Satelitná komunikačná sieť. Satelitné pripojenie

G. Karvovský. Satelitné pripojenie. Hlavné otázky výstavby a prevádzky satelitného komunikačného systému. Časť 1.

G. Karvovský

Svet komunikácie. Pripojte sa! č. 1, 2002

Signál vysielaný 4. októbra 1957 rádiovým majákom prvej sovietskej umelej družice Zeme a prijímaný rádiovými stanicami sveta znamenal nielen začiatok vesmírnej éry, ale aj smer, ktorým sa uberal vývoj družice. komunikácia prebehla. Neskôr boli vytvorené satelitné systémy komunikácie (CCC), ktorý zabezpečoval vysielanie a príjem programov Ústredného televízneho a rozhlasového vysielania prakticky na celom území našej krajiny. Satelitná komunikácia je dnes dôležitou súčasťou prepojenej komunikačnej siete Ruska.

Satelitné komunikačné systémy

Samotný SCS pozostáva z dvoch základných komponentov (segmentov): priestor a zem (obr. 1).

Ryža. 1. Satelitný komunikačný systém

Priestorový komponent (segment) SSS zahŕňa ISS, vypúšťanú na určité dráhy, pozemný segment zahŕňa riadiace centrum komunikačného systému (TsUSS), pozemské stanice (ES) umiestnené v regiónoch (regionálne stanice - RS) a účastnícke terminály (AT) rôznych modifikácií.

Nasadenie a údržba CCC vo funkčnom stave - náročná úloha, ktorý je riešený nielen prostriedkami samotného komunikačného systému, ale aj raketovým a vesmírnym komplexom. Tento komplex zahŕňa kozmodrómy so štartovacími miestami na vypúšťanie nosných rakiet, ako aj rádiotechnické veliteľsko-meracie komplexy (KIMS), ktoré monitorujú pohyb ISS, kontrolujú a korigujú parametre ich obežných dráh.

CCS možno klasifikovať podľa takých vlastností, ako sú: stav systému, typ obežných dráh ISS a systém patriaci konkrétnej rádiovej službe.

Stav systému závisí od jeho účelu, obsluhovanej oblasti, umiestnenia a vlastníctva pozemských staníc. V závislosti od stavu možno CCC rozdeliť na medzinárodné(globálne a regionálne), národné a rezortný.

Podľa typu použitých obežných dráh systémy so zapnutou ISS geostacionárne orbite (GEO) a ďalej negeostacionárna dráha: elipsovitá(HEO), nízkej obežnej dráhe(LEO) a stredná nadmorská výška(MEO). Podľa Rádiokomunikačného poriadku môžu CCC patriť do jednej z troch hlavných služieb - pevné satelitná služba (FSS), pohyblivý satelitná služba (MSS) a vysielanie satelitná služba (RCC).

Vesmírny segment

Orbity

Výber parametrov orbity ISS závisí od účelu, požadovanej oblasti komunikačných služieb a niektorých ďalších faktorov. (stôl 1,).

Najvýhodnejšie pre umiestnenie ISS geostacionárne dráhy(obr. 2).

Ryža. 2. Obežné dráhy ISS

Ich hlavnou výhodou je možnosť nepretržitej nepretržitej komunikácie v globálnej oblasti služieb. Geostacionárne satelity na tejto obežnej dráhe, pohybujúce sa v smere rotácie Zeme rovnakou rýchlosťou, zostávajú nehybné vzhľadom k bodu „sub-satelitu“ na rovníku. Pomocou všesmerovej antény sú signály prenášané z ISS prijímané na zemskom povrchu v ľubovoľných bodoch, ktoré ležia v uhle rádiovej viditeľnosti. Tri ISS, rovnomerne umiestnené na obežnej dráhe, zabezpečujú nepretržitú komunikáciu prakticky na celom území Zeme, s výnimkou polárnych zón (nad 76,50 ° S a J) po dobu 12-15 rokov (orbitálny zdroj moderných geostacionárnych kozmických lodí).

Nevýhodou prenosu rádiového signálu cez ISS, ktorá sa nachádza vo vzdialenosti 36 tisíc km, je oneskorenie signálu. Pre rozhlasové a televízne vysielacie systémy nemá oneskorenie 250 ms (v každom smere) vplyv na kvalitu signálov. Rádiotelefónne komunikačné systémy sú citlivejšie na oneskorenia a pri celkovom oneskorení (pri zohľadnení doby spracovania a prepínania v pozemných sieťach) presahujúcom 600 ms nie je zabezpečená vysoká kvalita komunikácie. O to viac je v týchto systémoch neprijateľný takzvaný „dvojitý“ skok, keď komunikačný kanál zabezpečuje dve satelitné sekcie.

