Rețea de comunicații prin satelit. Conexiune prin satelit

G. Karvovsky. Conexiune prin satelit. Principalele probleme ale construcției și exploatării unui sistem de comunicații prin satelit. Partea 1.

G. Karvovsky

Lumea comunicării. Conectați! nr. 1, 2002

Semnalul transmis la 4 octombrie 1957 de radiofarul primului satelit artificial sovietic de pe Pământ și recepționat de stațiile de radio ale lumii, a marcat nu numai începutul erei spațiale, ci a marcat și direcția în care dezvoltarea satelitului. comunicațiile au mers. Ulterior au fost create sisteme prin satelit comunicații (CCC), care asigura transmiterea și recepția programelor Centrale de Televiziune și Radiodifuziune practic pe întreg teritoriul țării noastre. Astăzi, comunicațiile prin satelit sunt o componentă importantă a Rețelei de comunicații interconectate a Rusiei.

Sisteme de comunicații prin satelit

SCS în sine constă din două componente (segmente) de bază: spațiu și sol (Fig. 1).

Orez. unu. Sistem de comunicații prin satelit

Componentă spațială (segment) SSS include ISS, lansat pe anumite orbite, segmentul de sol include un centru de control al sistemului de comunicații (CUSS), stații terestre (ES) situate în regiuni (stații regionale - RS) și terminale de abonat (AT) de diferite modificări.

Implementarea și menținerea CCC în stare de funcționare - sarcină dificilă, care se rezolvă nu numai prin mijloacele sistemului de comunicații în sine, ci și prin complexul de rachete și spațiu. Acest complex include cosmodrome cu locuri de lansare pentru lansarea rachetelor purtătoare, precum și complexe radio-tehnice de comandă-măsurare (KIMS) care monitorizează mișcarea ISS, controlează și corectează parametrii orbitelor acestora.

CCS poate fi clasificat în funcție de caracteristici precum: starea sistemului, tipul de orbite ISS și sistemul aparținând unui anumit serviciu radio.

Starea sistemului depinde de scopul său, zona deservită, locația și proprietatea stațiilor terestre. În funcție de statut, CCC poate fi împărțit în internaţional(global și regional), naţionalși departamental.

După tipul de orbite utilizate, sisteme cu ISS activată geostaționar orbita (GEO) și mai departe orbita negeostationară: eliptică(HEO), pe orbită joasă(LEO) și de altitudine medie(MEO). Conform Regulamentului Radio, CCC-urile pot aparține unuia dintre cele trei servicii principale - fix serviciu prin satelit (FSS), mobil serviciu prin satelit (MSS) și de difuzare serviciul prin satelit (RCC).

Segmentul spațial

Orbite

Alegerea parametrilor orbitei ISS depinde de scop, zona de serviciu de comunicații necesară și de alți factori. (tabelul 1,).

Cel mai benefic pentru plasarea ISS orbite geostaţionare(fig. 2).

Orez. 2. Orbitele ISS

Principalul lor avantaj este posibilitatea unei comunicări continue non-stop în zona globală de servicii. Sateliții geostaționari de pe această orbită, care se deplasează în direcția de rotație a Pământului cu aceeași viteză, rămân staționari în raport cu punctul „sub-satelit” de pe ecuator. Cu o antenă omnidirecțională, semnalele transmise de la ISS sunt recepționate pe suprafața Pământului în orice puncte care se află în unghiul de vizibilitate radio. Trei ISS, plasate uniform pe orbită, asigură o comunicare continuă practic pe întreg teritoriul Pământului, cu excepția zonelor polare (peste 76,50 ° N și S) timp de 12-15 ani (resursa orbitală a navelor spațiale geostaționare moderne).

Dezavantajul transmiterii semnalului radio prin ISS, situată la o distanță de 36 mii km, este întârzierea semnalului. Pentru sistemele de radiodifuziune și televiziune, o întârziere de 250 ms (în fiecare direcție) nu afectează calitatea semnalelor. Sistemele de comunicații radiotelefonice sunt mai sensibile la întârzieri, iar cu o întârziere totală (ținând cont de timpul de procesare și comutare în rețelele terestre) care depășește 600 ms, nu este asigurată calitatea ridicată a comunicațiilor. Cu atât mai mult, așa-numitul hop „dublu”, atunci când canalul de comunicație prevede două secțiuni de satelit, este inacceptabil în aceste sisteme.

Numărul de ISS care pot fi plasate pe o orbită geostaționară este limitat de separarea orbitală unghiulară permisă între sateliții adiacenți. Separarea unghiulară minimă este determinată de selectivitatea spațială a antenelor de la bord și de la sol, precum și de precizia navei spațiale care se află pe orbită. Ar trebui să fie de 1-3 ° conform standardelor internaționale. În consecință, nu mai mult de 360 de ISS pot fi plasate pe o orbită geostaționară.

Sub influența mai multor factori geofizici, ISS „derive” - orbita sa este distorsionată, așa că devine necesară corectarea acesteia.

Orbite eliptice, pe care sunt afișate ISS, sunt selectate astfel încât durata zilei să fie un multiplu al perioadei orbitale a satelitului (Fig. 2). Pentru ISS se folosesc orbite eliptice sincrone de anumite tipuri. (Masa 2,).

Deoarece viteza satelitului la apogeul orbitei eliptice este mult mai mică decât la perigeu, timpul petrecut de ISS în zona de vizibilitate crește în comparație cu orbita circulară. De exemplu, ISS „Molniya”, lansată pe orbită cu parametri: apogeu 40 mii km, perigeu 460 km, înclinare 63,5 °, oferă sesiuni de comunicare cu o durată de 8-10 ore. Constelația orbitală (OG) a trei sateliți menține rotunjirea globală. -comunicare ceas...

Pentru a asigura o comunicare continuă non-stop a ISS pe orbitele Borealis, vor fi necesare cel puțin 8 nave spațiale (situate în două plane orbitale, câte patru sateliți în fiecare plan).

La alegerea orbitelor eliptice se ține cont de influența neomogenităților câmpului gravitațional al Pământului, care duce la modificări ale latitudinii punctului sub-satelit la apogeu, precum și de efectele periculoase ale centurilor stabile de particule încărcate prinse. de câmpul magnetic al Pământului (centuri de radiații Van Allen), traversat de ISS atunci când se deplasează pe orbită.

O ISS cu orbită medie înaltă (MEO) acoperă o zonă mai mică decât o ISS geostaționară (Fig. 3). Durata șederii ISS în zona de vizibilitate radio a stațiilor terestre este de 1,5-2 ore.De aceea, pentru a asigura comunicarea pentru cele mai populate regiuni ale lumii și zone de apă navigabile, este necesar să se creeze un OG de 8-12 sateliți. Atunci când alegeți o orbită pentru ele, este necesar să țineți cont de efectele centurilor de radiații Van Allen situate în planul ecuatorial. Prima centură stabilă de radiații mari începe la aproximativ 1,5 mii km și se extinde până la câteva mii de kilometri, „întinderea” sa este de aproximativ 300 km de ambele părți ale ecuatorului. A doua centură de intensitate la fel de mare (10 mii imp./s) este situată la altitudini de la 13 la 19 mii km, acoperind aproximativ 500 km de ambele părți ale ecuatorului. Prin urmare, rutele ISS trebuie să treacă între prima și a doua centură Van Allen, adică la o altitudine de 5 până la 15 mii km.

Orez. 3. Zonele de acoperire a Pământului ISS pe diferite orbite

Întârzierea totală a semnalului în timpul comunicării prin sateliți de altitudine medie nu este mai mare de 130 ms, ceea ce face posibilă utilizarea acestora pentru comunicații radiotelefonice de înaltă calitate. Sistemele ICO, Spaceway NGSO, Rostelesat, în care OG este creat la aproximativ aceeași altitudine (10352-10355 km) cu parametri orbitali similari, pot servi ca exemplu de CCC pe orbite de altitudine medie.

Orbite circulare joaseîn funcție de înclinarea planului orbital față de planul ecuatorial, acestea se împart în orbite ecuatoriale joase (înclinație 0 °, altitudine 2000 km), polare (90 °, 700-1500 km) și înclinate (700-1500 km) ( Fig. 4). Sistemele de comunicații Low-Earth Orbit (LEO) sunt împărțite în sisteme de transmisie a datelor (micul LEO), sisteme de radiotelefonie (big LEO) și sisteme de comunicații în bandă largă (mega LEO, uneori denumirea Super LEO).

ISS pe aceste orbite sunt cel mai adesea folosite pentru a organiza comunicații mobile și personale. Perioada orbitală a satelitului pe aceste orbite este de la 90 de minute la 2 ore, timpul petrecut de ISS în zona de vizibilitate radio nu depășește 10-15 minute, zona de comunicație ISS pe aceste orbite este mică, prin urmare, pentru a se asigura comunicare continuă, este necesar ca OG să includă cel puțin 48 ISS...

Sateliți de comunicații artificiali

ISS este o navă spațială pe care sunt instalate echipamente de releu: emițătoare și antene care funcționează la frecvențe diferite. Aceștia primesc semnale de la o stație de transmisie terestră (ES), le amplifică, efectuează conversia de frecvență și retransmit semnalele simultan către toate ES situate în zona de vizibilitate radio a satelitului. Satelitul este echipat și cu echipamente pentru controlul poziției, telemetriei și alimentării cu energie. Stabilitatea și orientarea antenei este susținută de sistemul de stabilizare. Echipamentul de telemetrie prin satelit este folosit pentru a transmite informații despre poziția ISS către Pământ și pentru a primi comenzi pentru corectarea poziției.

Retransmiterea informațiilor primite poate fi efectuată fără stocare și cu stocare, de exemplu, până când ISS intră în zona de vizibilitate a AP.

Frecvențele

Gamele de frecvență pentru organizarea comunicațiilor prin satelit sunt alocate prin „Regulamentele radio” ținând cont de „ferestrele de transparență radio” ale atmosferei terestre, interferența radio naturală și o serie de alți factori (Tabelul 3). Distribuția de frecvențe între serviciile de comunicații radio este strict reglementată și controlată de stat. Există reguli convenite la nivel internațional pentru utilizarea benzilor alocate, ceea ce este necesar pentru a asigura compatibilitatea electronică a echipamentelor radio care operează în aceste benzi sau în benzile adiacente. Transceiver-ului ISS îi este alocată o pereche de frecvențe: cea superioară pentru transmiterea semnalului de la ES la satelit (în amonte), cea inferioară - de la satelit la ES (aval).

Tabelul 3. Intervalele de frecvență pentru organizarea comunicațiilor prin satelit

Un canal de comunicație prin satelit care funcționează la frecvențele de recepție și transmisie alocate ocupă o anumită bandă de frecvență (lățime de bandă), a cărei lățime determină cantitatea de informații transmise pe canal pe unitatea de timp. Un transceiver obișnuit prin satelit care funcționează la frecvențe de la 4 GHz la 6 GHz acoperă o lățime de bandă de 36 MHz. Este mult sau puțin? De exemplu, pentru a transmite un semnal de televiziune în standardul digital MPEG-2, este necesar un canal cu o lățime de bandă de 6 MHz, pentru un canal de telefon - 0,010 MHz. Prin urmare, cu ajutorul unui astfel de transceiver, se pot organiza 6 canale de televiziune sau 3600 de canale telefonice. De obicei, pe ISS sunt instalate 12 sau 24 de transceiver (în unele cazuri mai multe), ceea ce are ca rezultat 432 MHz sau, respectiv, 864 MHz.

Segment de sol

Centrul de control al comunicațiilor prin satelit (TsUSS) monitorizează starea sistemelor ISS de la bord, planifică lucrările privind desfășurarea și completarea constelației orbitale, calculează zonele de vizibilitate radio și coordonează activitatea SSS.

Stații terestre

Stațiile terestre SSS (ZS) transmit și primesc semnale radio pe secțiunea „Pământ - ISS”, multiplexează, modulează, procesează semnal și conversie frecvență, organizează accesul la canalele ISS și la rețelele terestre ale terminalelor de abonat.

Timpul de comunicare între ES și ISS este limitat de momentul în care ISS se află în zona de vizibilitate radio (Fig. 5). Această zonă este determinată de lungimea arcului AB, care depinde de altitudinea orbitei satelitului și de unghiul minim de elevație al antenei ES care urmărește ISS în timp ce se află în zona de vizibilitate radio.

Orez. 5. Zona de vizibilitate radio

În CCC, sunt utilizate ES multifuncțional de transmisie, transmisie, recepție și control. Aceste stații sunt echipate cu echipamente de transmisie radio, antene de recepție și transmisie, precum și un sistem de urmărire care asigură comunicarea cu ISS.

Statiile fixe multifunctionale au un randament foarte mare. Acestea sunt situate în locuri special selectate, de obicei în afara limitelor orașului, pentru a evita interferențele radio reciproce cu sistemele de comunicații terestre. Aceste ES-uri sunt echipate cu emițătoare radio de mare putere (de la câțiva până la zece sau mai mult kW), receptoare radio de mare sensibilitate și antene de transmisie-recepție, care au un model de radiație cu un lobul principal foarte îngust și lobi laterali foarte jos. ES de acest tip sunt destinate deservirii rețelelor de comunicații dezvoltate; că acestea pot oferi acces normal la ES, sunt necesare linii de comunicație cu fibră optică.

ES cu un debit mediu poate fi foarte divers, iar specializarea lor depinde de tipul mesajelor transmise. ES de acest tip sunt deservite de CCS corporative, care suportă cel mai adesea transmisia de video, voce și date, videoconferințe, e-mail.

Unele AP-uri care deservesc CCC-uri corporative includ câteva mii de micro-terminale (VSAT - Very Small Aperture Terminal). Toate terminalele sunt conectate la un ES principal (MES - Master Earth Station), formând o rețea care are topologie în stea și suportă recepția/transmisia datelor, precum și recepția informațiilor audio și video.

Există și CCS-uri bazate pe STS care pot primi unul sau mai multe tipuri de mesaje (informații de date, audio și/sau video). Topologia unor astfel de rețele este, de asemenea, în formă de stea.

Cel mai important element al rețelei - sistemul de monitorizare și diagnosticare, îndeplinește următoarele funcții:

monitorizare radio a canalelor de comunicații prin satelit;

testarea canalelor de comunicații prin satelit în timpul lucrărilor de reparație și restaurare și întreținere a AP-urilor, în timpul implementării și punerii în funcțiune a AP-urilor;

analiza stării funcționale a CVS, pe baza căreia sunt elaborate recomandări pentru modurile de funcționare ale ES.

Monitorizarea radio permite verificarea utilizării corecte a resursei de frecvență ISS, urmărirea interferențelor și detectarea încercărilor de acces neautorizat la canalele de comunicații prin satelit. În plus, parametrii radiației ES sunt monitorizați și se înregistrează deteriorarea calității canalelor de comunicații prin satelit din cauza condițiilor meteorologice și climatice.

Din istoria CCC

Primul satelit artificial al Pământului (AES), lansat pe orbită apropiată de Pământ în octombrie 1957, cântărea 83,6 kg și avea la bord un transmițător radio baliză care transmitea semnale care erau folosite pentru a controla zborul. Rezultatele acestei prime lansări și primele experimente de transmitere a semnalelor radio din spațiu au arătat clar posibilitatea organizării unui sistem de comunicații în care satelitul să acționeze ca un repetor de semnal radio activ sau pasiv. Cu toate acestea, pentru aceasta este necesar să se creeze sateliți pe care să fie posibil să se instaleze echipamente de o masă suficient de mare și să existe sisteme de rachete puternice capabile să pună acești sateliți pe orbită apropiată de Pământ.

Au fost create astfel de vehicule de lansare și în scurt timp s-au dezvoltat sateliți de mare masă, capabili să transporte echipamente științifice complexe, de cercetare, speciale, precum și echipamente de comunicații. S-a pus bazele pentru crearea sistemelor de satelit în diverse scopuri: meteorologic, navigație, recunoaștere, comunicații. Importanța acestor sisteme cu greu poate fi supraestimată. Sistemul de comunicații prin satelit ocupă locul de frunte între ele.

Imediat după lansarea primului satelit, au început experimentele privind utilizarea sateliților în sistemul de comunicații al țării și a început să fie creat un sistem de comunicații prin satelit. Au fost construite stații de emisie-recepție terestre echipate cu antene parabolice cu un diametru oglindă de 12 m. La 23 aprilie 1965, un satelit artificial de comunicații (ISS) „Molniya” a fost lansat pe o orbită eliptică înaltă.

O orbită eliptică înaltă, cu un apogeu de 40 de mii de km, situată deasupra emisferei nordice, și o perioadă orbitală de douăsprezece ore au făcut posibil ca ISS să furnizeze transmiterea semnalului radio pe aproape întregul teritoriu al țării de două ori pe zi pentru 9 ore. Primul rezultat practic semnificativ a fost obținut în 1965, când schimbul de programe de televiziune între Moscova și Vladivostok a fost realizat prin intermediul ISS. În octombrie 1967, primul sistem de comunicații prin satelit din lume „Orbit” a fost pus în funcțiune.

