó teljesítménye korlátozott.

A légkör hatása

A műholdas kommunikáció minőségét erősen befolyásolják a troposzférában és az ionoszférában jelentkező hatások.

Felszívódás a troposzférában

A jelek légkör általi elnyelése a frekvenciájától függ. Az abszorpciós maximumok 22,3 GHz (vízgőz rezonancia) és 60 GHz (oxigén rezonancia). Általában az abszorpció jelentősen befolyásolja a 10 GHz feletti jelek terjedését (azaz a Ku-sávból kiindulva). A rádióhullámok légkörben való terjedésekor az abszorpción kívül fading hatás lép fel, melynek oka a légkör különböző rétegeinek törésmutatóinak különbsége.

Ionoszférikus hatások

Az ionoszférában jelentkező hatások a szabad elektronok eloszlásában bekövetkező ingadozások következményei. A rádióhullámok terjedését befolyásoló ionoszférikus hatások közé tartozik vibrálás, abszorpció, terjedési késleltetés, diszperzió, frekvencia változás, a polarizációs sík elforgatása. Mindezek a hatások egyre gyakrabban gyengülnek. A 10 GHz-nél nagyobb frekvenciájú jeleknél a befolyásuk kicsi.

A viszonylag alacsony frekvenciájú jelek (L-sáv és részben C-sáv) szenvednek ionoszférikus villódzás az ionoszféra inhomogenitásaiból eredő. Ennek a villogásnak az eredménye egy folyamatosan változó jelerősség.

Terjedési késleltetés

A jelterjedési késleltetés problémája ilyen vagy olyan módon minden műholdas kommunikációs rendszert érint. A geostacionárius pályán műholdas transzpondert használó rendszerek rendelkeznek a legmagasabb késleltetéssel. Ebben az esetben a rádióhullám terjedési sebességének végessége miatti késleltetés megközelítőleg 250 ms, a multiplexelési, kapcsolási és jelfeldolgozási késéseket figyelembe véve pedig a teljes késleltetés akár 400 ms is lehet.

A terjedési késleltetés a leginkább nemkívánatos a valós idejű alkalmazásokban, például a telefonálásban. Ebben az esetben, ha a jel terjedési ideje a műholdas kommunikációs csatornán 250 ms, az előfizetői replikák közötti időkülönbség nem lehet kevesebb 500 ms-nál.

Egyes rendszerekben (például a csillag topológiát használó VSAT rendszerekben) a jelet kétszer továbbítják egy műholdkapcsolaton keresztül (egy terminálról egy központi helyre, és egy központi helyről egy másik terminálra). Ebben az esetben a teljes késleltetés megduplázódik.

A napsugárzás hatása

Lásd még

• M. F. Reshetnev akadémikusról elnevezett OJSC Information Satellite Systems

Megjegyzések

1. Vishnevsky V. I., Lyakhov A. I., Portnoy S. L., Shakhnovich I. V. Történelmi esszé a hálózati technológiák fejlesztéséről // Szélessávú hálózatok információátvitelhez. - Monográfia (az Orosz Alapkutatási Alapítvány támogatásával jelent meg). - M .: "Technoszféra", 2005. - S. 20. - 592 p. - ISBN 5-94836-049-0
2. Kommunikációs műhold rövid története. A milliárd dolláros technológia
3. Kommunikációs műhold rövid története. A globális falu: Nemzetközi kommunikáció
4. INTELSAT Satellite Earth Station Handbook, 1999, p. tizennyolc
5. Sklyar B. Digitális kommunikáció. Elméleti alapok és gyakorlati alkalmazás. Szerk. 2., javítva: Per. angolról. - M.: Williams Kiadó, 2004
6. Az Intersputnik hivatalos honlapja
7. A szélessávú műholdas többszolgáltatási hálózatok fogalmi és jogi kérdései
8. Dennis Roddy. műholdas kommunikáció. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, p. 167
9. INTELSAT Satellite Earth Station Handbook, 1999, p. 2
10. INTELSAT Satellite Earth Station Handbook, 1999, p. 73
11. Dennis Roddy. műholdas kommunikáció. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, pp. 6, 108
12. INTELSAT Satellite Earth Station Handbook, 1999, p. 28
13. ITU-R V.431-6 ajánlás. A távközlésben használt frekvencia- és hullámhossz-sávok nómenklatúrája
14. Dennis Roddy. műholdas kommunikáció. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, pp. 6, 256
15. Dennis Roddy. műholdas kommunikáció. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, p. 264
16. http://www.telesputnik.ru/archive/116/article/62.html DVB-S2 szabvány. Új kihívások – új megoldások // Műholdas és kábeltelevíziós és távközlési folyóirat "Telesputnik"
17. Dennis Roddy. műholdas kommunikáció. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, p. 283
18. Morelos-Zaragoza R. A hibajavító kódolás művészete. Módszerek, algoritmusok, alkalmazás / per. angolról. V. B. Afanasjev. - M .: Technoszféra, 2006. - 320 p. - (Kommunikáció világa). - 2000 példány. - ISBN 5-94836-035-0
19. Dr. Lin Nan Lee LDPC kódok, alkalmazás következő generációs kommunikációs rendszerekben // IEEE féléves járműtechnológiai konferencia. - 2003. október.
20. Bernard Sklar. Digitális kommunikáció. Elméleti alapok és gyakorlati alkalmazás = Digital Communications: Fundamentals and Applications. - 2. kiadás - M .: "Williams", 2007. - S. 1104. - ISBN 0-13-084788-7
21. Műholdas kommunikációs és műsorszóró rendszer "Yamal"
22. VSAT GYIK
23. Dennis Roddy. műholdas kommunikáció. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, p. 68
24. Dennis Roddy. műholdas kommunikáció. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, p. 91
25. Dennis Roddy. műholdas kommunikáció. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, p. 93
26. Bruce R. Elbert. A műholdas kommunikációs alkalmazások kézikönyve. - Artech House, Inc., 2004, p. 34.

Linkek

• A WTEC Panel jelentése a globális műholdas kommunikációs technológiáról és rendszerekről
• Az Early Bird műholdról a boeing.com oldalon
• Kommunikációs műholdak rövid története
• VSAT GYIK
• VSAT GYIK (orosz)
• Műholdas internet és VSAT információs központ
• Műholdas kommunikáció és űridőjárás
• Műholdas kommunikáció a globális interneten: problémák, buktatók és lehetőségek
• A távközlés műholdtechnológiái a jelenlegi stádiumban (rus.)

Irodalom

1. INTELSAT műholdas földi állomás kézikönyve
2. Dennis Roddy. műholdas kommunikáció. - McGraw-Hill Telecommunications, 2001.
3. Bruce R. Elbert. A műholdas kommunikációs alkalmazások kézikönyve. - Artech House, Inc., 2004. - ISBN 1-58053-490-2
4. Ascent to Orbit, tudományos önéletrajz: Arthur C. Clarke technikai írásai. - New York: John Wiley & Sons, 1984.

A fájó problémákat 24 órás forgási periódusú űrállomások lánca oldja meg, amelyek a Föld középpontjához képest 42 000 km magasságot foglalnak el ... az Egyenlítő síkjában.

A. Clark, 1945

A kőkorszakban a kommunikációs hálózat a tűz által kibocsátott füst mennyiségének szabályozására irányuló műveletek ismétlésével működik. A föld ismerte a gyorsjárókat, a legjobb a Kis Muk volt. A jelenlegi rendszer űrhajókat használ. A műhold előnye a terület nagy lefedettsége. A hullámokat főként rövidre használják, amelyek egyenes vonalban képesek terjedni. A világ egy – mindenhol az áraik...

Használati előfeltételek

A közvetítés ötletét Emil Guarini-Foresio szülte 1899-ben. A közvetített jelátvitel koncepcióját a German Journal for Electrical Engineering közölte (16. kötet, 35-36.). Arthur Clark 1945-ben hangot adott a geostacionárius űrhajók közötti kommunikációs rendszer koncepciójának. Az író megtagadta a szabadalom átvételét, két következtetést tagadva:

1. Az ötlet megvalósításának alacsony valószínűsége.
2. Annak szükségessége, hogy az ötletet az emberiség egészének adjuk.