Počet ISS, ktoré možno umiestniť na geostacionárnu dráhu, je obmedzený povoleným uhlovým orbitálnym oddelením medzi susednými satelitmi. Minimálna uhlová vzdialenosť je určená priestorovou selektivitou palubných a pozemných antén, ako aj presnosťou držania kozmickej lode na obežnej dráhe. Podľa medzinárodných noriem by to malo byť 1-3 °. V dôsledku toho nie je možné umiestniť na geostacionárnu obežnú dráhu viac ako 360 ISS.

Pod vplyvom množstva geofyzikálnych faktorov sa ISS „unáša“ – jej obežná dráha je skreslená, takže je potrebné ju opraviť.

Eliptické dráhy, na ktorých sú zobrazené ISS, sú zvolené tak, aby trvanie dňa bolo násobkom doby obehu družice (obr. 2). Pre ISS sa používajú synchrónne eliptické dráhy určitých typov. (Tabuľka 2,).

Keďže rýchlosť satelitu v apogeu eliptickej dráhy je oveľa nižšia ako v perigeu, čas strávený ISS v zóne viditeľnosti sa v porovnaní s kruhovou dráhou zvyšuje. Napríklad ISS "Molniya", vypustená na obežnú dráhu s parametrami: apogeum 40 000 km, perigeum 460 km, sklon 63,5°, poskytuje komunikačné relácie v trvaní 8-10 hodín. Orbitálna konštelácia (OG) troch satelitov sa drží globálne - hodinová komunikácia...

Na zabezpečenie nepretržitej nepretržitej komunikácie ISS na obežných dráhach Borealis bude potrebných najmenej 8 kozmických lodí (umiestnených v dvoch orbitálnych rovinách, štyri satelity v každej rovine).

Pri výbere eliptických dráh sa berie do úvahy vplyv nehomogenít gravitačného poľa Zeme, čo vedie k zmenám zemepisnej šírky podsatelitného bodu v apogeu, ako aj nebezpečné účinky stabilných pásov nabitých častíc zachytených magnetickým poľom Zeme (Van Allenove radiačné pásy), ktoré pretína ISS pri pohybe na obežnej dráhe.

Stredná vysoká nadmorská výška (MEO) ISS pokrýva menšiu plochu ako geostacionárna ISS (obr. 3). Dĺžka pobytu ISS v zóne rádiovej viditeľnosti pozemských staníc je 1,5-2 hodiny.Preto na zabezpečenie komunikácie pre najľudnatejšie regióny sveta a splavné vodné oblasti je potrebné vytvoriť OG 8-12 satelitov. Pri výbere obežnej dráhy pre ne je potrebné vziať do úvahy účinky Van Allenových radiačných pásov umiestnených v rovníkovej rovine. Prvý stabilný pás vysokej radiácie začína vo výške asi 1,5 tisíc km a siaha až do niekoľko tisíc kilometrov, jeho „rozpätie“ je asi 300 km na obe strany rovníka. Druhý pás rovnako vysokej intenzity (10 tis. imp./s) sa nachádza vo výškach od 13 do 19 000 km, pokrýva asi 500 km na obe strany rovníka. Trasy ISS preto musia prechádzať medzi prvým a druhým Van Allenovým pásom, t.j. vo výške 5 až 15 000 km.

Ryža. 3. Oblasti pokrytia Zemou ISS na rôznych obežných dráhach

Celkové oneskorenie signálu pri komunikácii cez satelity strednej nadmorskej výšky nie je väčšie ako 130 ms, čo umožňuje ich využitie na kvalitnú rádiotelefónnu komunikáciu. Systémy ICO, Spaceway NGSO, Rostelesat, v ktorých je OG vytvorený v približne rovnakej výške (10352-10355 km) s podobnými orbitálnymi parametrami, môžu slúžiť ako príklad CCC na obežných dráhach v strednej výške.

Nízke kruhové dráhy v závislosti od sklonu obežnej roviny voči rovníkovej rovine sa delia na nízke rovníkové (sklon 0°, nadmorská výška 2000 km), polárne (90°, 700-1500 km) a naklonené (700-1500 km) dráhy ( Obr. 4). Komunikačné systémy na nízkej obežnej dráhe (LEO) sa delia na systémy prenosu dát (malý LEO), rádiotelefónne systémy (veľký LEO) a širokopásmové komunikačné systémy (mega LEO, niekedy označenie Super LEO).

ISS na týchto obežných dráhach sa najčastejšie používajú na organizáciu mobilnej a osobnej komunikácie. Doba obehu družice na týchto obežných dráhach je od 90 minút do 2 hodín, čas strávený ISS v zóne rádiovej viditeľnosti nepresahuje 10-15 minút, komunikačná oblasť ISS na týchto dráhach je preto malá, aby sa zabezpečilo nepretržitá komunikácia, je potrebné, aby OG zahŕňalo aspoň 48 ISS ...