În 1975, ISS Raduga a fost lansată pe o orbită ecuatorială circulară, sau geostaționară, cu o altitudine de 35786 km, cu o perioadă de revoluție în jurul Pământului egală cu 24 de ore. Direcția de rotație a satelitului a coincis cu direcția de rotație a planetei noastre, acesta a rămas nemișcat pe cer și a fost, parcă, „suspendat” deasupra suprafeței Pământului. Acest lucru a oferit o comunicare constantă printr-un astfel de satelit și a făcut mai ușor de urmărit. Ulterior, ISS „Horizon” a fost lansată pe orbită geostaționară.

Experiența de exploatare a SCS Orbita a arătat că dezvoltare ulterioară sistemele asociate cu construcția de stații terestre de acest tip pentru a deservi orașele și orașele cu o populație de câteva mii de oameni nu este justificată din punct de vedere economic. În 1976, a fost creat un sistem de comunicații prin satelit mai economic „Ekran”, a cărui ISS a fost lansată pe orbită geostaționară. Stații de emisie-recepție terestre mai simple și mai compacte ale acestui sistem au fost instalate în localități mici, sate, la stații meteorologice situate în Siberia, regiuni din Nordul Îndepărtat, parțial Orientul Îndepărtat, și au adus programele Televiziunii Centrale la populația lor.

În 1980, a început operarea SCS Moskva, ale cărei stații terestre au funcționat prin ISS Gorizont. Stațiile de transmisie terestre ale acestui SSS erau similare cu stațiile SSS „Orbit” și „Ekran”, dar aveau stații de primire terestre mici, ceea ce făcea posibilă amplasarea lor la centrele de comunicații, pe repetoare de putere redusă și în tipografii. Semnalul radio primit de postul de recepție terestră era transmis către un repetor de televiziune de mică putere, cu ajutorul căruia a fost livrat abonaților programul de televiziune. CCC „Moscova” a făcut posibilă transmiterea de programe ale Televiziunii Centrale și pagini ale ziarelor centrale în cele mai îndepărtate colțuri ale țării și către instituțiile sovietice din practic toate țările europene, nord-americane și asiatice de graniță.

Comunicarea prin satelit - astăzi

În prezent, o constelație orbitală este utilizată în sistemul civil federal de comunicații prin satelit, care include 12 nave spațiale de stat (SC) operate de Întreprinderea de Stat „Space Communications”. Constelația orbitală include două nave spațiale din seria Express lansate în 1994 și 1996, șapte nave spațiale din seria Gorizont dezvoltate în anii 1970, una din seria Ekran-M și doi noi sateliți moderni din seria Express-A. Pe lângă aceste ISS, ISS de tip Yamal-100 (operator - OAO Gazkom), Bonum-1 și altele sunt pe orbită. Producția de nave spațiale de nouă generație (Express-AM, Yamal-200) este în curs de desfășurare. Există aproximativ 65 de companii de comunicații prin satelit care operează în Rusia, ceea ce reprezintă aproximativ 7% din numărul total de operatori de telecomunicații. Aceste companii oferă clienților lor o gamă largă de servicii de telecomunicații: de la închiriere canale digitaleși căi către furnizarea de servicii de telefonie, difuzare de televiziune și radio, multimedia.

Astăzi, CCS au devenit o componentă importantă a Rețelei de comunicații interconectate a Rusiei (BCC). „Programul de măsuri de urgență pentru sprijinul statului pentru conservarea, completarea și dezvoltarea sistemelor rusești de comunicații prin satelit și de transmisie în scopuri de stat” (Decretul Guvernului Federației Ruse din 1 februarie 2000 nr. 87) și „Programul spațial federal a Rusiei pentru 2001-2005 au fost elaborate și sunt în curs de implementare.” (Rezoluția Guvernului Federației Ruse din 30 martie 2000 nr. 288).

Direcții pentru dezvoltarea CCC

Dezvoltarea comunicațiilor prin satelit în scopuri civile este abordată la nivel guvernamental, interdepartamental (GKRCH) și departamental (Ministerul Comunicațiilor și Informatizării al Federației Ruse, Rosaviakosmos etc.). Sistemele rusești de comunicații prin satelit sunt sub jurisdicția statului și sunt operate de către statul național (GP KS) sau operatori comerciali privați.

În conformitate cu conceptul adoptat pentru dezvoltarea VSS în Rusia, un VSS prospectiv ar trebui să includă trei subsisteme:

comunicații fixe prin satelit pentru deservirea rețelei de comunicații interconectate a Rusiei, precum și rețele suprapuse și corporative;

televiziunea prin satelit și radiodifuziunea, inclusiv difuzarea directă, care reprezintă o nouă etapă în dezvoltarea mijloacelor electronice moderne;

comunicații mobile personale prin satelit în interesul abonaților mobili și la distanță din Rusia și din străinătate.

Comunicații fixe prin satelit

Serviciul fix prin satelit este un serviciu de radiocomunicații între stații terestre dintr-o locație dată (un punct fix situat în anumite zone).

Principalele direcții de utilizare a comunicațiilor fixe:

organizarea coloanei vertebrale, a liniilor de comunicații intrazonale și locale ca parte a Forțelor Armate ale Rusiei;<

Furnizarea unei resurse pentru crearea de rețele de transmisie de date;

dezvoltarea rețelelor de comunicații corporative și de transmisie a datelor folosind tehnologii VSAT moderne, inclusiv acces la Internet;

dezvoltarea rețelei internaționale de comunicații;

distribuția de programe de televiziune și radio federale, regionale, locale și comerciale în toată țara;

dezvoltarea rețelelor de transmisie pentru ziare și reviste centrale;

redundanța rețelei primare a VSS a Rusiei.

Sistemul de comunicații fixe prin satelit în următorii ani se va baza pe sateliții de operare „Gorizont”, noii sateliți „Express-A”, „Yamal-100” și satelitul LMI-1 al organizației internaționale „Intersputnik”. Ulterior, noi sateliți „Express K” și „Yamal 200/300” vor fi dați în funcțiune.

Rețelele de comunicații prin satelit vor juca un rol major în modernizarea sistemelor de comunicații din regiunile de nord-est ale Rusiei.

„Schema generală a componentei de satelit a rețelei primare a forțelor armate ruse”, dezvoltată de OJSC Giprosvyaz din ordinul OJSC Rostelecom și al Întreprinderii de stat „Comunicații spațiale”, definește procedura de utilizare a sistemelor de satelit pentru forțele armate ale Rusiei. .

Se prevede că dezvoltarea rețelelor corporative se va realiza în principal pe baza sateliților ruși, în conformitate cu prioritățile stabilite prin Decretul Guvernului Federației Ruse nr. 1016 din 09/02/98.

Sistemul modernizat de transmisie TV digitală „Moscova” / „Moscova Global” ar trebui să devină baza pentru transmiterea programelor de televiziune folosind serviciul fix prin satelit. Acest lucru va face posibilă transmiterea de programe de televiziune de stat și integral rusești semnificative din punct de vedere social (RTR, „Kultura”, ORT) către toate zonele de difuzare a zonei, cu trei sateliți în loc de cei zece actuali.

Serviciu de difuzare

Serviciul de difuzare se bazează pe sateliți de difuzare directă de televiziune, cum ar fi ISS „Bonum-1”, care este plasat la 36 ° E. și asigură transmiterea a peste două duzini de programe de televiziune în partea europeană a Rusiei.

Se are în vedere extinderea în continuare a sistemului de difuzare a TV prin satelit (cu posibilitatea de a difuza până la 40-50 de programe TV comerciale) pentru a crea o rețea de distribuție TV în regiunile slab populate de est ale Rusiei, precum și pentru a satisface nevoile de televiziune regională. programe. Acest CCS va oferi servicii noi precum TV digitală de înaltă definiție, acces la Internet etc. În viitor, poate înlocui complet sistemul de distribuție TV prin satelit existent, bazat pe utilizarea serviciului fix prin satelit.

Comunicații mobile prin satelit

Sistemul de comunicații prin satelit mobil rusesc este desfășurat pe baza sateliților Horizont și este utilizat pentru a organiza comunicațiile guvernamentale și în interesul Întreprinderii de stat Morsvyaz-Sputnik. Pot fi utilizate și sistemele „Inmarsat” și „Eutelsat” (subsisteme „Evteltraks”).

În conformitate cu Decretul Guvernului Federației Ruse din 2 septembrie 1998, nr. 1016, în timpul implementării proiectelor de sateliți promițători, trebuie luate măsuri pentru păstrarea rețelei de comunicații mobile prin satelit în cantitatea necesară pentru menținerea sistemului. a comunicaţiilor guvernamentale şi prezidenţiale.

Sistem personal de comunicații mobile

În țara noastră se dezvoltă mai multe proiecte de comunicații mobile personale prin satelit (Rostelesat, Signal, Molniya Zond).

Întreprinderile rusești sunt implicate în mai multe proiecte internaționale de comunicații personale prin satelit (Iridium, Globalstar, ICO etc.). În prezent, se elaborează condiții specifice pentru utilizarea sistemelor de comunicații mobile pe teritoriul Federației Ruse și interfața lor cu Forțele Aeriene ale Rusiei. În dezvoltarea și crearea complexelor SSS sunt implicați următorii: operatorul de stat SE „Space Communications”, Krasnoyarsk NPO / PM numit după Reshetnev și Alcatel (crearea a trei sateliți „Express A” de nouă generație), NIIR, TsNIIS, Giprosvyaz LLC, GSP RTV, Rostelecom OJSC etc.

Concluzie

Sistemele de comunicații prin satelit și transmisie de date sunt capabile să ofere viteza necesară de desfășurare și reconfigurare a sistemului, fiabilitatea și calitatea comunicațiilor, independența tarifelor de la distanță. Aproape toate tipurile de informații sunt transmise prin canale prin satelit cu un factor de disponibilitate ridicat.

Astăzi, sistemele de comunicații prin satelit au devenit o parte integrantă a coloanelor vertebrale de telecomunicații ale lumii, care leagă țări și continente. Ele sunt utilizate cu succes în multe țări ale lumii și și-au ocupat locul cuvenit în rețeaua de comunicații interconectate a Rusiei.

Literatură

Timofeev V. V. Despre conceptul de dezvoltare a comunicațiilor prin satelit în Rusia. - „Buletinul comunicărilor”, 1999, nr. 12.

Vasily Pavlov (șeful Departamentului de radio, televiziune și comunicații prin satelit al Ministerului Comunicațiilor al Federației Ruse). Dintr-un discurs la o întâlnire despre CCS din Rusia și rolul său în satisfacerea nevoilor operatorilor departamentali și corporativi. - „Rețele”, 2000, nr. 6.

Durev V.G., Zenevich F.O., Kruk B.I. și colab. Telecomunicații. Introducere în specialitate. - M., 1988.

Reglementări radio pentru comunicațiile radio ale Federației Ruse. Ediție oficială. Aprobat şi pus în vigoare de la 01.01.1999 prin decizia Comitetului de Stat pentru Frecvenţe Radio din 28.09.1998. 1999.

Leonid Nevdiaev. Sisteme prin satelit Partea 1. Orbite și parametri. - „Rețele”, 1999, №1-2.

Manual de inginerie al tehnologiei spațiale. - M., 1977.

Gimnaziul MOU Parabel

abstract

Sisteme de comunicații prin satelit

Efectuat

Goroshkina Ksenia

elev de clasa a XI-a

Verificat

Borisov Alexandru Vladimirovici

Parabelă

anul 2010

Introducere 3

1. Principii de organizare a canalelor de comunicații prin satelit 4

2. Orbitele sateliților de comunicații 5

3. Schema tipică de organizare a serviciilor de comunicații prin satelit 6

4. Domenii de aplicare ale comunicațiilor prin satelit 6

4.1 Principiile comunicațiilor prin satelit VSAT 7

4.2.Principii de organizare a comunicațiilor mobile prin satelit 7

5. Tehnologii utilizate în comunicațiile prin satelit 8

6. Istoria creării sistemelor de comunicații prin satelit 11

6.1. Primele linii de comunicație și difuzare prin satelit prin sateliții „Molniya-1” 12

6.2. Primul sistem prin satelit din lume „Orbita” pentru distribuția de programe TV 13

6.3. Primul sistem de transmisie TV directă din lume Ekran 14

6.4. Sistemele de distribuție a programelor TV „Moscova” și „Moscova-Global 15

6.5. Sistem de difuzare TV prin satelit în gama de 12 GHz 16

6.6. Crearea sistemului Intersputnik 16

6.7. Crearea unei legături prin satelit pentru comunicațiile guvernamentale 17

6.8. În concluzie... 17

Lista literaturii utilizate 20

Introducere

Sistemele de comunicații prin satelit (SSS) sunt cunoscute de mult timp și sunt folosite pentru a transmite diferite semnale pe distanțe lungi. De la începuturile sale, comunicațiile prin satelit s-au dezvoltat rapid, iar odată cu acumularea de experiență, îmbunătățirea echipamentelor, dezvoltarea metodelor de transmisie a semnalului, a existat o tranziție de la liniile individuale de comunicații prin satelit la sistemele locale și globale.

Astfel de rate de dezvoltare a CCS se explică printr-o serie de avantaje pe care le posedă. Acestea includ, în special, lățime de bandă mare, spații suprapuse nelimitate, calitate înaltă și fiabilitatea canalelor de comunicație. Aceste avantaje, care determină posibilitățile largi ale comunicațiilor prin satelit, fac din acesta un mijloc de comunicare unic și eficient. Comunicațiile prin satelit reprezintă în prezent principala formă de comunicații internaționale și naționale pe distanțe lungi și medii. Utilizarea sateliților de Pământ artificial pentru comunicații continuă să se extindă pe măsură ce rețelele de comunicații existente se dezvoltă. Multe țări își creează propriile rețele naționale de comunicații prin satelit.

În țara noastră se creează un sistem unificat de comunicații automatizate. Pentru aceasta, diverse mijloace tehnice de comunicare se dezvoltă, se îmbunătățesc și găsesc noi domenii de aplicare.

În eseul meu, voi lua în considerare principiile organizării sistemelor prin satelit, domeniul de aplicare, istoria creării CCS. În zilele noastre, se acordă multă atenție difuzării prin satelit, așa că trebuie să știm cum funcționează sistemul.

1. Principii de organizare a canalelor de comunicații prin satelit

Comunicarea prin satelit este unul dintre tipurile de comunicații radio bazate pe utilizarea sateliților artificiali de pământ ca repetoare.

Comunicarea prin satelit se realizează între stațiile terestre, care pot fi atât fixe, cât și mobile. Comunicarea prin satelit este o dezvoltare a comunicării tradiționale prin releu radio prin plasarea unui repetor la o altitudine foarte mare (de la sute la zeci de mii de kilometri). Deoarece zona de vizibilitate în acest caz este aproape jumătate din Pământ, nu este nevoie de un lanț de repetoare. Pentru transmisia prin satelit, semnalul trebuie modulat. Modulația se realizează la stația terestră. Semnalul modulat este amplificat, transferat la frecvența dorită și alimentat la antena de transmisie.

În primii ani de cercetare, s-au folosit repetitoare pasive de satelit, care erau un simplu reflector al unui semnal radio (adesea o sferă de metal sau polimer cu o acoperire metalică), care nu purtau la bord niciun echipament de transmisie și recepție. Astfel de sateliți nu s-au răspândit pe scară largă. Toți sateliții moderni de comunicații sunt activi. Repetoarele active sunt echipate cu echipamente electronice pentru recepția, procesarea, amplificarea și retransmisia semnalului. Repetoarele de satelit pot fi non-regenerative și regenerative.

Un satelit neregenerativ, după ce a primit un semnal de la o stație terestră, îl transferă pe o altă frecvență, îl amplifică și îl transmite către o altă stație terestră. Satelitul poate folosi mai multe canale independente care efectuează aceste operațiuni, fiecare dintre ele funcționând cu o anumită parte a spectrului (aceste canale de procesare se numesc transpondere).

Satelitul regenerativ demodulează semnalul primit și îl remodulează. Ca rezultat, corectarea erorilor este efectuată de două ori: la satelit și la stația terestră receptoră. Dezavantajul acestei metode este complexitatea (și, prin urmare, costul mult mai mare al satelitului), precum și întârzierea crescută a transmisiei semnalului.

2. Orbitele sateliților de comunicații

Orbitele pe care sunt amplasate transponderele prin satelit sunt împărțite în trei clase:

1 - ecuatorial, 2 - oblic, 3 - polar

Un tip important de orbită ecuatorială este orbită geostaţionară, pe care satelitul se rotește cu o viteză unghiulară egală cu viteza unghiulară a Pământului, în direcția care coincide cu direcția de rotație a Pământului. Avantajul evident al orbitei geostaționare este că receptorul din zona de serviciu „vede” satelitul tot timpul. Cu toate acestea, există o singură orbită geostaționară și este imposibil să lansați toți sateliții în ea. Celălalt dezavantaj al său este altitudinea mare și, prin urmare, costul mai mare al lansării unui satelit pe orbită. În plus, un satelit aflat pe orbită geostaționară nu poate deservi stațiile terestre din regiunea circumpolară.

