Rede de comunicação por satélite. Conexão de satélite

G. Karvovsky. Conexão via satélite. Os principais problemas da construção e operação de um sistema de comunicação por satélite. Parte 1.

G. Karvovsky

O mundo da comunicação. Conectar! No. 1, 2002

O sinal transmitido em 4 de outubro de 1957 pelo radiofarol do primeiro satélite terrestre artificial soviético e recebido pelas rádios do mundo, marcou não só o início da era espacial, mas também marcou a direção em que o desenvolvimento do satélite comunicações foram. Mais tarde foram criados sistemas de satélite comunicações (CCC), que asseguravam a transmissão e recepção dos programas da Central de Televisão e Rádio em praticamente todo o território do nosso país. Hoje, as comunicações por satélite são um componente importante da Rede de Comunicações Interconectadas da Rússia.

Sistemas de comunicação por satélite

O próprio SCS consiste em dois componentes básicos (segmentos): espaço e solo (Fig. 1).

Arroz. 1. Sistema de comunicação por satélite

Componente espacial (segmento) SSS inclui ISS, lançado em certas órbitas, o segmento terrestre inclui um centro de controle de sistema de comunicação (CUSS), estações terrenas (ES) localizadas nas regiões (estações regionais - RS) e terminais de assinantes (AT) de várias modificações.

Implantação e manutenção do CCC em estado de funcionamento - tarefa difícil, que se resolve não só pelos meios do próprio sistema de comunicação, mas também pelo complexo do foguete e do espaço. Este complexo inclui cosmódromos com locais de lançamento para o lançamento de foguetes portadores, bem como complexos de medição de comando rádio-técnico (KIMS) que monitoram o movimento da ISS, controlam e corrigem os parâmetros de suas órbitas.

O CCS pode ser classificado de acordo com características como: status do sistema, tipo de órbitas ISS e sistema pertencente a um serviço de rádio específico.

O status do sistema depende de sua finalidade, a área servida, a localização e propriedade das estações terrenas. Dependendo do status, o CCC pode ser dividido em internacional(global e regional), nacional e departamental.

Pelo tipo de órbitas utilizadas, sistemas com ISS em geoestacionárioórbita (GEO) e em órbita não geoestacionária: elíptica(HEO), órbita baixa(LEO) e altitude média(MEO). De acordo com o Regulamento de Rádio, os CCCs podem pertencer a um de três serviços principais - fixo serviço de satélite (FSS), móvel serviço de satélite (MSS) e transmissão serviço de satélite (RCC).

Segmento espacial

Órbitas

A escolha dos parâmetros de órbita da ISS depende da finalidade, da área de serviço de comunicação necessária e de alguns outros fatores. (tabela 1,).

Mais benéfico para a colocação de ISS órbitas geoestacionárias(Figura 2).

Arroz. 2Órbitas ISS

Sua principal vantagem é a possibilidade de comunicação contínua 24 horas na área de serviço global. Os satélites geoestacionários nesta órbita, movendo-se na direção da rotação da Terra com a mesma velocidade, permanecem estacionários em relação ao ponto "sub-satélite" no equador. Com uma antena omnidirecional, os sinais retransmitidos da ISS são recebidos na superfície da Terra em qualquer ponto que esteja dentro do ângulo de visibilidade de rádio. Três ISS, uniformemente colocadas em órbita, fornecem comunicação contínua em praticamente todo o território da Terra, com exceção das zonas polares (acima de 76,50 ° N e S) por 12-15 anos (o recurso orbital das modernas espaçonaves geoestacionárias).

A desvantagem de retransmitir o sinal de rádio pela ISS, localizada a uma distância de 36 mil km, é o atraso do sinal. Para sistemas de transmissão de rádio e televisão, um atraso de 250 ms (em cada direção) não afeta a qualidade dos sinais. Os sistemas de comunicação radiotelefônica são mais sensíveis aos atrasos, e com um atraso total (levando em consideração o tempo de processamento e comutação nas redes terrestres) superior a 600 ms, a alta qualidade da comunicação não é garantida. Além disso, o chamado salto "duplo", quando o canal de comunicação prevê duas secções de satélite, é inaceitável nestes sistemas.

O número de ISS que podem ser colocados em uma órbita geoestacionária é limitado pela separação orbital angular permitida entre satélites adjacentes. A separação angular mínima é determinada pela seletividade espacial das antenas de bordo e de solo, bem como a precisão da nave em órbita. Deve ser 1-3 ° pelos padrões internacionais. Consequentemente, não mais do que 360 ISS podem ser colocados em uma órbita geoestacionária.

Sob a influência de uma série de fatores geofísicos, a ISS "deriva" - sua órbita é distorcida, então é necessário corrigi-la.

Órbitas elípticas, nos quais os ISS são exibidos, são selecionados de forma que a duração do dia seja um múltiplo do período orbital do satélite (Fig. 2). Para ISS, órbitas elípticas síncronas de certos tipos são usadas. (Mesa 2,).

Como a velocidade do satélite no apogeu da órbita elíptica é muito menor do que no perigeu, o tempo gasto pela ISS na zona de visibilidade aumenta em comparação com a órbita circular. Por exemplo, o ISS "Molniya", lançado em órbita com os parâmetros: apogeu 40 mil km, perigeu 460 km, inclinação 63,5 °, oferece sessões de comunicação com duração de 8 a 10 horas. A constelação orbital (OG) de três satélites mantém a rodada global -comunicação de relógio ...

Para garantir a comunicação contínua e 24 horas da ISS nas órbitas da Borealis, serão necessárias pelo menos 8 espaçonaves (localizadas em dois planos orbitais, quatro satélites em cada plano).

Na escolha das órbitas elípticas, leva-se em consideração a influência da não homogeneidade do campo gravitacional terrestre, o que leva a mudanças na latitude do ponto sub-satélite no apogeu, bem como aos perigosos efeitos de cinturões estáveis de partículas carregadas aprisionadas pelo campo magnético da Terra (cinturões de radiação de Van Allen), atravessado pela ISS quando se move em órbita.

Uma ISS em órbita de altitude média (MEO) cobre uma área menor do que uma ISS geoestacionária (Fig. 3). A duração da permanência da ISS na zona de visibilidade de rádio das estações terrenas é de 1,5-2 horas. Portanto, para fornecer comunicação para as regiões mais populosas do mundo e áreas navegáveis de água, é necessário criar um OG de 8-12 satélites. Ao escolher uma órbita para eles, é necessário levar em consideração os efeitos dos cinturões de radiação de Van Allen localizados no plano equatorial. O primeiro cinturão estável de alta radiação começa em cerca de 1,5 mil km e se estende por vários milhares de quilômetros, seu "vão" é de cerca de 300 km em ambos os lados do equador. A segunda faixa de intensidade igualmente elevada (10 mil imp./s) está localizada em altitudes de 13 a 19 mil km, cobrindo cerca de 500 km em ambos os lados do equador. Portanto, as rotas da ISS devem passar entre o primeiro e o segundo cinturão de Van Allen, ou seja, em uma altitude de 5 a 15 mil km.

Arroz. 3Áreas de cobertura da Terra da ISS em diferentes órbitas

O atraso total do sinal durante a comunicação via satélites de média altitude não é superior a 130 ms, o que torna possível utilizá-los para comunicação radiotelefônica de alta qualidade. Os sistemas ICO, Spaceway NGSO, Rostelesat, nos quais o OG é criado aproximadamente na mesma altitude (10352-10355 km) com parâmetros orbitais semelhantes, podem servir como um exemplo de CCC em órbitas de média altitude.

Órbitas circulares baixas dependendo da inclinação do plano orbital em relação ao plano equatorial, eles são divididos em órbitas equatorial baixo (inclinação 0 °, altitude 2.000 km), polar (90 °, 700-1500 km) e inclinado (700-1500 km) ( Fig. 4). Os sistemas de comunicação de órbita terrestre baixa (LEO) são subdivididos em sistemas de transmissão de dados (pequeno LEO), sistemas radiotelefônicos (big LEO) e sistemas de comunicação de banda larga (mega LEO, às vezes a designação Super LEO).

ISS nessas órbitas são mais frequentemente usados para organizar comunicações móveis e pessoais. O período orbital do satélite nessas órbitas é de 90 minutos a 2 horas, o tempo gasto pela ISS na zona de visibilidade de rádio não ultrapassa 10-15 minutos, a área de comunicação da ISS nessas órbitas é pequena, portanto, para garantir comunicação contínua, é necessário que o OG inclua no mínimo 48 ISS ...

Satélites de comunicação artificiais

A ISS é uma espaçonave na qual o equipamento de retransmissão é instalado: transceptores e antenas operando em frequências diferentes. Eles recebem sinais de uma estação transmissora terrestre (ES), os amplificam, realizam a conversão de frequência e retransmitem os sinais simultaneamente para todos os ES localizados na zona de visibilidade de rádio do satélite. O satélite também está equipado com equipamentos de controle de posicionamento, telemetria e alimentação. A estabilidade e orientação da antena são suportadas pelo sistema de estabilização. Equipamentos de telemetria de satélite são usados para transmitir informações sobre a posição da ISS para a Terra e receber comandos para correção de posição.

A retransmissão das informações recebidas pode ser realizada sem armazenamento e com armazenamento, por exemplo, até que o ISS entre na zona de visibilidade do AP.

Frequências

As gamas de frequências para a organização das comunicações por satélite são atribuídas pelos "Regulamentos das Radiocomunicações" tendo em consideração as "janelas de radiofrequência" da atmosfera terrestre, as interferências naturais de rádio e vários outros factores (Tabela 3). A distribuição de frequências entre os serviços de radiocomunicação é estritamente regulamentada e controlada pelo estado. Existem regras internacionalmente acordadas para a utilização de bandas atribuídas, que são necessárias para garantir a compatibilidade eletrónica do equipamento de rádio que opera nestas bandas ou adjacentes. Um par de frequências é alocado para o transceptor ISS: a superior para a transmissão do sinal do ES para o satélite (upstreams), a inferior - do satélite para o ES (downstreams).

Tabela 3. Faixas de frequência para a organização de comunicações por satélite

Um canal de comunicação por satélite operando nas freqüências de recepção e transmissão alocadas ocupa uma certa banda de freqüência (largura de banda), cuja largura determina a quantidade de informação transmitida pelo canal por unidade de tempo. Um transceptor de satélite típico operando em frequências de 4 GHz a 6 GHz cobre uma largura de banda de 36 MHz. É muito ou pouco? Por exemplo, para transmitir um sinal de televisão no padrão digital MPEG-2, é necessário um canal com largura de banda de 6 MHz, para um canal telefônico - 0,010 MHz. Portanto, com a ajuda de tal transceptor, é possível organizar 6 canais de televisão ou 3600 canais de telefone. Normalmente, 12 ou 24 transceptores são instalados no ISS (em alguns casos mais), o que resulta em 432 MHz ou 864 MHz, respectivamente.

Segmento de solo

O centro de controle de comunicações por satélite (TsUSS) monitora o estado dos sistemas ISS a bordo, planeja o trabalho de implantação e reabastecimento da constelação orbital, calcula as zonas de visibilidade de rádio e coordena o trabalho do SSS.

Estações terrestres

As estações terrestres SSS (ZS) transmitem e recebem sinais de rádio na seção "Earth - ISS", multiplexam, modulam, processam e convertem frequências, organizam o acesso aos canais ISS e redes terrestres de terminais de assinantes.

O tempo de comunicação entre o ES e o ISS é limitado pelo tempo em que o ISS está na zona de sua visibilidade de rádio (Fig. 5). Esta zona é determinada pelo comprimento do arco AB, que depende da altitude da órbita do satélite e do ângulo mínimo de elevação da antena ES rastreando a ISS enquanto ela está na zona de visibilidade de rádio.

Arroz. 5Área de visibilidade de rádio

No CCC, transceptores multifuncionais, transmissão, recepção e ES de controle são usados. Essas estações são equipadas com equipamentos transmissores de rádio, antenas receptoras e transmissoras, além de um sistema de rastreamento que possibilita a comunicação com a ISS.

As estações fixas multifuncionais têm um rendimento muito alto. Eles estão localizados em locais especialmente selecionados, geralmente fora dos limites da cidade, a fim de evitar interferência mútua de rádio com os sistemas de comunicação terrestre. Esses ESs são equipados com transmissores de rádio de alta potência (de vários a dez ou mais kW), receptores de rádio de alta sensibilidade e antenas de transmissão / recepção, que possuem um padrão de radiação com um lobo principal muito estreito e lobos laterais muito baixos. ES deste tipo destinam-se à manutenção de redes de comunicação desenvolvidas; para que possam fornecer acesso normal ao ES, são necessárias linhas de comunicação de fibra óptica.

ES com throughput médio podem ser muito diversos e sua especialização depende do tipo de mensagens transmitidas. ES deste tipo são atendidos por CCS corporativo, que na maioria das vezes oferece suporte à transmissão de vídeo, voz e dados, videoconferência e e-mail.

Alguns APs que atendem CCCs corporativos incluem vários milhares de microterminais (VSATs - Terminal de Abertura Muito Pequena). Todos os terminais estão conectados a um ES principal (MES - Master Earth Station), formando uma rede que possui topologia estrela e suporta a recepção / transmissão de dados, bem como a recepção de informações de áudio e vídeo.

Existem também CCSs baseados em STS que podem receber um ou mais tipos de mensagens (informações de dados, áudio e / ou vídeo). A topologia de tais redes também é em forma de estrela.

O elemento mais importante da rede - o sistema de monitoramento e diagnóstico, executa as seguintes funções:

monitoramento de rádio de canais de comunicação por satélite;

teste dos canais de comunicação por satélite durante as obras de reparação e restauro e manutenção dos APs, durante a implantação dos APs e colocação em funcionamento;

análise do estado funcional do CVS, com base na qual as recomendações para os modos de funcionamento do ES são desenvolvidas.

O monitoramento de rádio permite verificar o uso correto do recurso de freqüência do ISS, rastrear as interferências e detectar tentativas de acesso não autorizado aos canais de comunicação via satélite. Além disso, os parâmetros de radiação ES são monitorados e a deterioração da qualidade dos canais de comunicação por satélite devido às condições meteorológicas e climáticas é registrada.

Da história do CCC

O primeiro satélite artificial da Terra (AES), lançado em órbita próxima à Terra em outubro de 1957, pesava 83,6 kg e tinha um radiotransmissor a bordo que transmitia sinais que eram usados para controlar o vôo. Os resultados deste primeiro lançamento e das primeiras experiências de transmissão de sinais de rádio do espaço mostraram claramente a possibilidade de organizar um sistema de comunicação no qual o satélite funcionará como repetidor de sinais de rádio ativo ou passivo. Porém, para isso é necessário criar satélites nos quais seja possível instalar equipamentos de massa suficientemente grande, e ter sistemas de foguetes potentes capazes de colocar esses satélites em órbita próxima à Terra.

Esses veículos de lançamento foram criados e, em pouco tempo, foram desenvolvidos satélites de grande massa, capazes de transportar equipamentos científicos, de pesquisa e de especialidades complexos, bem como equipamentos de comunicação. A base foi lançada para a criação de sistemas de satélite para diversos fins: meteorológicos, navegação, reconhecimento, comunicações. A importância desses sistemas dificilmente pode ser superestimada. O sistema de comunicação por satélite ocupa o primeiro lugar entre eles.

Imediatamente após o lançamento do primeiro satélite, começaram as experiências de utilização de satélites no sistema de comunicações do país e começou a ser criado um sistema de comunicações por satélite. Foram construídas estações transceptoras terrestres equipadas com antenas parabólicas com um espelho de diâmetro de 12 M. Em 23 de abril de 1965, um satélite de comunicações artificial (ISS) "Molniya" foi lançado em uma órbita elíptica elevada.