Umelé komunikačné satelity

ISS je kozmická loď, na ktorej je nainštalované reléové zariadenie: transceivery a antény pracujúce na rôznych frekvenciách. Prijímajú signály zo zemskej vysielacej stanice (ES), zosilňujú ich, vykonávajú frekvenčnú konverziu a prenášajú signály súčasne do všetkých ES umiestnených v zóne rádiovej viditeľnosti satelitu. Satelit je vybavený aj zariadením na riadenie jeho polohy, telemetriou a napájaním. Stabilitu a orientáciu antény podporuje stabilizačný systém. Satelitné telemetrické zariadenie slúži na prenos informácií o polohe ISS na Zem a prijímanie príkazov na korekciu polohy.

Opätovný prenos prijatých informácií sa môže uskutočniť bez ukladania a s ukladaním, napríklad kým ISS nevstúpi do zóny viditeľnosti AP.

Frekvencie

Frekvenčné rozsahy pre organizáciu satelitných komunikácií sú pridelené „Radioreguláciami“ s prihliadnutím na „rádiové transparentné okná“ zemskej atmosféry, prirodzené rádiové rušenie a množstvo ďalších faktorov (tabuľka 3). Rozdelenie frekvencií medzi rádiokomunikačné služby je prísne regulované a kontrolované štátom. Existujú medzinárodne dohodnuté pravidlá využívania pridelených pásiem, ktoré sú potrebné na zabezpečenie elektronickej kompatibility rádiových zariadení pracujúcich v týchto alebo priľahlých pásmach. Dvojica frekvencií je pridelená transceiveru ISS: horná na prenos signálu z ES do satelitu (proti prúdu), spodná - zo satelitu na ES (dolný prúd).

Tabuľka 3 Frekvenčné rozsahy pre organizáciu satelitnej komunikácie

Satelitný komunikačný kanál pracujúci na pridelených prijímacích a vysielacích frekvenciách zaberá určité frekvenčné pásmo (šírka pásma), ktorého šírka určuje množstvo informácií prenášaných kanálom za jednotku času. Typický satelitný transceiver pracujúci na frekvenciách od 4 GHz do 6 GHz pokrýva šírku pásma 36 MHz. Je to veľa alebo málo? Napríklad na prenos televízneho signálu v digitálnom štandarde MPEG-2 je potrebný kanál so šírkou pásma 6 MHz, pre telefónny kanál - 0,010 MHz. Preto je pomocou takéhoto vysielača a prijímača možné usporiadať 6 televíznych alebo 3600 telefónnych kanálov. Zvyčajne je na ISS inštalovaných 12 alebo 24 transceiverov (v niektorých prípadoch aj viac), čo vedie k 432 MHz, respektíve 864 MHz.

Pozemný segment

Riadiace centrum satelitnej komunikácie (TsUSS) monitoruje stav palubných systémov ISS, plánuje práce na rozmiestnení a dopĺňaní orbitálnej konštelácie, vypočítava zóny rádiovej viditeľnosti a koordinuje prácu SSS.

Pozemské stanice

Pozemské stanice SSS (ZS) vysielajú a prijímajú rádiové signály na úseku "Zem - ISS", multiplexujú, modulujú, spracovávajú signály a frekvenčnú konverziu, organizujú prístup ku kanálom ISS a terestriálnym sieťam účastníckych terminálov.

Čas komunikácie medzi ES a ISS je obmedzený časom, keď je ISS v zóne svojej rádiovej viditeľnosti (obr. 5). Táto zóna je určená dĺžkou oblúka AB, ktorá závisí od nadmorskej výšky obežnej dráhy satelitu a minimálneho uhla sklonu antény ES sledujúcej ISS, keď sa nachádza v zóne rádiovej viditeľnosti.

Ryža. 5. Oblasť viditeľnosti rádia

V CCC sa používa multifunkčné vysielanie, vysielanie, prijímanie a riadenie ES. Tieto stanice sú vybavené rádiovým vysielacím zariadením, prijímacími a vysielacími anténami, ako aj sledovacím systémom zabezpečujúcim komunikáciu s ISS.

Multifunkčné pevné stanice majú veľmi vysokú priepustnosť. Sú umiestnené na špeciálne vybraných miestach, zvyčajne mimo hraníc mesta, aby sa predišlo vzájomnému rádiovému rušeniu pozemných komunikačných systémov. Tieto ES sú vybavené vysokovýkonnými rádiovými vysielačmi (od niekoľkých do desať alebo viac kW), vysokocitlivými rádiovými prijímačmi a vysielacími-prijímacími anténami, ktoré majú vyžarovací diagram s veľmi úzkym hlavným lalokom a veľmi nízkymi bočnými lalokmi. ES tohto typu sú určené na obsluhu rozvinutých komunikačných sietí; že môžu poskytnúť normálny prístup k ES, sú potrebné komunikačné linky z optických vlákien.

ES s priemernou priepustnosťou môžu byť veľmi rôznorodé a ich špecializácia závisí od typu prenášaných správ. ES tohto typu obsluhujú podnikové CCS, ktoré najčastejšie podporujú prenos videa, hlasu a dát, videokonferencie, e-mail.