Orbită înclinată vă permite să rezolvați aceste probleme, totuși, datorită mișcării satelitului în raport cu observatorul de la sol, este necesar să lansați cel puțin trei sateliți pe o orbită pentru a oferi acces non-stop la comunicații.

Orbită polară- cazul limitativ al oblicului.

Când se utilizează orbite înclinate, stațiile terestre sunt echipate cu sisteme de urmărire care îndreptează antena către satelit. Stațiile care operează cu sateliți pe orbită geostaționară sunt de obicei echipate cu astfel de sisteme pentru a compensa abaterile de la orbita geostaționară ideală. Excepție fac antenele mici folosite pentru a recepționa televiziunea prin satelit: modelul lor de radiație este suficient de larg, astfel încât nu simt vibrațiile satelitului în apropierea punctului ideal. O caracteristică a majorității sistemelor mobile de comunicații prin satelit este dimensiunea mică a antenei terminalului, ceea ce face dificilă recepția semnalului.

3. Schema tipică de organizare a serviciilor de comunicații prin satelit

operatorul segmentului de satelit creează un satelit de comunicații pe propria cheltuială, plasând o comandă pentru fabricarea unui satelit la unul dintre producătorii de sateliți și efectuează lansarea și întreținerea acestuia. După ce satelitul este pus pe orbită, operatorul segmentului de satelit începe să ofere servicii de închiriere a resursei de frecvență a satelitului releu companiilor de servicii de comunicații prin satelit.

un operator de servicii de comunicații prin satelit încheie un acord cu un operator de segment de satelit pentru utilizarea (închirierea) capacităților pe un satelit de comunicații, folosindu-l ca repetitor cu o zonă mare de serviciu. Un operator de servicii de comunicații prin satelit își construiește infrastructura terestră a rețelei sale pe o platformă tehnologică specifică produsă de companiile care produc echipamente la sol pentru comunicații prin satelit.

4. Sfere de aplicare a comunicațiilor prin satelit:

Comunicații prin satelit: Inițial, apariția comunicațiilor prin satelit a fost dictată de necesitatea transmiterii unor cantități mari de informații. De-a lungul timpului, ponderea transmisiei de voce în volumul total al traficului backbone a scăzut constant, făcând loc transmisiei de date. Odată cu dezvoltarea rețelelor de fibră optică, acestea din urmă au început să înlocuiască comunicațiile prin satelit de pe piața principală.

sisteme VSAT: Sistemele VSAT (Very Small Aperture Terminal) oferă servicii de comunicații prin satelit clienților (de obicei organizații mici) care nu necesită lățime de bandă mare. Rata de transfer de date pentru un terminal VSAT nu depășește de obicei 2048 kbps. Cuvintele „foarte mică deschidere” se referă la dimensiunea antenelor terminale în raport cu dimensiunea antenelor mai vechi de coloană vertebrală. VSAT-urile care operează în banda C folosesc de obicei antene cu un diametru de 1,8-2,4 m, în banda Ku - 0,75-1,8 m. Sistemele VSAT folosesc tehnologia canalului la cerere.

Sisteme mobile de comunicații prin satelit: O caracteristică a majorității sistemelor mobile de satelit este dimensiunea mică a antenei terminalului, ceea ce face dificilă recepția semnalului.

4.1.Principiile organizării comunicațiilor prin satelit VSAT:

Elementul principal al rețelei de satelit VSAT este NCC. Este Centrul de Control al Rețelei care oferă acces la echipamentele clientului de pe Internet, rețeaua publică de telefonie, alte terminale ale rețelei VSAT și implementează schimbul de trafic în cadrul rețelei corporative a clientului. NCC are o conexiune în bandă largă la canalele de comunicație backbone furnizate de operatorii backbone și oferă transfer de informații de la un terminal VSAT la distanță către lumea exterioară.

4.2 Principii de organizare a comunicațiilor mobile prin satelit:

Pentru ca puterea semnalului care ajunge la receptorul mobil de satelit să fie suficientă, se utilizează una dintre cele două soluții:

Sateliții sunt localizați pe orbită geostaționară. Deoarece această orbită se află la o distanță de 35.786 km de Pământ, pe satelit trebuie instalat un transmițător puternic.
Mulți sateliți sunt localizați pe orbite înclinate sau polare. În același timp, puterea de transmisie necesară nu este atât de mare, iar costul lansării unui satelit pe orbită este mai mic. Cu toate acestea, această abordare necesită nu numai un număr mare de sateliți, ci și o rețea extinsă de comutatoare la sol.

Echipamentele clientului (terminale mobile prin satelit, telefoane prin satelit) interacționează cu lumea exterioară sau între ele printr-un satelit releu și stații de interfață ale unui operator de servicii mobile prin satelit, care asigură conectarea la canale terestre externe de comunicație (rețea publică de telefonie, Internet etc. .)

5. Tehnologii utilizate în comunicațiile prin satelit

M utilizarea multiplă a frecvenţelor în comunicaţiile prin satelit. Deoarece frecvențele radio sunt o resursă limitată, este necesar să se asigure că aceleași frecvențe pot fi utilizate de diferite stații terestre. Acest lucru se poate face în două moduri:

separare spațială - fiecare antenă de satelit primește doar un semnal dintr-o anumită zonă și diferite zone pot folosi aceleași frecvențe.

separarea polarizării - antene diferite primesc și transmit un semnal în planuri de polarizare reciproc perpendiculare, în timp ce aceleași frecvențe pot fi folosite de două ori (pentru fiecare dintre planuri).

H intervale de frecvență.

Alegerea frecvenței pentru transmiterea datelor de la stația terestră la satelit și de la satelit la stația terestră nu este arbitrară. Frecvența afectează, de exemplu, absorbția undelor radio în atmosferă, precum și dimensiunile necesare ale antenelor de emisie și recepție. Frecvențele la care are loc transmisia de la stația terestră la satelit diferă de frecvențele utilizate pentru transmisia de la satelit la stația terestră (de obicei prima de mai sus). Frecvențele utilizate în comunicațiile prin satelit sunt împărțite în intervale desemnate prin litere:

Numele intervalului	Frecvențele	Aplicație
		Comunicații mobile prin satelit
		Comunicații mobile prin satelit
	4 GHz, 6 GHz	Comunicații fixe prin satelit
	Frecvențele nu sunt definite pentru comunicațiile prin satelit în acest interval. Pentru aplicațiile radar, intervalul specificat este de 8-12 GHz.	Comunicații fixe prin satelit (în scopuri militare)
	11 GHz, 12 GHz, 14 GHz
		Comunicații fixe prin satelit, transmisie prin satelit
		Comunicații fixe prin satelit, comunicații inter-sateliți

Banda Ku permite recepția cu antene relativ mici și, prin urmare, este utilizată în televiziunea prin satelit (DVB), în ciuda faptului că condițiile meteorologice din această bandă au un impact semnificativ asupra calității transmisiei. Pentru transmiterea datelor de către utilizatori mari (organizații), banda C este adesea folosită. Acest lucru oferă o recepție mai bună, dar necesită o dimensiune a antenei destul de mare.

M modulare și codare de corectare a erorilor

O caracteristică a sistemelor de comunicații prin satelit este necesitatea de a lucra în condiții de raport semnal-zgomot relativ scăzut, cauzat de mai mulți factori:

îndepărtarea considerabilă a receptorului față de transmițător,
putere limitată prin satelit

Comunicațiile prin satelit sunt prost potrivite pentru transmiterea semnalelor analogice. Prin urmare, pentru a transmite vorbirea, aceasta este pre-digitizată utilizând modularea impuls-cod.
Pentru a transmite date digitale printr-un canal de comunicație prin satelit, acestea trebuie mai întâi convertite într-un semnal radio care ocupă un anumit interval de frecvență. Pentru aceasta se folosește modulația (modulația digitală se mai numește și keying).

Datorită puterii scăzute a semnalului, este nevoie de sisteme de corectare a erorilor. Pentru aceasta, sunt utilizate diverse scheme de codare de corectare a erorilor, cel mai adesea diverse versiuni de coduri convoluționale, precum și coduri turbo.

6. Istoria creării sistemelor de comunicații prin satelit

Ideea creării sistemelor globale de comunicații prin satelit pe Pământ a fost propusă în 1945. Arthur Clarke, care mai târziu a devenit un renumit scriitor de science-fiction. Implementarea acestei idei a devenit posibilă la numai 12 ani după ce au apărut rachetele balistice, cu ajutorul cărora 4 octombrie 1957 primul satelit artificial al Pământului (AES) a fost lansat pe orbită. Pentru a controla zborul satelitului, pe el a fost plasat un mic transmițător radio - un far care funcționează în raza de acțiune 27 MHz... După câțiva ani 12 aprilie 1961... pentru prima dată în lume pe nava spațială sovietică „Vostok” Yu.A. Gagarin a făcut un zbor istoric în jurul Pământului. În același timp, cosmonautul avea o comunicare radio regulată cu Pământul. Așa a început munca sistematică privind studiul și utilizarea spațiului cosmic pentru rezolvarea diferitelor sarcini pașnice.

Crearea tehnologiei spațiale a făcut posibilă dezvoltarea unor sisteme foarte eficiente pentru comunicațiile și emisiile radio pe distanțe lungi. În Statele Unite, au început lucrări intense la crearea sateliților de comunicații. Astfel de lucrări au început să se desfășoare în țara noastră. Teritoriul său vast și slaba dezvoltare a comunicațiilor, mai ales în regiunile de est puțin populate, unde crearea rețelelor de comunicații prin intermediul altor mijloace tehnice (legături de relee radio, linii de cablu etc.) este asociată cu costuri ridicate, au făcut ca acest nou tip de comunicare să fie foarte mare. promițătoare.

La originile creării sistemelor radio prin satelit naționale s-au aflat oameni de știință și ingineri naționali remarcabili care au condus mari centre științifice: M.F. Reșetnev, M.R. Kaplanov, N.I. Kalașnikov, L. Ya. Cantor

Principalele sarcini atribuite oamenilor de știință au fost următoarele:

Dezvoltarea repetitoarelor de satelit pentru transmisii de televiziune și comunicații (Ekran, Raduga, Gals), din 1969, repetoare de satelit au fost dezvoltate într-un laborator separat condus de M.V. Brodsky ;

Crearea de proiecte de sistem pentru construirea de comunicații prin satelit și radiodifuziune;

Dezvoltarea de echipamente pentru stațiile terestre de comunicații prin satelit (ES): modulatoare, demodulatoare de scădere a pragului de semnale FM (modulație de frecvență), dispozitive de recepție și transmisie etc.;

Lucrări cuprinzătoare privind dotarea cu echipamente a stațiilor de comunicații prin satelit și de radiodifuziune;

Dezvoltarea teoriei urmăririi demodulatoarelor FM cu un prag de zgomot redus, metode de acces multiplu, metode de modulare și codare de corectare a erorilor;

Elaborarea documentației normative și tehnice pentru canale, trasee de televiziune și echipamente de comunicații ale sistemelor prin satelit;

Dezvoltarea sistemelor de control și monitorizare pentru rețelele de comunicații și radiodifuziune AP și prin satelit.

Specialistii NIIR au fost create multe sisteme naționale de comunicații și difuzare prin satelit, care sunt încă în funcțiune... Echipamentele de transmisie și recepție terestre și aeriene ale acestor sisteme au fost dezvoltate și la NIIR. Pe lângă echipamente, specialiștii institutului au propus metode de proiectare atât pentru sistemele de satelit în sine, cât și pentru dispozitivele individuale incluse în componența acestora. Experiența în proiectarea sistemelor de comunicații prin satelit a specialiștilor NIIR este reflectată în numeroase publicații științifice și monografii.

6.1. Primele linii de comunicație și difuzare prin satelit prin sateliții „Molniya-1”.

Primele experimente privind comunicațiile prin satelit prin reflectarea undelor radio de la satelitul reflector american „Echo” și Lună, folosite ca repetoare pasive, au fost realizate de specialiștii NIIR. în 1964... Radiotelescopul de la observatorul din satul Zimenki, Regiunea Gorki, a primit mesaje telegrafice și un simplu desen de la Observatorul britanic Jodrell Bank.

Acest experiment a dovedit posibilitatea utilizării cu succes a obiectelor spațiale pentru organizarea comunicațiilor pe Pământ.

Mai multe proiecte de sistem au fost pregătite în laboratorul de comunicații prin satelit, iar apoi a participat la dezvoltarea primului sistem de comunicații prin satelit intern „Molniya-1” în interval de frecvență sub 1 GHz. Organizația principală pentru crearea acestui sistem a fost Institutul de Cercetare a Comunicațiilor Radio din Moscova (MNIIRS). Proiectantul șef al sistemului Molniya-1 este DOMNUL. Kaplanov- adjunct al șefului MNIIRS.

În anii ’60, NIIR dezvolta un complex de transceiver pentru sistemul de releu radio troposferic Gorizont, care funcționează și în intervalul de frecvență sub 1 GHz. Acest complex a fost modificat și echipamentul creat, denumit „Gorizont-K”, a fost folosit pentru a echipa prima linie de comunicații prin satelit „Molniya-1”, care a făcut legătura între Moscova și Vladivostok. Această linie a fost destinată transmiterii unui program TV sau a unui spectru de grup de 60 de canale telefonice. Cu participarea specialiștilor NIIR, în aceste orașe au fost echipate două stații terestre (ES). MNIIRS a dezvoltat un repetor la bord al primului satelit artificial de comunicații „Molniya-1”, care a fost lansat cu succes 23 aprilie 1965... A fost lansat pe o orbită extrem de eliptică cu o perioadă orbitală de 12 ore. O astfel de orbită era convenabilă pentru deservirea teritoriului URSS situat la latitudinile nordice, deoarece timp de opt ore pe fiecare orbită satelitul era vizibil din orice punct al țării. . În plus, lansarea pe o astfel de orbită de pe teritoriul nostru se realizează cu un consum mai mic de energie decât într-una geostaționară. Orbita satelitului „Molniya-1” și-a păstrat semnificația până în prezent și este folosită, în ciuda dezvoltării predominante a sateliților geostaționari.

6.2. Primul sistem de satelit din lume „Orbit” pentru distribuția de programe TV

După finalizarea cercetărilor privind capacitățile tehnice ale sateliților „Molniya-1” de către specialiștii NIIR N.V. Talyzin și L. Ya. Cantor s-a propus rezolvarea problemei furnizării de programe TV ale televiziunii centrale în regiunile de est ale țării prin crearea primului sistem de transmisie prin satelit din lume „Orbit” în în intervalul de 1 GHz pe baza echipamentului „Horizon-K”.

În 1965-1967.Într-un timp record, în regiunile de est ale țării noastre, au fost construite și puse în funcțiune simultan 20 de stații terestre „Orbită” și o nouă stație centrală de emisie „Rezervare”. Sistemul Orbita a devenit primul sistem circular, de televiziune, de distribuție prin satelit din lume, în care capabilitățile de comunicații prin satelit sunt utilizate cel mai eficient.

Trebuie remarcat faptul că intervalul în care noul sistem Orbit a funcționat la 800-1000 MHz nu a fost în concordanță cu cel alocat prin Regulamentul radio pentru serviciul fix prin satelit. Lucrările de transfer al sistemului Orbita în banda C de 6/4 GHz au fost realizate de specialiștii NIIR în perioada 1970-1972. Stația care operează în noua gamă de frecvențe a fost numită „Orbit-2”. Pentru acesta a fost creat un set complet de echipamente pentru funcționarea în intervalul internațional de frecvență - pe secțiunea Pământ-Spațiu - în domeniul 6 GHz, pe secțiunea Cosmos-Pământ - în domeniul 4 GHz. Sub conducerea lui V.M. Tsirlina a fost dezvoltat un sistem de indicare și urmărire a antenelor cu un dispozitiv software. Acest sistem a folosit un automat extrem și o metodă de scanare conică.

Stația „Orbita-2” a început să fie implementată din 1972., A până la sfârșitul anului 1986... au fost construite aproximativ 100. Multe dintre ele încă operează stații de emisie-recepție.

Mai târziu, pentru funcționarea rețelei Orbit-2, a fost creat și lansat pe orbită primul satelit geostaționar sovietic „Raduga”; I. Ostrovsky, Yu.M. Fomin etc.) În același timp, tehnologia de fabricație și metodele de prelucrarea la sol a produselor spațiale au fost create și stăpânite.

Pentru sistemul Orbit-2 au fost dezvoltate noi dispozitive de transmisie Gradient (I.E.Mach, M.Z. Zeitlin etc.), precum și amplificatoare parametrice (A.V. Sokolov, E.L. Ratbil, BC Sanin, VM Krylov) și dispozitive de recepție a semnalului (VIDyachkov, VMDorofeev, Yu.A. Afanasyev, VAPolukhin etc.).