Uma alta órbita elíptica com apogeu de 40 mil km, localizada acima do hemisfério norte, e um período orbital de 12 horas possibilitou que a ISS fornecesse retransmissão do sinal de rádio para quase todo o território do país duas vezes ao dia durante 9 horas. O primeiro resultado praticamente significativo foi obtido em 1965, quando foi realizada a troca de programas de televisão entre Moscou e Vladivostok por meio da ISS. Em outubro de 1967, o primeiro sistema de comunicações por satélite do mundo "Orbit" foi colocado em operação.

Em 1975, o Raduga ISS foi lançado em uma órbita circular equatorial, ou geoestacionária, com uma altitude de 35.786 km com um período de revolução ao redor da Terra igual a 24 horas. A direção de rotação do satélite coincidiu com a direção de rotação do nosso planeta, ele permaneceu imóvel no céu e estava, por assim dizer, "suspenso" acima da superfície da Terra. Isso proporcionava comunicação constante por meio desse satélite e tornava mais fácil rastreá-lo. Posteriormente, a ISS "Horizon" foi lançada em órbita geoestacionária.

A experiência operacional do Orbita SCS mostrou que desenvolvimento adicional sistemas associados à construção de estações terrenas deste tipo para servir cidades e vilas com uma população de vários milhares de pessoas não se justificam economicamente. Em 1976, um sistema de comunicação por satélite mais econômico "Ekran" foi criado, a ISS do qual foi lançada em órbita geoestacionária. Estações transceptoras terrestres mais simples e compactas desse sistema foram instaladas em pequenos assentamentos, aldeias, em estações meteorológicas localizadas na Sibéria, regiões do Extremo Norte, parcialmente no Extremo Oriente, e trouxeram os programas da Televisão Central para sua população.

Em 1980, teve início a operação do Moskva SCS, cujas estações terrestres operavam através da Gorizont ISS. As estações transmissoras terrestres deste SSS eram semelhantes às estações SSS "Orbit" e "Ekran", mas possuíam pequenas estações receptoras terrestres, o que possibilitava colocá-las em centros de comunicação, em repetidores de baixa potência e em gráficas. O sinal de rádio recebido pela estação receptora terrestre foi transmitido para uma repetidora de televisão de baixa potência, com a ajuda da qual o programa de televisão foi entregue aos assinantes. O CCC "Moscou" tornou possível transmitir programas da Televisão Central e páginas dos jornais centrais aos cantos mais remotos do país e às instituições soviéticas de praticamente todos os países europeus, norte-americanos e asiáticos fronteiriços.

Comunicação por satélite - hoje

Atualmente, uma constelação orbital é usada no sistema federal de comunicações civis por satélite, que inclui 12 espaçonaves estaduais (SC) operadas pela State Enterprise "Space Communications". A constelação orbital inclui duas espaçonaves da série Express lançadas em 1994 e 1996, sete espaçonaves da série Gorizont desenvolvida na década de 1970, uma da série Ekran-M e dois novos satélites modernos da série Express-A. Além destes ISS, estão em órbita ISS do tipo Yamal-100 (operadora - OAO Gazkom), Bonum-1 e alguns outros. A produção de espaçonaves de nova geração (Express-AM, Yamal-200) está em andamento. Existem cerca de 65 empresas de comunicação por satélite operando na Rússia, o que representa cerca de 7% do número total de operadoras de telecomunicações. Estas empresas fornecem aos seus clientes uma vasta gama de serviços de telecomunicações: desde aluguer canais digitais e caminhos para a prestação de serviços de telefonia, televisão e radiodifusão, multimídia.

Hoje, o CCS se tornou um componente importante da Rede de Comunicação Interconectada da Rússia (BCC). O "Programa de medidas de emergência para apoio estatal à preservação, reposição e desenvolvimento dos sistemas russos de comunicação e transmissão por satélite para fins estatais" (Decreto do Governo da Federação Russa de 1 de fevereiro de 2000, nº 87) e "Espaço Federal O programa da Rússia para 2001-2005 foi desenvolvido e está sendo implementado. "(Resolução do Governo da Federação Russa de 30 de março de 2000, nº 288).

Orientações para o desenvolvimento do CCC

O desenvolvimento de comunicações por satélite para fins civis é dirigido aos níveis governamental, interdepartamental (GKRCH) e departamental (Ministério das Comunicações e Informatização da Federação Russa, Rosaviakosmos, etc.). Os sistemas de comunicação por satélite russos estão sob a jurisdição do estado e são operados pelo estado doméstico (GP KS) ou por operadores comerciais privados.

De acordo com o conceito adotado para o desenvolvimento de VSS na Rússia, um VSS potencial deve incluir três subsistemas:

comunicações fixas por satélite para atender a rede de comunicações interconectadas da Rússia, bem como redes sobrepostas e corporativas;

difusão de televisão por satélite e rádio, incluindo difusão direta, que é uma nova fase no desenvolvimento dos meios eletrónicos modernos;

comunicações móveis pessoais via satélite no interesse dos assinantes móveis e remotos na Rússia e no exterior.

Comunicações fixas por satélite

O serviço fixo por satélite é um serviço de radiocomunicação entre estações terrenas de um determinado local (um ponto fixo localizado em determinadas áreas).

As principais direções de uso de comunicações fixas:

organização de backbone, intrazona e linhas de comunicação locais como parte das Forças Armadas da Rússia;<

fornecer um recurso para criar redes de transmissão de dados;

desenvolvimento de comunicação corporativa e redes de transmissão de dados usando tecnologias VSAT modernas, incluindo acesso à Internet;

desenvolvimento da rede de comunicação internacional;

distribuição de programas federais, regionais, locais e comerciais de televisão e rádio em todo o país;

desenvolvimento de redes de transmissão para jornais e revistas centrais;

redundância da rede primária de backbone do VSS da Rússia.

O sistema de comunicações fixas por satélite nos próximos anos será baseado nos satélites operacionais "Gorizont", nos novos satélites "Express-A", "Yamal-100" e no satélite LMI-1 da organização internacional "Intersputnik". Posteriormente, os novos satélites "Express K" e "Yamal 200/300" serão colocados em operação.

As redes de comunicação por satélite desempenharão um papel importante na modernização dos sistemas de comunicação nas regiões do nordeste da Rússia.

O "Esquema Geral do Componente de Satélite da Rede Primária das Forças Armadas Russas", desenvolvido por OJSC Giprosvyaz por ordem de OJSC Rostelecom e da State Enterprise "Space Communications", define o procedimento para o uso de sistemas de satélite para as Forças Armadas da Rússia .

Prevê-se que o desenvolvimento de redes corporativas será realizado principalmente com base em satélites russos, de acordo com as prioridades determinadas pelo Decreto do Governo da Federação Russa nº 1.016 de 02/09/98.

O sistema de transmissão de TV digital modernizado "Moscou" / "Moscou Global" deve se tornar a base para a transmissão de programas de televisão usando o serviço fixo por satélite. Isso tornará possível a transmissão de programas de televisão estatal socialmente significativos e de toda a Rússia (RTR, "Kultura", ORT) para todas as zonas de transmissão da zona, com três satélites em vez dos dez atuais.

Serviço de transmissão

O serviço de transmissão é baseado em satélites de transmissão direta de televisão, como o ISS "Bonum-1", que é colocado a 36 ° E. e fornece transmissão de mais de duas dezenas de programas de televisão na parte europeia da Rússia.

Uma expansão adicional do sistema de transmissão de TV por satélite (com a possibilidade de transmitir até 40-50 programas comerciais de TV) está prevista para criar uma rede de distribuição de TV nas regiões escassamente povoadas do leste da Rússia, bem como para atender às necessidades de TV regional programas. Este CCS irá disponibilizar novos serviços como TV digital de alta definição, acesso à Internet, etc. No futuro, poderá substituir totalmente o sistema de distribuição de TV por satélite existente com base na utilização do serviço fixo por satélite.

Comunicações móveis por satélite

O sistema de comunicação móvel por satélite russo é implantado com base nos satélites Horizont e é usado para organizar as comunicações governamentais e no interesse da Morsvyaz-Sputnik State Enterprise. Os sistemas "Inmarsat" e "Eutelsat" (subsistemas "Evteltraks") também podem ser usados.

De acordo com o Decreto do Governo da Federação Russa de 2 de setembro de 1998, nº 1.016, durante a implementação de projetos de satélites promissores, medidas devem ser tomadas para preservar a rede de comunicações móveis por satélite na quantidade necessária à manutenção do sistema do governo e das comunicações presidenciais.

Sistema de comunicação móvel pessoal

Em nosso país, vários projetos de comunicações móveis pessoais via satélite estão sendo desenvolvidos (Rostelesat, Signal, Molniya Zond).

As empresas russas estão envolvidas em vários projetos internacionais de comunicações pessoais por satélite (Iridium, Globalstar, ICO, etc.). No momento, estão sendo elaboradas condições específicas para o uso de sistemas de comunicação móvel no território da Federação Russa e sua interface com a Força Aérea da Rússia. Os seguintes estão envolvidos no desenvolvimento e criação de complexos SSS: Operador estatal SE "Comunicações espaciais", Krasnoyarsk NPO / PM nomeado após Reshetnev e Alcatel (criação de três satélites "Express A" de nova geração), NIIR, TsNIIS, Giprosvyaz LLC, GSP RTV, Rostelecom OJSC, etc.

Conclusão

Os sistemas de comunicação por satélite e transmissão de dados são capazes de fornecer a velocidade necessária de implantação e reconfiguração do sistema, confiabilidade e qualidade de comunicação, independência de tarifas à distância. Quase todos os tipos de informações são transmitidos via canais de satélite com um fator de alta disponibilidade.

Hoje, os sistemas de comunicação por satélite tornaram-se parte integrante dos backbones de telecomunicações do mundo, ligando países e continentes. Eles são usados com sucesso em muitos países do mundo e ocuparam seu lugar de direito na rede de comunicação interconectada da Rússia.

Literatura

Timofeev V. V. Sobre o conceito de desenvolvimento de comunicações por satélite na Rússia. - “Boletim de comunicações”, 1999, nº 12.

Vasily Pavlov (Chefe do Departamento de Rádio, Televisão e Comunicações por Satélite do Ministério das Comunicações da Federação Russa). De um discurso em uma reunião sobre o CCS russo e seu papel em atender às necessidades de operadores departamentais e corporativos. - "Redes", 2000, nº 6.

Durev V.G., Zenevich F.O., Kruk B.I. et al., Telecommunications. Introdução à especialidade. - M., 1988.

Regulamentos de rádio para comunicações de rádio da Federação Russa. Edição oficial. Aprovado e efetivado a partir de 01.01.1999 por decisão do Comitê Estadual de Radiofrequências de 28.09.1998. 1999.

Leonid Nevdyaev. Sistemas de satélite Parte 1. Órbitas e parâmetros. - "Redes", 1999, №1-2.

Manual de engenharia de tecnologia espacial. - M., 1977.

MOU Parabel Gymnasium

resumo

Sistemas de comunicação por satélite

Concluído

Goroshkina Ksenia

Estudante do 11º ano

Verificado

Borisov Alexander Vladimirovich

Parabel

Ano de 2010

Introdução 3

1. Princípios de organização de canais de comunicação por satélite 4

2. Órbitas de satélites de comunicação 5

3. Esquema típico da organização dos serviços de comunicação por satélite 6

4. Campos de aplicação das comunicações via satélite 6

4.1. Princípios de comunicação por satélite VSAT 7

4.2. Princípios de organização das comunicações móveis por satélite 7

5. Tecnologias usadas em comunicações por satélite 8

6. História da criação de sistemas de comunicação por satélite 11

6.1. As primeiras linhas de comunicação e transmissão por satélite através dos satélites "Molniya-1" 12

6,2 O primeiro sistema de satélite do mundo "Orbita" para a distribuição de programas de TV 13

6.3. O primeiro sistema de transmissão direta de TV do mundo Ekran 14

6,4 Sistemas de distribuição de programas de TV "Moscou" e "Moscou-Global 15

6,5 Sistema de transmissão de TV via satélite na faixa de 12 GHz 16

6,6. Criação do sistema Intersputnik 16

6,7. Criação de um link de satélite para comunicações governamentais 17

6,8. Em conclusão ... 17

Lista da literatura usada 20

Introdução

Os sistemas de comunicação por satélite (SSS) são conhecidos há muito tempo e são usados para transmitir vários sinais a longas distâncias. Desde o seu início, as comunicações por satélite desenvolveram-se rapidamente e, com o acúmulo de experiência, o aprimoramento de equipamentos, o desenvolvimento de métodos de transmissão de sinais, houve uma transição das linhas individuais de comunicação por satélite para sistemas locais e globais.

Essas taxas de desenvolvimento de CCS são explicadas por uma série de vantagens que possuem. Isso inclui, em particular, alta largura de banda, espaços ilimitados sobrepostos, alta qualidade e confiabilidade dos canais de comunicação. Estas vantagens, que determinam as amplas possibilidades das comunicações via satélite, fazem dela um meio de comunicação único e eficaz. As comunicações por satélite são atualmente a principal forma de comunicação internacional e nacional em longas e médias distâncias. O uso de satélites artificiais para comunicação continua a se expandir conforme as redes de comunicação existentes se desenvolvem. Muitos países estão criando suas próprias redes nacionais de comunicações por satélite.

Um sistema de comunicação automatizado unificado está sendo criado em nosso país. Para isso, diversos meios técnicos de comunicação estão se desenvolvendo, aprimorando e encontrando novas áreas de aplicação.

Em meu ensaio, considerarei os princípios da organização dos sistemas de satélites, o escopo, a história da criação do CCS. Hoje em dia, muita atenção é dada à transmissão via satélite, por isso devemos saber como funciona o sistema.

1. Princípios de organização de canais de comunicação por satélite

A comunicação por satélite é um dos tipos de comunicação de rádio baseada no uso de satélites artificiais como repetidores.

A comunicação por satélite é realizada entre estações terrenas, que podem ser fixas e móveis. A comunicação por satélite é um desenvolvimento da comunicação de retransmissão de rádio tradicional, colocando um repetidor em uma altitude muito elevada (de centenas a dezenas de milhares de quilômetros). Como a zona de sua visibilidade, neste caso, é quase a metade da Terra, não há necessidade de uma cadeia de repetidores. Para transmissão via satélite, o sinal deve ser modulado. A modulação é realizada na estação terrestre. O sinal modulado é amplificado, transferido para a frequência desejada e alimentado para a antena transmissora.

Nos primeiros anos de pesquisa, foram usados repetidores passivos de satélite, que eram um simples refletor de um sinal de rádio (geralmente uma esfera de metal ou polímero com um revestimento de metal), que não carregava nenhum equipamento de transmissão e recepção a bordo. Esses satélites não se espalharam. Todos os satélites de comunicações modernos estão ativos. As repetidoras ativas são equipadas com equipamentos eletrônicos para recepção, processamento, amplificação e retransmissão do sinal. Repetidores de satélite podem ser não regenerativos e regenerativos.

Um satélite não regenerativo, tendo recebido um sinal de uma estação terrena, transfere-o para outra frequência, amplifica e transmite-o para outra estação terrestre. O satélite pode usar vários canais independentes realizando essas operações, cada um dos quais trabalhando com uma determinada parte do espectro (esses canais de processamento são chamados de transponders).