Niektoré AP obsluhujúce podnikové CCC obsahujú niekoľko tisíc mikroterminálov (VSAT – Very Small Aperture Terminal). Všetky terminály sú pripojené k jednej hlavnej ES (MES - Master Earth Station), tvoriacej sieť, ktorá má hviezdicovú topológiu a podporuje príjem/prenos dát, ako aj príjem audio a video informácií.

Existujú aj CCS založené na STS, ktoré môžu prijímať jeden alebo viacero typov správ (dáta, audio a/alebo video informácie). Topológia takýchto sietí má tiež tvar hviezdy.

Najdôležitejší prvok siete - monitorovací a diagnostický systém, plní nasledujúce funkcie:

Rádiové monitorovanie satelitných komunikačných kanálov;

testovanie satelitných komunikačných kanálov počas opravárenských a obnovovacích prác a údržby AP, pri nasadzovaní AP a ich uvádzaní do prevádzky;

analýza funkčného stavu CVS, na základe ktorej sú vypracované odporúčania pre prevádzkové režimy ES.

Rádiové monitorovanie umožňuje kontrolu správneho využívania frekvenčného zdroja ISS, sledovanie rušenia a detekciu pokusov o neoprávnený prístup k satelitným komunikačným kanálom. Okrem toho sa monitorujú parametre žiarenia ES a zaznamenáva sa zhoršenie kvality satelitných komunikačných kanálov vplyvom počasia a klimatických podmienok.

Z histórie CCC

Prvá umelá družica Zeme (AES), vypustená na obežnú dráhu blízko Zeme v októbri 1957, vážila 83,6 kg a mala na palube rádiový vysielač s majákom, ktorý vysielal signály, ktoré sa používali na riadenie letu. Výsledky tohto prvého štartu a prvé experimenty s prenosom rádiových signálov z vesmíru jasne ukázali možnosť zorganizovať komunikačný systém, v ktorom bude satelit fungovať ako aktívny alebo pasívny opakovač rádiového signálu. Na to je však potrebné vytvoriť satelity, na ktoré je možné inštalovať zariadenia s dostatočne veľkou hmotnosťou, a mať výkonné raketové systémy schopné dostať tieto satelity na obežnú dráhu blízko Zeme.

Boli vytvorené takéto nosné rakety a v krátkom čase boli vyvinuté veľké masové satelity schopné niesť komplexné vedecké, výskumné, špeciálne vybavenie, ako aj komunikačné vybavenie. Bol položený základ pre vytvorenie satelitných systémov na rôzne účely: meteorologické, navigačné, prieskumné, komunikačné. Význam týchto systémov možno len ťažko preceňovať. Satelitný komunikačný systém medzi nimi zaujíma popredné miesto.

Hneď po vypustení prvého satelitu sa začali experimenty s využitím satelitov v komunikačnom systéme krajiny a začal sa vytvárať satelitný komunikačný systém. Boli vybudované zemské transceivery vybavené parabolickými anténami s priemerom zrkadla 12 m. 23. apríla 1965 bola na vysokú eliptickú dráhu vypustená umelá komunikačná družica (ISS) „Molniya“.

Vysoká eliptická dráha s apogeom 40 000 km, ktorá sa nachádza nad severnou pologuľou, a dvanásťhodinová obežná doba umožnili ISS poskytovať prenos rádiového signálu na takmer celé územie krajiny dvakrát denne. 9 hodín. Prvý prakticky významný výsledok sa dosiahol v roku 1965, keď sa prostredníctvom ISS uskutočnila výmena televíznych programov medzi Moskvou a Vladivostokom. V októbri 1967 bol uvedený do prevádzky prvý satelitný komunikačný systém na svete „Orbit“.

V roku 1975 bola Raduga ISS vypustená na kruhovú rovníkovú alebo geostacionárnu obežnú dráhu s výškou 35 786 km s dobou obehu okolo Zeme rovnajúcou sa 24 hodinám. Smer rotácie satelitu sa zhodoval so smerom rotácie našej planéty, zostal nehybný na oblohe a bol akoby „zavesený“ nad povrchom Zeme. To zabezpečovalo neustálu komunikáciu cez takýto satelit a uľahčilo jeho sledovanie. Následne bola ISS „Horizont“ vypustená na geostacionárnu dráhu.

Prevádzkové skúsenosti Orbita SCS to ukázali ďalší vývoj systémov spojených s výstavbou pozemských staníc tohto typu pre mestá a obce s niekoľkotisícovou populáciou nie je ekonomicky opodstatnené. V roku 1976 bol vytvorený ekonomickejší satelitný komunikačný systém „Ekran“, ktorého ISS bola vypustená na geostacionárnu obežnú dráhu. Jednoduchšie a kompaktnejšie pozemné transceivery tohto systému boli inštalované v malých osadách, dedinách, na meteorologických staniciach na Sibíri, v regiónoch Ďalekého severu, čiastočne na Ďalekom východe a priniesli programy centrálnej televízie ich obyvateľom.