Ugyanakkor a tudós jelezte a bolygó felszíni területeinek legjobb lefedettségének koordinátáit:

• 30 fok keletre - Afrika, Európa.
• 150 fok keletre – Kína, Óceánia.
• 90 fok nyugat - Amerika.

Az író alábecsülte a működési frekvenciát, kifejezve a 3 MHz használatának szándékát, csökkentve a hipotetikus reflektorokat (több láb).

Földi mikrohullámú rendszerek

Az André Clavier vezette angol-francia konzorcium tovább ment. Az első sikeres kísérletek a mikrohullámú tartomány kommunikációs használatára 1931-ig nyúlnak vissza. A La Manche csatorna 1,7 GHz-es (modern cellás sáv) frekvencián mutatta be az információ továbbítását 64 kilométeren keresztül a Dovert és Calais-t összekötő 3 méter átmérőjű tányérokkal felszerelt állomásokon.

Érdekes! Az első kereskedelmi VHF televíziós csatorna 300 MHz-es frekvenciát használt.

A történészek hajlamosak a második világháborút úgy tekinteni, mint az ipart a csúcsra hozó lónak. A klystron feltalálása és a paraboloid gyártási technológiák továbbfejlesztése felbecsülhetetlen értékű hozzájárulást jelentett. A transzatlanti kapcsolatok virágkora az 1950-es évekre nyúlik vissza.

Tájékoztatásul! Az első relévonal, amelyet nyolc átjátszó alkotott, New York - Boston, 1947-ben épült.

Amerika és Európa létrehozta az információ átjátszókkal történő továbbítását (rádiókommunikáció, úgynevezett relé). A kereskedelmi televíziózás azonnal megkezdődött. A mikrohullámú kommunikáció egyik jellemzője, hogy már a rendszer tervezési szakaszában pontosan megjósolható az eredmény.

Tájékoztatásul! A relé kommunikáció digitális, analóg jelek továbbítására szolgáló technológia a vevők között a látómezőben.

űrhajó

Az első szovjet műhold (1957) kommunikációs berendezéseket szállított. Három évvel később az amerikaiak 1500 km magasra emeltek egy felfújható ballont, amely a gömb fémbevonatának köszönhetően passzív átjátszóként szolgált. 1964. augusztus 20-án 11 ország, köztük a Szovjetunió, megállapodást írt alá az Intelsat (nemzetközi kommunikáció) létrehozásáról. A szovjet blokk a titkolózás útját követte, miközben a Nyugat pénzt keresett. A keleti blokk 1971-ben létrehozta saját programját.

A műholdak valódi leletnek számítottak, lehetővé téve az óceán szemközti partjainak összekapcsolását. Alternatív megoldás az optikai szál.

A katonaság volt az első, amely elindította a sötét lovat a troposzférikus kommunikációval együtt, amely a felső rétegek hullámvisszaverődésének hatását alkalmazta. A szovjet mikrohullámú kommunikációt a Rhyolite égi csoport elfogta. A CIA (USA) számára kifejlesztett rendszer. A készülék a szovjet közvetítőkommunikáció talajnyalábja által befogott pozícióba foglalta az üzeneteket. Kína és Kelet-Európa területeit ellenőrizték. Az esernyőszerű reflektorok átmérője elérte a 20 métert.

Az USA vezetése mindig is ismerte a Szovjetunió vezetőinek szándékait, mindent meghallgatott, egészen a telefonhívásokig. Napjainkban a műholdas rendszerek a Doppler-effektusnak köszönhetően lehetővé teszik, hogy a tipikus dupla üvegezésű ablakkal felszerelt szobákban lezajló "bizalmas" beszélgetéseken távolról részt vegyenek.

Regisztrálták az első kísérleteket Nikola Tesla ötleteinek az űrben való megvalósítására: vezeték nélküli villamosenergia-átvitel parabolaantennákkal. Az eposz 1975-ben kezdődött. Most a koncepció hazatért. A Wardenclyffe-torony már régóta megsemmisült, de Hawaii fő szigete vezeték nélkül kapta meg a 20 wattos részét.

Tájékoztatásul! Az űrkommunikáció használata az optikai szálak gazdaságilag életképes alternatívájának bizonyult.

Jel jellemzők

Nem csoda, ha a műholdakat használják.

Átlátszó ablakok

A légkör általi hullámelnyelés jelensége régóta ismert. A jelenség tanulmányozása után a tudósok arra a következtetésre jutottak:

• A jel csillapítását a frekvencia határozza meg.
• Átlátszó ablakokat figyelnek meg.
• A jelenséget az időjárási viszonyok befolyásolják.

Például a milliméteres sávot (30-100 GHz) erősen gátolja az eső. A 60 GHz-es frekvencia közelében az oxigénmolekulák abszorbeálódnak, 22 GHz-en - a víz. Az 1 GHz alatti frekvenciákat a galaxisból érkező sugárzás levágja. A légkör hőmérsékleti zaja negatív hatással van.

Az előzőek magyarázatot adnak a modern űrkommunikációs frekvenciák kiválasztására. A Ku-sáv jel jellemzőinek teljes listája az ábrán látható.

A C-sáv is használatos.

Fogadási zónák

A sugár a földgömb felszínén áthaladva ekvivalens vételű izotróp görbéket alkot. A teljes veszteség:

1. 200 dB - C-sáv.
2. 206 dB - Ku-sáv.

A napsugárzás zavarhatja a csomagok felfogását. A legrosszabb, 5-6 napig tartó körülmények a holtszezonban (télen, ősszel) jönnek létre. A nap interferencia garantált munkát biztosít a földi állomás technikusainak. A nyomkövető rendszerek a természeti jelenség idejére ki vannak kapcsolva. Ellenkező esetben az edények elkaphatják a Napot, és rossz parancsokat adnak a fedélzeti stabilizáló rendszernek. A bankok, repülőterek figyelmeztetést kapnak: átmenetileg megszakad a kapcsolat.

Fresnel zónák

A kommunikációs torony körüli akadályok hullámok hozzáadását idézik elő, amelyek a jel csillapítási / emelkedési zónáit képezik. A jelenség megmagyarázza, hogy az adó-vevő közelében tiszta térre van szükség. Szerencsére a mikrohullámú sütőknek nincs ilyen hátránya. Egy fontos funkciónak köszönhetően minden nyári lakos tányérral fogja az NTV +-t.

vibrálás

A légkör előre nem látható változásai miatt a jel folyamatosan változik. Az amplitúdó 12 dB-ig terjedő ingadozása az 500 MHz-es sávszélességet érinti. A jelenség legfeljebb 2-3 óráig tart. A villogás zavarja a műholdat nyomon követő földi állomásokat, ami megelőző intézkedést igényel.

Nyaláb linearitás

A mikrohullámú sütő egyik jellemzője a sugár egyenes vonalú pályája. A jelenség lehetővé teszi a teljesítmény koncentrálását, csökkentve a fedélzeti rendszerekkel szemben támasztott követelményeket. Az eredeti feladat minden bizonnyal a kémkedés volt. Később az antennák nem voltak szűk fókuszúak, és hatalmas területeket fedtek le, például Oroszországot.

A mérnökök hátránynak nevezik az ingatlant: nem lehet hegyeket, szakadékokat megkerülni.

A hullámösszeadás jellemzői

Gyakorlatilag nincs interferenciaminta. Lehetőség van a szomszédos frekvenciacsatornák jelentős sűrítésére.

Kapacitás

A Kotelnyikov-tétel meghatározza az átvitt jel spektrumának felső határát. A küszöbértéket közvetlenül a vivőfrekvencia határozza meg. A mikrohullámú sütő magas értékei miatt akár 30-szor több információt képes tárolni, mint a VHF.

Regenerálási lehetőség

A digitális technológiák fejlődése megnyitotta az utat a hibajavítási technikák előtt. Mesterséges műhold:

• gyenge jelet kapott;
• dekódolt;
• javított hibák;
• kódolt;
• továbbadta.

A műholdas kommunikáció kiváló minősége a város szóbeszédévé vált.