O satélite regenerativo demodula o sinal recebido e o remodula. Como resultado, a correção de erros é realizada duas vezes: no satélite e na estação terrestre receptora. A desvantagem desse método é a complexidade (e, portanto, o custo muito maior do satélite), bem como o aumento do atraso na transmissão do sinal.

2. Órbitas de satélites de comunicação

As órbitas nas quais os transponders de satélite estão localizados são divididas em três classes:

1 - equatorial, 2 - oblíquo, 3 - polar

Um tipo importante de órbita equatorial é órbita geoestacionária, no qual o satélite gira com uma velocidade angular igual à velocidade angular da Terra, na direção que coincide com a direção de rotação da Terra. A vantagem óbvia da órbita geoestacionária é que o receptor na área de serviço “vê” o satélite o tempo todo. No entanto, existe apenas uma órbita geoestacionária e é impossível lançar todos os satélites para ela. Sua outra desvantagem é a altitude elevada e, portanto, o custo mais alto de lançar um satélite em órbita. Além disso, um satélite em órbita geoestacionária é incapaz de servir a estações terrenas na região circumpolar.

Órbita inclinada permite que você resolva esses problemas, no entanto, devido ao movimento do satélite em relação ao observador terrestre, é necessário lançar pelo menos três satélites em uma órbita para fornecer acesso 24 horas às comunicações.

Órbita polar- o caso limite de oblíquo.

Ao usar órbitas inclinadas, as estações terrenas são equipadas com sistemas de rastreamento que apontam a antena para o satélite. As estações que operam com satélites em órbita geoestacionária geralmente também são equipadas com tais sistemas para compensar os desvios da órbita geoestacionária ideal. A exceção são as pequenas antenas usadas para receber televisão por satélite: seu padrão de radiação é amplo o suficiente, de modo que não detectam as vibrações do satélite perto do ponto ideal. Uma característica da maioria dos sistemas de comunicação móvel por satélite é o pequeno tamanho da antena do terminal, o que torna difícil a recepção do sinal.

3. Esquema típico da organização dos serviços de comunicação por satélite

o operador do segmento de satélite cria um satélite de comunicações por conta própria, faz o pedido de fabricação de um satélite a um dos fabricantes de satélite e realiza o seu lançamento e manutenção. Depois que o satélite é colocado em órbita, a operadora do segmento de satélite passa a fornecer serviços de aluguel do recurso de frequência do satélite retransmissor para empresas de serviços de comunicação por satélite.

um operador de serviço de comunicações por satélite celebra um acordo com um operador de segmento de satélite para a utilização (aluguer) de capacidades num satélite de comunicações, utilizando-o como repetidor com uma grande área de serviço. Um operador de serviços de comunicações por satélite constrói a infra-estrutura terrestre da sua rede sobre uma plataforma tecnológica específica produzida pelas empresas que fabricam equipamentos terrestres para comunicações por satélite.

4. Esferas de aplicação das comunicações por satélite:

Comunicações por satélite de backbone: Inicialmente, o surgimento das comunicações por satélite foi ditado pela necessidade de transmissão de grandes quantidades de informações. Com o tempo, a participação da transmissão de voz no volume total do tráfego de backbone vem diminuindo constantemente, dando lugar à transmissão de dados. Com o desenvolvimento das redes de fibra óptica, estas começaram a deslocar as comunicações por satélite do mercado de backbone.

Sistemas VSAT: Os sistemas VSAT (Very Small Aperture Terminal) fornecem serviços de comunicação por satélite para clientes (geralmente pequenas organizações) que não requerem alta largura de banda. A taxa de transferência de dados para um terminal VSAT geralmente não excede 2048 kbps. As palavras "abertura muito pequena" referem-se ao tamanho das antenas terminais em relação ao tamanho das antenas de backbone mais antigas. VSATs operando na banda C geralmente usam antenas com um diâmetro de 1,8-2,4 m, na banda Ku - 0,75-1,8 m. Os sistemas VSAT usam tecnologia de canal sob demanda.

Sistemas de comunicação móvel por satélite: Uma característica da maioria dos sistemas móveis de satélite é o pequeno tamanho da antena do terminal, o que dificulta a recepção do sinal.

4.1. Os princípios de organização de comunicação por satélite VSAT:

O principal elemento da rede VSAT de satélite é o NCC. É o Centro de Controle de Rede que fornece acesso aos equipamentos do cliente pela Internet, rede telefônica pública, outros terminais da rede VSAT e implementa a troca de tráfego dentro da rede corporativa do cliente. O NCC tem uma conexão de banda larga com canais de comunicação de backbone fornecidos por operadoras de backbone e fornece transferência de informações de um terminal VSAT remoto para o mundo exterior.

4.2. Princípios de organização de comunicações móveis por satélite:

Para que a intensidade do sinal que chega ao receptor de satélite móvel seja suficiente, uma de duas soluções é usada:

Os satélites estão localizados em órbita geoestacionária. Uma vez que esta órbita está a uma distância de 35.786 km da Terra, um poderoso transmissor deve ser instalado no satélite.
Muitos satélites estão localizados em órbitas inclinadas ou polares. Ao mesmo tempo, a potência necessária do transmissor não é tão alta e o custo de colocar um satélite em órbita é menor. No entanto, essa abordagem requer não apenas um grande número de satélites, mas também uma extensa rede de interruptores de aterramento.

Os equipamentos do cliente (terminais móveis via satélite, telefones via satélite) interagem com o mundo externo ou entre si através de um satélite retransmissor e estações de interface de uma operadora de serviço móvel via satélite, que fornecem conexão a canais externos de comunicação terrestre (rede telefônica pública, Internet, etc. .)

5. Tecnologias usadas em comunicações por satélite

M uso múltiplo de frequências nas comunicações por satélite. Visto que as frequências de rádio são um recurso limitado, é necessário garantir que as mesmas frequências possam ser usadas por diferentes estações terrenas. Isso pode ser feito de duas maneiras:

separação espacial - cada antena de satélite recebe apenas um sinal de uma área específica, e áreas diferentes podem usar as mesmas frequências.

separação de polarização - diferentes antenas recebem e transmitem um sinal em planos de polarização mutuamente perpendiculares, enquanto as mesmas frequências podem ser usadas duas vezes (para cada um dos planos).

H faixas de frequência.

A escolha da frequência de transmissão de dados da estação terrena para o satélite e do satélite para a estação terrestre não é arbitrária. A frequência afeta, por exemplo, a absorção de ondas de rádio na atmosfera, bem como as dimensões exigidas das antenas transmissoras e receptoras. As frequências nas quais ocorre a transmissão da estação terrena para o satélite diferem das frequências usadas para a transmissão do satélite para a estação terrestre (geralmente a anterior). As frequências usadas nas comunicações por satélite são divididas em intervalos designados por letras:

Nome do intervalo	Frequências	Aplicativo
		Comunicações móveis por satélite
		Comunicações móveis por satélite
	4 GHz, 6 GHz	Comunicações fixas por satélite
	As frequências não são definidas para comunicações por satélite nesta faixa. Para aplicações de radar, o intervalo especificado é 8-12 GHz.	Comunicações fixas por satélite (para fins militares)
	11 GHz, 12 GHz, 14 GHz
		Comunicações fixas por satélite, transmissão por satélite
		Comunicações fixas por satélite, comunicações inter-satélite

A banda Ku permite a recepção com antenas relativamente pequenas e, portanto, é utilizada em televisão por satélite (DVB), apesar das condições climáticas nesta banda terem um impacto significativo na qualidade da transmissão. Para transmissão de dados por grandes usuários (organizações), a banda C é freqüentemente usada. Isso fornece uma melhor recepção, mas requer um tamanho de antena bastante grande.

M modulação e codificação de correção de erros

Uma característica dos sistemas de comunicação por satélite é a necessidade de trabalhar em condições de uma relação sinal / ruído relativamente baixa causada por vários fatores:

distância considerável do receptor do transmissor,
potência limitada do satélite

As comunicações por satélite são pouco adequadas para a transmissão de sinais analógicos. Portanto, para transmitir a fala, ela é pré-digitalizada usando modulação por código de pulso.
Para transmitir dados digitais por um canal de comunicação via satélite, eles devem primeiro ser convertidos em um sinal de rádio que ocupe uma certa faixa de freqüência. Para isso, utiliza-se a modulação (a modulação digital também é chamada de keying).

Devido à baixa potência do sinal, são necessários sistemas de correção de erros. Para isso, vários esquemas de codificação de correção de erros são usados, na maioria das vezes várias versões de códigos convolucionais, bem como códigos turbo.

6. A história da criação de sistemas de comunicação por satélite

A ideia de criar sistemas globais de comunicação por satélite na Terra foi apresentada em 1945. Arthur Clarke, que mais tarde se tornou um famoso escritor de ficção científica. A implementação desta ideia tornou-se possível apenas 12 anos após o surgimento dos mísseis balísticos, com a ajuda dos quais 4 de outubro de 1957 o primeiro satélite artificial da Terra (AES) foi lançado em órbita. Para controlar o vôo do satélite, um pequeno transmissor de rádio foi colocado nele - um farol operando na faixa 27 MHz... Depois de alguns anos 12 de abril de 1961... pela primeira vez no mundo na espaçonave soviética "Vostok" Yu.A. Gagarin fez um voo histórico ao redor da Terra. Ao mesmo tempo, o cosmonauta mantinha comunicação de rádio regular com a Terra. É assim que o trabalho sistemático começou no estudo e uso do espaço exterior para resolver várias tarefas pacíficas.

A criação da tecnologia espacial tornou possível desenvolver sistemas muito eficazes para radiocomunicação e radiodifusão de longa distância. Nos Estados Unidos, iniciou-se um intenso trabalho de criação de satélites de comunicação. Essas obras começaram a se desenvolver em nosso país. O seu vasto território e o fraco desenvolvimento das comunicações, especialmente nas regiões pouco povoadas do Leste, onde a criação de redes de comunicação através de outros meios técnicos (ligações rádio-retransmissoras, cabos, etc.) está associada a elevados custos, tornam este novo tipo de comunicação muito promissor.

Nas origens da criação de sistemas domésticos de rádio por satélite, foram destacados cientistas e engenheiros domésticos que chefiaram grandes centros científicos: M.F. Reshetnev, M.R. Kaplanov, N.I. Kalashnikov, L. Ya. Cantor

As principais tarefas atribuídas aos cientistas foram as seguintes:

Desenvolvimento de repetidores de satélite para transmissão de televisão e comunicações (Ekran, Raduga, Gals), desde 1969 os repetidores de satélite têm sido desenvolvidos em um laboratório separado chefiado por M.V. Brodsky ;

Elaboração de projetos de sistemas para construção de comunicações e radiodifusão por satélite;

Desenvolvimento de equipamentos para estações terrenas de comunicação por satélite (ES): moduladores, demoduladores rebaixadores de sinais FM (modulação em frequência), dispositivos receptores e transmissores, etc .;

Trabalho abrangente para equipar as estações de comunicação e radiodifusão por satélite com equipamentos;

Desenvolvimento da teoria de rastreamento de demoduladores FM com limite de ruído reduzido, métodos de acesso múltiplo, métodos de modulação e codificação de correção de erros;

Desenvolvimento de documentação normativa e técnica para canais, vias de televisão e equipamentos de comunicação de sistemas de satélite;

Desenvolvimento de sistemas de controle e monitoramento para redes AP e de comunicação e radiodifusão por satélite.

Especialistas NIIR muitos sistemas nacionais de comunicação e transmissão por satélite foram criados, os quais ainda estão em operação... O equipamento de transmissão e recepção terrestre e aerotransportado desses sistemas também foi desenvolvido no NIIR. Além do equipamento, os especialistas do instituto propuseram métodos de projeto tanto para os próprios sistemas de satélites quanto para os dispositivos individuais incluídos em sua composição. A experiência de projetar sistemas de comunicação por satélite de especialistas do NIIR se reflete em inúmeras publicações e monografias científicas.

6.1. As primeiras linhas de comunicação e transmissão por satélite através dos satélites "Molniya-1"

Os primeiros experimentos de comunicação por satélite refletindo ondas de rádio do satélite americano "Echo" e da Lua, usados como repetidores passivos, foram realizados por especialistas do NIIR. em 1964... O radiotelescópio do observatório na vila de Zimenki, região de Gorky, recebeu mensagens telegráficas e um desenho simples do British Jodrell Bank Observatory.

Este experimento provou a possibilidade de uso bem-sucedido de objetos espaciais para organizar as comunicações na Terra.

Vários projetos de sistema foram preparados no laboratório de comunicações por satélite, e então ela participou do desenvolvimento do primeiro sistema doméstico de comunicações por satélite "Molniya-1" em faixa de frequência abaixo de 1 GHz. A principal organização para a criação deste sistema foi o Instituto de Pesquisa de Rádio Comunicações de Moscou (MNIIRS). O designer-chefe do sistema Molniya-1 é SENHOR. Kaplanov- Chefe Adjunto do MNIIRS.

Na década de 60, o NIIR estava desenvolvendo um complexo transceptor para o sistema de retransmissão de rádio troposférico Gorizont, que também opera na faixa de frequência abaixo de 1 GHz. Este complexo foi modificado e o equipamento criado, denominado "Gorizont-K", foi utilizado para equipar a primeira linha de comunicação por satélite "Molniya-1", que ligava Moscou a Vladivostok. Esta linha destinava-se à transmissão de um programa de TV ou espectro de grupo de 60 canais telefônicos. Com a participação de especialistas do NIIR, duas estações terrenas (ES) foram equipadas nessas cidades. A MNIIRS desenvolveu um repetidor a bordo do primeiro satélite artificial de comunicações "Molniya-1", que foi lançado com sucesso 23 de abril de 1965... Foi lançado em uma órbita altamente elíptica com um período orbital de 12 horas. Tal órbita era conveniente para atender o território da URSS localizado nas latitudes norte, já que durante oito horas em cada órbita o satélite era visível de qualquer ponto do país . Além disso, o lançamento em tal órbita de nosso território é realizado com menor consumo de energia do que em uma geoestacionária. A órbita do satélite "Molniya-1" manteve seu significado até hoje e é usada, apesar do desenvolvimento predominante de satélites geoestacionários.

6,2 O primeiro sistema de satélite do mundo "Orbit" para a distribuição de programas de TV

Após a conclusão da pesquisa sobre as capacidades técnicas dos satélites "Molniya-1" pelos especialistas do NIIR N.V. Talyzin e L. Ya. Cantor foi proposto para resolver o problema de fornecimento de programas de TV da televisão central para as regiões orientais do país, criando o primeiro sistema de transmissão por satélite do mundo "Orbit" em na faixa de 1 GHz com base no equipamento "Horizon-K".

Em 1965-1967. Em pouco tempo recorde, nas regiões orientais do nosso país, foram construídas e colocadas em funcionamento simultaneamente 20 estações terrenas "Orbit" e uma nova estação central transmissora "Reserve". O sistema Orbita tornou-se o primeiro sistema circular de distribuição de televisão por satélite no qual os recursos de comunicação por satélite são usados de forma mais eficaz.

Refira-se que o alcance do novo sistema Orbit operado nos 800-1000 MHz não era compatível com o atribuído no Regulamento das Radiocomunicações para o serviço fixo por satélite. Os trabalhos de transferência do sistema Orbita para a banda C de 6/4 GHz foram realizados por especialistas do NIIR no período 1970-1972. A estação operando na nova faixa de freqüência foi denominada "Orbit-2". Para isso, foi criado um conjunto completo de equipamentos para operação na faixa internacional de frequências - no trecho Terra-Espaço - na faixa de 6 GHz, no trecho Cosmos-Terra - na faixa de 4 GHz. Sob a direção de V.M. Tsirlina foi desenvolvido um sistema para apontar e rastrear antenas com um dispositivo de software. Este sistema usava um autômato extremo e um método de varredura cônica.