6.3. Primul sistem de transmisie TV directă din lume „Ekran”

Dezvoltarea pe scară largă a sistemului Orbita ca mijloc de livrare a programelor TV la sfârșitul anilor 70 a devenit nejustificată din punct de vedere economic din cauza costului ridicat al AP, ceea ce face inoportună instalarea acestuia într-un punct cu o populație mai mică de 100-200 de mii. oameni. Sistemul Ekran s-a dovedit a fi mai eficient, funcționând în intervalul de frecvență sub 1 GHz și având o putere mare a emițătorului repetitor la bord (până la 300 W). Scopul creării acestui sistem a fost să acopere zonele slab populate cu difuzare TV în regiunile Siberia, Nordul Îndepărtat și o parte a Orientului Îndepărtat. Pentru implementarea sa, au fost alocate frecvențele 714 și 754 MHz, la care a fost posibil să se creeze dispozitive de recepție destul de simple și ieftine. Sistemul Ekran a devenit, de fapt, primul sistem direct de difuzare prin satelit din lume.

Instalațiile de recepție ale acestui sistem trebuiau să fie rentabile atât pentru deservirea localităților mici, cât și pentru recepția individuală a programelor TV.

Primul satelit al sistemului Ekran a fost lansat 26 octombrie 1976 . pe orbită geostaționară la 99 ° E Puțin mai târziu, în Krasnoyarsk, stațiile colective de recepție „Ekran-KR-1” și „Ekran-KR-10” au fost lansate cu o putere a emițătorului de televiziune de ieșire de 1 și 10 wați. Stația terestra care transmite semnale către sateliții Ekran avea o antenă cu diametrul oglinzii de 12 m, era echipată cu un transmițător Gradient de 5 kW care funcționa în banda de 6 GHz. Instalațiile de recepție ale acestui sistem, dezvoltate de specialiștii NIIR, au fost cele mai simple și mai ieftine stații de recepție dintre toate cele implementate în acei ani. Până la sfârșitul anului 1987, numărul de stații Ekran instalate a ajuns la 4.500.

6.4. Sisteme de distribuție a programelor TV „Moscova” și „Moscova-Global”

Progresele ulterioare în dezvoltarea sistemelor de transmisie TV prin satelit în țara noastră sunt asociate cu crearea sistemului Moskva, în care SE învechite din punct de vedere tehnic ale sistemului Orbita au fost înlocuite cu SE mici. în 1974 din initiativa N.V. Talyzin și L. Ya. Cantor.

Pentru sistemul „Moskva” de pe sateliții „Orizont”, a fost prevăzut un baril de putere sporit, care funcționează în banda de 4 GHz la o antenă cu fascicul îngust. Raporturile de energie din sistem au fost alese astfel încât să asigure utilizarea unei antene parabolice mici cu diametrul oglinzii de 2,5 m la ES receptor fără ghidare automată. O caracteristică fundamentală a sistemului „Moscova” a fost respectarea strictă a normelor pentru densitatea fluxului de putere spectrală la suprafața Pământului, stabilite prin Regulamente de dragul comunicațiilor pentru sistemele serviciului fix.... Acest lucru a făcut posibilă utilizarea acestui sistem pentru difuzarea TV în întreaga URSS. Sistemul a asigurat o recepție de înaltă calitate a programelor TV și radio centrale. Ulterior, în sistem a fost creat un alt canal, destinat transmiterii paginilor de ziare.

Aceste posturi s-au răspândit și în instituțiile interne situate în străinătate (în Europa, în nordul Africii și o serie de alte teritorii), ceea ce a făcut posibil ca cetățenii noștri din străinătate să accepte programe interne. La crearea sistemului „Moscova”, au fost utilizate o serie de invenții și soluții originale, care au făcut posibilă îmbunătățirea atât a construcției sistemului în sine, cât și a complexelor sale hardware. Acest sistem a servit drept prototip pentru multe sisteme de satelit, create mai târziu în Statele Unite și Europa de Vest, în care sateliții de putere medie care operau în banda de servicii fixe prin satelit au fost utilizați pentru a livra programe TV către ES de dimensiuni mici și cu costuri moderate. .

În perioada 1986-1988. a fost realizată dezvoltarea unui sistem special „Moscova-Global” cu AP-uri mici, destinat furnizării de programe TV centrale către reprezentanțele interne din străinătate, precum și transmiterii unei cantități mici de informații discrete. Acest sistem este și el în funcțiune. Acesta prevede organizarea unui canal TV, trei canale pentru transmiterea de informații discrete la o rată de 4800 biți / s și două canale la o rată de 2400 biți / s. Au fost utilizate canale de informare discrete în interesul Comisiei pentru Televiziune și Radiodifuziune, TASS și APN (Agenția de Știri Politice). Pentru a acoperi aproape întregul teritoriu al globului, folosește doi sateliți aflați pe orbită geostaționară la 11 ° V. și 96 ° E. Stațiile de recepție au o oglindă cu diametrul de 4 m, echipamentul putând fi amplasat atât într-un container special, cât și în interior.

6.5. Sistem de transmisie TV prin satelit în gama de 12 GHz

Din 1976... la NIIR, au început lucrările la crearea unui sistem fundamental nou de televiziune prin satelit în acei ani în intervalul de frecvență de 12 GHz alocat pentru o astfel de transmisie TV prin satelit (STV-12), care nu ar avea limitările de putere radiată inerente sistemelor Ekran și Moscova ar putea asigura acoperirea întregului teritoriu al țării noastre cu difuzare TV cu mai multe programe, precum și schimbul de programe și soluționarea problemei radiodifuziunii republicane. La crearea acestui sistem, NIIR a fost organizația-mamă.

Specialiștii institutului au efectuat studii care au determinat parametrii optimi ai acestui sistem și au dezvoltat repetoare și echipamente la bord cu mai multe cilindri pentru emisia și recepția ES. În prima etapă a dezvoltării acestui sistem, a fost utilizat satelitul intern „Gals”, semnalele au fost transmise în formă analogică, au fost utilizate echipamente de recepție importate. Ulterior, s-a făcut o tranziție la echipamente digitale bazate pe un satelit străin, precum și la echipamente de transmisie și recepție.

6.6. Crearea sistemului Intersputnik

În 1967 g. a început dezvoltarea cooperării internaţionale a ţărilor socialiste în domeniul comunicaţiilor prin satelit. Scopul său a fost să creeze internaţional Sistemul de satelit „Intersputnik”, conceput pentru a răspunde nevoilor Bulgariei, Ungariei, Germaniei, Mongoliei, Poloniei, României, URSS și Cehoslovaciei în comunicații telefonice, transmisie de date și schimb de programe TV ... În 1969 g. a fost elaborat proiectul acestui sistem, baza legală a organizației „Intersputnik” și în 1971 a fost semnat un acord privind crearea lui.

Sistemul Intersputnik a devenit al doilea sistem internațional de comunicații prin satelit din lume (după Intelsat). Specialiștii NIIR au dezvoltat proiecte ale ZS, care cu ajutorul URSS au fost construite în multe țări ale comunității socialiste. Prima stație aeriană din străinătate a fost creată în Cuba, iar a doua în Cehoslovacia. În total, NIIR a furnizat peste zece posturi aeriene în străinătate pentru recepţionarea programelor TV, aerului şi cu destinaţii speciale.

Inițial, Intersputnik a folosit sateliții Molniya-3 pe o orbită extrem de eliptică, iar din 1978, doi sateliți geostaționari multilaterali de tip Horizon cu puncte de stație la 14 ° V. și 53 ° (și apoi 80 °) longitudine estică. Inițial, ZS a fost echipat cu transmițătorul Gradient-K și complexul de recepție Orbit-2.

Toate soluțiile de sistem și tehnice pentru crearea sistemului Intersputnik, precum și hardware-ul AP au fost create de specialiștii NIIR împreună cu uzina pilot NIIR Promsvyazradio și organizațiile co-executoare. Sistemul Intersputnik este încă în funcțiune astăzi, închiriind trunchiurile constelației spațiale rusești, precum și folosind satelitul său geostaționar LMI-1, situat la 75 ° E. Lucrarea a fost realizată în cooperare cu Asociația de producție Iskra (Krasnoyarsk), fabricile de radio inginerie din Moscova și Podolsk.

Supraveghetorul muncii a fost S.V. Borodich .

6.7. Crearea unei legături prin satelit pentru comunicațiile guvernamentale

În 1972... a fost încheiat un acord interguvernamental între URSS și Statele Unite privind crearea unei linii directe de comunicare guvernamentală (LPS) între șefii de stat în caz de urgență. Implementarea acestui important acord de guvernare a fost încredințată specialiștilor NIIR. Proiectantul șef al dezvoltării LPS a fost V.L. Bykov, și executorii responsabili - IN ABSENTA. Yastrebtsov, A.N. Vorobiev.

Pe teritoriul URSS au fost create două ZS: unul (în Dubna, lângă Moscova), al doilea (în Zolochev, lângă Lvov). LPS-ul a fost pus în funcțiune în 1975... Funcționează prin ZS „Dubna” până în prezent. Aceasta a fost prima experiență în crearea unei linii de satelit de către specialiștii interni în sistemul internațional Intelsat.

6.8. In custodie…

În 1960-1980. Specialiștii NIIR rezolvau probleme foarte importante pentru statul nostru și problemele complexe din punct de vedere tehnic de creare a sistemelor naționale de comunicații și transmisii prin satelit.

· Au fost create sisteme de distribuţie a programelor TV pe vastul teritoriu al ţării noastre, inclusiv de difuzare directă prin satelit. Multe sisteme create la NIIR au fost primele din lume: Orbit, Ekran, Moskva etc. Echipamentele părții de sol a acestor sisteme, precum și echipamentele de bord, au fost, de asemenea, dezvoltate de NIIR, fiind produse de industria autohtonă.

· Sistemele de comunicații și difuzare prin satelit au făcut posibilă satisfacerea nevoilor a zeci de milioane de cetățeni ai țării noastre, în special a celor care locuiau în regiunile slab populate din Siberia de Vest și Orientul Îndepărtat. Odată cu crearea sistemelor prin satelit în aceste regiuni, cetățenii au avut pentru prima dată posibilitatea de a primi programe de televiziune centrală în timp real.

· Introducerea sistemelor prin satelit a fost extrem de importantă pentru dezvoltarea economică și socială atât a regiunilor îndepărtate ale Siberiei și Orientului Îndepărtat, cât și a întregii țări.

· Populația din Sahalin, Kamchatka, Teritoriul Khabarovsk și multe alte zone îndepărtate au obținut acces la rețeaua publică de telefonie.

· Oamenii de știință de la NIIR au efectuat cercetări originale menite să creeze metode de calcul a diferitelor tipuri de dispozitive utilizate în sistemele de comunicații prin satelit. De asemenea, au creat metodologii pentru proiectarea sistemelor de comunicații prin satelit și au scris o serie de monografii fundamentale și articole științifice despre problemele de comunicații prin satelit.

Concluzie

Organizațiile moderne se caracterizează printr-un volum mare de informații diverse, în principal electronice și telecomunicații, care trece prin ele în fiecare zi. Prin urmare, este important să aveți o ieșire de înaltă calitate către nodurile de comutare care oferă acces la toate liniile de comunicație importante. În Rusia, unde distanțele dintre așezări sunt enorme, iar calitatea liniilor terestre este slabă, soluția optimă la această problemă este utilizarea sistemelor de comunicații prin satelit (SSS).

Inițial, CCC-urile au fost folosite pentru a transmite un semnal TV. Țara noastră se caracterizează printr-un teritoriu vast care trebuie acoperit prin mijloace de comunicare. A devenit mai ușor de făcut acest lucru după apariția comunicațiilor prin satelit, și anume sistemul Orbit-2. Mai târziu, au apărut telefoanele prin satelit, al căror avantaj principal este independența față de prezența oricăror rețele telefonice locale. Comunicațiile telefonice de înaltă calitate sunt disponibile aproape de oriunde în lume.

În cadrul programului prezidențial „Serviciul de comunicare universală”, în fiecare localitate au fost instalate telefoane cu plată, iar telefoane cu plată prin satelit au fost folosite în zone deosebit de îndepărtate.

Conform programului țintă federal „Dezvoltarea difuzării TV și radio în Federația Rusă pentru 2009-2015”, transmisia digitală este introdusă în Rusia. Programul este finanțat integral, inclusiv fondurile vor merge către crearea de sateliți multifuncționali.

Bibliografie

1. Resursa de internet „Istoria comunicațiilor prin satelit” http://sviazist.nnov.ru/modules/myarticles/article.php?storyid=1026

2. Resursa de internet „Principii de organizare a comunicațiilor prin satelit” http://vsatinfo.ru/index.php?option=com_sobi2&catid=30&Itemid=0

3. Resursa de internet „Enciclopedia liberă”

http://ru.wikipedia.org

Revizuire

pentru rezumatul „Sisteme de comunicații prin satelit”

Elevii clasele 11 Gimnaziul MOU Parabel

Goroshkina Xenia

Subiectul rezumatului este dezvăluit pe deplin. Materialul din toate secțiunile este interesant, prezentat într-o manieră accesibilă și clară. Frumoase ilustrații. Se urmează structura rezumatului. Lucrarea poate fi folosită ca suport didactic pentru studenți.

Evaluare „EXCELENT”

Expert: Borisov A.V. profesor de fizică

Inginerii lucrează la primul satelit de comunicații comerciale din lume, Early Bird

După standardele actuale, satelitul Early Bird ( INTELSAT I) avea capacități mai mult decât modeste: cu o lățime de bandă de 50 MHz, putea oferi până la 240 de canale de comunicații telefonice. În orice moment, comunicația putea fi efectuată între o stație terestră din Statele Unite și doar una dintre cele trei stații terestre din Europa (în Marea Britanie, Franța sau Germania), care erau interconectate prin linii de comunicație prin cablu.

Mai târziu, tehnologia a făcut un pas înainte, iar satelitul INTELSAT IX avea deja o lățime de bandă de 3456 MHz.

Multă vreme în URSS, comunicațiile prin satelit au fost dezvoltate numai în interesul Ministerului Apărării al URSS. Datorită secretului mai mare al programului spațial, dezvoltarea comunicațiilor prin satelit în țările socialiste a procedat diferit decât în țările occidentale. Dezvoltarea comunicațiilor civile prin satelit a început cu un acord între 9 țări ale blocului socialist privind crearea sistemului de comunicații Intersputnik, care a fost semnat abia în 1971.

Repetoare de satelit

Satelitul de comunicații pasiv Echo-2. Sfera gonflabilă metalizată a servit drept repetitor pasiv

În primii ani de cercetare, s-au folosit repetoare pasive de satelit (exemple sunt sateliții Echo și Echo-2), care erau un simplu reflector de semnal radio (adesea o sferă de metal sau polimer cu pulverizare metalică) care nu transporta nicio transmisie și recepție. echipament la bord.... Astfel de sateliți nu s-au răspândit pe scară largă. Toți sateliții moderni de comunicații sunt activi. Repetoarele active sunt echipate cu echipamente electronice pentru recepția, procesarea, amplificarea și retransmisia semnalului. Repetoarele de satelit pot fi neregenerativeși regenerativ... Un satelit neregenerativ, după ce a primit un semnal de la o stație terestră, îl transferă pe o altă frecvență, îl amplifică și îl transmite către o altă stație terestră. Satelitul poate folosi mai multe canale independente care efectuează aceste operațiuni, fiecare dintre ele funcționând cu o anumită parte a spectrului (aceste canale de procesare se numesc transpondere).

Orbite repetitoare de satelit

Orbitele pe care sunt amplasate transponderele prin satelit sunt împărțite în trei clase:

ecuatorial,
înclinat,
polar.

O varietate importantă orbita ecuatorială este o orbită geostaționară în care satelitul se rotește cu o viteză unghiulară egală cu viteza unghiulară a Pământului, într-o direcție care coincide cu direcția de rotație a Pământului. Avantajul evident al orbitei geostaționare este că receptorul din zona de serviciu „vede” satelitul tot timpul.

Cu toate acestea, există o singură orbită geostaționară și este imposibil să lansați toți sateliții în ea. Celălalt dezavantaj al său este altitudinea mare și, prin urmare, costul mai mare al lansării unui satelit pe orbită. În plus, un satelit aflat pe orbită geostaționară nu este capabil să deservească stațiile terestre din regiunea circumpolară.

Orbită polară- cazul limitativ de oblic (cu o înclinare de 90º).

Reutilizarea frecvenței. Zone de acoperire

Deoarece frecvențele radio sunt o resursă limitată, este necesar să se asigure că aceleași frecvențe pot fi utilizate de diferite stații terestre. Acest lucru se poate face în două moduri:

separarea spațială- fiecare antenă de satelit primește un semnal doar dintr-o anumită zonă, în timp ce zone diferite pot folosi aceleași frecvențe,

separarea polarizării- antene diferite primesc și transmit un semnal în planuri de polarizare reciproc perpendiculare, în timp ce aceleași frecvențe pot fi folosite de două ori (pentru fiecare dintre planuri).

O hartă tipică de acoperire prin satelit geostaționar include următoarele componente:

fascicul global- comunica cu statiile terestre pe toata zona de acoperire, ii sunt alocate frecvente care nu se intersecteaza cu alte fascicule ale acestui satelit.

razele emisferelor vestice și estice- aceste fascicule sunt polarizate în planul A, iar aceeași gamă de frecvență este folosită în emisfera vestică și estică.

razele de zonă- polarizate în planul B (perpendicular pe A) și folosesc aceleași frecvențe ca și fasciculele emisferelor. Astfel, o stație de pământ situată într-una dintre zone poate folosi și fascicule emisferice și un fascicul global.