Földi antennák

A parabolaantennákat paraboloidoknak nevezik. Átmérője eléri a 4 métert. A fentieken kívül 2 féle relé kommunikációs antenna áll rendelkezésre (mindkettő földi):

1. dielektromos lencsék.
2. Kürt antennák.

A paraboloidok nagy szelektivitást biztosítanak, lehetővé téve a kommunikációt a több ezer kilométert megtett nyalábbal. Egy tipikus edény nem képes jelet továbbítani, nagyobb teljesítmény szükséges.

Működési elve

A kémműholdak folyamatosan mozogtak, viszonylagos sebezhetetlenséget és titkos megfigyelést biztosítottak. A békés technológiák alkalmazása más úton haladt. Megvalósította Clark koncepcióját:

• Az egyenlítői pályán több száz geostacionárius műhold található.
• A pozíció szilárdsága biztosítja a földi berendezések egyszerű célzását.
• A pálya magassága (35786 méter) rögzített, mivel ki kell egyensúlyozni a föld gravitációs centrifugális erejét.

Az eszköz a bolygó egy részét lefedi.

Az Intelsat rendszert 19 műhold alkotja, amelyek négy régióba vannak csoportosítva. Az előfizető egyszerre lát 2-4.

A rendszer élettartama 10-15 év, majd az elavult berendezéseket cserélik. A bolygók, a Nap gravitációs hatásai rávilágítanak a stabilizációs rendszerek alkalmazásának szükségességére. A korrekciós folyamat jelentősen csökkenti a járművek üzemanyag-élettartamát. Az Intelsat komplexum akár 3 fokos pozícióeltérést tesz lehetővé, meghosszabbítva az orbitális raj élettartamát (több mint három év).

Frekvenciák

Az átlátszósági ablak a 2-10 GHz-es tartományra korlátozódik. Az Intelsat a 4-6 GHz-es régiót (C-sáv) használja. A terhelés növekedése miatt a forgalom egy része a Ku-sávra (14, 11, 12 GHz) került át. A munkaterületet részletekben osztják szét a transzponderek között. A földjelet veszi, felerősíti, visszasugározza.

Problémák

1. Indítási költség. 35 ezer kilométer leküzdése rengeteg erőforrást igényel.
2. A jel terjedési késleltetése meghaladja a negyed másodpercet (eléri az 1 másodpercet).
3. A mesterséges repülőgép látószögének kis dőlésszöge növeli az energiaköltségeket.
4. A fogadótér lefedettsége nem hatékony. Óriási terek nélkülözik az előfizetőket. A műsorszórási hatékonyság rendkívül alacsony.
5. Az átlátszó ablakok szűkek, a földi állomásokat földrajzilag el kell helyezni egymástól, a polarizációt meg kell változtatni.

Megoldások

A hátrányokat részben kiküszöböli a ferde pálya bevezetése. A műhold megszűnik geostacionáriusnak lenni (lásd fentebb a hidegháborús kémműholdakat). Legalább három egyenlő távolságra lévő eszköz szükséges az éjjel-nappali kommunikáció biztosításához.

sarki pálya

A poláris pálya önmagában képes lefedni a felszínt. Az űrhajónak azonban több keringési periódusára lesz szükség. A sarkon elhelyezkedő műholdak raj képes megoldani a problémát. A sarki pályák megkerülték a kereskedelmi műsorszórást, és a rendszerek hűséges asszisztensévé váltak:

• navigáció;
• meteorológia;
• földi irányító állomások.

ferde pálya

A lejtőt a szovjet műholdak sikeresen használták. A pályát a következő paraméterek jellemzik:

• keringési időszak - 12 óra;
• lejtés - 63 fok.

8/12 órán keresztül látható, három műhold biztosítja a kommunikációt az egyenlítőről megközelíthetetlen sarki régiókkal.

Műholdas telefon

A mobil kütyü közvetlenül megragadja a teret, megkerülve a földi tornyokat. Az első Inmarsat 1982-ben biztosította a tengerészek hozzáférését. Hét évvel később létrejött egy földi nézet. Kanada volt az első, amely felismerte a sivatagi területek ritka lakosokkal való felszerelésének előnyeit. A programot követően elsajátította az Egyesült Államokban.

A problémát alacsonyan szálló műholdak felbocsátásával oldják meg:

1. A keringési idő 70..100 perc.
2. Magasság 640..1120 km.
3. A lefedett terület egy 2800 km sugarú kör.

A fizikai paraméterek ismeretében az egyéni kommunikációs munkamenet időtartama 4-15 percet ölel fel. A teljesítmény fenntartása némi erőfeszítést igényel. Néhány amerikai kereskedő csődbe ment a 90-es években, nem tudtak elegendő előfizetőt szerezni.

A tömegdimenziós jellemzők folyamatosan javulnak. A Globalstar szabadalmaztatott okostelefon-szoftvert kínál, amely Bluetooth-on keresztül felfogja egy viszonylag terjedelmes műholdvevő jelét.

A műholdas telefonok erős vevőantennát igényelnek, lehetőleg rögzített. Főleg épületek felszerelése, közlekedés.

Üzemeltetők

1. Az ACeS egyetlen műholddal fedi le Ázsiát.
2. Az Inmarsat a legrégebbi kezelő (1979). Jachtokat, hajókat szerel fel. A cég 11 géppel lassan becsap a mobileszközök piacára az ACeS segítségével.
3. A Thuraya Ázsiát, Ausztráliát, Európát, Afrikát és a Közel-Keletet szolgálja ki.
4. Az MSAT/SkyTerra egy amerikai szolgáltató, amely az Inmarsattal egyenértékű berendezéseket használ.
5. A Terrestar Észak-Amerikát fedi le.
6. Az IDO Global Communications inaktív.

hálózatok

A kereskedelmi projektek korlátozottak.

Globális csillag

A GlobalStar a Qualcomm és a Loral Corporation közös ötlete, később az Alcatel, a Vodafone, a Hyundai, az AirTouch, a Deutsche Aerospace támogatásával. 12 műhold indítása megszakadt, az első hívásra 1998. november 1-jén került sor. A kezdeti költség (2000. február) 1,79 USD/perc volt. A számos csődön és átalakuláson átesett cég 120 országban nyújt ügyfelet.

Az Egyesült Államok forgalmának 50%-át biztosítja (több mint 10 000 hívás). A működőképességet földi átjátszók támogatják. Összesen 40, ebből 7-et Észak-Amerika szállásol el. A földi átjátszóktól mentes területek a csend zónáját alkotják (Dél-Ázsia, Afrika). Bár az eszközök rendszeresen szörföznek a mennyei magasságokban.

Az előfizetők amerikai telefonszámokat kapnak, kivéve Brazíliát, ahol a +8818 kódot rendelik hozzá.

Szolgáltatások listája:

• Hanghívások.
• Pozícionáló rendszerek 30 km-es hibával.
• 9,6 kbps-os csomagolt internet-hozzáférés.
• Mobil kommunikáció CSD GSM.
• Barangolás.

A telefonok a Qualcomm CDMA technológiáját használják, kivéve a hagyományos SIM-kártyákat elfogadó Ericsson és Telit. A bázisállomások mindkét szabványt kénytelenek támogatni.

Iridium

A szolgáltató poláris pályát használ, 100%-os lefedettséget biztosítva a bolygón. A szervezők csődbe mentek, a céget 2001-ben újjáélesztették.

Ez érdekes! Az irídium az éjszakai égbolt kitöréseinek okozója. A repülő műholdak szabad szemmel jól láthatóak.

A cég flottája 66 műholdat foglal magában, amelyek 6 alacsony pályán haladnak 780 km-es magasságban. Az eszközök a Ka-sávon keresztül kommunikálnak egymással. Az oroszlánrészt a volt csődbe jutottak indítják. 2017 januárjáig 7 egységet frissítettek. Folytatódik a regeneráció: az első csoport (10 db) január 14-én, a második - június 25-én, a harmadik - október 9-én repült el.

Ez érdekes! Az Iridium 33 műhold 2009. február 10-én döngölte az orosz Cosmos 2251-et. Az égbolt törmeléke ma Szibéria felett repül.