V roku 1980 začala prevádzka Moskva SCS, ktorej pozemské stanice fungovali cez Gorizont ISS. Zemské vysielacie stanice tejto SSS boli podobné staniciam SSS „Orbit“ a „Ekran“, mala však malé zemské prijímacie stanice, čo umožňovalo ich umiestnenie v komunikačných centrách, na nízkovýkonových opakovačoch a v tlačiarňach. Rádiový signál prijímaný pozemnou prijímacou stanicou bol prenášaný do nízkovýkonového televízneho opakovača, pomocou ktorého bol televízny program doručovaný predplatiteľom. CCC „Moskva“ umožnila prenášať programy centrálnej televízie a stránky centrálnych novín do najodľahlejších kútov krajiny a do sovietskych inštitúcií prakticky všetkých európskych, severoamerických a prihraničných ázijských krajín.

Satelitná komunikácia – dnes

V súčasnosti sa vo federálnom civilnom satelitnom komunikačnom systéme používa orbitálna konštelácia, ktorá zahŕňa 12 štátnych kozmických lodí (SC) prevádzkovaných štátnym podnikom „Space Communications“. Orbitálna konštelácia zahŕňa dve kozmické lode série Express vypustené v rokoch 1994 a 1996, sedem kozmických lodí série Gorizont vyvinutých v 70. rokoch, jednu zo série Ekran-M a dva nové moderné satelity série Express-A. Okrem týchto ISS sú na obežnej dráhe ISS typu Yamal-100 (operátor - OAO Gazkom), Bonum-1 a niektoré ďalšie. Výroba kozmických lodí novej generácie (Express-AM, Yamal-200) prebieha. V Rusku pôsobí asi 65 satelitných komunikačných spoločností, čo je asi 7 % z celkového počtu telekomunikačných operátorov. Tieto spoločnosti poskytujú svojim klientom širokú škálu telekomunikačných služieb: od prenájmu digitálnych kanálov a cesty k poskytovaniu telefonických služieb, televízneho a rozhlasového vysielania, multimédií.

Dnes sa CCS stali dôležitou súčasťou prepojenej komunikačnej siete Ruska (BCC). „Program mimoriadnych opatrení na štátnu podporu na zachovanie, doplnenie a rozvoj ruských satelitných komunikačných a vysielacích systémov na štátne účely“ (nariadenie vlády Ruskej federácie z 1. februára 2000, č. 87) a „Federálny priestor“. Program Ruska na roky 2001-2005 bol vypracovaný a prebieha jeho implementácia.“ (uznesenie vlády Ruskej federácie z 30. marca 2000 č. 288).

Pokyny pre rozvoj CCC

Rozvoj satelitnej komunikácie pre civilné účely je riešený na vládnej, medzirezortnej (GKRCH) a rezortnej (Ministerstvo komunikácií a informatizácie Ruskej federácie, Rosaviakosmos a pod.). Ruské satelitné komunikačné systémy sú pod jurisdikciou štátu a prevádzkujú ich domáci štátni (GP KS) alebo súkromní komerční operátori.

V súlade s prijatou koncepciou rozvoja VSS v Rusku by mal perspektívny VSS obsahovať tri subsystémy:

pevná satelitná komunikácia na obsluhu prepojenej komunikačnej siete Ruska, ako aj prekrytých a podnikových sietí;

satelitné televízne a rozhlasové vysielanie vrátane priameho vysielania, ktoré je novou etapou vo vývoji moderných elektronických médií;

mobilná osobná satelitná komunikácia v záujme mobilných a vzdialených účastníkov v Rusku av zahraničí.

Pevná satelitná komunikácia

Pevná družicová služba je rádiokomunikačná služba medzi zemskými stanicami na danom mieste (pevný bod umiestnený v určitých oblastiach).

Hlavné smery používania pevnej komunikácie:

organizácia chrbticových, vnútrozónových a miestnych komunikačných liniek v rámci Ozbrojených síl Ruska;<

Poskytovanie zdrojov na vytváranie sietí na prenos údajov;

rozvoj podnikových komunikačných a dátových prenosových sietí s využitím moderných technológií VSAT vrátane prístupu na internet;

rozvoj medzinárodnej komunikačnej siete;

distribúcia federálnych, regionálnych, miestnych a komerčných televíznych a rozhlasových programov po celej krajine;

vývoj prenosových sietí pre centrálne noviny a časopisy;

redundancia chrbticovej primárnej siete VSS Ruska.