Estação "Orbita-2" começou a ser implantada desde 1972., uma no final de 1986... cerca de 100 deles foram construídos, muitos deles ainda operando estações de transceptor.

Mais tarde, para a operação da rede Orbit-2, o primeiro satélite geoestacionário soviético "Raduga" foi criado e lançado em órbita; I. Ostrovsky, Yu.M. Fomin, etc.) Ao mesmo tempo, tecnologia de fabricação e métodos de processamento de solo de produtos espaciais foram criados e dominados.

Para o sistema Orbit-2, novos dispositivos de transmissão de gradiente foram desenvolvidos (I.E. Mach, M.Z. Zeitlin, etc.), bem como amplificadores paramétricos (A.V. Sokolov, E.L. Ratbil, BC Sanin, VM Krylov) e dispositivos de recepção de sinal (VIDyachkov, VMDorofeev, Yu.A. Afanasyev, VAPolukhin, etc.).

6.3. O primeiro sistema de transmissão direta de TV do mundo "Ekran"

O amplo desenvolvimento do sistema Orbita como meio de fornecimento de programas de TV no final da década de 70 tornou-se economicamente injustificado devido ao alto custo do AP, o que torna inadequada sua instalação em um ponto com população inferior a 100-200 mil. pessoas. O sistema Ekran mostrou-se mais eficaz, operando na faixa de frequência abaixo de 1 GHz e tendo uma alta potência do transmissor repetidor a bordo (até 300 W). O objetivo da criação desse sistema era cobrir áreas escassamente povoadas com transmissão de TV nas regiões da Sibéria, Extremo Norte e parte do Extremo Oriente. Para a sua implementação foram alocadas as frequências 714 e 754 MHz, nas quais foi possível criar dispositivos receptores bastante simples e baratos. O sistema Ekran tornou-se, de fato, o primeiro sistema de transmissão direta por satélite do mundo.

As instalações de recepção desse sistema deveriam ser econômicas tanto para atender pequenos assentamentos quanto para recepção individual de programas de TV.

O primeiro satélite do sistema Ekran foi lançado 26 de outubro de 1976 . em órbita geoestacionária em 99 ° E Um pouco mais tarde, em Krasnoyarsk, as estações coletivas de recepção "Ekran-KR-1" e "Ekran-KR-10" foram lançadas com a potência de saída do transmissor de televisão de 1 e 10 watts. A estação terrestre que transmitia os sinais aos satélites Ekran possuía uma antena com espelho de diâmetro de 12 m, estava equipada com um transmissor Gradiente de 5 kW operando na banda de 6 GHz. As instalações de recepção deste sistema, desenvolvidas por especialistas do NIIR, foram as estações de recepção mais simples e baratas de todas as implementadas naqueles anos. No final de 1987, o número de estações Ekran instaladas chegou a 4.500.

6.4. Sistemas de distribuição de programas de TV "Moscou" e "Moscou-Global"

Outros avanços no desenvolvimento de sistemas de transmissão de TV via satélite em nosso país estão associados à criação do sistema Moskva, no qual os ES tecnicamente obsoletos do sistema Orbita foram substituídos por pequenos ES. Iniciou-se o desenvolvimento de pequenos ES em 1974 na iniciativa N.V. Talyzin e L. Ya. Cantor.

Para o sistema "Moskva" nos satélites "Horizon", foi fornecido um barril de potência aumentado, operando na banda de 4 GHz para uma antena de feixe estreito. As relações de energia no sistema foram escolhidas de forma a garantir a utilização de uma pequena antena parabólica com diâmetro de espelho de 2,5 m no ES receptor sem orientação automática. Uma característica fundamental do sistema "Moscou" era a estrita observância das normas para a densidade do fluxo de potência espectral na superfície da Terra, estabelecidas pelo Regulamento para o efeito das comunicações para sistemas do serviço fixo.... Isso tornou possível usar este sistema para transmissão de TV em toda a URSS. O sistema proporcionou uma recepção de alta qualidade dos programas centrais de TV e rádio. Posteriormente, foi criado outro canal no sistema, destinado à transmissão das páginas do jornal.

Estas estações também se difundiram em instituições nacionais localizadas no exterior (na Europa, no norte da África e em vários outros territórios), o que possibilitou aos nossos cidadãos no exterior aceitar programas domésticos. Ao criar o sistema "Moscou", foram utilizadas várias invenções e soluções originais, que permitiram melhorar tanto a construção do próprio sistema quanto seus complexos de hardware. Este sistema serviu como um protótipo para muitos sistemas de satélite, criados posteriormente nos Estados Unidos e na Europa Ocidental, nos quais satélites de média potência operando na banda de serviço de satélite fixo foram usados para entregar programas de TV para ESs de pequeno porte e custo moderado .

Durante 1986-1988. foi realizado o desenvolvimento de um sistema especial "Moscou-Global" com pequenos APs, destinado a fornecer programas centrais de TV a escritórios de representação nacionais no exterior, bem como a transmitir uma pequena quantidade de informação discreta. Este sistema também está em operação. Ele prevê a organização de um canal de TV, três canais para a transmissão de informações discretas a uma taxa de 4800 bits / se dois canais a uma taxa de 2400 bits / s. Canais discretos de informação foram usados no interesse do Comitê de Radiodifusão e Televisão, TASS e APN (Agência de Notícias Políticas). Para cobrir quase todo o território do globo, ele usa dois satélites localizados em órbita geoestacionária a 11 ° W. e 96 ° E. As estações receptoras possuem espelho com diâmetro de 4 m, podendo o equipamento ser colocado tanto em container especial quanto em ambiente interno.

6,5 Sistema de transmissão de TV por satélite na faixa de 12 GHz

Desde 1976... no NIIR, o trabalho começou na criação de um sistema de televisão por satélite fundamentalmente novo naqueles anos na faixa de frequência de 12 GHz (STV-12) alocado para tal transmissão de TV por satélite, que não teria as restrições sobre a energia irradiada inerente aos sistemas Ekran e Moscou poderia dar cobertura a todo o território de nosso país com transmissões de TV multiprogramas, bem como a troca de programas e a solução do problema da transmissão republicana. Na criação deste sistema, o NIIR era a organização-mãe.

Os especialistas do instituto realizaram estudos que determinaram os parâmetros ótimos desse sistema, e desenvolveram repetidores de bordo multibanco e equipamentos para transmissão e recepção de ES. Na primeira fase de desenvolvimento deste sistema, foi utilizado o satélite doméstico "Gals", os sinais foram transmitidos de forma analógica, foi utilizado equipamento de recepção importado. Posteriormente, foi feita uma transição para equipamentos digitais baseados em um satélite estrangeiro, bem como equipamentos de transmissão e recepção.

6,6. Criação do sistema Intersputnik

Em 1967 g. iniciou-se o desenvolvimento da cooperação internacional dos países socialistas no campo das comunicações via satélite. Seu objetivo era criar internacional sistema de satélite "Intersputnik", projetado para atender às necessidades da Bulgária, Hungria, Alemanha, Mongólia, Polônia, Romênia, URSS e Tchecoslováquia em comunicações telefônicas, transmissão de dados e intercâmbio de programas de TV ... Em 1969 g. o projeto deste sistema foi desenvolvido, a base legal da organização "Intersputnik", e em 1971 foi assinado um acordo para a sua criação.

O sistema Intersputnik se tornou o segundo sistema internacional de comunicações por satélite do mundo (depois do Intelsat). Os especialistas do NIIR desenvolveram projetos do ZS, que com a ajuda da URSS foram construídos em muitos países da comunidade socialista. A primeira estação aérea no exterior foi instalada em Cuba e a segunda na Tchecoslováquia. No total, o NIIR forneceu mais de dez estações aéreas no exterior para receber programas de TV, ar e para fins especiais.

Inicialmente, o Intersputnik utilizou os satélites Molniya-3 em uma órbita altamente elíptica e, desde 1978, dois satélites geoestacionários multilaterais do tipo Horizon com pontos de estação a 14 ° W. e 53 ° (e então 80 °) de longitude leste. Inicialmente, o ZS foi equipado com o transmissor Gradient-K e o complexo receptor Orbit-2.

Todos os sistemas e soluções técnicas para a criação do sistema Intersputnik, bem como o hardware AP foram criados por especialistas NIIR em conjunto com a planta piloto NIIR Promsvyazradio e organizações co-executoras. O sistema Intersputnik ainda está em operação hoje, arrendando os troncos da constelação espacial russa, bem como usando seu satélite geoestacionário LMI-1, localizado a 75 ° E. O trabalho foi realizado em cooperação com a Iskra Production Association (Krasnoyarsk), as fábricas de rádio de Moscou e Podolsk.

O supervisor de trabalho era S.V. Borodich .

6,7. Criação de um link de satélite para comunicações governamentais

Em 1972... um acordo intergovernamental foi concluído entre a URSS e os Estados Unidos sobre a criação de uma linha direta de comunicação governamental (LPS) entre os chefes de estado em caso de emergência. A implementação deste importante acordo governamental foi confiada a especialistas do NIIR. O designer-chefe do desenvolvimento do LPS foi V.L. Bykov, e os executores responsáveis - I A. Yastrebtsov, A.N. Vorobiev.

No território da URSS, foram criados dois ZS: um (em Dubna, perto de Moscou), o segundo (em Zolochev, perto de Lvov). O LPS foi colocado em operação em 1975... Até hoje opera através do ZS "Dubna". Esta foi a primeira experiência na criação de uma linha de satélite por especialistas nacionais no sistema internacional da Intelsat.

6,8. Em custódia…

Em 1960-1980. Os especialistas do NIIR estavam resolvendo problemas muito importantes para nossos problemas estaduais e tecnicamente complexos de criação de sistemas nacionais de comunicação e transmissão por satélite.

· Foram criados sistemas de distribuição de programas de TV no vasto território de nosso país, incluindo a transmissão direta de TV via satélite. Muitos sistemas criados na NIIR foram os primeiros no mundo: Orbit, Ekran, Moskva, etc. Os equipamentos da parte terrestre desses sistemas, assim como os equipamentos de bordo, também foram desenvolvidos pela NIIR, foram produzidos pela indústria nacional.

· Os sistemas de comunicação e transmissão via satélite tornaram possível atender às necessidades de dezenas de milhões de cidadãos de nosso país, especialmente aqueles que viviam em regiões escassamente povoadas da Sibéria Ocidental e do Extremo Oriente. Com a criação dos sistemas de satélite nessas regiões, os cidadãos, pela primeira vez, tiveram a oportunidade de receber programas centrais da televisão em tempo real.

· A introdução de sistemas de satélite foi extremamente importante para o desenvolvimento econômico e social das regiões remotas da Sibéria e do Extremo Oriente, e de todo o país.

· A população de Sakhalin, Kamchatka, Território Khabarovsk e muitas outras áreas remotas ganhou acesso à rede telefônica pública.

· Cientistas do NIIR realizaram pesquisas originais com o objetivo de criar métodos de cálculo de vários tipos de dispositivos usados em sistemas de comunicação por satélite. Eles também criaram metodologias para projetar sistemas de comunicação por satélite e escreveram uma série de monografias fundamentais e artigos científicos sobre problemas de comunicação por satélite.

Conclusão

As organizações modernas caracterizam-se por um grande volume de informações diversas, principalmente eletrônicas e de telecomunicações, que passam por elas todos os dias. Portanto, é importante ter uma saída de alta qualidade para os nós de comutação que fornecem acesso a todas as linhas de comunicação importantes. Na Rússia, onde as distâncias entre os assentamentos são enormes e a qualidade das linhas terrestres é ruim, a solução ideal para esse problema é o uso de sistemas de comunicação por satélite (SSS).

Inicialmente, os CCCs eram usados para transmitir um sinal de TV. Nosso país é caracterizado por um vasto território que precisa ser percorrido por meios de comunicação. Tornou-se mais fácil fazer isso após o advento das comunicações por satélite, ou seja, o sistema Orbit-2. Mais tarde, surgiram os telefones via satélite, cuja principal vantagem é a independência da presença de quaisquer redes locais de telefonia. A comunicação telefônica de alta qualidade está disponível em quase qualquer lugar do mundo.

No âmbito do programa presidencial “Serviço de Comunicação Universal”, foram instalados postos públicos em cada povoado e postos públicos via satélite em zonas particularmente remotas.

De acordo com o programa-alvo federal "Desenvolvimento da TV e da Radiodifusão na Federação Russa para 2009-2015", a transmissão digital está sendo introduzida na Rússia. O programa é totalmente financiado, inclusive os fundos irão para a criação de satélites multifuncionais.

Bibliografia

1. Recurso da Internet "História das comunicações por satélite" http://sviazist.nnov.ru/modules/myarticles/article.php?storyid=1026

2. Recurso da Internet "Princípios de organização das comunicações por satélite" http://vsatinfo.ru/index.php?option=com_sobi2&catid=30&Itemid=0

3. Recurso da Internet "Enciclopédia Gratuita"

http://ru.wikipedia.org

Análise

para o resumo "Sistemas de comunicação por satélite"

Alunos de 11 anos MOU Parabel Gymnasium

Goroshkina Xenia

O tema do resumo é totalmente divulgado. O material em todas as seções é interessante, apresentado de forma acessível e clara. Belas ilustrações. A estrutura do resumo é seguida. O trabalho pode ser usado como um auxílio didático para os alunos.

Avaliação "EXCELENTE"

Especialista: Borisov A.V. professor de física

Engenheiros trabalham no primeiro satélite de comunicações comerciais do mundo, Early Bird

Pelos padrões de hoje, o satélite Early Bird ( INTELSAT I) tinha capacidades mais do que modestas: com uma largura de banda de 50 MHz, podia fornecer até 240 canais de comunicação telefônica. A qualquer momento, a comunicação poderia ser realizada entre uma estação terrena nos Estados Unidos e apenas uma das três estações terrenas na Europa (no Reino Unido, França ou Alemanha), que estavam interconectadas por linhas de comunicação por cabo.

Mais tarde, a tecnologia avançou, e o satélite INTELSAT IX já tinha uma largura de banda de 3456 MHz.

Por muito tempo, na URSS, as comunicações por satélite foram desenvolvidas apenas no interesse do Ministério da Defesa da URSS. Devido ao maior sigilo do programa espacial, o desenvolvimento das comunicações por satélite nos países socialistas ocorreu de forma diferente do que nos países ocidentais. O desenvolvimento das comunicações civis por satélite começou com um acordo entre 9 países do bloco socialista para a criação do sistema de comunicações Intersputnik, que foi assinado apenas em 1971.

Repetidores de satélite

Satélite de comunicação passiva Echo-2. A esfera inflável metalizada serviu como um repetidor passivo

Nos primeiros anos de pesquisa, repetidores de satélite passivos foram usados (exemplos são os satélites Echo e Echo-2), que eram um refletor de sinal de rádio simples (geralmente uma esfera de metal ou polímero com sputtering de metal) que não transportava qualquer transmissão e recepção equipamento a bordo. ... Esses satélites não se espalharam. Todos os satélites de comunicações modernos estão ativos. As repetidoras ativas são equipadas com equipamentos eletrônicos para recepção, processamento, amplificação e retransmissão do sinal. Repetidores de satélite podem ser não regenerativo e regenerativo... Um satélite não regenerativo, tendo recebido um sinal de uma estação terrena, transfere-o para outra frequência, amplifica e transmite-o para outra estação terrestre. O satélite pode usar vários canais independentes realizando essas operações, cada um dos quais trabalhando com uma determinada parte do espectro (esses canais de processamento são chamados de transponders).