A cég továbbra is 850 000 előfizetőnek nyújt szolgáltatásokat. az állam által fizetett nyereség 23%-a. A hívás díja 0,75-1,5 dollár / perc. A visszahívások viszonylag drágák, 4 USD/perc (Google Voice). A munkáltatók jellemző tevékenységi területei:

1. Olajtermelés.
2. Tengeri flotta.
3. Repülés.
4. Utazók.
5. Tudósok.

Külön köszönetet kértek az Amundsen-Scott Déli-sark állomás lakói. A cég mindenhol 50-5000 perces híváscsomagokat értékesít. Az előbbiek érvényessége sok kívánnivalót hagy maga után, a drágák (5000 perc = 4000 dollár) 2 évig működnek. Havi megújítás - 45 USD:

• 75 perc 175 dollárba kerül, és 1 hónapig használható.
• 500 perc - 600-700 dollár, használati idő - 1 év.

Telefonok

A korábbi tulajdonosok két gyártó telefonkészülékét biztosították a vásárlóknak:

A Motorola 9500 a cég első kereskedelmi próbaverziójának munkatársa lett. A 9575 jelenlegi mobil ütésálló verziója 2011-ben született, kiegészítve egy GSM segélyhívó gombbal, egy fejlett helymeghatározó felülettel. Az eszköz beállít egy Wi-Fi hotspotot, amely lehetővé teszi a hétköznapi okostelefonok felhasználói számára, hogy e-maileket, SMS-eket küldjenek, és internetezhessenek.

A Kyocera berendezéseket elhagyja a gyártó. A modelleket viszonteladók értékesítik. A 900 MHz-es GSM telefonra épülő KI-G100 egy erős antennával felszerelt tokkal van felszerelve, amely felfogja az adást. SMS fogadásának lehetősége biztosított, csak bizonyos modellek (9522) mérgezhetnek. Az SS-66K atipikus golyós antennával van felszerelve.

1. A 9575 egy ütésálló, vízálló telefon, porálló házzal. Ellenáll a mínusz 20 - plusz 50 Celsius fokos hőmérsékletnek.
2. 9555 - beépített fejhallgatóval, USB interfésszel, adapterrel az RS-232 soros porthoz.
3. A 9505A egy vaskos tégla alakú kütyü. Natív RS-232 interfésszel felszerelve.
4. Az SS-55K limitált kiadás. Hihetetlen méret, eBay viszonteladók árusítják.

A cég egyéb felszerelései a következők voltak:

1. Személyhívók.
2. Telefonos telefonok.
3. Felszerelés jachtokhoz, repülőgépekhez.

bóják

A szökőárkövető rendszerre emlékeztető úszó bóják rövid üzenetek fogadására/továbbítására alkalmasak. Az interfész lehetővé teszi egy márkás telefon funkcióinak használatát, amely nem hajlandó műholdakat fogni.

Bevezetés. 2

A munka célja.. 3

1. Műholdas kommunikációs hálózat fejlesztése. 4

2. A műholdas kommunikációs hálózat jelenlegi állapota. 7

3. Műholdas kommunikációs rendszer. 12

3.1. Műholdas átjátszók... 12

3.2. Műholdas transzponderek pályái. tizenhárom

3.3. lefedettségi területek. 15

4. Műholdas kommunikáció használata. tizenhat

4.1. Műholdas gerinchálózat. tizenhat

4.2. VSAT rendszer. tizenhat

4.3. Központi irányító állomás. 17

4.4. Műholdas átjátszó. 17

4.5. Előfizetői VSAT terminálok.. 18

5. VSAT technológia. tizennyolc

6. Globális műholdas kommunikációs rendszer, Globalstar 20

6.1. A Globalstar 21 földi szegmense

6.2. A Globalstar földi szegmense Oroszországban. 22

6.3. A Globalstar 23 rendszer technológiája

6.4. A Globalstar 23 rendszer alkalmazási területei

7. Műholdas kommunikációs hálózat tervezése. 24

7.1. Műhold indításához és a szükséges berendezések telepítéséhez szükséges tőkeköltségek kiszámítása. 24

7.2. Működési költségek számítása. 25

7.3. Bérszámfejtés.. 25

7.4. Biztosítási díjak.. 26

7.5. Értékcsökkenési leírások. 26

7.6. A termelési igényekhez szükséges villamosenergia-költségek. 26

7.7. Jövedelemszámítás. 27

7.8. Teljesítménymutatók számítása. 28

7.9. A beruházási projekt eredményességének számítása. 31

Következtetés. 35

Felhasznált források listája. 40

Bevezetés

A modern valóság már arról beszél, hogy elkerülhetetlen a hagyományos mobiltelefonok, sőt, vezetékes telefonok műholdas kommunikációra váltása. A legújabb műholdas kommunikációs technológiák életképes műszaki és gazdasági megoldásokat kínálnak mind az egyetemes kommunikációs szolgáltatások, mind a közvetlen hang- és TV műsorszórási hálózatok fejlesztéséhez. A mikroelektronika terén elért kiemelkedő eredményeknek köszönhetően a műholdas telefonok olyan kompakttá és megbízhatóan használhatóvá váltak, hogy minden igényt a különböző felhasználói csoportok felé támasztanak, a műholdbérlés pedig a modern műholdas kommunikációs piac egyik legnépszerűbb szolgáltatása. . Jelentős fejlődési kilátások, nyilvánvaló előnyök a többi telefonnal szemben, megbízhatóság és garantált zavartalan kommunikáció – mindez a műholdas telefonokról szól.

A műholdas kommunikáció ma az egyetlen költséghatékony megoldás az alacsony népsűrűségű területek előfizetőinek kommunikációs szolgáltatások nyújtására, amit számos gazdasági tanulmány is megerősít. A műhold az egyetlen műszakilag megvalósítható és költséghatékony megoldás, ha a népsűrűség kisebb, mint 1,5 fő/km2. Ez jelentős kilátásokat jelez a műholdas kommunikációs szolgáltatások fejlesztésében, különösen az alacsony népsűrűségű régiókban, nagy területen.

Célkitűzés

Ismerkedjen meg a műholdas kommunikáció történetével, a műholdas kommunikáció fejlesztésének és tervezésének jellemzőivel és kilátásaival.

1. Műholdas kommunikációs hálózat fejlesztése

A műholdas kommunikáció fejlődésének története

A CCC fejlődésének negyvenöt éves története öt jellemző szakaszból áll:

· 1957-1965 Az előkészítő időszak, amely 1957 októberében kezdődött, miután a Szovjetunió felbocsátotta a világ első mesterséges földi műholdját, majd egy hónappal később a másodikat. Ez a hidegháború és a gyors fegyverkezési verseny tetőpontján történt, így természetesen a műholdas technológia elsősorban a katonaság tulajdonába került. A vizsgált szakaszt a korai kísérleti műholdak, köztük a kommunikációs műholdak felbocsátása jellemzi, amelyeket főként alacsony földi pályára bocsátottak.

Az első geostacionárius relé műholdat, a TKLSTAR-t az amerikai hadsereg érdekében hozták létre, és 1962 júliusában állították pályára. Ugyanebben az időszakban fejlesztették ki a SYN-COM (Synchronous Communications Satellite) amerikai katonai kommunikációs műholdak sorozatát.

Az első két műholdat geoszinkron elliptikus pályára bocsátották. Ennek a sorozatnak a SYNCOM-3 geostacionárius műholdját 1963 februárjában bocsátották pályára, és az első polgári kereskedelmi GSR INTELSAT-1 (más néven EARLY BIRD) prototípusa volt, amely az Intelsat (International Telecommunications) nemzetközi szervezet első SR-je lett. Satellite Organisation), az év 1964 augusztusában alakult. Ebben az időszakban még nem álltak rendelkezésre kereskedelmi műholdas kommunikációs szolgáltatások, de kísérletileg bebizonyosodott az alacsony Föld körüli pályán lévő műholdakon történő gyártás, indítás és sikeres kommunikáció lehetősége.