Systém pevnej satelitnej komunikácie bude v najbližších rokoch založený na prevádzkových satelitoch „Gorizont“, nových satelitoch „Express-A“, „Yamal-100“ a satelite LMI-1 medzinárodnej organizácie „Intersputnik“. Neskôr budú uvedené do prevádzky nové satelity „Express K“ a „Yamal 200/300“.

Satelitné komunikačné siete budú hrať hlavnú úlohu pri modernizácii komunikačných systémov v severovýchodných oblastiach Ruska.

„Všeobecná schéma satelitnej zložky primárnej siete ruských ozbrojených síl“, ktorú vypracoval OJSC Giprosvyaz na príkaz OJSC Rostelecom a štátny podnik „Vesmírna komunikácia“, definuje postup používania satelitných systémov pre ozbrojené sily Ruska. .

Predpokladá sa, že rozvoj podnikových sietí sa bude realizovať najmä na základe ruských satelitov v súlade s prioritami stanovenými nariadením vlády Ruskej federácie č. 1016 z 9. 2. 98.

Modernizovaný systém digitálneho TV vysielania „Moskva“ / „Moskva Global“ by sa mal stať základom pre prenos televíznych programov pomocou satelitnej pevnej služby. To umožní vysielať spoločensky významné štátne a celoruské televízne programy (RTR, „Kultura“, ORT) do všetkých zón zón vysielania s tromi satelitmi namiesto doterajších desiatich.

Vysielacia služba

Vysielacia služba je založená na priamom televíznom vysielaní satelitov, ako je ISS "Bonum-1", ktorý je umiestnený na 36°E. a zabezpečuje prenos viac ako dvoch desiatok televíznych programov v európskej časti Ruska.

Predpokladá sa ďalšie rozširovanie systému satelitného TV vysielania (s možnosťou vysielania až 40 – 50 komerčných TV programov) s cieľom vytvoriť televíznu distribučnú sieť v riedko osídlených východných regiónoch Ruska, ako aj naplniť potreby regionálnej televízie. programy. Tento CCS bude poskytovať také nové služby, ako je digitálna televízia s vysokým rozlíšením, prístup na internet a pod. V budúcnosti môže úplne nahradiť existujúci distribučný systém satelitnej televízie založený na využívaní pevnej satelitnej služby.

Mobilná satelitná komunikácia

Ruský mobilný satelitný komunikačný systém je rozmiestnený na základe satelitov Horizont a používa sa na organizovanie vládnej komunikácie a v záujme Štátneho podniku Morsvyaz-Sputnik. Môžu sa použiť aj systémy "Inmarsat" a "Eutelsat" (subsystémy "Evteltraks").

V súlade s nariadením vlády Ruskej federácie z 2. septembra 1998 č. 1016 by sa pri realizácii projektov perspektívnych satelitov mali prijať opatrenia na zachovanie mobilnej satelitnej komunikačnej siete v rozsahu potrebnom na údržbu systému vládnej a prezidentskej komunikácie.

Osobný mobilný komunikačný systém

V našej krajine sa rozvíja niekoľko projektov mobilnej osobnej satelitnej komunikácie (Rostelesat, Signal, Molniya Zond).

Ruské podniky sú zapojené do niekoľkých medzinárodných projektov osobnej satelitnej komunikácie (Iridium, Globalstar, ICO atď.). V súčasnosti sa vypracovávajú konkrétne podmienky pre využitie mobilných komunikačných systémov na území Ruskej federácie a ich prepojenie s ruským letectvom. Na vývoji a tvorbe komplexov SSS sa podieľajú: Štátny operátor SE "Vesmírna komunikácia", Krasnojarsk NPO / PM pomenovaný po Reshetnev a Alcatel (vytvorenie troch satelitov novej generácie "Express A"), NIIR, TsNIIS, Giprosvyaz LLC, GSP RTV, Rostelecom OJSC atď.

Záver

Satelitné komunikačné a dátové systémy sú schopné zabezpečiť potrebnú rýchlosť nasadenia a rekonfigurácie systému, spoľahlivosť a kvalitu komunikácie, nezávislosť taríf na vzdialenosti. Takmer všetky typy informácií sa prenášajú cez satelitné kanály s vysokým faktorom dostupnosti.

Satelitné komunikačné systémy sa dnes stali neoddeliteľnou súčasťou svetových telekomunikačných chrbtových sietí, ktoré spájajú krajiny a kontinenty. Úspešne sa používajú v mnohých krajinách sveta a zaujali svoje právoplatné miesto v prepojenej komunikačnej sieti Ruska.

Literatúra

Timofeev V. V. O koncepcii rozvoja satelitnej komunikácie v Rusku. - "Bulletin of communications", 1999, č.12.

Vasilij Pavlov (vedúci odboru rozhlasovej, televíznej a satelitnej komunikácie Ministerstva komunikácií Ruskej federácie). Z prejavu na stretnutí o ruskom CCS a jeho úlohe pri uspokojovaní potrieb rezortných a podnikových operátorov. - "Siete", 2000, č. 6.