În acest caz, toate frecvențele (cu excepția celor rezervate fasciculului global) sunt utilizate în mod repetat: în emisfera vestică și estică și în fiecare dintre zone.

Benzi de frecventa

Antenă pentru recepția televiziunii prin satelit (banda Ku)

Antena satelit pentru banda C

Frecvențele utilizate în comunicațiile prin satelit sunt împărțite în intervale, indicate prin litere. Din păcate, în literatură diferită, limitele exacte ale intervalelor pot să nu coincidă. Valorile ghid sunt date în Recomandarea ITU V.431-6:

Numele intervalului	Frecvențe (conform ITU-R V.431-6)	Aplicație
L	1,5 GHz	Comunicații mobile prin satelit
S	2,5 GHz	Comunicații mobile prin satelit
CU	4 GHz, 6 GHz	Comunicații fixe prin satelit
X	Frecvențele nu sunt definite pentru comunicațiile prin satelit prin recomandările ITU-R. Pentru aplicațiile radar, intervalul specificat este de 8-12 GHz.	Comunicații fixe prin satelit (în scopuri militare)
Ku	11 GHz, 12 GHz, 14 GHz
K	20 GHz	Comunicații fixe prin satelit, transmisie prin satelit
Ka	30 GHz	Comunicații fixe prin satelit, comunicații inter-sateliți

Se folosesc și frecvențe mai înalte, dar creșterea lor este împiedicată de absorbția mare a undelor radio ale acestor frecvențe de către atmosferă. Banda Ku permite recepția cu antene relativ mici și, prin urmare, este utilizată în televiziunea prin satelit (DVB), în ciuda faptului că condițiile meteorologice din această bandă au un impact semnificativ asupra calității transmisiei.

Pentru transmiterea datelor de către utilizatori mari (organizații), banda C este adesea folosită. Acest lucru oferă o recepție mai bună, dar necesită o dimensiune a antenei destul de mare.

Modulare și codare anti-zgomot

O caracteristică a sistemelor de comunicații prin satelit este necesitatea de a lucra în condiții de raport semnal-zgomot relativ scăzut, cauzat de mai mulți factori:

îndepărtarea considerabilă a receptorului față de transmițător,
putere limitată a satelitului (incapacitatea de a transmite la putere mare).

Ca urmare, comunicațiile prin satelit sunt slab potrivite pentru transmiterea semnalelor analogice. Prin urmare, pentru a transmite vorbirea, aceasta este pre-digitizată utilizând, de exemplu, modularea codului de impulsuri (PCM).

Pentru a transmite date digitale printr-un canal de comunicație prin satelit, acestea trebuie mai întâi convertite într-un semnal radio care ocupă un anumit interval de frecvență. Pentru aceasta, se aplică modulația (modulația digitală se mai numește manipulare). Cele mai obișnuite tipuri de modulație digitală pentru aplicațiile de comunicații prin satelit sunt modularea cu deplasare de fază și modularea în amplitudine în cuadratura. De exemplu, sistemele DVB-S2 folosesc QPSK, 8-PSK, 16-APSK și 32-APSK.

Modulația se realizează la stația terestră. Semnalul modulat este amplificat, transferat la frecvența dorită și alimentat la antena de transmisie. Satelitul primește semnalul, amplifică, uneori se regenerează, îl transferă pe o altă frecvență și, folosind o anumită antenă de transmisie, îl transmite la sol.

Acces multiplu

Pentru a asigura posibilitatea utilizării simultane a unui repetor de satelit de către mai mulți utilizatori, sunt utilizate sisteme de acces multiple:

Acces multiplu cu diviziune de frecvență - oferind fiecărui utilizator un interval de frecvență separat.

acces multiplu cu divizare în timp – fiecărui utilizator i se acordă un anumit interval de timp (interval de timp) în care transmite și primește date.

acces multiplu prin diviziune de cod - în acest caz, fiecărui utilizator i se oferă o secvență de cod ortogonală cu secvențele de cod ale altor utilizatori. Datele utilizatorului sunt suprapuse secvenței de cod în așa fel încât semnalele transmise de utilizatori diferiți să nu interfereze între ele, deși sunt transmise la aceleași frecvențe.

În plus, mulți utilizatori nu necesită acces constant la comunicațiile prin satelit. Acestor utilizatori li se atribuie un canal de comunicare (interval orar) la cerere, folosind tehnologia DAMA (Demand Assigned Multiple Access).

Aplicații de comunicații prin satelit

Comunicații prin satelit

Inițial, apariția comunicațiilor prin satelit a fost dictată de necesitatea transmiterii unor cantități mari de informații. Primul sistem de comunicații prin satelit a fost sistemul Intelsat, apoi au fost create organizații regionale similare (Eutelsat, Arabsat și altele). De-a lungul timpului, ponderea transmisiei de voce în volumul total al traficului backbone a scăzut constant, făcând loc transmisiei de date.

Odată cu dezvoltarea rețelelor de fibră optică, acestea din urmă au început să înlocuiască comunicațiile prin satelit de pe piața principală.

sisteme VSAT

Cuvintele „foarte mică deschidere” se referă la dimensiunea antenelor terminale în raport cu dimensiunea antenelor mai vechi de coloană vertebrală. VSAT-urile care operează în banda C folosesc de obicei antene cu un diametru de 1,8-2,4 m, în banda Ku - 0,75-1,8 m.

Sistemele VSAT folosesc tehnologia canalului la cerere.

Sisteme mobile de comunicații prin satelit

O caracteristică a majorității sistemelor mobile de comunicații prin satelit este dimensiunea mică a antenei terminalului, ceea ce face dificilă recepția semnalului. Pentru ca puterea semnalului care ajunge la receptor să fie suficientă, se aplică una dintre cele două soluții:

Mulți sateliți sunt localizați pe oblic sau polar orbite. În același timp, puterea de transmisie necesară nu este atât de mare, iar costul lansării unui satelit pe orbită este mai mic. Cu toate acestea, această abordare necesită nu numai un număr mare de sateliți, ci și o rețea extinsă de comutatoare la sol. O metodă similară este folosită de operatorii Iridium și Globalstar.

Operatorii de telefonie mobilă concurează cu operatorii personali de satelit. În mod caracteristic, atât Globalstar, cât și Iridium au întâmpinat dificultăți financiare serioase, ceea ce l-a adus pe Iridium reorganizare faliment în 1999

În decembrie 2006, a fost lansat un satelit geostaționar experimental Kiku-8 cu o suprafață record de antenă, care ar trebui să fie folosit pentru a testa tehnologia comunicațiilor prin satelit cu dispozitive mobile nu mai mari decât telefoanele mobile.

Internet prin satelit

Comunicarea prin satelit este utilizată în organizarea „ultimului mile” (canal de comunicare între furnizorul de internet și client), mai ales în locurile cu infrastructură slab dezvoltată.

Caracteristicile acestui tip de acces sunt:

Separarea traficului de intrare și de ieșire și atragerea de tehnologii suplimentare pentru a le combina. Prin urmare, astfel de compuși sunt numiți asimetric.
Utilizarea simultană a canalului satelit de intrare de către mai mulți utilizatori (de exemplu 200): datele sunt transmise simultan prin satelit pentru toți clienții „intercalate”, terminalul client este angajat în filtrarea datelor inutile (din acest motiv, „Pescuit de pe satelit” este posibil).

Tipul de canal de ieșire se distinge:

Terminale care funcționează doar pentru recepția semnalului (cea mai ieftină opțiune de conectare). În acest caz, pentru traficul de ieșire, trebuie să aveți o altă conexiune la Internet, al cărei furnizor este numit furnizor terestru... Pentru a funcționa într-o astfel de schemă, este implicat software de tunel, de obicei inclus în livrarea terminalului. În ciuda complexității (inclusiv a dificultății de configurare), această tehnologie este atractivă datorită vitezei mari în comparație cu dial-up-ul la un preț relativ scăzut.
Terminale de recepție și transmisie. Canalul de ieșire este organizat îngust (în comparație cu cel de intrare). Ambele direcții sunt furnizate de același dispozitiv și, prin urmare, un astfel de sistem este mult mai ușor de configurat (mai ales dacă terminalul este extern și este conectat la un computer printr-o interfață Ethernet). O astfel de schemă necesită instalarea unui convertor mai complex (recepție-emițător) pe antenă.

În ambele cazuri, datele de la furnizor către client sunt transmise, de regulă, în conformitate cu standardul de transmisie digitală DVB, ceea ce face posibilă utilizarea aceluiași echipament atât pentru accesarea rețelei, cât și pentru recepția televiziunii prin satelit.

Dezavantajele comunicațiilor prin satelit

Imunitate slabă la zgomot

Distanțele enorme dintre stațiile terestre și un satelit fac ca raportul semnal-zgomot la receptor să fie foarte scăzut (mult mai puțin decât pentru majoritatea legăturilor cu microunde). Pentru a oferi o probabilitate de eroare acceptabilă în aceste condiții, este necesar să se utilizeze antene mari, elemente cu zgomot redus și coduri complexe de corectare a erorilor. Această problemă este deosebit de acută în sistemele de comunicații mobile, deoarece acestea au restricții cu privire la dimensiunea antenei și, de regulă, la puterea emițătorului.

Influența atmosferei

Calitatea comunicațiilor prin satelit este puternic influențată de efectele din troposferă și ionosferă.

Absorbția troposferică

Absorbția unui semnal de către atmosferă depinde de frecvența acestuia. Maximele de absorbție sunt la 22,3 GHz (rezonanța vaporilor de apă) și 60 GHz (rezonanța oxigenului). În general, absorbția afectează în mod semnificativ propagarea semnalelor peste 10 GHz (adică pornind de la banda Ku). Pe lângă absorbție, în timpul propagării undelor radio în atmosferă, există un efect de estompare, care este cauzat de diferența indicilor de refracție ai diferitelor straturi ale atmosferei.

Efecte ionosferice

Efectele în ionosferă se datorează fluctuațiilor în distribuția electronilor liberi. Efectele ionosferice care afectează propagarea undelor radio includ pâlpâie, absorbţie, întârziere de propagare, varianţă, modificarea frecvenței, rotirea planului de polarizare... Toate aceste efecte se diminuează odată cu creșterea frecvenței. Pentru semnalele cu frecvențe peste 10 GHz, efectul lor este mic.

Semnalele de frecvență relativ joasă (banda L și parțial banda C) suferă scintilație ionosferică care rezultă din nereguli din ionosferă. Rezultatul acestui pâlpâire este o putere a semnalului în continuă schimbare.

Întârziere de propagare a semnalului

Problema întârzierii propagării semnalului într-un fel sau altul afectează toate sistemele de comunicații prin satelit. Sistemele care utilizează un transponder satelit pe orbită geostaționară au cea mai mare latență. În acest caz, întârzierea datorată vitezei finite de propagare a undelor radio este de aproximativ 250 ms, iar ținând cont de întârzierile de multiplexare, comutare și procesare a semnalului, întârzierea totală poate fi de până la 400 ms.

Întârzierea de propagare este cea mai nedorită în aplicațiile în timp real, cum ar fi telefonia. Mai mult, dacă timpul de propagare a semnalului prin canalul de comunicație prin satelit este de 250 ms, diferența de timp între replicile abonaților nu poate fi mai mică de 500 ms.

În unele sisteme (de exemplu, sistemele VSAT care utilizează o topologie în stea), semnalul este transmis de două ori prin legătura prin satelit (de la un terminal la un site central și de la un site central la un alt terminal). În acest caz, întârzierea totală este dublată.

Influența interferenței solare

Vezi si

JSC „Sisteme de informații prin satelit” numit după academicianul MF Reshetnev „

Note (editare)

Vishnevsky V.I., Lyakhov A.I., Portnoy S.L., Shahnovich I.V. Schiță istorică a dezvoltării tehnologiilor de rețea // Rețele de transmisie a informațiilor în bandă largă. - Monografie (publicată cu sprijinul Fundației Ruse pentru Cercetare de bază). - M .: „Tehnosferă”, 2005. - S. 20. - 592 p. - ISBN 5-94836-049-0
Scurtă istorie a comunicațiilor prin satelit. Tehnologia de un miliard de dolari
Scurtă istorie a comunicațiilor prin satelit. Satul Global: Comunicații internaționale
Manualul stației terestre prin satelit INTELSAT, 1999, p. optsprezece
Sklyar B. Comunicare digitală. Fundamente teoretice și aplicare practică. Ed. a 2-a, rev .: Per. din engleza - M .: Editura „Williams”, 2004
Site-ul oficial al Intersputnik
Probleme conceptuale și juridice ale rețelelor multiservicii prin satelit în bandă largă
Dennis Roddy. Comunicații prin satelit. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, p. 167
Manualul stației terestre prin satelit INTELSAT, 1999, p. 2
Manualul stației terestre prin satelit INTELSAT, 1999, p. 73
Dennis Roddy. Comunicații prin satelit. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, pp. 6, 108
Manualul stației terestre prin satelit INTELSAT, 1999, p. 28
Recomandarea ITU-R V.431-6. Nomenclatura benzilor de frecvență și lungimi de undă utilizate în telecomunicații
Dennis Roddy. Comunicații prin satelit. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, pp. 6, 256
Dennis Roddy. Comunicații prin satelit. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, p. 264
http://www.telesputnik.ru/archive/116/article/62.html Standard DVB-S2. Sarcini noi - soluții noi // Jurnal de televiziune prin satelit și cablu și telecomunicații „Telesputnik”
Dennis Roddy. Comunicații prin satelit. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, p. 283
Morelos-Zaragoza R. Arta de a corecta erorile de codare. Metode, algoritmi, aplicație / per. din engleza V. B. Afanasyeva. - M .: Technosphere, 2006 .-- 320 p. - (Lumea comunicării). - 2000 de exemplare. - ISBN 5-94836-035-0
Dr. Lin-nan lee Coduri LDPC, aplicație la sistemele de comunicații de generație următoare // Conferința semestrială a tehnologiei vehiculelor IEEE... - octombrie 2003.
Bernard Sklar. Comunicare digitală. Fundamente teoretice și aplicație practică = Comunicații digitale: Fundamente și aplicații. - Ed. a II-a. - M .: „Williams”, 2007. - S. 1104. - ISBN 0-13-084788-7
Sistemul de comunicații și difuzare prin satelit Yamal
Întrebări frecvente VSAT
Dennis Roddy. Comunicații prin satelit. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, p. 68
Dennis Roddy. Comunicații prin satelit. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, p. 91
Dennis Roddy. Comunicații prin satelit. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, p. 93
Bruce R. Elbert. Manualul aplicațiilor de comunicații prin satelit. - Casa Artech, Inc., 2004, p. 34.

Legături

Raportul panelului WTEC privind tehnologia și sistemele globale de comunicații prin satelit (ing.)
Despre satelitul Early Bird la boeing.com
Scurtă istorie a sateliților de comunicații
Întrebări frecvente VSAT
Întrebări frecvente VSAT (rusă)
Internet prin satelit și Centrul de informare VSAT
Comunicații prin satelit și vreme spațială (ing.)
Comunicații prin satelit în Internetul global: probleme, capcane și potențial
Tehnologii de telecomunicații prin satelit în stadiul actual (rus.)

Literatură

Manualul stației terestre prin satelit INTELSAT
Dennis Roddy. Comunicații prin satelit. - McGraw-Hill Telecommunications, 2001.
Bruce R. Elbert. Manualul aplicațiilor de comunicații prin satelit. - Artech House, Inc., 2004. - ISBN 1-58053-490-2
Ascent to Orbit, a Scientific Autobiography: The Technical Writings of Arthur C. Clarke. - New York: John Wiley & Sons, 1984.

Problemele dureroase sunt rezolvate de un lanț de stații spațiale cu o perioadă orbitală de 24 de ore, ocupând o altitudine de 42.000 km față de centrul Pământului... în plan ecuatorial.

A. Clark, 1945.

În epoca de piatră, o rețea coerentă funcționează prin repetarea acțiunilor pentru a regla cantitatea de fum emisă de un incendiu. Pământul a cunoscut alergători, Micul Muk a devenit cel mai bun. Sistemul modern folosește nave spațiale. Avantajul satelitului este acoperirea mare a teritoriului. Undele sunt folosite în principal scurte, capabile să se propagă în linie dreaptă. Lumea este una - prețurile sunt peste tot...

Condiții preliminare pentru utilizare

Ideea redifuziunii a fost concepută de Emile Guarini-Foresio în 1899. Conceptul de transmisie mediată a semnalului a fost publicat de Jurnalul German pentru Inginerie Electrică (volumul 16, 35-36). Arthur Clarke a exprimat în 1945 conceptul unui sistem de comunicare între nave spațiale geostaționare. Scriitorul a refuzat să primească un brevet, respingând două concluzii:

Probabilitate scăzută ca ideea să fie implementată.
Necesitatea de a da ideea omenirii ca întreg.