· 1965-1973 A geostacionárius átjátszókon alapuló globális SSN fejlődési időszaka. Az 1965-ös évet a geostacionárius SR INTELSAT-1 áprilisi felbocsátása jellemezte, amely a műholdas kommunikáció kereskedelmi hasznosításának kezdetét jelentette. Az INTELSAT sorozat korai műholdai transzkontinentális kommunikációt biztosítottak, és főként a gerinchálózati kommunikációt támogatták néhány nemzeti átjáró földi állomás között, interfészt biztosítva a nemzeti nyilvános földi hálózatokhoz.

A fő csatornák olyan kapcsolatokat biztosítottak, amelyeken keresztül a telefonforgalom, a TV-jelek továbbítása és a telex kommunikáció biztosított. Általánosságban elmondható, hogy az Intelsat CCC kiegészítette és támogatta az akkoriban meglévő tengeralattjáró transzkontinentális kábeles kommunikációs vonalakat. Az 1970-es évek elejéig szinte az összes létező CCC-t a nemzetközi telefonforgalom továbbítására és a televíziós műsorok sugárzására használták.

· 1973-1982 A regionális és országos CCC széles körű elterjesztésének szakasza. Ebben az időszakban meglehetősen intenzíven telepítették a regionális, például az Eulelsat, Aussat és az országos műholdas kommunikációs hálózatokat, például a Skynetet az USA-ban, amelyek fő szolgáltatásai továbbra is a telefonálás és a televízió, valamint az adatátvitel volt mértéke. De most ezeket a szolgáltatásokat nagyszámú földi terminálnak nyújtották, és bizonyos esetekben az átvitelt közvetlenül a felhasználói terminálokra hajtották végre.

A CCC történelmi fejlődésének ebben a szakaszában jött létre az Inmarsat nemzetközi szervezet, amely az Inmarsat globális kommunikációs hálózatát telepítette, amelynek fő célja a navigációban lévő hajókkal való kommunikáció volt. Később az Inmarsat kiterjesztette szolgáltatásait minden típusú mobilfelhasználóra.

· 1982-1990 A kis földi terminálok gyors fejlődésének és elterjedésének időszaka. Az 1980-as években a CCC kulcselemeinek mérnöki és technológiai fejlődése, valamint a kommunikációs ipar liberalizációját és demonopolizálását célzó reformok számos országban lehetővé tették a műholdas csatornák használatát a vállalati üzleti kommunikációs hálózatokban, az úgynevezett VSAT-ban. Eleinte ezek a hálózatok átlagos sávszélességű (legfeljebb 64 kbit / s) kommunikációs csatornák jelenlétében biztosították az egyetlen információs adatátvitelt, kicsit később digitális hangátvitelt, majd videót valósítottak meg.

A VSAT hálózatok lehetővé tették kompakt műholdas földi állomások telepítését a felhasználói irodák közvetlen közelébe, ezzel megoldva a nagyszámú vállalati felhasználó számára az „utolsó mérföld” problémát, megteremtették a feltételeket a kényelmes és hatékony információcseréhez, és lehetővé tették. a nyilvános földfelszíni hálózatok tehermentesítésére.

Az "intelligens" kommunikációs műholdak használata.

· Az 1990-es évek első fele óta az SSS mennyiségileg és minőségileg új fejlődési szakaszba lépett.

Számos globális és regionális műholdas kommunikációs hálózat működött, gyártottak vagy terveztek. A műholdas kommunikációs technológia jelentős érdeklődés és üzleti tevékenység területévé vált. Ebben az időszakban robbanásszerűen megnőtt az általános célú mikroprocesszorok sebessége és a félvezető tárolókapacitása, miközben javult a megbízhatóság, valamint csökkent ezeknek az alkatrészeknek az energiafogyasztása és költsége. Az űrben használt félvezető elektronikának sugárzásállónak kell lennie. amelyet speciális technológiai módszerekkel és az elektronikus áramkörök gondos árnyékolásával érnek el.

Az (1-4) MHz órajelfrekvenciájú sugárzásálló mikroprocesszorok és a (10 ^ 5-10 ^ 6) Mbit kapacitású nagysebességű RAM áramkörök megjelenése technológiai alapként szolgált a valóban " intelligens" BR "GC olyan képességekkel és jellemzőkkel, amelyek első pillantásra fantasztikusnak tűntek.

2. A műholdas kommunikációs hálózat jelenlegi állapota

Az 1 GHz alatti számos kereskedelmi MSS (mobile műholdas kommunikáció) projekt közül egy Orbcomm rendszert valósítottak meg, amely 30 földi lefedettséget biztosító, nem geostacionárius (nem geostacionárius (non-GSO)) műholdat foglal magában.

A rendszer a viszonylag alacsony frekvenciasávok használatának köszönhetően lehetővé teszi kis sebességű adatátviteli szolgáltatások, például e-mail, kétirányú személyhívás, távirányító szolgáltatás nyújtását egyszerű, alacsony költségű előfizetői eszközök számára. Az Orbcomm fő felhasználói a közlekedési vállalatok, amelyek számára ez a rendszer költséghatékony megoldást kínál a rakományszállítás ellenőrzésére és irányítására.

Az MSS-piac legismertebb szolgáltatója az Inmarsat. Körülbelül 30 féle előfizetői eszköz van a piacon, hordozható és mobil egyaránt: szárazföldi, tengeri és légi használatra, 600 bps-tól 64 kbps-ig terjedő hang-, fax- és adatátvitelt biztosítva. Az Inmarsat három MSS rendszerrel versenyez, köztük a Globalstar, az Iridium és a Thuraya.

Az első kettő nagyméretű, 40, illetve 79 nem GSO műholdból álló csillagképek segítségével szinte teljes lefedettséget biztosít a földfelszínről. A Thuraya 2007-ben várhatóan globálissá válik egy harmadik geostacionárius (GEO) műhold felbocsátásával, amely lefedi Amerikát, ahol jelenleg nem elérhető. Mindhárom rendszer telefonos és kis sebességű adatátviteli szolgáltatásokat nyújt a GSM-mobiltelefonokhoz hasonló súlyú és méretű vevőkészülékek számára.

Négy regionális PSS rendszer is létezik a világon. Észak-Amerikában ez a Mobile Satellite Ventures (MVS), amely két MSAT műholdat használ. 2000-ben megkezdte működését a Garuda műholddal működő Asia Cellular Satellite rendszer (Indonézia), amely MSS szolgáltatásokat nyújt az ázsiai régióban. Ugyanebben az évben két N-Star műhold kezdte kiszolgálni a tengeri MSS-előfizetőket Japán 200 mérföldes tengerparti övezetében. Ausztráliában van egy hasonló tengeri rendszer, az Optus.

A Nemzetközi Távközlési Unió (ITU) az MSS jövőjét az IMT-200 harmadik generációs mobilszolgáltató rendszerek műholdas szegmenseként határozza meg. A műholdas hálózatok lefedhetik azokat a szolgáltatási területeket, ahol gazdaságilag nem megvalósítható földi hálózat kiépítése, például távoli és vidéki területeken, és ehhez hot tartalékot is létrehozhatnak.

Az MSS fejlesztési stratégiája az úgynevezett kiegészítő földi komponens létrehozásán alapul (az USA-ban - Ancillary Terrestrial Component (ATC) és Európában - Complementary Ground Component (CGC)) - ez az MSS része, amely magában foglalja a földi komponenseket. fix pozíciójú állomások, amelyeket az MSS hálózati szolgáltatások elérhetőségének javítására használnak olyan szolgáltatási területeken, ahol a műholdas állomások nem tudják biztosítani a kívánt minőséget.

A bázisállomások lefedettségi területén lévő előfizetői eszközök a földfelszíni hálózattal működnek, és amikor elhagyják azt, átváltanak a műholddal való munkára, ugyanazt a frekvenciasávot használva, amelyet az MSS-hez osztottak ki. Ugyanakkor az MSS rendszereknek meg kell őrizniük funkcionalitásukat, és az ATC-től függetlenül biztosítaniuk kell a szükséges szolgáltatásokat. A tervek szerint az IMT-2000 műholdas komponense feeder kapcsolatokat, maghálózatokat és forró készenlétet biztosít a földi hálózat meghibásodása vagy torlódása esetén.