Órbitas repetidoras de satélite

As órbitas nas quais os transponders de satélite estão localizados são divididas em três classes:

equatorial,
inclinado,
polar.

Uma variedade importante órbita equatorialé uma órbita geoestacionária na qual um satélite gira com uma velocidade angular igual à velocidade angular da Terra, em uma direção que coincide com a direção de rotação da Terra. A vantagem óbvia da órbita geoestacionária é que o receptor na área de serviço “vê” o satélite o tempo todo.

No entanto, existe apenas uma órbita geoestacionária e é impossível lançar todos os satélites para ela. Sua outra desvantagem é a altitude elevada e, portanto, o custo mais alto de lançar um satélite em órbita. Além disso, um satélite em órbita geoestacionária não é capaz de servir a estações terrestres na região circumpolar.

Órbita polar- o caso limite de oblíquo (com inclinação de 90º).

Reutilização de frequência. Áreas de cobertura

separação espacial- cada antena de satélite recebe um sinal apenas de uma determinada área, enquanto áreas diferentes podem usar as mesmas frequências,

separação de polarização- diferentes antenas recebem e transmitem um sinal em planos de polarização perpendiculares entre si, enquanto as mesmas frequências podem ser usadas duas vezes (para cada um dos planos).

Um mapa de cobertura de satélite geoestacionário típico inclui os seguintes componentes:

feixe global- comunica-se com as estações terrenas em toda a área de cobertura, são atribuídas frequências que não se cruzam com outros feixes deste satélite.

raios dos hemisférios ocidental e oriental- esses feixes são polarizados no plano A, e a mesma faixa de frequência é usada nos hemisférios oeste e leste.

raios de zona- polarizado no plano B (perpendicular a A) e usa as mesmas frequências dos feixes dos hemisférios. Assim, uma estação terrena localizada em uma das zonas também pode usar feixes hemisféricos e um feixe global.

Neste caso, todas as frequências (exceto aquelas reservadas para o feixe global) são usadas repetidamente: nos hemisférios ocidental e oriental e em cada uma das zonas.

Bandas de freqüência

Antena para recepção de TV via satélite (banda Ku)

Antena parabólica para banda C

As frequências usadas nas comunicações por satélite são divididas em intervalos, indicados por letras. Infelizmente, em outra literatura, os limites exatos dos intervalos podem não coincidir. Os valores do guia são fornecidos na recomendação V.431-6 da ITU:

Nome do intervalo	Frequências (de acordo com ITU-R V.431-6)	Aplicativo
eu	1,5 GHz	Comunicações móveis por satélite
S	2,5 GHz	Comunicações móveis por satélite
COM	4 GHz, 6 GHz	Comunicações fixas por satélite
X	As frequências não são definidas para comunicações via satélite pelas recomendações do ITU-R. Para aplicações de radar, o intervalo especificado é 8-12 GHz.	Comunicações fixas por satélite (para fins militares)
Ku	11 GHz, 12 GHz, 14 GHz
K	20 GHz	Comunicações fixas por satélite, transmissão por satélite
Ka	30 GHz	Comunicações fixas por satélite, comunicações inter-satélite

Freqüências mais altas também são usadas, mas seu aumento é dificultado pela alta absorção das ondas de rádio dessas freqüências pela atmosfera. A banda Ku permite a recepção com antenas relativamente pequenas e, portanto, é utilizada em televisão por satélite (DVB), apesar das condições climáticas nesta banda terem um impacto significativo na qualidade da transmissão.

Para transmissão de dados por grandes usuários (organizações), a banda C é freqüentemente usada. Isso fornece uma melhor recepção, mas requer um tamanho de antena bastante grande.

Modulação e codificação anti-ruído

Uma característica dos sistemas de comunicação por satélite é a necessidade de trabalhar em condições de uma relação sinal / ruído relativamente baixa causada por vários fatores:

distância considerável do receptor do transmissor,
potência limitada do satélite (incapacidade de transmitir em alta potência).

Como resultado, as comunicações por satélite são inadequadas para a transmissão de sinais analógicos. Portanto, para transmitir a fala, ela é pré-digitalizada usando, por exemplo, modulação por código de pulso (PCM).

Para transmitir dados digitais por um canal de comunicação via satélite, eles devem primeiro ser convertidos em um sinal de rádio que ocupe uma certa faixa de freqüência. Para isso, a modulação é aplicada (modulação digital também é chamada de manipulação) Os tipos mais comuns de modulação digital para aplicações de comunicação por satélite são o chaveamento de fase e a modulação de amplitude em quadratura. Por exemplo, os sistemas DVB-S2 usam QPSK, 8-PSK, 16-APSK e 32-APSK.

A modulação é realizada na estação terrestre. O sinal modulado é amplificado, transferido para a frequência desejada e alimentado para a antena transmissora. O satélite recebe o sinal, amplifica, às vezes regenera, transfere para outra frequência e, usando uma determinada antena transmissora, o transmite para o solo.

Acesso múltiplo

Para garantir a possibilidade de uso simultâneo de um repetidor de satélite por vários usuários, são utilizados sistemas de acesso múltiplo:

Acesso múltiplo por divisão de frequência - dando a cada usuário uma faixa de frequência separada.

acesso múltiplo por divisão de tempo - cada usuário recebe um determinado intervalo de tempo (timeslot) durante o qual ele transmite e recebe dados.

acesso múltiplo por divisão de código - neste caso, cada usuário recebe uma sequência de código ortogonal às sequências de código de outros usuários. Os dados do usuário são sobrepostos na sequência do código de forma que os sinais transmitidos por diferentes usuários não interfiram entre si, embora sejam transmitidos nas mesmas frequências.

Além disso, muitos usuários não precisam de acesso constante às comunicações por satélite. Esses usuários são atribuídos a um canal de comunicação (timeslot) sob demanda usando a tecnologia DAMA (Demand Assigned Multiple Access).

Aplicativos de comunicação por satélite

Comunicações por satélite de backbone

Inicialmente, o surgimento das comunicações por satélite foi ditado pela necessidade de transmissão de grandes quantidades de informações. O primeiro sistema de comunicação por satélite foi o sistema Intelsat, depois foram criadas organizações regionais semelhantes (Eutelsat, Arabsat e outras). Com o tempo, a participação da transmissão de voz no volume total do tráfego de backbone vem diminuindo constantemente, dando lugar à transmissão de dados.

Com o desenvolvimento das redes de fibra óptica, estas começaram a deslocar as comunicações por satélite do mercado de backbone.

Sistemas VSAT

As palavras "abertura muito pequena" referem-se ao tamanho das antenas terminais em relação ao tamanho das antenas de backbone mais antigas. Os VSATs que operam na banda C geralmente usam antenas com diâmetro de 1,8-2,4 m, na banda Ku - 0,75-1,8 m.

Os sistemas VSAT usam tecnologia de canal sob demanda.

Sistemas de comunicação móvel por satélite

Uma característica da maioria dos sistemas de comunicação móvel por satélite é o pequeno tamanho da antena do terminal, o que torna difícil a recepção do sinal. Para que a intensidade do sinal que chega ao receptor seja suficiente, uma de duas soluções é aplicada:

Muitos satélites estão localizados em oblíquo ou polarórbitas. Ao mesmo tempo, a potência necessária do transmissor não é tão alta e o custo de colocar um satélite em órbita é menor. No entanto, essa abordagem requer não apenas um grande número de satélites, mas também uma extensa rede de interruptores de aterramento. Um método semelhante é usado pelas operadoras Iridium e Globalstar.

As operadoras móveis competem com as operadoras de satélite pessoal. Caracteristicamente, tanto a Globalstar quanto a Iridium passaram por sérias dificuldades financeiras, que levaram a Iridium a reorganização falência em 1999

Em dezembro de 2006, um satélite geoestacionário experimental Kiku-8 foi lançado com uma grande área de antena recorde, que deveria ser usada para testar a tecnologia de comunicações por satélite com dispositivos móveis do tamanho de telefones celulares.

Internet via satélite

A comunicação via satélite é utilizada na organização da "última milha" (canal de comunicação entre o provedor de Internet e o cliente), principalmente em locais com infraestrutura pouco desenvolvida.

As características desse tipo de acesso são:

Separação do tráfego de entrada e saída e atração de tecnologias adicionais para combiná-los. Portanto, esses compostos são chamados assimétrico.
Uso simultâneo do canal de entrada de satélite por vários (por exemplo 200) usuários: os dados são transmitidos simultaneamente através do satélite para todos os clientes "intercalados", o terminal do cliente está empenhado em filtrar dados desnecessários (por este motivo, "Pesca de um satélite" é possível).

O tipo de canal de saída é distinto:

Terminais funcionando apenas para recepção de sinal (a opção de conexão mais barata). Neste caso, para o tráfego de saída, você deve ter uma conexão de Internet diferente, cujo provedor é nomeado provedor terrestre... Para trabalhar em tal esquema, o software de tunelamento está envolvido, geralmente incluído na entrega do terminal. Apesar da complexidade (incluindo a dificuldade de configuração), esta tecnologia é atraente devido à sua alta velocidade em comparação com o dial-up por um preço relativamente baixo.
Terminais de recepção e transmissão. O canal de saída é organizado estreitamente (em comparação com o de entrada). Ambas as direções são fornecidas pelo mesmo dispositivo e, portanto, esse sistema é muito mais fácil de configurar (especialmente se o terminal for externo e estiver conectado a um computador por meio de uma interface Ethernet). Tal esquema requer a instalação de um conversor mais complexo (recepção-transmissão) na antena.

Em qualquer dos casos, os dados do prestador para o cliente são transmitidos, em regra, de acordo com a norma de difusão digital DVB, o que permite utilizar o mesmo equipamento tanto para acesso à rede como para recepção de televisão por satélite.

Desvantagens das comunicações via satélite

Imunidade a ruído fraca

As enormes distâncias entre as estações terrenas e um satélite fazem com que a relação sinal-ruído no receptor seja muito baixa (muito menor do que na maioria dos links de microondas). Para fornecer uma probabilidade de erro aceitável nessas condições, é necessário usar antenas grandes, elementos de baixo ruído e códigos complexos de correção de erros. Este problema é especialmente agudo em sistemas de comunicação móvel, uma vez que eles têm restrições no tamanho da antena e, como regra, na potência do transmissor.

Influência da atmosfera

A qualidade das comunicações por satélite é fortemente influenciada por efeitos na troposfera e na ionosfera.

Absorção troposférica

A absorção de um sinal pela atmosfera depende de sua frequência. Os máximos de absorção estão em 22,3 GHz (ressonância de vapor d'água) e 60 GHz (ressonância de oxigênio). Em geral, a absorção afeta significativamente a propagação de sinais acima de 10 GHz (ou seja, a partir da banda Ku). Além da absorção, durante a propagação das ondas de rádio na atmosfera, ocorre um efeito de desvanecimento, que é causado pela diferença nos índices de refração das diferentes camadas da atmosfera.

Efeitos ionosféricos

Os efeitos na ionosfera são devidos a flutuações na distribuição de elétrons livres. Os efeitos ionosféricos que afetam a propagação das ondas de rádio incluem cintilação, absorção, atraso de propagação, variância, mudança de frequência, rotação do plano de polarização... Todos esses efeitos diminuem com frequência crescente. Para sinais com frequências acima de 10 GHz, seu efeito é pequeno.

Sinais de frequência relativamente baixa (banda L e parcialmente banda C) sofrem de cintilação ionosférica decorrentes de irregularidades na ionosfera. O resultado dessa oscilação é uma intensidade do sinal em constante mudança.

Atraso de propagação de sinal

O problema do atraso de propagação do sinal de uma forma ou de outra afeta todos os sistemas de comunicação por satélite. Os sistemas que usam um transponder de satélite em órbita geoestacionária têm a latência mais alta. Nesse caso, o atraso devido à velocidade finita de propagação das ondas de rádio é de cerca de 250 ms, e levando em consideração os atrasos de multiplexação, comutação e processamento de sinal, o atraso total pode ser de até 400 ms.

O atraso de propagação é mais indesejável em aplicativos de tempo real, como telefonia. Além disso, se o tempo de propagação do sinal através do canal de comunicação via satélite for 250 ms, a diferença de tempo entre as réplicas dos assinantes não pode ser inferior a 500 ms.

Em alguns sistemas (por exemplo, sistemas VSAT usando uma topologia em estrela), o sinal é transmitido duas vezes pelo link de satélite (de um terminal para um local central e de um local central para outro terminal). Nesse caso, o atraso total é duplicado.

Influência da interferência solar

Veja também

JSC "Sistemas de Informação por Satélite" em homenagem ao Acadêmico MF Reshetnev "

Notas (editar)

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Sistema de transmissão e comunicação por satélite Yamal
VSAT FAQ
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Literatura

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Ascent to Orbit, a Scientific Autobiography: The Technical Writings of Arthur C. Clarke. - Nova York: John Wiley & Sons, 1984.

Os dolorosos problemas estão sendo resolvidos por uma cadeia de estações espaciais com um período orbital de 24 horas, ocupando uma altitude de 42.000 km em relação ao centro da Terra ... no plano equatorial.

A. Clark, 1945.

Na Idade da Pedra, uma rede coerente funciona repetindo ações para regular a quantidade de fumaça emitida por um incêndio. A terra conheceu os corredores, Little Muk tornou-se o melhor. O sistema moderno usa espaçonaves. A vantagem do satélite é a grande cobertura do território. As ondas são usadas principalmente curtas, capazes de se propagar em linha reta. O mundo é um - os preços estão em toda parte ...

Pré-requisitos para uso

A ideia da retransmissão foi concebida por Emile Guarini-Foresio em 1899. O conceito de transmissão de sinal mediada foi publicado pelo German Journal for Electrical Engineering (volume 16, 35-36). Arthur Clarke em 1945 expressou o conceito de um sistema de comunicação entre espaçonaves geoestacionárias. O escritor se recusou a obter uma patente, rejeitando duas conclusões:

Baixa probabilidade de a ideia ser implementada.
A necessidade de passar a ideia para a humanidade como um todo.

Ao mesmo tempo, o cientista indicava as coordenadas da melhor cobertura de áreas da superfície do planeta:

30 graus leste - África, Europa.
150 graus leste - China, Oceania.
90 graus W. - America.

O escritor baixou a frequência de operação, expressando sua intenção de usar 3 MHz, reduzindo os refletores hipotéticos (alguns pés).

Sistemas de micro-ondas baseados em solo

O consórcio anglo-francês, liderado por André Clavier, foi mais longe. As primeiras tentativas bem-sucedidas de usar a faixa de comunicação por microondas datam de 1931. O Canal da Mancha demonstrou a transmissão de informações na frequência de 1,7 GHz (banda celular moderna) por 64 quilômetros por estações equipadas com antenas de 3 metros de diâmetro, conectando Dover e Calais.

Interessante! O primeiro canal comercial de televisão VHF usava 300 MHz.

Os historiadores tendem a ver a Segunda Guerra Mundial como o cavalo que levou a indústria ao topo. A invenção do clístron e o aprimoramento das tecnologias para a fabricação de parabolóides deram uma contribuição inestimável. O apogeu das relações transatlânticas remonta à década de 1950.

Para referência! A primeira linha de revezamento, formada por oito repetidores, Nova York - Boston, foi construída em 1947.

A América e a Europa estabeleceram a transmissão de informações por repetidores (comunicação por rádio, chamada relé). A transmissão comercial começou imediatamente. Uma característica da comunicação por microondas é chamada de capacidade de prever com precisão o resultado já no estágio de projeto do sistema.