În același timp, omul de știință a indicat coordonatele celei mai bune acoperiri a zonelor de pe suprafața planetei:

30 de grade est - Africa, Europa.
150 de grade est - China, Oceania.
90 de grade V. - America.

Scriitorul a scăzut frecvența de operare, exprimându-și intenția de a folosi 3 MHz prin reducerea reflectoarelor ipotetice (câțiva metri).

Sisteme cu microunde la sol

Consorțiul anglo-francez, condus de André Clavier, a mers mai departe. Primele încercări reușite de a utiliza gama de microunde de comunicare datează din 1931. Canalul Mânecii a demonstrat transmiterea de informații la frecvența de 1,7 GHz (bandă celulară modernă) pe 64 de kilometri de către stații dotate cu antene cu diametrul de 3 metri, care leagă Dover și Calais.

Interesant! Primul canal comercial de televiziune VHF a folosit 300 MHz.

Istoricii tind să vadă al Doilea Război Mondial ca pe calul care a adus industria în vârf. Invenția klystronului și îmbunătățirea tehnologiilor de fabricare a paraboloizilor au avut o contribuție neprețuită. Perioada de glorie a relațiilor transatlantice datează din anii 1950.

Pentru trimitere! Prima linie de releu, formată din opt repetoare, New York - Boston, a fost construită în 1947.

America si Europa au stabilit transmiterea informatiilor prin repetoare (comunicatii radio, numite releu). Difuzarea comercială a început imediat. O caracteristică a comunicării cu microunde se numește capacitatea de a prezice cu exactitate rezultatul deja în stadiul de proiectare a sistemului.

Pentru trimitere! Comunicarea prin releu este o tehnologie de transmitere a semnalelor digitale, analogice, între receptoare în câmpul vizual.

Nave spațiale

Primul satelit sovietic (1957) a transportat echipamente de comunicații. Trei ani mai târziu, americanii au ridicat un balon gonflabil la o înălțime de 1.500 km, care a servit drept repetitor pasiv, datorită învelișului metalizat al sferei. La 20 august 1964, 11 țări, inclusiv URSS, au semnat un acord privind crearea Intelsat (comunicații internaționale). Blocul sovietic a urmat calea secretului în timp ce Occidentul a făcut bani. Blocul de Est și-a creat propriul program în 1971.

Sateliții au fost o adevărată descoperire, permițându-vă să conectați țărmurile opuse ale oceanului. Fibra optică este o alternativă.

Armata a fost prima care a lansat calul întunecat împreună cu comunicarea troposferică, care a folosit efectul reflectării undelor de către straturile superioare. Comunicațiile sovietice cu microunde au fost interceptate de grupul ceresc Rholite. Un sistem dezvoltat pentru CIA (SUA). Dispozitivul a ocupat o poziție capturată de un fascicul de sol de comunicații releu sovietice, înregistrând mesaje. Teritoriile Chinei și ale Europei de Est au fost controlate. Diametrul reflectorilor în formă de umbrelă a ajuns la 20 de metri.

Conducerea SUA a cunoscut întotdeauna intențiile liderilor URSS, ascultând totul, inclusiv apelurile telefonice. Astăzi, sistemele prin satelit permit, datorită efectului Doppler, să asistăm de la distanță la orice conversație „confidențială” ținută în încăperi dotate cu o fereastră tipică cu geam dublu.

Sunt înregistrate primele încercări de implementare a ideilor lui Nikola Tesla în spațiu: transmiterea fără fir a energiei electrice prin antene de satelit. Epopeea a început în 1975. Acum conceptul s-a întors acasă. Turnul Wardencliffe a fost distrus de mult, dar insula principală Hawaii a primit 20 de wați fără fir.

Pentru trimitere! Utilizarea comunicațiilor spațiale s-a dovedit a fi o alternativă viabilă din punct de vedere economic la fibra optică.

Caracteristicile semnalului

Nu e de mirare că folosirea sateliților, cu acestea spuse.

Ferestre de transparenta

Fenomenul de absorbție a undelor de către atmosferă este cunoscut de mult timp. Oamenii de știință, după ce au studiat fenomenul, au concluzionat:

Atenuarea semnalului este determinată de frecvență.
Se observă ferestre de transparență.
Fenomenul este modulat de condițiile meteorologice.

De exemplu, intervalul milimetric (30-100 GHz) este puternic suprimat de ploaie. În apropierea frecvenței de 60 GHz absoarbe molecule de oxigen, 22 GHz - apă. Frecvențele sub 1 GHz sunt tăiate de radiația din galaxie. Zgomotul de temperatură a atmosferei are un impact negativ.

Cele de mai sus explică alegerea frecvențelor moderne de comunicații spațiale. O listă completă a caracteristicilor semnalului în bandă Ku este prezentată în figură.

Se folosește și banda C.

Zone de receptie

Fasciculul, traversând suprafața Pământului, formează curbe izotrope de recepție echivalentă. Pierderile totale sunt:

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

Interferența solară poate interfera cu ambalarea. Cele mai proaste conditii care dureaza 5-6 zile sunt create de extrasezon (iarna, toamna). Interferența luminii oferă tehnicienilor stației de la sol un lucru garantat. Sistemele de urmărire sunt oprite pe durata unui fenomen natural. În caz contrar, farfuriile pot prinde Soarele, dând comenzi greșite sistemelor de stabilizare de la bord. Băncile, aeroporturile primesc un avertisment: comunicațiile vor fi întrerupte temporar.

Zone Fresnel

Obstacolele din jurul turnului de comunicații provoacă adăugarea de unde, formând zone de atenuare / creștere a semnalului. Fenomenul explică necesitatea unui spațiu curat lângă transceiver. Din fericire, cuptoarele cu microunde sunt lipsite de acest dezavantaj. Datorită unei caracteristici importante, fiecare locuitor de vară prinde NTV+ cu o farfurie.

Pâlpâie

Schimbările imprevizibile ale atmosferei fac ca semnalul să se schimbe constant. Fluctuațiile de până la 12 dB în amplitudine afectează o lățime de bandă de 500 MHz. Fenomenul durează maxim 2-3 ore. Pâlpâirea împiedică stațiile de la sol să urmărească satelitul, necesitând acțiuni preventive.

Linearitatea fasciculului

O caracteristică a cuptorului cu microunde este considerată a fi o traiectorie a razei rectilinie. Fenomenul vă permite să concentrați puterea, scăzând cerințele pentru sistemele de bord. Cu siguranță prima sarcină a fost spionajul. Mai târziu, antenele au încetat să mai fie îngust direcționate, acoperind teritorii vaste, precum Rusia.

Inginerii numesc proprietatea un dezavantaj: este imposibil să ocoliți munți, râpe.

Caracteristici de adăugare a valurilor

Practic nu există un model de interferență. Este posibil să compactați semnificativ canalele de frecvență adiacente.

Capacitate

Teorema lui Kotelnikov definește limita superioară a spectrului semnalului transmis. Pragul este stabilit direct de frecvența purtătoare. Cuptorul cu microunde, datorită valorilor sale ridicate, conține de până la 30 de ori mai multe informații decât VHF.

Posibilitatea de regenerare

Dezvoltarea tehnologiilor digitale a deschis calea tehnicilor de corectare a erorilor. Satelit artificial:

a primit un semnal slab;
decodificat;
erori remediate;
codificat;
transmis mai departe.

Calitatea excelentă a comunicațiilor prin satelit a devenit un „proverbial”.

Antene terestre

Antrenele de satelit se numesc paraboloizi. Diametrul ajunge la 4 metri. Pe lângă cele de mai sus, există 2 tipuri de antene de comunicație releu (ambele terestre):

Lentile dielectrice.
Antene corn.

Paraboloizii oferă o selectivitate ridicată, permițând unui fascicul să comunice pe mii de kilometri. Un chimval tipic nu este capabil să transmită un semnal; este necesară o performanță mai mare.

Principiul de funcționare

Sateliții spion s-au mutat în mod constant, oferind o relativă invulnerabilitate și secretul supravegherii. Utilizarea tehnologiilor pașnice a luat o altă cale. Conceptul lui Clark implementat:

Orbita ecuatorială găzduiește sute de sateliți geostaționari.
Stabilitatea poziției oferă ușurință îndreptarea echipamentului la sol.
Altitudinea orbitală (35786 metri) este fixă, deoarece este necesară echilibrarea gravitației pământului prin forța centrifugă.

Dispozitivul acoperă o parte din teritoriul planetei.

Sistemul Intelsat este format din 19 sateliți grupați în patru regiuni. Abonatul vede 2-4 în același timp.

Durata de viață a sistemului este de 10-15 ani, apoi echipamentul învechit este schimbat. Efectele gravitaționale ale planetelor și ale Soarelui relevă necesitatea utilizării sistemelor de stabilizare. Procesul de corectare reduce semnificativ resursa de combustibil a vehiculelor. Complexul Intelsat permite abateri de pozitie de pana la 3 grade, prelungind durata de viata a roiului orbital (peste trei ani).

Frecvențele

Fereastra de transparență este limitată la intervalul 2-10 GHz. Intelsat folosește regiunea 4-6 GHz (banda C). Creșterea sarcinii a determinat trecerea unei părți din trafic în banda Ku (14, 11, 12 GHz). Zona de lucru este distribuită pe porțiuni către transpondere. Semnalul terestru este primit, amplificat, emis înapoi.

Probleme

Costul mare de lansare. Depășirea a 35 de mii de kilometri necesită o mulțime de resurse.
Întârzierea de propagare a semnalului depășește un sfert de secundă (atingând 1 s).
Un unghi mic de înclinare a liniei de vedere a unei aeronave artificiale crește costurile cu energie.
Zona de recepție este acoperită ineficient. Spațiile gigantice sunt lipsite de abonați. Eficiența difuzării este extrem de scăzută.
Ferestrele de transparență sunt înguste, stațiile terestre trebuie să fie împrăștiate geografic, pentru a schimba polarizarea.

Soluții

Parțial dezavantajele sunt eliminate prin introducerea unei orbite înclinate. Satelitul încetează să mai fie geostaționar (vezi mai sus sateliții spion din Războiul Rece). Sunt necesare cel puțin trei dispozitive echidistante pentru a asigura comunicarea non-stop.

Orbită polară

Doar orbita polară este capabilă să acopere suprafața. Cu toate acestea, vor fi necesare mai multe perioade orbitale ale navei spațiale. Un roi de sateliți, distanțați după colț, este capabil să rezolve problema. Orbitele polare au ocolit difuzarea comercială, devenind un asistent fidel al sistemelor:

navigare;
meteorologie;
posturi de control la sol.

Orbită înclinată

Tilt a fost folosit cu succes de sateliții sovietici. Orbita este caracterizată de următorii parametri:

perioada de circulație - 12 ore;
înclinare - 63 de grade.

Vizibili timp de 8/12 ore, trei sateliți asigură comunicarea cu regiunile polare inaccesibile de la ecuator.

Telefon prin satelit

Gadgetul mobil captează direct spațiul, ocolind turnurile de la sol. Primul Inmarsat din 1982 a oferit acces navigatorilor. Specia terestră a fost creată șapte ani mai târziu. Canada a fost prima care a recunoscut beneficiile dotării zonelor deșertice cu locuitori rari. În urma programului, Statele Unite au stăpânit.

Problema este rezolvată prin lansarea de sateliți care zboară jos:

Perioada de circulatie este de 70..100 minute.
Înălțime 640..1120 km.
Zona de acoperire este un cerc cu o rază de 2800 km.

Luând în considerare parametrii fizici, durata unei sesiuni individuale de comunicare acoperă intervalul de 4-15 minute. Menținerea performanței necesită un anumit efort. Câțiva comercianți americani au dat faliment în anii 90, neputând obține suficienți abonați.

Greutatea și dimensiunile se îmbunătățesc continuu. Globalstar oferă software proprietar pentru smartphone care utilizează Bluetooth pentru a capta semnalul unui receptor de satelit relativ voluminos.

Telefoanele prin satelit necesită o antenă de recepție puternică, de preferință o antenă fixă. Ele echipează în principal clădirile și transportul.

Operatori

ACeS acoperă Asia cu un singur satelit.
Cel mai vechi operator Inmarsat (1979). Echipează iahturi, nave. Cu 11 aeronave, compania se extinde încet pe piața de telefonie mobilă cu ajutorul ACeS.
Thuraya deservește Asia, Australia, Europa, Africa, Orientul Mijlociu.
MSAT / SkyTerra este un furnizor american care utilizează echipamente echivalente cu Inmarsat.
Terrestar acoperă America de Nord.
IDO Global Communications este inactiv.

Rețele

Proiectele comerciale sunt limitate.

GlobalStar

GlobalStar este o creație comună a Qualcomm și Loral Corporation, susținută ulterior de Alcatel, Vodafone, Hyundai, AirTouch, Deutsche Aerospace. Lansarea a 12 sateliți a fost întreruptă, primul apel a avut loc la 1 noiembrie 1998. Costul inițial (februarie 2000) a fost de 1,79 USD/min. După ce a trecut printr-o serie de falimente și transformări, compania oferă clienți în 120 de țări.

Oferă 50% din traficul SUA (peste 10.000 de apeluri). Funcționarea este susținută de repetoare terestre. 40 în total, inclusiv 7 cazate de America de Nord. Teritoriile lipsite de repetitoare terestre formează o zonă de tăcere (Asia de Sud, Africa). Deși dispozitivele se deplasează în mod regulat pe înălțimile cerești.

Abonații primesc numere de telefon din SUA, cu excepția Braziliei, unde atribuie codul +8818.

Lista serviciilor:

Apeluri vocale.
Sisteme de poziționare cu o eroare de 30 km.
Acces la pachet la Internet de 9,6 kbps.
Comunicații mobile CSD GSM.
Roaming.

Telefoanele folosesc tehnologia Qualcomm CDMA, cu excepția Ericsson și Telit, care acceptă carduri SIM tradiționale. Stațiile de bază sunt nevoite să accepte ambele standarde.

Iridiu

Furnizorul folosește orbita polară, oferind acoperire planetară 100%. Organizatorii au dat faliment, iar compania a fost reînviată în 2001.

Este interesant! Iridium este vinovatul din spatele erupțiilor cerului nocturn. Sateliții zburători sunt clar vizibili cu ochiul liber.

Flota companiei include 66 de sateliți care utilizează 6 traiectorii pe orbită terestră joasă, cu o altitudine de 780 km. Dispozitivele comunică folosind banda Ka. Partea leului a fost condusă de foste companii falimentare. Din ianuarie 2017, 7 unități au fost actualizate. Regenerarea continuă: primul grup (10 bucăți) a zburat pe 14 ianuarie, al doilea pe 25 iunie și al treilea pe 9 octombrie.

Este interesant! Satelitul Iridium 33, pe 10 februarie 2009, a lovit Cosmosul rusesc 2251. Resturile cerești zboară astăzi peste Siberia.

Compania continuă să ofere servicii pentru 850 de mii de abonați. 23% din profit a fost plătit de stat. Costul apelului este de 0,75 USD - 1,5 USD/min. Reapelurile sunt relativ scumpe la 4 USD/min (Google Voice). Domenii tipice de angajare pentru angajatori:

Productie de ulei.
Flota maritimă.
Aviaţie.
Călători.
Oamenii de știință.

Locuitorii stației polare de sud Amundsen-Scott au cerut să mulțumească în mod special. Compania vinde peste tot pachete de apeluri cu o durata de 50-5000 minute. Valabilitatea celui dintâi lasă de dorit, cele scumpe (5000 minute = 4000 de dolari) rămân operaționale timp de 2 ani. Reînnoire lunară - 45 USD:

75 de minute costă 175 USD și pot fi folosite timp de 1 lună.
500 de minute - 600-700 USD, termenul de utilizare este de 1 an.

Telefoane

Foștii proprietari le-au furnizat clienților telefoane de la doi producători:

Motorola 9500 a devenit un însoțitor al primului test comercial al companiei. Versiunea mobilă rezistentă la șocuri 9575, care încă există, a luat naștere în 2011, completată cu un buton de apel GSM de urgență, o interfață avansată de localizare. Dispozitivul configurează un hotspot Wi-Fi, permițând utilizatorilor de smartphone-uri obișnuite să trimită e-mailuri, SMS-uri și să navigheze pe internet.

Echipamentul Kyocera a fost abandonat de producător. Modelele sunt vândute de dealeri. KI-G100, bazat pe un telefon GSM de 900 MHz, este echipat cu o carcasă echipată cu o antenă puternică care preia transmisia. Este oferită capacitatea de a primi SMS-uri, doar anumite modele pot fi otrăvite (9522). SS-66K este echipat cu o antenă bilă atipică.

9575 este un telefon rezistent la șocuri, rezistent la apă, cu o carcasă rezistentă la praf. Rezistă la temperaturi de la minus 20 până la plus 50 de grade Celsius.
9555 - echipat cu o cască încorporată, interfață USB, un adaptor la un port serial RS-232.
9505A este un gadget puternic în formă de cărămidă. Echipat cu interfață nativă RS-232.
SS-55K este o ediție limitată. Dimensiune incredibilă, vândută de distribuitorii eBay.

Alte echipamente ale companiei incluse:

Paginare.
Telefoane publice.
Echipamente pentru iahturi, avioane.