Az ITU előrejelzése szerint 2010-re az IMT-2000 műholdszegmense mindkét irányban körülbelül 70 MHz-et igényel. A Rádiószabályzat értelmében gyökérsávként az 1980-2010/2170-2200 MHz sávot kell használni. Ha további frekvenciákra van szükség, az adminisztráció az 1-3 GHz-es tartományban az MSS számára kiosztott bármely frekvenciát választhatja, különösen:

1525-1544/1626,5-1645,5 MHz;

1545-1559/1646,5-1660,5 MHz;

1610-1626,5/2483,5-2500 MHz;

2500-2520/2670-2690 MHz.

Mára már körvonalazódnak a meglévő SSS-rendszerek fejlesztési koncepcióinak megvalósítási programjai. 2005 decemberében az Inmarsat bejelentette a Broadband Wide Area Network (BGAN) elindítását. A rendszer akár 432 kbps átviteli sebességgel nyújt szolgáltatásokat mobil és hordozható előfizetői egységeknek, és kompatibilis lesz a földi mobilhálózatokkal. A Globalstar, az Iridium és az MVS 2012-2013-ra feltételezi. a csoport teljes frissítése.

Mindhárom vállalat további földi komponens létrehozását tervezi. Mindazonáltal több olyan tényt is figyelembe kell venni, amelyek jelentősen befolyásolhatják a PSS költséghatékonyságára és fejlesztési kilátásaira vonatkozó általános következtetéseket:

Az MSS-szolgáltatásokra főként az előfizetők szakosodott csoportjai, különösen a tengeri és légiközlekedési társaságok, a különböző kormányzati szervek és a speciális szolgáltatások igénylik. Például az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma az Iridium rendszer legnagyobb vállalati felhasználója, kétéves, 72 millió dolláros szerződéssel 20 000 felhasználó számára biztosít korlátlan kapcsolatot. A Globalstar bejelentette, hogy a közelmúltban az Egyesült Államokban hurrikánokat és a délkelet-ázsiai szökőárt követő mentési és helyreállítási munkálatok során 300%-kal növeli a napi előfizetői kapcsolatok számát;

A Globalstar és az Iridium csődeljáráson ment keresztül, így a projektek gazdasági hatékonysága a gyakorlatban a befektetők tönkretétele rovására valósult meg;

a technológiai fejlődés jelentősen javíthatja a műholdas előfizetői vevőkészülékek teljesítményét. A nagy energiájú fedélzeti vevőkészülékek biztosításának igénye és a korlátozott spektrum miatt azonban gazdaságilag veszteséges vagy műszakilag lehetetlen lesz ugyanazokat a szolgáltatásokat nyújtani egy mobil előfizetői egység számára, mint a földi mobil kommunikációs hálózattal való munkavégzés során.

Így a műholdas technológiák nem tekinthetők a földi mobilhálózatok valódi versenytársának. Az ilyen projektek megvalósítása gazdaságilag csak állami finanszírozás esetén indokolt. Az ATC szegmens kiépítése a gyakorlatban csak azt jelenti, hogy a földi hálózatok üzemeltetői az MSS számára kijelölt sávokban fejleszthetik hálózataikat.

A PSS-rendszerek továbbra is fontos szerepet töltenek be a rendvédelmi szervek munkájában, valamint a természeti katasztrófák és különféle katasztrófák utóhatásaiban. A Nemzetközi Távközlési Unió például külön megállapodást kötött a Thuraya terminálok kommunikációs célú használatának feltételeiről, miközben segíti az érintett országokat ilyen esetekben.

Az MSS fejlesztésének üzletileg ígéretes iránya nem a beszéd- vagy adatátvitel lehet az előfizetői vevőkészülékekhez, hanem a különféle műsorszórási szolgáltatások nyújtása. Ebben az esetben a földi mobilhálózatok számára szuperponált hálózatok jönnek létre, amelyek mind gazdaságossági, mind spektrumhasználati szempontból hatékonyan tudnak pont-többpont topológiában szolgáltatásokat nyújtani. Ez magában foglalhatja a hang- és televízióműsorok sugárzását, valamint különféle típusú adatok sugárzását az előfizetők összes vagy bizonyos kategóriái számára.

A BSkyB, az Egyesült Királyság legnagyobb műholdas televíziós szolgáltatója például megállapodást írt alá a Vodafonnal egy olyan SKY Mobile TV csomag létrehozásáról, amely a mobilhálózat előfizetői számára kínál különféle műsorok vételét. Hasonló Unlimited Mobile TV projektet indított Franciaországban az Alcatel és az SFR, amely egy hibrid földi-műholdas műsorszórási hálózat létrehozását foglalja magában.

Az MSS-szolgáltatások másik sajátos alkalmazása, amelyet jelenleg kutatnak Európában, a nagysebességű járművekre, például helyközi és nemzetközi vonatokra és buszokra telepített csoportos vevőkészülékek számára minden típusú szolgáltatás nyújtása lehet.

3. Műholdas kommunikációs rendszer

3.1. Műholdas átjátszók

A kutatás során először használtak passzív műhold-transzpondereket (például az Echo és az Echo-2 műholdak), amelyek egy egyszerű rádiójel-visszaverő (gyakran fém vagy polimer gömb fémbevonattal) voltak, amelyek nem hordoztak semmilyen adó-vevőt. felszerelés a fedélzeten. Az ilyen műholdak nem részesültek terjesztésben.

Minden modern kommunikációs műhold aktív. Az aktív jelismétlők elektronikus berendezéssel vannak felszerelve a jelek fogadására, feldolgozására, erősítésére és újraküldésére. A műholdas átjátszók lehetnek nem regeneratívak és regeneratívak. Egy nem regeneratív műhold, miután jelet vett egy földi állomástól, átviszi azt egy másik frekvenciára, felerősíti és továbbítja egy másik földi állomásnak. Egy műhold több független csatornát is használhat ezeknek a műveleteknek a végrehajtására, amelyek mindegyike a spektrum egy meghatározott részén működik (ezeket a feldolgozó csatornákat transzpondereknek nevezzük).

A regeneratív műhold demodulálja a vett jelet, majd újra modulálja. Emiatt a hibajavítás kétszer történik: a műholdon és a vevő földi állomáson. Ennek a módszernek a hátránya a bonyolultság (és ezáltal a műhold jóval magasabb költsége), valamint a megnövekedett jelátviteli késleltetés.

3.2. Műholdas transzponderek pályái

A pályák, amelyeken a műholdas transzponderek találhatók, három osztályba sorolhatók:

egyenlítői

ferde

poláris

Az egyenlítői pálya fontos változata a geostacionárius pálya, amelyen a műhold a Föld szögsebességével megegyező szögsebességgel, a Föld forgási irányával egybeeső irányban forog. A geostacionárius pálya nyilvánvaló előnye, hogy a szolgáltatási területen lévő vevő folyamatosan "látja" a műholdat.

Azonban csak egy geostacionárius pálya létezik, és lehetetlen az összes műholdat ráhelyezni. További hátránya a nagy tengerszint feletti magassága, és ebből adódóan a műhold pályára állítása magas költsége. Ezenkívül egy geostacionárius pályán lévő műhold nem képes kiszolgálni a körkörös tartományban lévő földi állomásokat.

A ferde pálya megoldja ezeket a problémákat, azonban a műholdnak a földi megfigyelőhöz viszonyított mozgása miatt pályánként legalább három műholdat kell elindítani az éjjel-nappali kommunikációs hozzáférés biztosítása érdekében.

Ferde pályák használatakor a földi állomásokat nyomkövető rendszerekkel látják el, amelyek az antennát a műholdra irányítják. A geostacionárius pályán műholdakat üzemeltető állomások is jellemzően ilyen rendszerekkel vannak felszerelve az ideális geostacionárius pályától való eltérések kompenzálására. Kivételt képeznek a műholdas televízió vételére használt kisméretű antennák: sugárzási mintájuk elég széles ahhoz, hogy ne érezzék a műhold rezgését az ideális pont közelében.

Poláris - olyan pálya, amelynek dőlése a pálya az Egyenlítő síkjához képest kilencven fokkal.