Para referência! A comunicação de relé é uma tecnologia para transmitir sinais digitais analógicos entre receptores no campo de visão.

Nave espacial

O primeiro satélite soviético (1957) transportou equipamento de comunicação. Três anos depois, os americanos ergueram um balão inflável a 1.500 km de altura, que servia como repetidor passivo, graças ao revestimento metalizado da esfera. Em 20 de agosto de 1964, 11 países, incluindo a URSS, assinaram um acordo para a criação da Intelsat (comunicações internacionais). O bloco soviético seguiu o caminho do sigilo enquanto o Ocidente ganhava dinheiro. O Bloco de Leste criou seu próprio programa em 1971.

Os satélites foram um verdadeiro achado, permitindo que você conecte as costas opostas do oceano. A fibra ótica é uma alternativa.

Os militares foram os primeiros a lançar o azarão junto com a comunicação troposférica, que utilizou o efeito de reflexão das ondas pelas camadas superiores. As comunicações de microondas soviéticas foram interceptadas pelo grupo celestial Rhyolite. Um sistema desenvolvido para a CIA (EUA). O dispositivo assumiu uma posição capturada por um feixe terrestre de comunicações de retransmissão soviética, gravando mensagens. Os territórios da China e da Europa Oriental foram controlados. O diâmetro dos refletores em forma de guarda-chuva atingiu 20 metros.

A liderança dos Estados Unidos sempre soube das intenções dos dirigentes da URSS, ouvindo tudo, inclusive telefonemas. Hoje, os sistemas de satélite permitem, graças ao efeito Doppler, atender remotamente qualquer conversa "confidencial" realizada em salas equipadas com uma típica janela de vidro duplo.

Registram-se as primeiras tentativas de implementar as ideias de Nikola Tesla no espaço: transmissão sem fio de eletricidade por antenas de satélite. O épico começou em 1975. Agora o conceito voltou para casa. A Torre Wardencliffe há muito foi destruída, mas a ilha principal do Havaí recebeu seus 20 watts sem fio.

Para referência! O uso de comunicações espaciais tem se mostrado uma alternativa economicamente viável à fibra óptica.

Recursos de sinal

Não admira o uso de satélites, com isso dito.

Janelas de transparência

O fenômeno de absorção de ondas pela atmosfera é conhecido há muito tempo. Os cientistas, tendo estudado o fenômeno, concluíram:

A atenuação do sinal é determinada pela frequência.
Janelas de transparência são observadas.
O fenômeno é modulado pelas condições climáticas.

Por exemplo, a faixa de milímetros (30-100 GHz) é fortemente suprimida pela chuva. A vizinhança da frequência de 60 GHz absorve moléculas de oxigênio, 22 GHz - água. Freqüências abaixo de 1 GHz são cortadas pela radiação da galáxia. O ruído da temperatura da atmosfera tem um impacto negativo.

O anterior explica a escolha de frequências de comunicação espacial modernas. Uma lista completa das características do sinal da banda Ku é mostrada na figura.

A banda C também é usada.

Áreas de recepção

O feixe, cruzando a superfície da Terra, forma curvas isotrópicas de recepção equivalente. As perdas totais são:

200 dB - banda C.
206 dB - banda Ku.

A interferência solar pode interferir no ensacamento. As piores condições, com duração de 5 a 6 dias, são criadas pela baixa temporada (inverno, outono). A interferência da luminária proporciona aos técnicos da estação terrestre trabalho garantido. Os sistemas de rastreamento são desligados durante um fenômeno natural. Caso contrário, os discos voadores podem pegar o Sol, dando comandos errados aos sistemas de estabilização de bordo. Bancos e aeroportos recebem um aviso: as comunicações serão interrompidas temporariamente.

Zonas de Fresnel

Obstáculos ao redor da torre de comunicação provocam a adição de ondas, formando zonas de atenuação / subida do sinal. O fenômeno explica a necessidade de um espaço limpo perto do transceptor. Felizmente, os fornos de micro-ondas não têm essa desvantagem. Graças a uma característica importante, todo residente de verão pega NTV + com uma placa.

Tremeluzir

Mudanças imprevisíveis na atmosfera fazem com que o sinal mude constantemente. Flutuações de até 12 dB em amplitude afetam uma largura de banda de 500 MHz. O fenômeno dura 2-3 horas no máximo. A oscilação evita que as estações terrestres rastreiem o satélite, exigindo uma ação preventiva.

Linearidade do feixe

Uma característica do microondas é considerada uma trajetória de raio retilíneo. O fenômeno permite que você concentre energia, reduzindo os requisitos para sistemas de bordo. Certamente, a primeira tarefa era espionagem. Mais tarde, as antenas deixaram de ser direcionadas de forma restrita, cobrindo vastos territórios, como a Rússia.

Os engenheiros consideram a propriedade uma desvantagem: é impossível contornar montanhas, ravinas.

Características da adição de onda

Praticamente não há padrão de interferência. É possível compactar significativamente os canais de frequência adjacentes.

Capacidade

O teorema de Kotelnikov define o limite superior do espectro do sinal transmitido. O limite é definido diretamente pela frequência da portadora. As microondas, devido aos seus valores elevados, contêm até 30 vezes mais informações do que o VHF.

A possibilidade de regeneração

O desenvolvimento de tecnologias digitais abriu caminho para técnicas de correção de erros. Satélite artificial:

recebeu um sinal fraco;
decodificado;
bugs corrigidos;
codificado;
Passou.

A excelente qualidade das comunicações por satélite tornou-se um "proverbial".

Antenas terrestres

As antenas parabólicas são chamadas de parabolóides. O diâmetro chega a 4 metros. Além do acima, existem 2 tipos de antenas de comunicação relé (ambas terrestres):

Lentes dielétricas.
Antenas de chifre.

Os parabolóides fornecem alta seletividade, permitindo que um feixe se comunique por milhares de quilômetros. Um prato típico não é capaz de transmitir um sinal; é necessário um desempenho superior.

Princípio de operação

Os satélites espiões se movem constantemente, proporcionando relativa invulnerabilidade e sigilo de vigilância. O uso de tecnologias pacíficas tomou um caminho diferente. Conceito de Clark implementado:

A órbita equatorial é o lar de centenas de satélites geoestacionários.
A estabilidade da posição fornece facilidade de apontar o equipamento de solo.
A altitude orbital (35.786 metros) é fixa, pois é necessário equilibrar a gravidade da Terra pela força centrífuga.

O aparelho cobre parte do território do planeta.

O sistema Intelsat é formado por 19 satélites agrupados em quatro regiões. O assinante vê 2 a 4 ao mesmo tempo.

A vida útil do sistema é de 10-15 anos, então o equipamento obsoleto é alterado. Os efeitos gravitacionais dos planetas e do Sol revelam a necessidade do uso de sistemas de estabilização. O processo de correção reduz significativamente o recurso de combustível dos veículos. O complexo Intelsat permite desvios de posição de até 3 graus, estendendo a vida do enxame orbital (mais de três anos).

Frequências

A janela de transparência é limitada à faixa de 2 a 10 GHz. A Intelsat usa a região de 4-6 GHz (banda C). O aumento da carga causou a transição de parte do tráfego para a banda Ku (14,11,12 GHz). A área de trabalho é distribuída em porções para transponders. O sinal terrestre é recebido, amplificado e emitido de volta.

Problemas

O alto custo de lançamento. Superar 35 mil quilômetros exige muitos recursos.
O atraso de propagação do sinal excede um quarto de segundo (chegando a 1 s).
Um pequeno ângulo de inclinação da linha de visão de uma aeronave artificial aumenta os custos de energia.
A área de recepção está coberta de forma ineficaz. Espaços gigantes não têm assinantes. A eficiência da transmissão é extremamente baixa.
As janelas de transparência são estreitas, as estações terrestres precisam estar espalhadas geograficamente para mudar a polarização.

Soluções

Parcialmente, as desvantagens são eliminadas pela introdução de uma órbita inclinada. O satélite deixa de ser geoestacionário (veja acima, satélites espiões da Guerra Fria). São necessários pelo menos três dispositivos equidistantes para garantir a comunicação 24 horas por dia.

Órbita polar

A órbita polar sozinha é capaz de cobrir a superfície. No entanto, vários períodos orbitais da espaçonave serão necessários. Um enxame de satélites, espaçados ao redor da esquina, é capaz de resolver o problema. As órbitas polares contornaram a transmissão comercial, tornando-se um fiel assistente dos sistemas:

navegação;
meteorologia;
estações de controle de solo.

Órbita inclinada

Tilt foi usado com sucesso por satélites soviéticos. A órbita é caracterizada pelos seguintes parâmetros:

período de circulação - 12 horas;
inclinação - 63 graus.

Visível por 8/12 horas, três satélites fornecem comunicação para regiões polares inacessíveis do equador.

Telefone via Satélite

O dispositivo móvel ocupa espaço diretamente, contornando as torres terrestres. O primeiro Inmarsat de 1982 proporcionou acesso aos marítimos. A espécie terrestre foi criada sete anos depois. O Canadá foi o primeiro a reconhecer os benefícios de equipar áreas desérticas com habitantes raros. Seguindo o programa, os Estados Unidos dominaram.

O problema é resolvido com o lançamento de satélites voando baixo:

O período de circulação é de 70..100 minutos.
Altura 640..1120 km.
A área de cobertura é um círculo com raio de 2.800 km.

Considerando os parâmetros físicos, a duração de uma sessão de comunicação individual cobre o intervalo de 4 a 15 minutos. Manter o desempenho requer um certo esforço. Alguns comerciantes americanos faliram nos anos 90, sem conseguir assinantes suficientes.

Peso e dimensões estão melhorando continuamente. A Globalstar oferece software proprietário de smartphone que usa Bluetooth para captar o sinal de um receptor de satélite relativamente volumoso.

Os telefones via satélite requerem uma antena de recepção potente, de preferência uma antena fixa. Eles equipam principalmente edifícios e transportes.

Operadores

O ACeS cobre a Ásia com um único satélite.
Operador mais antigo da Inmarsat (1979). Equipa iates, navios. Com 11 aeronaves, a empresa está se expandindo lentamente no mercado de telefonia móvel com a ajuda da ACeS.
A Thuraya atende a Ásia, Austrália, Europa, África e Oriente Médio.
A MSAT / SkyTerra é uma fornecedora americana que usa equipamentos equivalentes à Inmarsat.
Terrestar cobre a América do Norte.
IDO Global Communications está inativo.

Redes

Os projetos comerciais são limitados.

GlobalStar

A GlobalStar é uma criação conjunta da Qualcomm e da Loral Corporation, mais tarde apoiada pela Alcatel, Vodafone, Hyundai, AirTouch, Deutsche Aerospace. O lançamento de 12 satélites foi interrompido, a primeira chamada ocorreu em 1 ° de novembro de 1998. O custo inicial (fevereiro de 2000) foi de $ 1,79 / min. Depois de passar por uma série de falências e transformações, a empresa atende clientes em 120 países.

Fornece 50% do tráfego dos EUA (mais de 10.000 chamadas). A operação é suportada por repetidores terrestres. 40 no total, incluindo 7 acomodados na América do Norte. Territórios desprovidos de repetidores terrestres formam uma zona de silêncio (Sul da Ásia, África). Embora os dispositivos regularmente percorram as alturas celestiais.

Os assinantes recebem números de telefone dos EUA, exceto do Brasil, onde atribuem o código +8818.

Lista de serviços:

Chamadas de voz.
Sistemas de posicionamento com erro de 30 km.
Acesso por pacote à Internet de 9,6 kbps.
Comunicação móvel CSD GSM.
Roaming.

Os telefones usam a tecnologia Qualcomm CDMA, exceto Ericsson e Telit, que aceitam cartões SIM tradicionais. As estações base são forçadas a suportar ambos os padrões.

Iridium

O provedor usa órbita polar, fornecendo 100% de cobertura planetária. Os organizadores faliram e a empresa foi reanimada em 2001.

É interessante! Iridium é o culpado por trás das labaredas noturnas do céu. Os satélites voadores são claramente visíveis a olho nu.

A frota da empresa inclui 66 satélites usando 6 trajetórias da órbita terrestre baixa com uma altitude de 780 km. Os dispositivos se comunicam usando a banda Ka. A maior parte era administrada por ex-empresas de falência. Em janeiro de 2017, 7 unidades foram atualizadas. A regeneração continua: o primeiro grupo (10 peças) voou em 14 de janeiro, o segundo em 25 de junho e o terceiro em 9 de outubro.

É interessante! O satélite Iridium 33 em 10 de fevereiro de 2009 atingiu o Cosmos 2251 russo. Detritos celestiais estão voando sobre a Sibéria hoje.

A empresa continua atendendo 850 mil assinantes. 23% do lucro foi pago pelo estado. O custo da ligação é de $ 0,75 - $ 1,5 / min. Retornos de chamada são comparativamente caros a US $ 4 / min (Google Voice). Áreas típicas de emprego para empregadores:

Produção de óleo.
Frota marítima.
Aviação.
Viajantes.
Cientistas.

Os habitantes da Estação Polar Sul Amundsen-Scott pediram um agradecimento especial. A empresa vende pacotes de chamadas com uma duração de 50-5000 minutos em todos os lugares. A validade do primeiro deixa muito a desejar, os caros (5000 minutos = 4000 dólares) permanecem operacionais por 2 anos. Renovação mensal - $ 45:

75 minutos custam $ 175 e podem ser usados por 1 mês.
500 minutos - $ 600-700, período de uso - 1 ano.

Telefones

Os antigos proprietários forneciam aos seus clientes aparelhos de telefone de dois fabricantes:

O Motorola 9500 tornou-se um companheiro do primeiro ensaio comercial da empresa. A versão móvel resistente a choques 9575, que ainda existe, nasceu em 2011, complementada com um botão de chamada GSM de emergência, uma interface de localização avançada. O dispositivo configura um ponto de acesso Wi-Fi, permitindo que usuários de smartphones comuns enviem e-mails, SMS e naveguem na Internet.

O equipamento Kyocera foi abandonado pelo fabricante. Os modelos são vendidos por concessionários. O KI-G100, baseado em um telefone GSM de 900 MHz, é equipado com um case equipado com uma antena potente que capta a transmissão. A capacidade de receber SMS é fornecida, apenas alguns modelos podem ser envenenados (9522). O SS-66K é equipado com uma antena esférica atípica.

O 9575 é um telefone à prova de choque e à prova d'água com um revestimento à prova de poeira. Suporta temperaturas de -20 a mais 50 graus Celsius.
9555 - equipado com um fone de ouvido embutido, interface USB, um adaptador para uma porta serial RS-232.
O 9505A é um dispositivo robusto em forma de tijolo. Equipado com interface RS-232 nativa.
SS-55K é uma edição limitada. Tamanho incrível, vendido por revendedores do eBay.

Outros equipamentos da empresa incluídos:

Pagers.
Telefones públicos.
Equipamentos para iates, aviões.

Bóias

Boias flutuantes, que lembram um sistema de rastreamento de tsunami, são capazes de receber / transmitir mensagens curtas. A interface permitirá que você use a funcionalidade de um telefone de marca que se recusa a capturar satélites.