Geamanduri

Geamanduri plutitoare, care amintesc de un sistem de urmărire a unui tsunami, sunt capabile să primească/transmite mesaje scurte. Interfața vă va permite să utilizați funcționalitatea unui telefon de marcă care refuză să prindă sateliți.

Introducere. 2

Scopul muncii .. 3

1. Dezvoltarea unei rețele de comunicații prin satelit. 4

2. Starea actuală a rețelei de comunicații prin satelit. 7

3. Sistem de comunicații prin satelit. 12

3.1. Repetoare de satelit .. 12

3.2. Orbitele repetitoarelor de satelit. treisprezece

3.3. Zone de acoperire. 15

4. Aplicarea comunicaţiilor prin satelit. şaisprezece

4.1. Comunicații prin satelit trunchi. şaisprezece

4.2. sistem VSAT. şaisprezece

4.3. Postul central de control. 17

4.4. Repetitor prin satelit. 17

4.5. Terminale VSAT abonatului .. 18

5. Tehnologia VSAT. optsprezece

6. Sistem global de comunicații prin satelit Globalstar 20

6.1. Segmentul de sol Globalstar 21

6.2. Segmentul sol al Globalstar din Rusia. 22

6.3. Tehnologia sistemului Globalstar 23

6.4. Aplicații ale sistemului Globalstar 23

7. Proiectarea unei rețele de comunicații prin satelit. 24

7.1. Calculul costurilor de capital pentru lansarea unui satelit și instalarea echipamentelor necesare. 24

7.2. Calculul costurilor de exploatare. 25

7.3. Salarizare .. 25

7.4. Primele de asigurare .. 26

7.5. Deduceri de amortizare. 26

7.6. Costurile cu energie electrică pentru nevoile de producție. 26

7.7. Calculul veniturilor. 27

7.8. Calculul indicatorilor de performanță. 28

7.9. Calculul eficienței unui proiect de investiții. 31

Concluzie. 35

Lista surselor utilizate. 40

Introducere

Realitățile moderne vorbesc deja despre inevitabilitatea înlocuirii telefoanelor mobile convenționale și, în plus, a telefoanelor fixe cu comunicații prin satelit. Cele mai recente tehnologii de comunicații prin satelit oferă soluții tehnice eficiente și rentabile pentru dezvoltarea atât a serviciilor de comunicații disponibile, cât și a rețelelor directe de difuzare audio și TV. Datorită realizărilor remarcabile în domeniul microelectronicii, telefoanele prin satelit au devenit atât de compacte și fiabile în utilizare încât fac toate cerințele diferitelor grupuri de utilizatori, iar serviciul de închiriere de dispozitive prin satelit este unul dintre cele mai solicitate servicii din epoca modernă. piata comunicatiilor prin satelit. Perspective semnificative de dezvoltare, avantaje evidente față de alte telefonie, fiabilitate și comunicare neîntreruptă garantată - toate acestea sunt despre telefoanele prin satelit.

Comunicarea prin satelit este astăzi singura soluție rentabilă pentru furnizarea de servicii de comunicații abonaților din zonele cu densitate scăzută a populației, ceea ce este confirmat de o serie de studii economice. Satelitul este singura soluție fezabilă din punct de vedere tehnic și rentabilă dacă densitatea populației este mai mică de 1,5 persoane/km2. Acest lucru indică perspective semnificative pentru dezvoltarea serviciilor de comunicații prin satelit, în special pentru regiunile cu o densitate scăzută a populației pe o suprafață mare.

Obiectiv

Pentru a se familiariza cu istoria comunicațiilor prin satelit, caracteristicile și perspectivele pentru dezvoltarea și proiectarea comunicațiilor prin satelit.

1. Dezvoltarea rețelei de comunicații prin satelit

Istoria dezvoltării comunicațiilor prin satelit

Istoria de patruzeci și cinci de ani a dezvoltării CVS are cinci etape caracteristice:

1957-1965 Perioada pregătitoare, care a început în octombrie 1957, după lansarea de către Uniunea Sovietică a primului satelit artificial al Pământului din lume, și o lună mai târziu, și al doilea. Acest lucru s-a întâmplat în mijlocul Războiului Rece și al cursei rapide a înarmărilor, așa că, firește, tehnologia satelitului a devenit în primul rând proprietatea armatei. Etapa luată în considerare este caracterizată de lansarea sateliților experimentali timpurii, inclusiv a sateliților de comunicații, care au fost lansați predominant pe orbite terestre joase.

Primul satelit releu geostaționar, TKLSTAR, a fost creat în interesul armatei SUA și lansat pe orbită în iulie 1962. În aceeași perioadă, a fost dezvoltată seria SYN-COM (Synchronous Communications Satellite) de sateliți de comunicații militari americani.

Primii doi sateliți au fost lansați pe orbite eliptice geosincrone. Satelitul geostaționar din această serie SYNCOM-3 a fost lansat pe orbită în februarie 1963 și a fost prototipul primului GSR comercial civil INTELSAT-1 (numit și EARLY BIRD), care a devenit primul CP al organizației internaționale Intelsat (International Telecommunications Satellite). Organizație), înființată în august 1964 a anului. În această perioadă, serviciile comerciale de comunicații prin satelit nu erau încă disponibile, dar posibilitatea producției, lansării și comunicării de succes prin sateliți aflați pe orbită joasă a pământului a fost demonstrată experimental.

1965-1973 Perioada de dezvoltare a CCS globală bazată pe repetoare geostaționare. Anul 1965 a fost marcat de lansarea în aprilie a geostaționarului SR INTELSAT-1, care a marcat începutul utilizării comerciale a comunicațiilor prin satelit. Primii sateliți din seria INTELSAT au furnizat comunicații transcontinentale și au susținut în principal coloana vertebrală între un număr mic de stații terestre naționale de intrare, oferind o interfață cu rețelele terestre publice naționale.

Canalele trunchi furnizau conexiuni care transportau trafic telefonic, semnale TV și comunicații telex. În general, CCC Intelsat a completat și a susținut liniile de comunicații prin cablu transcontinentale submarine care existau la acea vreme. Până la începutul anilor 1970, aproape toate CCS-urile existente au fost folosite pentru a transmite trafic telefonic internațional și a difuza programe de televiziune.

1973-1982 Etapa de diseminare pe scară largă a CCS regionale și naționale. În această perioadă, cele regionale, de exemplu, Eulelsat, Aussat și rețelele naționale de comunicații prin satelit, de exemplu, Skynet în Statele Unite, au fost desfășurate destul de intens, ale căror servicii principale erau încă telefonia și televiziunea, precum și o cantitate mică. de transmitere a datelor. Dar acum aceste servicii au fost furnizate unui număr mare de terminale terestre, iar în unele cazuri transmisia a fost efectuată direct către terminalele utilizatorilor.

În această etapă a dezvoltării istorice a CCC, a fost creată organizația internațională Inmarsat, care a desfășurat rețeaua globală de comunicații Inmarsat, al cărei scop principal a fost să asigure comunicarea cu navele maritime. În viitor, Inmarsat și-a extins serviciile pentru toate tipurile de utilizatori de telefonie mobilă.

1982-1990 Perioada de dezvoltare și răspândire rapidă a micilor terminale terestre. În anii 1980, progresele tehnologice și tehnologice ale elementelor cheie ale CCC, precum și reformele de liberalizare și demonopolizare a industriei comunicațiilor într-o serie de țări, au permis utilizarea canalelor prin satelit în rețelele de comunicații corporative de afaceri, numite VSAT. La început, aceste rețele, cu disponibilitatea canalelor de comunicație cu o lățime de bandă medie (nu mai mult de 64 kbit / s), au furnizat singurul transfer de informații de date, puțin mai târziu, a fost implementată transmisia vocală digitală, iar apoi video.

Rețelele VSAT au făcut posibilă instalarea de stații terestre compacte pentru comunicații prin satelit în imediata apropiere a birourilor utilizatorilor, rezolvând astfel problema „ultimului kilometru” pentru un număr mare de utilizatori corporativi, creând condiții pentru un schimb confortabil și eficient de informații și ușurând povara rețelelor publice terestre.

Utilizarea sateliților de comunicații „inteligenti”.

· Încă din prima jumătate a anilor '90, CSC au intrat într-o nouă etapă cantitativă și calitativă a dezvoltării lor.

Un număr mare de rețele globale și regionale de comunicații prin satelit erau în funcțiune, producție sau proiectare. Tehnologia comunicațiilor prin satelit a devenit un domeniu de interes și activitate de afaceri semnificative. În această perioadă de timp, a existat o creștere explozivă a vitezei microprocesoarelor de uz general și a volumului dispozitivelor de memorie cu semiconductor, crescând în același timp fiabilitatea, precum și reducerea consumului de energie și a costului acestor componente. Electronica semiconductoare pentru aplicații spațiale trebuie să fie rezistentă la radiații. care se realizează prin metode tehnologice speciale şi ecranarea atentă a circuitelor electronice.

Apariția microprocesoarelor rezistente la radiații cu o frecvență de ceas de (1-4) MHz și circuite RAM de mare viteză cu un volum de (10 ^ 5-10 ^ 6) Mbit a servit ca bază tehnologică pentru implementarea practică a cu adevărat " inteligente" BR "GC-uri cu capabilități și caracteristici care la prima vedere păreau fantastice.

2. Starea actuală a rețelei de comunicații prin satelit

Dintre numeroasele proiecte comerciale MSS (satelit mobil) sub 1 GHz, unul a fost implementat, Orbcomm, care include 30 de sateliți negeostationari (non-GSO) care asigură acoperire Pământului.

Datorită utilizării unor intervale de frecvență relativ scăzute, sistemul permite furnizarea de servicii de transmisie de date la viteză redusă către dispozitive simple de abonat cu costuri reduse, cum ar fi e-mail, paginare bidirecțională și servicii de control de la distanță. Principalii utilizatori ai Orbcomm sunt companiile de transport, pentru care acest sistem oferă o soluție rentabilă pentru controlul și gestionarea transportului de mărfuri.

Cel mai cunoscut operator de pe piața MSS este Inmarsat. Pe piață există aproximativ 30 de tipuri de dispozitive de abonat, atât portabile, cât și mobile: pentru uz terestre, maritime și aeriene, care asigură transmisie de voce, fax și date la viteze de la 600 bps la 64 kbps. Trei sisteme MSS concurează pentru Inmarsat, în special Globalstar, Iridium și Thuraya.

Primele două asigură o acoperire aproape completă a suprafeței pământului prin utilizarea unor constelații mari, constând din 40 și, respectiv, 79 de sateliți non-GSO. Thuraya este programată să devină globală în 2007, odată cu lansarea unui al treilea satelit geostaționar (GSO) care să acopere continentul american, unde nu este disponibil în prezent. Toate cele trei sisteme furnizează servicii de telefonie și date de viteză redusă pentru receptoare comparabile ca greutate și dimensiune cu telefoanele mobile GSM.

De asemenea, în lume există patru sisteme regionale MSS. În America de Nord, aceasta este Mobile Satellite Ventures (MVS) care utilizează doi sateliți MSAT. În 2000, Asia Cellular Satellite (Indonezia) a început să opereze cu satelitul Garuda, furnizând servicii MSS în regiunea asiatică. În același an, doi sateliți N-Star au început să deservească abonații maritim MSS în zona de coastă de 200 de mile a Japoniei. Australia are un sistem MSS maritim similar, Optus.

Uniunea Internațională de Telecomunicații (ITU) definește perspectiva MSS ca segmentul de satelit al sistemelor de servicii mobile de a treia generație IMT-200. Rețelele prin satelit pot oferi acoperire zonelor de servicii în care este ineficient din punct de vedere economic să se dezvolte o rețea terestră, în special în zonele îndepărtate și rurale, și să creeze rezervă pentru aceasta.

Strategia de dezvoltare a MSS se bazează pe crearea așa-numitei componente terestre auxiliare (ATC) în SUA și a componentei terestre complementare (CGC) în Europa) - aceasta este o parte a MSS care include stații terestre care au un sistem fix. poziție și sunt utilizate pentru a îmbunătăți disponibilitatea serviciilor de rețea MSS în zonele de serviciu în care stațiile prin satelit nu pot oferi calitatea necesară.

Dispozitivele abonaților din zona de acoperire a stațiilor de bază vor funcționa cu o rețea terestră, iar la ieșire din aceasta vor trece să funcționeze cu un satelit folosind aceeași bandă de frecvență alocată pentru MSS. În același timp, sistemele MSS trebuie să-și mențină funcționalitatea și să ofere serviciile necesare independent de ATC. Se preconizează, de asemenea, că componenta satelit a IMT-2000 va oferi legături de legătură, rețele de bază și componente de rezervă în caz de accident sau congestionare a rețelei terestre.

ITU prezice că până în 2010, segmentul de satelit al IMT-2000 va avea nevoie de aproximativ 70 MHz în ambele direcții pentru a funcționa. În conformitate cu Reglementările radio, banda 1980-2010 / 2170-2200 MHz ar trebui utilizată ca bandă rădăcină. Dacă trebuie utilizate frecvențe suplimentare, administrațiile pot alege oricare dintre frecvențele alocate MSS în intervalul 1-3 GHz, în special:

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.

Până în prezent, au fost deja identificate programe pentru implementarea conceptelor de dezvoltare pentru sistemele MSS existente. În decembrie 2005, Inmarsat a anunțat implementarea rețelei globale de bandă largă (BGAN). Sistemul oferă servicii dispozitivelor mobile și portabile de abonat cu o rată de transmisie de până la 432 kbps și va fi compatibil cu rețelele mobile terestre. Globalstar, Iridium și MVS propun până în 2012-2013. actualizarea completă a grupării.

Toate cele trei companii plănuiesc să creeze o componentă suplimentară la sol. Cu toate acestea, trebuie luate în considerare câteva fapte care pot afecta semnificativ concluziile generale privind eficiența economică și perspectivele de dezvoltare ale PSS:

Serviciile MSS sunt solicitate în principal de grupuri specializate de abonați, în special de companii maritime și de aviație, diferite departamente guvernamentale și servicii speciale. De exemplu, Departamentul Apărării al SUA este cel mai mare utilizator corporativ al Iridium, cu un contract de doi ani, 72 de milioane de dolari, care oferă conectivitate nelimitată pentru 20.000 de utilizatori. Globalstar anunță o creștere cu 300% a conexiunilor zilnice în timpul operațiunilor de salvare și recuperare în urma recentelor uragane și tsunami din SUA din Asia de Sud-Est;

Globalstar și Iridium au trecut printr-o procedură de faliment, astfel eficiența economică a proiectelor în practică a fost atinsă din cauza ruinării investitorilor;

dezvoltarea tehnologică face posibilă îmbunătățirea semnificativă a performanței receptoarelor de abonat prin satelit. Cu toate acestea, din cauza necesității de a furniza receptoare la bord de mare energie și a spectrului limitat utilizat, va fi neprofitabilă din punct de vedere economic sau imposibil din punct de vedere tehnic să se furnizeze aceleași servicii unei unități mobile de abonat ca atunci când se lucrează cu o rețea mobilă terestră.

Astfel, tehnologiile prin satelit nu pot fi considerate concurenți viabili pentru rețelele mobile terestre. Implementarea unor astfel de proiecte poate fi justificată economic doar în cazul finanțării guvernamentale. Implementarea segmentului ATC în practică va însemna doar că operatorii de rețele terestre își vor putea dezvolta rețelele în benzile alocate pentru MSS.

Sistemele MSS vor continua să joace un rol important pentru activitatea agențiilor de aplicare a legii și în eliminarea consecințelor dezastrelor naturale și ale diverselor dezastre. Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor, de exemplu, are un acord special privind condițiile de utilizare a terminalelor Thuraya pentru a oferi conectivitate pentru a ajuta țările afectate în astfel de cazuri.

O direcție promițătoare din punct de vedere comercial în dezvoltarea MSS poate fi nu transmiterea de vorbire sau de date către receptorii abonaților, ci furnizarea de diverse servicii de difuzare. În acest caz, vor fi create rețele suprapuse pentru rețelele mobile terestre, care pot oferi eficient, atât din punct de vedere economic, cât și din punct de vedere al utilizării spectrului, servicii într-o topologie punct-la-multipunct. Aceasta poate include difuzarea de programe audio și de televiziune și difuzarea diferitelor tipuri de date către toți sau anumite categorii de abonați.

Cel mai mare operator de televiziune prin satelit din Marea Britanie, BSkyB, de exemplu, a semnat un acord cu Vodafon pentru a crea un pachet SKY Mobile TV, care să ofere abonaților de telefonie mobilă să primească o varietate de programe de difuzare. Un proiect similar, Unlimited Mobile TV, care implică crearea unei rețele hibride de transmisie terestră-satelit, a fost lansat de Alcatel și SFR în Franța.

O altă aplicație specială pentru serviciile MSS, care este în prezent investigată în Europa, ar putea fi furnizarea de toate tipurile de servicii pentru grupuri de receptoare instalate pe vehicule de mare viteză, cum ar fi trenurile și autobuzele interurbane și internaționale.