3.3. Lefedettségi területek

Mivel a rádiófrekvenciák korlátozott erőforrást jelentenek, biztosítani kell, hogy ugyanazokat a frekvenciákat különböző földi állomások használhassák. Ez kétféleképpen valósítható meg: térbeli elválasztás - minden műholdantenna csak egy bizonyos területről kap jelet, míg a különböző területek ugyanazokat a frekvenciákat használhatják, polarizációs elválasztás - különböző antennák egymásra merőleges polarizációs síkban fogadnak és továbbítanak jelet, míg a ugyanazok és ugyanazok a frekvenciák kétszer alkalmazhatók (mindegyik síkra).

A geostacionárius pályán lévő műholdak tipikus lefedettségi térképe a következő összetevőket tartalmazza: globális nyaláb - kommunikál a földi állomásokkal a lefedettségi területen, olyan frekvenciákat osztanak ki, amelyek nem metszik egymást a műhold többi sugarával. Nyugati és keleti félteke nyalábjai - ezek a nyalábok az A síkban polarizáltak, ugyanazzal a frekvenciatartománysal, mint a nyugati és keleti féltekén. A zónanyalábok a B síkban polarizáltak (A-ra merőlegesen), és ugyanazokat a frekvenciákat használják, mint a félgömbnyalábok. Így az egyik zónában elhelyezett földi állomás félgömb alakú és globális nyalábot is használhat.

Ebben az esetben az összes frekvencia (kivéve a globális nyaláb számára fenntartottakat) ismétlődően használatos: a nyugati és a keleti féltekén és az egyes zónákban.

4. Műholdas kommunikáció alkalmazása

4.1. Műholdas gerinchálózat

Kezdetben a műholdas kommunikáció megjelenését a nagy mennyiségű információ továbbításának szükségessége diktálta. Az első műholdas kommunikációs rendszer az Intelsat rendszer volt, majd hasonló regionális szervezetek jöttek létre (Eutelsat, Arabsat és mások). Az idő múlásával a hangátvitel aránya a teljes gerincforgalomból folyamatosan csökkent, átadva teret az adatátvitelnek. Az optikai hálózatok fejlődésével ez utóbbiak kezdték kiszorítani a műholdas kommunikációt a gerinchálózati hírközlési piacról.

4.2. VSAT rendszer

A műholdas technológiák közül kiemelt figyelmet kell fordítani a műholdas kommunikációs technológiák, például a VSAT (Very Small Aperture Terminal) fejlesztésére.

A VSAT berendezések alapján lehetőség nyílik olyan multiservice hálózatok kiépítésére, amelyek szinte minden modern kommunikációs szolgáltatást biztosítanak: Internet hozzáférés; telefon kapcsolat; helyi hálózatok konszolidációja (VPN hálózatok kiépítése); Audio és video információk továbbítása; a meglévő kommunikációs csatornák redundanciája; adatgyűjtés, ipari létesítmények felügyelete és távvezérlése és még sok más.

Egy kis történelem. A VSAT hálózatok fejlesztése az első kommunikációs műhold felbocsátásával kezdődik. A 60-as évek végén az ATS-1 műholddal végzett kísérletek során egy kísérleti hálózatot hoztak létre, amely 25 földi állomásból, műholdas telefonkommunikációból állt Alaszkában. A Linkabit, a Ku-band VSAT egyik eredeti megalkotója egyesült az M/A-COM-mal, amely később a VSAT berendezések vezető szállítója lett. A Hughes Communications megvásárolta a részleget az M/A-COM-tól, és Hughes Network Systemssé alakította át. A Hughes Network Systems jelenleg a világ vezető szolgáltatója a szélessávú műholdas kommunikációs hálózatok területén. A VSAT-alapú műholdas kommunikációs hálózat három kulcselemet tartalmaz: egy központi vezérlőállomást (CCS), egy átjátszó műholdat és előfizetői VSAT terminálokat.

4.3. központi irányító állomás

Az NCC adó-vevő berendezéseket, antenna adagoló eszközöket, valamint a teljes hálózat működésének felügyeletét és irányítását, az erőforrások újraelosztását, a hibák észlelését, a hálózati szolgáltatások számlázását és a vezetékes telefonokkal való interfész funkcióit ellátó berendezéskészletet foglal magában. A kommunikációs megbízhatóság érdekében a berendezés legalább 100%-os redundanciával rendelkezik. A központi állomás bármilyen földi gerinchálózati kommunikációs vonalhoz kapcsolódik, és képes információáramlást váltani, ami támogatja a hálózat használóinak egymással és a külső hálózatok (internet, mobilhálózatok, PSTN stb.) előfizetőivel való információs interakcióját.

4.4. átjátszó műhold

A VSAT hálózatok geostacionárius átjátszó műholdakra épülnek. A műhold legfontosabb jellemzői a fedélzeti adók teljesítménye és a rajta lévő rádiófrekvenciás csatornák (trunkák vagy transzponderek) száma. A szabványos trönk sávszélessége 36 MHz, ami körülbelül 40 Mbps-os maximális átviteli sebességnek felel meg. Átlagosan az adók teljesítménye 20 és 100 watt között mozog. Oroszországban a Yamal kommunikációs és műsorszóró műholdak említhetők az átjátszó műholdak példájaként. Az OAO Gascom űrszegmensének fejlesztésére szolgálnak, és a keleti keleti 49°-os orbitális pozíciókban helyezték el őket. d. és 90° in. d.

4.5. Előfizetői VSAT terminálok

Az előfizetői VSAT terminál egy kis műholdas kommunikációs állomás 0,9-2,4 m átmérőjű antennával, amelyet elsősorban a műholdas csatornákon keresztül történő megbízható adatcserére terveztek. Az állomás egy antenna adagoló eszközből, egy kültéri külső rádiófrekvenciás egységből és egy beltéri egységből (műholdas modem) áll. A kültéri egység egy kis adó-vevő vagy csak egy vevő. A beltéri egység biztosítja a műholdas csatorna párosítását a felhasználó végberendezésével (számítógép, LAN szerver, telefon, fax stb.).

5. VSAT technológia

A műholdas csatornákhoz való hozzáférésnek két fő típusa van: kétirányú (duplex) és egyirányú (szimplex, aszimmetrikus vagy kombinált).

Az egyirányú hozzáférés megszervezésekor a műholdas berendezésekkel együtt szükségszerűen földi kommunikációs csatornát (telefonvonal, optikai szál, mobilhálózatok, rádió ethernet) használnak, amelyet kérési csatornaként használnak (ezt fordított csatornának is nevezik). A műholdas csatornát közvetlen csatornaként használják az előfizetői terminálra irányuló adatok fogadására (a DVB szabványt használva). Vevőberendezésként egy szabványos készletet használnak, amely egy vevő parabola antennából, egy konverterből és egy számítógépbe vagy egy külső USB blokkba szerelt PCI-kártya formájában műholdas DVB vevőből áll.

A kétirányú hozzáférés megszervezésekor a VSAT berendezés mind az előre, mind a visszirányú csatornákhoz használható. A vezetékes vonalak jelenléte ebben az esetben nem szükséges, de ezek is használhatók (például foglalás céljából).

A közvetlen csatornát általában a DVB-S szabvány előírásai szerint alakítják ki, és kommunikációs műholdon keresztül sugározzák a hálózat munkaterületen található összes előfizetői állomására. A visszirányú csatornában különálló, viszonylag kis sebességű TDMA folyamok jönnek létre. Ugyanakkor a hálózati átviteli sebesség növelésére az úgynevezett többfrekvenciás TDMA technológiát (MF-TDMA) alkalmazzák, amely frekvenciaugrást biztosít, ha az egyik visszirányú csatorna túlterhelt.

A VSAT hálózatok a következő topológiák szerint szervezhetők: teljesen összekapcsolt ("mindegyik"), radiális ("csillag") és radiális-csomóponti (kombinált) topológia. Minden topológiának megvannak a maga előnyei és hátrányai, az egyik vagy másik topológia kiválasztását a projekt egyedi jellemzőinek figyelembevételével kell elvégezni. A műholdas kommunikáció egyfajta rádiókommunikáció. A műholdjelek, különösen a nagyfrekvenciás Ku- és Ka-sávok nedves légkörben (eső, köd, felhősség) csillapításnak vannak kitéve. Ez a hiányosság könnyen áthidalható a rendszer tervezésekor.