Introdução. 2

Objetivo do trabalho. 3

1. Desenvolvimento de uma rede de comunicação por satélite. 4

2. O estado atual da rede de comunicação por satélite. 7

3. Sistema de comunicação via satélite. 12

3.1. Repetidores de satélite. 12

3.2. Órbitas de repetidores de satélite. Treze

3,3. Áreas de cobertura. 15

4. Aplicação de comunicações via satélite. dezesseis

4.1. Comunicações por satélite de tronco. dezesseis

4.2. Sistema VSAT. dezesseis

4.3. Estação de controle central. 17

4,4. Repetidor de satélite. 17

4.5. Terminais VSAT do assinante. 18

5. Tecnologia VSAT. dezoito

6. Sistema global de comunicação por satélite Globalstar 20

6.1. Segmento terrestre Globalstar 21

6,2 Segmento terrestre da Globalstar na Rússia. 22

6.3. Tecnologia do sistema Globalstar 23

6,4 Aplicações do sistema Globalstar 23

7. Projetar uma rede de comunicações via satélite. 24

7.1. Cálculo dos custos de capital para o lançamento de um satélite e instalação do equipamento necessário. 24

7,2 Cálculo de custos operacionais. 25

7.3. Folha de pagamento .. 25

7,4 Prêmios de seguro. 26

7,5. Deduções de depreciação. 26

7,6. Custos de eletricidade para necessidades de produção. 26

7,7. Cálculo da receita. 27

7,8. Cálculo de indicadores de desempenho. 28

7,9. Cálculo da eficiência de um projeto de investimento. 31

Conclusão. 35

Lista das fontes utilizadas. 40

Introdução

A realidade moderna já fala sobre a inevitabilidade de substituir o celular convencional e, além disso, os telefones fixos pelas comunicações via satélite. As mais recentes tecnologias de comunicação por satélite oferecem soluções técnicas e econômicas eficazes para o desenvolvimento de serviços de comunicação totalmente disponíveis e redes de transmissão direta de áudio e TV. Graças às notáveis realizações no campo da microeletrônica, os telefones via satélite tornaram-se tão compactos e confiáveis no uso que atendem a todas as demandas de vários grupos de usuários, e o serviço de aluguel de dispositivos via satélite é um dos serviços mais demandados na modernidade mercado de comunicações via satélite. Perspectivas de desenvolvimento significativas, vantagens óbvias em relação a outros tipos de telefonia, confiabilidade e comunicação ininterrupta garantida - tudo isso tem a ver com telefones via satélite.

A comunicação por satélite é hoje a única solução econômica para fornecer serviços de comunicação a assinantes em áreas com baixa densidade populacional, o que é confirmado por uma série de estudos econômicos. O satélite é a única solução tecnicamente viável e econômica se a densidade populacional for inferior a 1,5 pessoas / km2. Isso indica perspectivas significativas para o desenvolvimento de serviços de comunicações por satélite, especialmente para regiões com baixa densidade populacional em uma grande área.

Objetivo

Conhecer a história das comunicações via satélite, características e perspectivas para o desenvolvimento e desenho das comunicações via satélite.

1. Desenvolvimento de rede de comunicação por satélite

A história do desenvolvimento das comunicações por satélite

A história de quarenta e cinco anos do desenvolvimento do CVS tem cinco estágios característicos:

1957-1965 O período preparatório, que começou em outubro de 1957 após o lançamento pela União Soviética do primeiro satélite artificial da Terra do mundo, e um mês depois, e o segundo. Isso aconteceu em meio à Guerra Fria e à rápida corrida armamentista, de modo que, naturalmente, a tecnologia dos satélites passou a ser propriedade dos militares. A fase em consideração é caracterizada pelo lançamento dos primeiros satélites experimentais, incluindo satélites de comunicação, que foram predominantemente lançados em órbitas terrestres baixas.

O primeiro satélite relé geoestacionário, TKLSTAR, foi criado no interesse do Exército dos EUA e lançado em órbita em julho de 1962. Durante o mesmo período, a série SYN-COM (Synchronous Communications Satellite) de satélites de comunicações militares dos EUA foi desenvolvida.

Os dois primeiros satélites foram lançados em órbitas elípticas geossíncronas. O satélite geoestacionário desta série SYNCOM-3 foi lançado em órbita em fevereiro de 1963 e foi o protótipo do primeiro GSR comercial civil INTELSAT-1 (também denominado EARLY BIRD), que se tornou o primeiro CP da organização internacional Intelsat (International Telecommunications Satellite Organização), criada em agosto de 1964 do ano. Durante este período, os serviços comerciais de comunicação por satélite ainda não estavam disponíveis, mas a possibilidade de produção, lançamento e comunicação bem-sucedida através de satélites em órbita terrestre foi experimentalmente comprovada.

1965-1973 O período de desenvolvimento do CCS global baseado em repetidores geoestacionários. O ano de 1965 foi marcado pelo lançamento em abril do geoestacionário SR INTELSAT-1, que marcou o início do uso comercial das comunicações por satélite. Os primeiros satélites da série INTELSAT forneciam comunicações transcontinentais e suportavam principalmente backbones entre um pequeno número de estações terrestres de gateway nacional, fornecendo uma interface para redes públicas terrestres nacionais.

Os canais troncalizados forneciam conexões que transportavam tráfego telefônico, sinais de TV e comunicações telex. Em geral, a CCC Intelsat complementou e apoiou as linhas de comunicação a cabo transcontinental submarinas que existiam naquela época. Até o início dos anos 1970, virtualmente todos os CCSs existentes eram usados para transmitir tráfego telefônico internacional e programas de televisão.

1973-1982 Fase de ampla divulgação da CCS regional e nacional. Durante este período, as regionais, por exemplo, Eulelsat, Aussat, e redes nacionais de comunicação por satélite, por exemplo, Skynet nos EUA, foram implantadas de forma bastante intensiva, cujos principais serviços ainda eram telefonia e televisão, bem como uma pequena quantidade de transmissão de dados. Mas agora esses serviços eram fornecidos a um grande número de terminais terrestres e, em alguns casos, a transmissão era realizada diretamente para os terminais do usuário.

Nesta etapa do desenvolvimento histórico do CCC, foi criada a organização internacional Inmarsat, que implantou a rede de comunicação global Inmarsat, cujo objetivo principal era fornecer comunicação com navios de alto mar. No futuro, a Inmarsat expandiu seus serviços para todos os tipos de usuários móveis.

1982-1990 Período de rápido desenvolvimento e disseminação de pequenos terminais terrestres. Na década de 1980, os avanços na tecnologia e tecnologia dos elementos-chave do CCC, bem como as reformas para liberalizar e demonopolizar a indústria de comunicações em vários países, permitiram o uso de canais de satélite em redes de comunicações empresariais corporativas, denominadas VSAT. Num primeiro momento, estas redes, com a disponibilização de canais de comunicação com largura de banda média (não superior a 64 kbit / s), proporcionavam a única transferência de informação de dados, um pouco mais tarde implementou-se a transmissão digital de voz e, em seguida, vídeo.

As redes VSAT possibilitaram a instalação de estações terrenas compactas para comunicações via satélite nas proximidades de escritórios de usuários, resolvendo assim o problema da "última milha" para um grande número de usuários corporativos, criando condições para uma troca de informações confortável e eficiente, e aliviar o fardo das redes públicas terrestres.

Uso de satélites de comunicação "inteligentes".

· Desde a primeira metade da década de 90, o CCS entrou em um estágio quantitativo e qualitativamente novo de seu desenvolvimento.

Um grande número de redes de comunicações por satélite globais e regionais estavam em operação, produção ou projeto. A tecnologia de comunicação por satélite tornou-se uma área de grande interesse e atividade comercial. Nesse período, houve um crescimento explosivo da velocidade dos microprocessadores de uso geral e do volume dos dispositivos de memória semicondutores, aumentando a confiabilidade, reduzindo o consumo de energia e o custo desses componentes. Os semicondutores eletrônicos para aplicações espaciais devem ser resistentes à radiação. que é alcançado por métodos tecnológicos especiais e blindagem cuidadosa de circuitos eletrônicos.

O surgimento de microprocessadores resistentes à radiação com uma frequência de clock de (1-4) MHz e circuitos de RAM de alta velocidade com um volume de (10 ^ 5-10 ^ 6) Mbit serviram como base tecnológica para a implementação prática de verdadeiramente " GCs "BR" inteligentes com capacidades e características que à primeira vista pareceram fantásticas.

2. O estado atual da rede de comunicação por satélite

Dos muitos projetos comerciais de MSS (satélite móvel) abaixo de 1 GHz, um foi implementado, Orbcomm, que inclui 30 satélites não geoestacionários (não GSO) que fornecem cobertura terrestre.

Devido ao uso de faixas de frequência relativamente baixas, o sistema permite fornecer serviços de transmissão de dados de baixa velocidade para dispositivos de assinantes simples de baixo custo, como e-mail, paging bidirecional e serviços de controle remoto. Os principais usuários da Orbcomm são empresas de transporte, para as quais este sistema oferece uma solução econômica para controlar e gerenciar o transporte de mercadorias.

A operadora mais famosa no mercado de MSS é a Inmarsat. O mercado oferece cerca de 30 tipos de dispositivos para assinantes, portáteis e móveis: para uso terrestre, marítimo e aéreo, proporcionando transmissão de voz, fax e dados em velocidades de 600 bps a 64 kbps. Três sistemas MSS competem pela Inmarsat, em particular Globalstar, Iridium e Thuraya.

Os dois primeiros fornecem cobertura quase completa da superfície da Terra através do uso de grandes constelações, respectivamente, consistindo de 40 e 79 satélites não GSO. Thuraya está programado para se tornar global em 2007 com o lançamento de um terceiro satélite geoestacionário (GSO) para cobrir o continente americano, onde atualmente não está disponível. Todos os três sistemas fornecem telefonia e serviços de dados de baixa velocidade para receptores comparáveis em peso e tamanho aos telefones celulares GSM.

Também no mundo existem quatro sistemas MSS regionais. Na América do Norte, trata-se de Mobile Satellite Ventures (MVS) usando dois satélites MSAT. Em 2000, o Asia Cellular Satellite (Indonésia) começou a operar com o satélite Garuda, prestando serviços de MSS na região asiática. No mesmo ano, dois satélites N-Star começaram a servir assinantes marítimos de MSS na zona costeira de 200 milhas do Japão. A Austrália tem um sistema marítimo MSS semelhante, Optus.

A International Telecommunication Union (ITU) define a perspectiva do MSS como o segmento de satélite dos sistemas de serviços móveis de terceira geração IMT-200. As redes de satélite podem fornecer cobertura para áreas de serviço onde é economicamente ineficiente desenvolver uma rede terrestre, particularmente em áreas remotas e rurais, e criar hot spares para ela.

A estratégia de desenvolvimento do MSS é baseada na criação do chamado Componente Terrestre Ancilar (ATC) nos EUA e do Componente Terrestre Complementar (CGC) na Europa) - esta é uma parte do MSS que inclui estações terrestres que possuem um posição e são usados para melhorar a disponibilidade dos serviços de rede MSS em áreas de serviço onde as estações de satélite não podem fornecer a qualidade necessária.

Os dispositivos de assinantes na área de cobertura das estações base funcionarão com uma rede terrestre e, ao sair dela, passarão a funcionar com um satélite usando a mesma banda de frequência alocada para o MSS. Ao mesmo tempo, os sistemas MSS devem manter sua funcionalidade e fornecer os serviços necessários independentemente do ATC. Também está previsto que o componente de satélite do IMT-2000 fornecerá links de alimentação, redes centrais e hot spares no caso de um acidente ou congestionamento da rede terrestre.

A ITU prevê que até 2010, o segmento de satélite do IMT-2000 exigirá cerca de 70 MHz em ambas as direções para operar. De acordo com os Regulamentos de Rádio, a banda 1980-2010 / 2170-2200 MHz deve ser usada como banda raiz. Se frequências adicionais precisarem ser usadas, as administrações podem escolher qualquer uma das frequências alocadas ao MSS na faixa de 1-3 GHz, em particular:

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.

Até o momento, programas já foram identificados para a implementação de conceitos de desenvolvimento para sistemas MSS existentes. Em dezembro de 2005, a Inmarsat anunciou a implantação de sua rede global de banda larga (BGAN). O sistema fornece serviços para dispositivos móveis e portáteis de assinantes com uma taxa de transmissão de até 432 kbps e será compatível com redes móveis terrestres. Globalstar, Iridium e MVS propõem até 2012-2013. atualização completa do agrupamento.

Todas as três empresas estão planejando criar um componente de solo adicional. No entanto, vários fatos devem ser levados em consideração que podem afetar significativamente as conclusões gerais sobre a eficiência econômica e as perspectivas de desenvolvimento do PSS:

Os serviços MSS são procurados principalmente por grupos especializados de assinantes, em particular por empresas marítimas e de aviação, vários departamentos governamentais e serviços especiais. Por exemplo, o Departamento de Defesa dos Estados Unidos é o maior usuário corporativo do Iridium, com um contrato de dois anos no valor de $ 72 milhões, fornecendo conectividade ilimitada para 20.000 usuários. Globalstar anuncia aumento de 300% nas conexões diárias durante as operações de resgate e recuperação após recentes furacões e tsunamis nos Estados Unidos no sudeste da Ásia;

Globalstar e Iridium entraram em processo de falência, portanto a eficiência econômica dos projetos na prática foi alcançada devido à ruína de investidores;

o desenvolvimento tecnológico está possibilitando melhorar significativamente o desempenho dos receptores de assinantes de satélite. No entanto, devido à necessidade de fornecer receptores de alta energia a bordo e ao espectro limitado usado, será economicamente não lucrativo ou tecnicamente impossível fornecer os mesmos serviços a uma unidade de assinante móvel como quando se trabalha com uma rede móvel terrestre.

Assim, as tecnologias de satélite não podem ser vistas como concorrentes viáveis para as redes móveis terrestres. A implementação de tais projetos pode ser economicamente justificada apenas no caso de financiamento governamental. A implantação do segmento ATC na prática significará apenas que os operadores de redes terrestres poderão desenvolver suas redes nas faixas alocadas para o MSS.

Os sistemas MSS continuarão a desempenhar um papel importante para o trabalho das agências de aplicação da lei e na eliminação das consequências de desastres naturais e vários desastres. A União Internacional de Telecomunicações, por exemplo, tem um acordo especial sobre os termos de uso dos terminais Thuraya para fornecer conectividade para ajudar os países afetados em tais casos.

Uma direção comercialmente promissora no desenvolvimento de MSS pode não ser a transmissão de voz ou dados para os receptores de assinantes, mas o fornecimento de vários serviços de transmissão. Neste caso, serão criadas redes sobrepostas para redes móveis terrestres, que possam de forma eficiente, tanto a nível económico como de utilização do espectro, prestar serviços numa topologia ponto a multiponto. Isso pode incluir a transmissão de programas de som e televisão e a transmissão de vários tipos de dados para todos ou para categorias específicas de assinantes.

A BSkyB, a maior operadora de TV por satélite da Grã-Bretanha, por exemplo, assinou um acordo com a Vodafon para criar um pacote de TV móvel SKY que oferece aos assinantes móveis a recepção de uma variedade de programas de transmissão. Um projeto semelhante, Unlimited Mobile TV, envolvendo a criação de uma rede de transmissão híbrida terrestre por satélite, foi lançado pela Alcatel e pela SFR na França.

Outra aplicação particular para serviços MSS, que está sendo investigada na Europa, poderia ser o fornecimento de todos os tipos de serviços para receptores de grupo instalados em veículos de alta velocidade, como trens e ônibus intermunicipais e internacionais.

3. Sistema de comunicação por satélite

3.1. Repetidores de satélite

Para os primeiros anos de pesquisa, repetidores de satélite passivos foram usados (exemplos são os satélites Echo e Echo-2), que eram um refletor de sinal de rádio simples (geralmente uma esfera de metal ou polímero com sputtering de metal) que não carregava nenhum equipamento de transmissão. borda. Esses satélites não se espalharam.