3. Sistem de comunicații prin satelit

3.1. Repetoare de satelit

În primii ani de cercetare, s-au folosit repetitoare pasive de satelit (exemple sunt sateliții Echo și Echo-2), care erau un simplu reflector de semnal radio (adesea o sferă de metal sau polimer cu pulverizare metalică) care nu transporta niciun echipament de transmisie. bord. Astfel de sateliți nu s-au răspândit pe scară largă.

Toți sateliții moderni de comunicații sunt activi. Repetoarele active sunt echipate cu echipamente electronice pentru recepția, procesarea, amplificarea și retransmisia semnalului. Repetoarele de satelit pot fi non-regenerative și regenerative. Un satelit neregenerativ, după ce a primit un semnal de la o stație terestră, îl transferă pe o altă frecvență, îl amplifică și îl transmite către o altă stație terestră. Satelitul poate folosi mai multe canale independente care efectuează aceste operațiuni, fiecare dintre ele funcționând cu o anumită parte a spectrului (aceste canale de procesare se numesc transpondere).

3.2. Orbite repetitoare de satelit

Orbitele pe care sunt amplasate transponderele prin satelit sunt împărțite în trei clase:

Ecuatorial

Înclinat

Polar

Un tip important de orbită ecuatorială este orbita geostaționară, în care satelitul se rotește cu o viteză unghiulară egală cu viteza unghiulară a Pământului, într-o direcție care coincide cu direcția de rotație a Pământului. Avantajul evident al orbitei geostaționare este că receptorul din zona de serviciu „vede” satelitul tot timpul.

Cu toate acestea, există o singură orbită geostaționară și este imposibil să lansați toți sateliții în ea. Celălalt dezavantaj al său este altitudinea mare și, prin urmare, costul ridicat al lansării unui satelit pe orbită. În plus, un satelit aflat pe orbită geostaționară nu poate deservi stațiile terestre din regiunea circumpolară.

O orbită înclinată poate rezolva aceste probleme, totuși, din cauza mișcării satelitului în raport cu observatorul de la sol, este necesar să se lanseze cel puțin trei sateliți pe o orbită pentru a oferi acces non-stop la comunicații.

Polar - o orbită care are o înclinare a orbitei față de planul ecuatorial la nouăzeci de grade.

3.3. Zone de acoperire

Deoarece frecvențele radio sunt o resursă limitată, este necesar să se asigure că aceleași frecvențe pot fi utilizate de diferite stații terestre. Acest lucru se poate face în două moduri: separare spațială - fiecare antenă de satelit primește un semnal doar dintr-o anumită zonă, în timp ce regiuni diferite pot folosi aceleași frecvențe, separare prin polarizare - antene diferite primesc și transmit un semnal în planuri de polarizare reciproc perpendiculare, în timp ce aceleași și aceleași frecvențe pot fi aplicate de două ori (pentru fiecare dintre planuri).

O hartă tipică de acoperire pentru un satelit pe orbită geostaționară include următoarele componente: fascicul global - comunică cu stațiile terestre în întreaga zonă de acoperire, îi sunt alocate frecvențe care nu se intersectează cu alte fascicule ale acestui satelit. Fasciculele emisferei de vest și de est - Aceste fascicule sunt polarizate în planul A, cu același interval de frecvență folosit în emisfera de vest și de est. Fasciculele de zonă sunt polarizate în planul B (perpendicular pe A) și folosesc aceleași frecvențe ca și fasciculele emisferelor. Astfel, o stație de pământ situată într-una dintre zone poate folosi și fascicule emisferice și un fascicul global.

În acest caz, toate frecvențele (cu excepția celor rezervate fasciculului global) sunt utilizate în mod repetat: în emisfera vestică și estică și în fiecare dintre zone.

4. Aplicarea comunicaţiilor prin satelit

4.1. Comunicații prin satelit

4.2. sistem VSAT

Dintre tehnologiile prin satelit, dezvoltarea tehnologiilor de comunicații prin satelit precum VSAT (Very Small Aperture Terminal) atrage o atenție deosebită.

Pe baza echipamentelor VSAT, se pot construi rețele multiservicii care oferă aproape toate serviciile moderne de comunicații: acces la Internet; comunicare telefonică; combinarea rețelelor locale (construirea rețelelor VPN); Transmisia de informatii audio si video; redundanța canalelor de comunicare existente; colectarea datelor, monitorizarea și controlul de la distanță al instalațiilor industriale și multe altele.

Un pic de istorie. Dezvoltarea rețelelor VSAT începe cu lansarea primului satelit de comunicații. La sfârșitul anilor 60, în cursul experimentelor cu satelitul ATC-1, a fost creată o rețea experimentală, formată din 25 de stații terestre, comunicații telefonice prin satelit în Alaska. Linkabit, unul dintre primii care au dezvoltat VSAT-uri în bandă Ku, a fuzionat cu M/A-COM, care a devenit ulterior un furnizor principal de echipamente VSAT. Hughes Communications a achiziționat divizia de la M/A-COM, transformând-o în Hughes Network Systems. Astăzi, Hughes Network Systems este cel mai important furnizor mondial de comunicații prin satelit în bandă largă. Rețeaua de comunicații prin satelit bazată pe VSAT include trei elemente cheie: stația centrală de control (NCC), releu de satelit și terminale VSAT de abonat.

4.3. Postul central de control

NCC include echipamente de recepție și transmisie, dispozitive de alimentare cu antenă și un complex de echipamente care îndeplinesc funcțiile de monitorizare și control al funcționării întregii rețele, redistribuirea resurselor acesteia, identificarea defecțiunilor, facturarea serviciilor de rețea și interfațarea cu liniile fixe. Pentru a asigura fiabilitatea comunicațiilor, echipamentul are o redundanță de cel puțin 100%. Stația centrală este interfațată cu orice linii de comunicații terestre și are capacitatea de a comuta fluxurile de informații, sprijinind astfel interacțiunea informațională a utilizatorilor rețelei între ei și cu abonații rețelelor externe (Internet, rețele celulare, PSTN etc.).

4.4. Satelit repetitor

Rețelele VSAT se bazează pe sateliți releu geostaționari. Cele mai importante caracteristici ale unui satelit sunt puterea transmițătoarelor de la bord și numărul de canale de frecvență radio (trunchiuri sau transpondere) de pe acesta. Trunchiul standard are o lățime de bandă de 36 MHz, ceea ce corespunde unui debit maxim de aproximativ 40 Mbps. În medie, puterea transmițătoarelor variază de la 20 la 100 de wați. În Rusia, sateliții de comunicare și difuzare Yamal pot fi citați ca exemple de sateliți releu. Sunt destinate dezvoltării segmentului spațial al OJSC Gazkom și au fost instalate în poziții orbitale 49 ° E. d. și 90 ° est. etc.

4.5. Terminale VSAT abonatului

Terminalul VSAT pentru abonat este o stație mică de comunicații prin satelit, cu o antenă de 0,9 până la 2,4 m în diametru, concepută în principal pentru schimbul de date fiabil prin canale prin satelit. Stația constă dintr-un dispozitiv de alimentare cu antenă, o unitate externă de radiofrecvență și o unitate internă (modem prin satelit). Unitatea exterioară este un mic emițător-receptor sau doar un receptor. Unitatea interioară conectează canalul satelit cu echipamentul terminal al utilizatorului (calculator, server LAN, telefon, fax etc.).

5. Tehnologia VSAT

Există două tipuri principale de acces la un canal prin satelit: bidirecțional (duplex) și unidirecțional (simplex, asimetric sau combinat).

La organizarea accesului unidirecțional, împreună cu echipamentele prin satelit, se utilizează în mod obligatoriu un canal de comunicație terestră (linie telefonică, fibră optică, rețele celulare, Ethernet radio), care este folosit ca canal de solicitare (numit și canal de retur). Canalul satelit este utilizat ca canal direct pentru recepția de date către terminalul abonatului (se folosește standardul DVB). Ca echipament de recepție este utilizat un set standard format dintr-o antenă parabolică de recepție, un convertor și un receptor DVB prin satelit sub forma unui card PCI instalat într-un computer sau un bloc USB extern.

La organizarea accesului bidirecțional, echipamentele VSAT pot fi utilizate atât pentru canalele înainte, cât și pentru cele inverse. Prezența liniilor fixe în acest caz nu este necesară, dar ele pot fi și folosite (de exemplu, în scopul redundanței).

Canalul direct este de obicei format în conformitate cu specificațiile standardului DVB-S și este transmis prin satelit de comunicație către toate stațiile de abonat ale rețelei situate în zona de lucru. Pe canalul de retur, se formează fluxuri TDMA separate, cu rată relativ scăzută. În același timp, pentru a crește capacitatea rețelei, se utilizează așa-numita tehnologie TDMA cu mai multe frecvențe (MF-TDMA), care asigură saltul de frecvență atunci când unul dintre canalele inverse este supraîncărcat.

Rețelele VSAT pot fi organizate în următoarele topologii: topologii complet cu ochiuri (fiecare cu fiecare), topologii radiale (stea), și topologii cu noduri radiale (combinate). Fiecare topologie are propriile avantaje și dezavantaje, alegerea uneia sau alteia topologii trebuie efectuată ținând cont de caracteristicile individuale ale proiectului. Comunicarea prin satelit este un tip de comunicație radio. Semnalele satelitului, în special în benzile de înaltă frecvență Ku și Ka, sunt susceptibile de atenuare în atmosfere umede (ploaie, ceață, nori). Acest dezavantaj este ușor de depășit la proiectarea sistemului.

Comunicațiile prin satelit sunt supuse interferențelor din partea altor echipamente radio. Cu toate acestea, pentru comunicațiile prin satelit, sunt alocate benzi de frecvență care nu sunt utilizate de alte sisteme radio și, în plus, antenele cu fascicul îngust sunt folosite în sistemele prin satelit pentru a scăpa complet de interferențe. Astfel, cele mai multe dintre dezavantajele sistemelor de comunicații prin satelit sunt eliminate prin proiectarea competentă a rețelei, alegerea tehnologiei și locația de instalare a antenei.

Tehnologia VSAT este un sistem foarte flexibil care vă permite să creați rețele care îndeplinesc cele mai stricte cerințe și să ofere o gamă largă de servicii de transmisie de date. Reconfigurarea rețelei, inclusiv schimbarea protocoalelor de schimb, adăugarea de noi terminale sau schimbarea locației lor geografice, se realizează foarte rapid. Popularitatea VSAT în comparație cu alte tipuri de comunicare la crearea rețelelor corporative se explică prin următoarele considerații: pentru rețelele cu un număr mare de terminale și cu distanțe semnificative între abonați, costurile de operare sunt semnificativ mai mici decât atunci când se utilizează rețele terestre.

6. Sistem global de comunicații prin satelit Globalstar

Sistemul Globalstar este un consorțiu al Globalstar L.P al companiilor internaționale de telecomunicații Loral Space & Telecommunications, Qualcomm, Elsag Baily, Space Systems / Loral, Daimler-Benz Aerospace, Alenia, Alcatel, Hyundai, Dacom și operatori de telecomunicații - France Telecom, Vodafone Dute sus. Consorțiul a fost fondat în 1991. Sistemul Globalstar a fost format ca un sistem conceput pentru a interopera cu rețelele celulare existente, completând și extinzându-și capacitățile prin furnizarea de comunicații în afara zonelor de acoperire. În plus, sistemul oferă o oportunitate de a-l utiliza ca alternativă pentru comunicațiile fixe în zone îndepărtate în care utilizarea comunicațiilor celulare sau a rețelei publice din anumite motive este imposibilă.
În Rusia, operatorul sistemului de comunicații prin satelit Globalstar este societatea pe acțiuni închisă GlobalTel. În calitate de furnizor exclusiv de servicii globale de comunicații mobile prin satelit pentru sistemul Globalstar, CJSC GlobalTel oferă servicii de comunicații în întreaga Federație Rusă. Datorită creării CJSC GlobalTel, locuitorii Rusiei au încă o oportunitate de a comunica prin satelit de oriunde în Rusia cu aproape oriunde în lume.

Sistemul Globalstar oferă comunicații prin satelit de înaltă calitate abonaților săi folosind 48 de sateliți LEO de lucru și 8 de rezervă, situati la o altitudine de 1410 km. (876 mile) de la suprafața Pământului. Sistemul oferă acoperire globală a aproape întregii suprafețe a globului, între 700 de latitudine nordică și sudică, cu o extindere până la 740. Sateliții sunt capabili să primească semnale până la 80% din suprafața Pământului, adică de aproape oriunde în lume. cu excepția regiunilor polare și a unor zone din partea centrală a oceanelor... Sateliții sistemului sunt simpli și fiabili.

6.1. Segmentul de sol Globalstar

Segmentul de sol al sistemului Globalstar este format din centre de control al navelor spațiale, centre de control al comunicațiilor, o rețea de stații regionale de acces la sol și o rețea de schimb de date.
Stațiile gateway sunt concepute pentru a organiza accesul radio al utilizatorilor sistemului Globalstar la centrele de comutare a sistemului la stabilirea comunicării între utilizatorii sistemului, precum și cu utilizatorii rețelelor terestre și prin satelit de comunicații fixe și mobile, cu operatori ai căror interconectare se realizează. Gateway-urile fac parte din sistemul Globalstar și furnizează servicii de telecomunicații fiabile pentru terminalele de abonați fixe și mobile din întreaga zonă de serviciu globală.Centrele de control la sol planifică programele de comunicare pentru gateway-uri, precum și controlează alocarea resurselor de satelit pentru fiecare gateway. Centrul de control al segmentului satelit monitorizează sistemul prin satelit. Împreună cu mijloacele Centrului de rezervă, controlează orbitele, procesează informații telemetrice și emite comenzi către constelația de sateliți. Sateliții sistemului Globalstar transmit continuu date de telemetrie, care monitorizează starea de sănătate a sistemului, precum și informații despre starea generală a sateliților. Centrul monitorizează, de asemenea, lansările de sateliți și procesul de desfășurare a acestora în spațiu. Centrul de control al segmentului de satelit și centrele de control de la sol mențin un contact constant unul cu celălalt prin intermediul rețelei de date Globalstar.

6.2. Segmentul sol al Globalstar din Rusia

Segmentul terestre rusesc al sistemului Globalstar include 3 porți situate în apropiere de Moscova, Novosibirsk și Khabarovsk. Acestea acoperă teritoriul Rusiei de la granița de sud până la 74 gr. Cu. SH. și de la granița de vest până la meridianul 180, oferind calitate garantată a serviciului la sud de paralela 70.

Stațiile gateway din Rusia Globalstar sunt conectate la rețeaua PSTN prin noduri de comutare automată, au linii de conectare cu centre internaționale de comutare și sunt, de asemenea, interconectate prin căi digitale „fiecare la fiecare”. Fiecare gateway este integrat cu rețelele fixe și celulare existente în Rusia. Stațiile de intrare au statutul de stație interurbană a rețelei naționale a Federației Ruse. În același timp, segmentul rus al sistemului de satelit Globalstar este considerat o nouă rețea de comunicații pe teritoriul Federației Ruse.

6.3. Tehnologia sistemului Globalstar

Sateliții funcționează conform arhitecturii bent-pipe - primind semnalul unui abonat, mai mulți sateliți, folosind tehnologia CDMA, îl difuzează simultan către cea mai apropiată poartă de acces la sol. Poarta de acces la sol selectează cel mai puternic semnal, îl autorizează și îl direcționează către abonatul apelat.

6.4. Domenii de aplicare ale sistemului Globalstar

Sistemul Globalstar este conceput pentru a oferi servicii prin satelit de înaltă calitate pentru o gamă largă de utilizatori, inclusiv: comunicare vocală, serviciu de mesaje scurte, roaming, poziționare, comunicare prin fax, transmisie de date, Internet mobil.

Abonații care folosesc dispozitive portabile și mobile pot fi persoane de afaceri și persoane fizice care lucrează în zone care nu sunt acoperite de rețelele celulare sau specificul a căror activitate implică călătorii frecvente de afaceri în locuri în care nu există nicio conexiune sau o calitate slabă a conexiunii.

Sistemul este conceput pentru un consumator larg: reprezentanți ai mass-media, geologi, lucrători în extracția și prelucrarea petrolului și gazelor, metalelor prețioase, ingineri civili, ingineri energetici. Angajații structurilor de stat ruse - ministere și departamente (de exemplu, Ministerul Situațiilor de Urgență), pot folosi în mod activ comunicațiile prin satelit în activitățile lor. Trusele speciale pentru instalarea pe vehicule pot fi eficiente atunci când sunt utilizate pe vehicule comerciale, pe pescuit și alte tipuri de nave maritime și fluviale, pe transportul feroviar etc.

7. Proiectarea unei rețele de comunicații prin satelit.

7.1. Calculul costurilor de capital pentru lansarea unui satelit și instalarea echipamentelor necesare.

Tabel 1.1.- Date inițiale pentru calculul costurilor de capital

K despre - investiții de capital pentru achiziționarea de echipamente pentru deservirea satelitului;

K s - investiții de capital pentru achiziția unui satelit;

K m - costurile de instalare a echipamentelor;

K tr - costuri de transport;