Durev V.G., Zenevich F.O., Kruk B.I. a kol., Telekomunikácie. Úvod do špecializácie. - M., 1988.

Rádiové predpisy pre rádiokomunikáciu Ruskej federácie. Oficiálne vydanie. Schválené a uvedené do platnosti od 01.01.1999 rozhodnutím Štátneho výboru pre rádiové frekvencie zo dňa 28.09.1998. 1999.

Leonid Nevďajev. Satelitné systémy 1. časť. Orbity a parametre. - "Siete", 1999, №1-2.

Inžinierska príručka vesmírnej technológie. - M., 1977.

Gymnázium MOU Parabel

abstraktné

Satelitné komunikačné systémy

Dokončené

Goroshkina Ksenia

Žiak 11. ročníka

Skontrolované

Borisov Alexander Vladimirovič

Parabel

rok 2010

Úvod 3

1. Zásady organizácie satelitných komunikačných kanálov 4

2. Dráhy komunikačných satelitov 5

3. Typická schéma organizácie satelitných komunikačných služieb 6

4. Oblasti použitia satelitnej komunikácie 6

4.1 Princípy satelitnej komunikácie VSAT 7

4.2 Zásady organizácie mobilnej satelitnej komunikácie 7

5. Technológie používané v satelitnej komunikácii 8

6. História vzniku satelitných komunikačných systémov 11

6.1. Prvé satelitné komunikačné a vysielacie linky cez satelity "Molniya-1" 12

6.2. Prvý satelitný systém na svete „Orbita“ na distribúciu TV programov 13

6.3. Prvý systém priameho televízneho vysielania na svete Ekran 14

6.4. Systémy distribúcie televíznych programov "Moskva" a "Moskva-Global 15

6.5. Systém satelitného TV vysielania v pásme 12 GHz 16

6.6. Vytvorenie systému Intersputnik 16

6.7. Vytvorenie satelitného spojenia pre vládnu komunikáciu 17

6.8. Na záver... 17

Zoznam použitej literatúry 20

Úvod

Satelitné komunikačné systémy (SSS) sú známe už dlho a používajú sa na prenos rôznych signálov na veľké vzdialenosti. Od svojho vzniku sa satelitná komunikácia rýchlo rozvíjala a hromadením skúseností, zdokonaľovaním zariadení, vývojom metód prenosu signálu došlo k prechodu od individuálnych satelitných komunikačných liniek k lokálnym a globálnym systémom.

Takéto tempo rozvoja CCS sa vysvetľuje množstvom výhod, ktoré majú. Ide najmä o veľkú šírku pásma, neobmedzené prekrývajúce sa priestory, vysokú kvalitu a spoľahlivosť komunikačných kanálov. Tieto výhody, ktoré určujú široké možnosti satelitnej komunikácie, z nej robia jedinečný a efektívny komunikačný prostriedok. Satelitná komunikácia je v súčasnosti hlavnou formou medzinárodnej a národnej komunikácie na veľké a stredné vzdialenosti. Používanie umelých satelitov Zeme na komunikáciu sa neustále rozširuje s rozvojom existujúcich komunikačných sietí. Mnohé krajiny zriaďujú svoje vlastné národné satelitné komunikačné siete.

U nás sa vytvára jednotný automatizovaný komunikačný systém. Na tento účel sa vyvíjajú, zlepšujú a nachádzajú nové oblasti použitia rôzne technické komunikačné prostriedky.

V mojej eseji sa budem zaoberať princípmi organizácie satelitných systémov, rozsahom, históriou vzniku CCS. V súčasnosti sa satelitnému vysielaniu venuje veľká pozornosť, preto musíme vedieť, ako systém funguje.

1. Princípy organizácie satelitných komunikačných kanálov

Satelitná komunikácia je jedným z typov rádiovej komunikácie založenej na použití umelých zemských satelitov ako opakovačov.

Satelitná komunikácia prebieha medzi pozemskými stanicami, ktoré môžu byť pevné aj mobilné. Satelitná komunikácia je vývojom tradičnej rádiovej komunikácie umiestnením opakovača vo veľmi vysokej nadmorskej výške (od stoviek do desiatok tisíc kilometrov). Keďže zóna jeho viditeľnosti je v tomto prípade takmer polovica Zeme, nie je potrebný reťazec opakovačov. Pre prenos cez satelit musí byť signál modulovaný. Modulácia sa vykonáva na pozemskej stanici. Modulovaný signál sa zosilní, prenesie na požadovanú frekvenciu a privedie do vysielacej antény.

V prvých rokoch výskumu sa používali pasívne satelitné opakovače, ktoré boli jednoduchým reflektorom rádiového signálu (často kovová alebo polymérová guľa s kovovým povlakom), ktoré na palube neniesli žiadne vysielacie a prijímacie zariadenie. Takéto satelity sa nerozšírili. Všetky moderné komunikačné satelity sú aktívne. Aktívne zosilňovače sú vybavené elektronickým zariadením na príjem, spracovanie, zosilnenie a retransmisiu signálu. Satelitné opakovače môžu byť neregeneračné a regeneračné.