Todos os satélites de comunicações modernos estão ativos. As repetidoras ativas são equipadas com equipamentos eletrônicos para recepção, processamento, amplificação e retransmissão do sinal. Repetidores de satélite podem ser não regenerativos e regenerativos. Um satélite não regenerativo, tendo recebido um sinal de uma estação terrena, transfere-o para outra frequência, amplifica e transmite-o para outra estação terrestre. O satélite pode usar vários canais independentes realizando essas operações, cada um dos quais trabalhando com uma determinada parte do espectro (esses canais de processamento são chamados de transponders).

3.2. Órbitas repetidoras de satélite

As órbitas nas quais os transponders de satélite estão localizados são divididas em três classes:

Equatorial

Inclinado

Polar

Um importante tipo de órbita equatorial é a órbita geoestacionária, na qual o satélite gira com uma velocidade angular igual à velocidade angular da Terra, em uma direção que coincide com a direção de rotação da Terra. A vantagem óbvia da órbita geoestacionária é que o receptor na área de serviço “vê” o satélite o tempo todo.

No entanto, existe apenas uma órbita geoestacionária e é impossível lançar todos os satélites para ela. Sua outra desvantagem é a altitude elevada e, portanto, o alto custo de lançar um satélite em órbita. Além disso, um satélite em órbita geoestacionária é incapaz de servir a estações terrenas na região circumpolar.

Uma órbita inclinada pode resolver esses problemas, porém, devido ao movimento do satélite em relação ao observador terrestre, é necessário lançar pelo menos três satélites em uma órbita para fornecer acesso 24 horas às comunicações.

Polar - uma órbita que tem uma inclinação da órbita em relação ao plano equatorial a noventa graus.

3,3. Áreas de cobertura

Visto que as frequências de rádio são um recurso limitado, é necessário garantir que as mesmas frequências possam ser usadas por diferentes estações terrenas. Isso pode ser feito de duas maneiras: separação espacial - cada antena de satélite recebe um sinal apenas de uma determinada área, enquanto diferentes regiões podem usar as mesmas frequências, separação de polarização - diferentes antenas recebem e transmitem um sinal em planos de polarização mutuamente perpendiculares, enquanto o as mesmas e as mesmas frequências podem ser aplicadas duas vezes (para cada um dos planos).

Um mapa de cobertura típico para um satélite em órbita geoestacionária inclui os seguintes componentes: feixe global - se comunica com estações terrestres em toda a área de cobertura e recebe frequências que não se cruzam com outros feixes naquele satélite. Feixes do hemisfério ocidental e oriental - Esses feixes são polarizados no plano A, com a mesma faixa de frequência usada nos hemisférios ocidental e oriental. Os feixes de zona são polarizados no plano B (perpendicular a A) e usam as mesmas frequências dos feixes dos hemisférios. Assim, uma estação terrena localizada em uma das zonas também pode usar feixes hemisféricos e um feixe global.

Neste caso, todas as frequências (exceto aquelas reservadas para o feixe global) são usadas repetidamente: nos hemisférios ocidental e oriental e em cada uma das zonas.

4. Aplicação de comunicações por satélite

4.1. Comunicações por satélite de backbone

4.2. Sistema VSAT

Dentre as tecnologias de satélite, o desenvolvimento de tecnologias de comunicação por satélite como VSAT (Very Small Aperture Terminal) chama atenção especial.

Com base no equipamento VSAT, é possível construir redes multisserviços que fornecem quase todos os serviços de comunicação modernos: acesso à Internet; comunicação telefônica; consolidação de redes locais (construção de redes VPN); transmissão de informações de áudio e vídeo; redundância dos canais de comunicação existentes; coleta de dados, monitoramento e controle remoto de instalações industriais e muito mais.

Um pouco de história. O desenvolvimento das redes VSAT começa com o lançamento do primeiro satélite de comunicações. No final da década de 60, no curso de experimentos com o satélite ATC-1, foi criada uma rede experimental composta por 25 estações terrenas de comunicação telefônica por satélite no Alasca. Linkabit, um dos primeiros a desenvolver VSATs de banda Ku, fundiu-se com a M / A-COM, que mais tarde se tornou um fornecedor líder de equipamento VSAT. A Hughes Communications adquiriu a divisão da M / A-COM, transformando-a na Hughes Network Systems. Hoje, a Hughes Network Systems é a fornecedora líder mundial de comunicações de banda larga via satélite. A rede de comunicação por satélite baseada em VSAT inclui três elementos principais: estação de controle central (NCC), retransmissão de satélite e terminais VSAT de assinante.

4.3. Estação de controle central

O NCC inclui equipamentos receptores e transmissores, dispositivos alimentadores de antenas e um complexo de equipamentos que desempenha as funções de monitorar e controlar a operação de toda a rede, redistribuindo seus recursos, identificando avarias, cobrando serviços de rede e fazendo interface com linhas de comunicação terrestre. Para garantir a confiabilidade da comunicação, o equipamento possui no mínimo 100% de redundância. A estação central faz interface com qualquer linha tronco terrestre e tem a capacidade de alternar fluxos de informações, suportando assim a interação de informações dos usuários da rede entre si e com assinantes de redes externas (Internet, redes celulares, PSTN, etc.).

4,4. Repetidor de satélite

As redes VSAT são baseadas em satélites relé geoestacionários. As características mais importantes de um satélite são a potência dos transmissores a bordo e o número de canais de radiofrequência (troncos ou transponders) nele. O tronco padrão tem uma largura de banda de 36 MHz, o que corresponde a uma taxa de transferência máxima de cerca de 40 Mbps. Em média, a potência dos transmissores varia de 20 a 100 watts. Na Rússia, os satélites de comunicação e transmissão Yamal podem ser citados como exemplos de satélites retransmissores. Eles são destinados ao desenvolvimento do segmento espacial de OJSC Gazkom e foram instalados nas posições orbitais 49 ° E. d. e 90 ° leste. etc.

4.5. Terminais VSAT de assinante

O terminal VSAT do assinante é uma pequena estação de comunicação por satélite com uma antena de 0,9 a 2,4 m de diâmetro, projetada principalmente para a troca confiável de dados por meio de canais de satélite. A estação consiste em um dispositivo alimentador de antena, uma unidade externa de radiofrequência externa e uma unidade interna (modem satélite). A unidade externa é um pequeno transceptor ou apenas um receptor. A unidade interna conecta o canal de satélite com o equipamento terminal do usuário (computador, servidor LAN, telefone, fax, etc.).

5. Tecnologia VSAT

Existem dois tipos principais de acesso a um canal de satélite: bidirecional (duplex) e unilateral (simplex, assimétrico ou combinado).

Na organização do acesso unilateral, juntamente com os equipamentos de satélite, é necessariamente utilizado um canal de comunicação terrestre (linha telefónica, fibra óptica, redes celulares, rádio Ethernet), que é utilizado como canal de pedido (também denominado canal de retorno). O canal de satélite é usado como um canal direto para receber dados para o terminal de assinante (o padrão DVB é usado). Um conjunto padrão consistindo de uma antena parabólica receptora, um conversor e um receptor DVB de satélite na forma de uma placa PCI instalada em um computador ou um bloco USB externo é usado como equipamento receptor.

Ao organizar o acesso bidirecional, o equipamento VSAT pode ser usado para os canais direto e reverso. A presença de linhas fixas neste caso não é necessária, mas também podem ser utilizadas (por exemplo, para efeitos de redundância).

O canal direto é normalmente formado de acordo com as especificações do padrão DVB-S e é transmitido via satélite de comunicação para todas as estações de assinantes da rede localizadas na área de trabalho. No canal de retorno, fluxos separados de TDMA de taxa relativamente baixa são formados. Ao mesmo tempo, para aumentar a capacidade da rede, é utilizada a chamada tecnologia TDMA multifrequencial (MF-TDMA), que permite o salto de frequência quando um dos canais reversos está sobrecarregado.

As redes VSAT podem ser organizadas nas seguintes topologias: malha totalmente ("cada um com cada"), topologia radial ("estrela") e de nó radial (combinada). Cada topologia tem suas vantagens e desvantagens, a escolha de uma ou outra topologia deve ser feita levando em consideração as características individuais do projeto. A comunicação por satélite é um tipo de comunicação por rádio. Os sinais de satélite, especialmente nas bandas Ku e Ka de alta frequência, são suscetíveis à atenuação em ambientes úmidos (chuva, nevoeiro, nuvens). Esta desvantagem é facilmente superada ao projetar o sistema.

As comunicações por satélite estão sujeitas à interferência de outros equipamentos de rádio. No entanto, para comunicações por satélite, são alocadas bandas de frequência que não são usadas por outros sistemas de rádio e, além disso, antenas de feixe estreito são usadas em sistemas de satélite para se livrar completamente da interferência. Assim, a maioria das desvantagens dos sistemas de comunicação por satélite são eliminadas por um projeto de rede competente, escolha da tecnologia e local de instalação da antena.

A tecnologia VSAT é um sistema muito flexível que permite criar redes que atendam aos requisitos mais rigorosos e forneçam uma ampla gama de serviços de transmissão de dados. A reconfiguração da rede, incluindo a mudança de protocolos de troca, a adição de novos terminais ou a mudança de sua localização geográfica, é realizada muito rapidamente. A popularidade do VSAT em comparação com outros tipos de comunicação na criação de redes corporativas é explicada pelas seguintes considerações: para redes com um grande número de terminais e com distâncias significativas entre assinantes, os custos operacionais são significativamente mais baixos do que ao usar redes terrestres

6. Sistema global de comunicação por satélite Globalstar

O sistema Globalstar é um consórcio da Globalstar L. P das empresas internacionais de telecomunicações Loral Space & Telecommunications, Qualcomm, Elsag Baily, Space Systems / Loral, Daimler-Benz Aerospace, Alenia, Alcatel, Hyundai, Dacom e operadoras de telecomunicações - France Telecom, Vodafone Suba. O consórcio foi fundado em 1991. O sistema Globalstar foi formado como um sistema projetado para interoperar com as redes celulares existentes, complementando e expandindo suas capacidades ao fornecer comunicações fora das áreas de cobertura. Além disso, o sistema oferece a oportunidade de usá-lo como alternativa para comunicações fixas em áreas remotas onde o uso de comunicações celulares ou da rede pública por algum motivo é impossível.
Na Rússia, a operadora do sistema de comunicações por satélite Globalstar é a Closed Joint Stock Company GlobalTel. Como provedor exclusivo de serviços globais de comunicações móveis por satélite para o sistema Globalstar, a CJSC GlobalTel fornece serviços de comunicações em toda a Federação Russa. Graças à criação da CJSC GlobalTel, os residentes da Rússia têm mais uma oportunidade de se comunicar via satélite de qualquer lugar da Rússia com quase qualquer lugar do mundo.

O sistema Globalstar fornece comunicações via satélite de alta qualidade para seus assinantes usando 48 satélites LEO operacionais e 8 satélites sobressalentes localizados a uma altitude de 1410 km. (876 milhas) da superfície da Terra. O sistema oferece cobertura global de quase toda a superfície do globo entre 700 latitudes Norte e Sul com uma expansão de até 740. Os satélites são capazes de receber sinais de até 80% da superfície da Terra, ou seja, de quase qualquer lugar do mundo com exceção das regiões polares e algumas zonas da parte central dos oceanos ... Os satélites do sistema são simples e confiáveis.

6.1. Segmento terrestre Globalstar

O segmento terrestre do sistema Globalstar consiste em centros de controle de espaçonaves, centros de controle de comunicações, uma rede de estações regionais de gateway terrestre e uma rede de troca de dados.
As estações de gateway são projetadas para organizar o acesso de rádio de usuários do sistema Globalstar às centrais de comutação do sistema ao estabelecer comunicação entre usuários do sistema, bem como com usuários de redes terrestres e de satélite de comunicações fixas e móveis, com operadoras das quais interligação. Os gateways são parte do sistema Globalstar e fornecem serviços de telecomunicações confiáveis para terminais de assinantes fixos e móveis em toda a área de serviço global. Os centros de controle de solo planejam horários de comunicação para os gateways e controlam a alocação de recursos de satélite para cada gateway. O centro de controle do segmento de satélite monitora o sistema de satélite. Junto com os meios do Centro de reservas, controla as órbitas, processa informações telemétricas e emite comandos para a constelação de satélites. Os satélites do sistema Globalstar transmitem continuamente dados de telemetria, que monitoram a saúde do sistema, bem como informações sobre o estado geral dos satélites. O centro também monitora os lançamentos de satélites e o processo de sua implantação no espaço. O centro de controle de segmento de satélite e os centros de controle de solo mantêm contato constante entre si por meio da rede de dados Globalstar.

6,2 Segmento terrestre da Globalstar na Rússia

O segmento terrestre russo do sistema Globalstar inclui 3 gateways localizados perto de Moscou, Novosibirsk e Khabarovsk. Eles cobrem o território da Rússia desde a fronteira sul até 74 gr. Com. sh. e da fronteira oeste ao meridiano 180, proporcionando qualidade garantida de serviço ao sul do paralelo 70.

As estações de gateway russas Globalstar são conectadas à rede PSTN por meio de nós de comutação automática, têm linhas de conexão com centros de comutação internacionais e também são interconectadas por caminhos digitais "cada um para cada um". Cada gateway é integrado às redes fixas e celulares existentes na Rússia. As estações de gateway têm o status de uma estação intermunicipal da rede nacional da Federação Russa. Ao mesmo tempo, o segmento russo do sistema de satélites Globalstar é considerado uma nova rede de comunicação no território da Federação Russa.

6.3. Tecnologia do sistema Globalstar

Os satélites operam de acordo com a arquitetura bent-pipe - recebendo o sinal de um assinante, vários satélites, usando a tecnologia CDMA, transmitindo-o simultaneamente para o gateway terrestre mais próximo. O gateway terrestre seleciona o sinal mais forte, autoriza-o e encaminha-o para o assinante chamado.

6,4 Áreas de aplicação do sistema Globalstar

O sistema Globalstar é projetado para fornecer serviços de satélite de alta qualidade para uma ampla gama de usuários, incluindo: comunicação de voz, serviço de mensagens curtas, roaming, posicionamento, comunicação de fax, transmissão de dados, Internet móvel.

Empresas e pessoas físicas que trabalham em áreas não cobertas por redes celulares, ou cujas especificidades envolvam viagens de negócios frequentes a locais onde não há conexão ou conexão de baixa qualidade, podem se tornar assinantes usando dispositivos portáteis e móveis.

O sistema é projetado para um amplo consumidor: representantes da mídia, geólogos, trabalhadores na extração e processamento de petróleo e gás, metais preciosos, engenheiros civis, engenheiros de energia. Os funcionários das estruturas estatais russas - ministérios e departamentos (por exemplo, o Ministério de Situações de Emergência) podem usar ativamente as comunicações por satélite em suas atividades. Kits especiais para instalação em veículos podem ser eficazes quando usados em veículos comerciais, pesca e outros tipos de embarcações marítimas e fluviais, transporte ferroviário, etc.

7. Projetar uma rede de comunicações via satélite.

7.1. Cálculo dos custos de capital para o lançamento de um satélite e instalação do equipamento necessário.

Tabela 1.1.- Dados iniciais para o cálculo dos custos de capital

K about - investimentos de capital para a compra de equipamentos para manutenção do satélite;

K s - investimentos de capital para aquisição de satélite;

K m - custos de instalação do equipamento;

K tr - custos de transporte;