A műholdas kommunikáció más rádióberendezések interferenciájának van kitéve. A műholdas kommunikációhoz azonban olyan frekvenciasávokat osztanak ki, amelyeket más rádiórendszerek nem használnak, és emellett a műholdas rendszerekben szűken irányított antennákat használnak az interferencia teljes kiküszöbölésére. Így a műholdas kommunikációs rendszerek hiányosságainak nagy részét a hozzáértő hálózattervezés, technológiaválasztás és az antennatelepítési hely kiküszöböli.

A VSAT technológia egy nagyon rugalmas rendszer, amely lehetővé teszi a legszigorúbb követelményeknek megfelelő hálózatok létrehozását és az adatszolgáltatások széles skáláját. A hálózat újrakonfigurálása, beleértve a csereprotokollok megváltoztatását, új terminálok hozzáadását vagy földrajzi helyük megváltoztatását, nagyon gyorsan megtörténik. A VSAT népszerűségét a vállalati hálózatok létrehozása során a többi kommunikációs típushoz képest a következő megfontolások magyarázzák: a nagy számú terminállal rendelkező és az előfizetők közötti jelentős távolságú hálózatok esetében a működési költségek sokkal alacsonyabbak, mint a földi hálózatok használatakor.

6. Globális műholdas kommunikációs rendszer, Globalstar

A Globalstar rendszer a Loral Space & Telecommunications, a Qualcomm, az Elsag Baily, a Space Systems/Loral, a Daimler-Benz Aerospace, az Alenia, az Alcatel, a Hyundai, a Dacom és távközlési szolgáltatók – France Telecom, Vodafone Goup – nemzetközi távközlési vállalatok Globalstar L.P konzorciuma. A konzorcium 1991-ben alakult. A Globalstar rendszert úgy alakították ki, hogy a meglévő mobilhálózatokkal együttműködjön, kiegészítve és bővítve azok képességeit a lefedettségi területeken kívüli kommunikációval. Ezenkívül a rendszer lehetőséget biztosít vezetékes kommunikáció alternatívájaként olyan távoli területeken, ahol a cellás kommunikáció vagy a nyilvános hálózat használata bármilyen okból nem lehetséges.
Oroszországban a Globalstar műholdas kommunikációs rendszer üzemeltetője a GlobalTel. A Globalstar rendszer globális mobil műholdas kommunikációs szolgáltatásainak kizárólagos szolgáltatójaként a CJSC GlobalTel kommunikációs szolgáltatásokat nyújt az Orosz Föderáció egész területén. A CJSC "GlobalTel" létrehozásának köszönhetően Oroszország lakosai újabb lehetőséget kapnak arra, hogy műholdon keresztül kommunikáljanak Oroszország bármely pontjáról szinte bárhol a világon.

A Globalstar rendszer 1410 km-es magasságban 48 működő és 8 tartalék alacsony pályán lévő műhold segítségével magas színvonalú műholdas kommunikációt biztosít előfizetői számára. (876 mérföld) a Föld felszínétől. A rendszer globális lefedettséget biztosít a földgömb szinte teljes felületére 700 északi és déli szélesség között, akár 740-es kiterjesztéssel. A műholdak a Föld felszínének 80%-áig képesek jelek vételére, vagyis a földkerekség szinte bárhonnan, a sarkvidékek és az óceánok középső részének egyes területei kivételével . A rendszer műholdai egyszerűek és megbízhatóak.

6.1. A Globalstar földi szegmense

A Globalstar rendszer földi szegmense űrjárművek irányító központjaiból, kommunikációs irányító központjaiból, regionális földi átjárók hálózatából és adatcsere-hálózatból áll.
Az átjáróállomások célja a Globalstar rendszer felhasználóinak rádiós hozzáférésének megszervezése a rendszerkapcsoló központokhoz a rendszerhasználók közötti kommunikáció létesítésekor, valamint a földi és műholdas vezetékes és mobil hálózatok felhasználóival, amelyek üzemeltetőivel az összekapcsolás történik. Az átjárók a Globalstar rendszer részét képezik, és megbízható távközlési szolgáltatásokat nyújtanak vezetékes és mobil előfizetői terminálok számára a globális szolgáltatási területen. A földi irányítóközpontok ütemezik az átjárók kommunikációs ütemezését, és szabályozzák a műhold erőforrások allokációját az egyes átjárókhoz. A műholdas szegmensvezérlő központ felügyeli a műholdrendszert. A tartalékközpont eszközeivel együtt irányítja a pályákat, feldolgozza a telemetriai információkat és parancsokat ad ki a műholdkonstellációnak. A Globalstar rendszer műholdai folyamatosan továbbítják a rendszer állapotát figyelő telemetriai adatokat, valamint a műholdak általános állapotára vonatkozó információkat. A központ a műholdak felbocsátását és azok világűrben való telepítését is figyelemmel kíséri. A műholdas szegmensirányító központ és a földi irányítóközpontok folyamatos kapcsolatot tartanak egymással a Globalstar adatátviteli hálózaton keresztül.

6.2. A Globalstar földi szegmense Oroszországban

A Globalstar rendszer orosz földi szegmense 3 átjárót foglal magában Moszkva, Novoszibirszk és Habarovszk közelében. Oroszország területét lefedik a déli határtól 74 gr. Val vel. SH. és a nyugati határtól a 180. meridiánig, garantált szolgáltatásminőséget biztosítva a 70. szélességi körtől délre.

Az orosz Globalstar átjárók automatikus kapcsoló csomópontokon keresztül kapcsolódnak a PSTN hálózathoz, összekötő vonalaik vannak a nemzetközi kapcsolóközpontokkal, és digitális utak is összekapcsolják őket "mindegyikhez". Mindegyik átjáró integrálva van a meglévő oroszországi vezetékes és mobilhálózatokkal. Az átjáró állomások az Orosz Föderáció nemzeti hálózatának távolsági állomásának státusszal rendelkeznek. A Globalstar műholdas rendszer orosz szegmense új kommunikációs hálózatnak számít az Orosz Föderáció területén.

6.3. A Globalstar rendszer technológiája

A műholdak "hajlított cső" architektúrán működnek - egy előfizető jelét fogadják, több műhold CDMA technológiával egyidejűleg sugározza azt a legközelebbi földi átjáró állomásra. A földi átjáró kiválasztja a legerősebb jelet, engedélyezi és továbbítja a hívott félhez.

6.4. A Globalstar rendszer alkalmazási területei

A Globalstar rendszert úgy tervezték, hogy magas színvonalú műholdas szolgáltatásokat nyújtson a felhasználók széles köre számára, beleértve: hang, rövid üzenetek, roaming, helymeghatározás, fax, adatátvitel, mobil internet.

A hordozható és mobil eszközöket használó előfizetők lehetnek vállalkozások és magánszemélyek, akik olyan területeken dolgoznak, amelyek nincsenek lefedve a mobilhálózatok által, vagy akiknek konkrét munkájuk a gyakori üzleti utazások olyan helyekre, ahol nincs kapcsolat vagy rossz a kommunikációs minőség.

A rendszert széles fogyasztó számára tervezték: a média képviselői, geológusok, olaj- és gázkitermelésben és -feldolgozásban dolgozók, nemesfémek, építőmérnökök, energetikusok. Az oroszországi állami struktúrák - minisztériumok és osztályok (például a Vészhelyzetek Minisztériuma) alkalmazottai tevékenységük során aktívan használhatják a műholdas kommunikációt. A járművekre szerelhető speciális készletek hatékonyak lehetnek haszongépjárműveken, halászatokon és más típusú tengeri és folyami hajókon, vasúton stb.

7. Műholdas kommunikációs hálózat tervezése.

7.1. Műhold indításához és a szükséges berendezések telepítéséhez szükséges tőkeköltségek kiszámítása.

1.1 táblázat - Kezdő adatok a tőkeköltség kiszámításához

K o - műhold kiszolgálására szolgáló berendezések beszerzésére irányuló tőkebefektetések;

K c - műhold beszerzésére irányuló tőkebefektetések;

K m - a berendezések telepítésének költsége;

K tr - szállítási költségek;