Neregeneračný satelit, ktorý prijal signál z jednej pozemskej stanice, prenesie ho na inú frekvenciu, zosilní a odošle ho inej pozemskej stanici. Satelit môže využívať niekoľko nezávislých kanálov vykonávajúcich tieto operácie, z ktorých každý pracuje s určitou časťou spektra (tieto kanály spracovania sa nazývajú transpondéry).

Regeneračný satelit prijímaný signál demoduluje a premoduluje. V dôsledku toho sa oprava chýb vykonáva dvakrát: na satelite a na prijímacej pozemskej stanici. Nevýhodou tejto metódy je zložitosť (a tým aj oveľa vyššia cena satelitu), ako aj väčšie oneskorenie prenosu signálu.

2. Dráhy komunikačných satelitov

Orbity, na ktorých sú satelitné transpondéry umiestnené, sú rozdelené do troch tried:

1 - rovníkový, 2 - šikmý, 3 - polárny

Dôležitým typom rovníkovej dráhy je geostacionárna dráha, na ktorom sa satelit otáča uhlovou rýchlosťou rovnajúcou sa uhlovej rýchlosti Zeme, v smere zhodnom so smerom rotácie Zeme. Zjavnou výhodou geostacionárnej obežnej dráhy je, že prijímač v obsluhovanej oblasti „vidí“ satelit stále. Existuje však iba jedna geostacionárna dráha a nie je možné na ňu vypustiť všetky satelity. Jeho ďalšou nevýhodou je vysoká nadmorská výška, a teda aj vyššie náklady na vynesenie satelitu na obežnú dráhu. Okrem toho satelit na geostacionárnej obežnej dráhe nie je schopný obsluhovať pozemské stanice v cirkumpolárnej oblasti.

Naklonená obežná dráha umožňuje tieto problémy vyriešiť, avšak vzhľadom na pohyb satelitu voči pozemnému pozorovateľovi je potrebné vypustiť na jednu obežnú dráhu aspoň tri satelity, aby bol zabezpečený nepretržitý prístup ku komunikácii.

Polárna dráha- hraničný prípad šikmého.

Pri použití naklonených obežných dráh sú pozemské stanice vybavené sledovacími systémami, ktoré nasmerujú anténu na satelit. Stanice operujúce so satelitmi na geostacionárnej dráhe sú zvyčajne vybavené aj takýmito systémami na kompenzáciu odchýlok od ideálnej geostacionárnej dráhy. Výnimkou sú malé antény používané na príjem satelitnej televízie: ich vyžarovací diagram je dostatočne široký, takže nevnímajú satelitné vibrácie v blízkosti ideálneho bodu. Charakteristickým znakom väčšiny mobilných satelitných komunikačných systémov je malá veľkosť koncovej antény, ktorá sťažuje príjem signálu.

3. Typická schéma organizácie satelitných komunikačných služieb

operátor segmentu satelitov vytvorí na vlastné náklady komunikačnú družicu, zadá objednávku na výrobu družice u niektorého z výrobcov satelitov, vykoná jej vypustenie a údržbu. Po uvedení satelitu na obežnú dráhu začne operátor segmentu satelitov poskytovať služby na prenájom frekvenčného zdroja prenosového satelitu spoločnostiam poskytujúcim satelitné komunikačné služby.

prevádzkovateľ satelitnej komunikačnej služby uzatvorí zmluvu s prevádzkovateľom satelitného segmentu o využívaní (prenájme) kapacít na komunikačnom satelite, ktorý ho využíva ako opakovač s veľkou oblasťou pokrytia. Prevádzkovateľ satelitných komunikačných služieb buduje pozemnú infraštruktúru svojej siete na špecifickej technologickej platforme vyrábanej spoločnosťami, ktoré vyrábajú pozemné zariadenia pre satelitnú komunikáciu.

4. Oblasti použitia satelitnej komunikácie:

Chrbtová satelitná komunikácia: Pôvodne bol vznik satelitnej komunikácie diktovaný potrebou prenosu veľkého množstva informácií. Postupom času sa podiel hlasového prenosu na celkovom objeme chrbticovej prevádzky neustále znižuje a ustupuje prenosu dát. S rozvojom sietí s optickými vláknami začali tieto siete vytláčať satelitnú komunikáciu z hlavného trhu.

VSAT systémy: Systémy VSAT (Very Small Aperture Terminal) poskytujú satelitné komunikačné služby zákazníkom (zvyčajne malým organizáciám), ktorí nevyžadujú veľkú šírku pásma. Rýchlosť prenosu dát pre VSAT terminál zvyčajne nepresahuje 2048 kbps. Slová "veľmi malá apertúra" označujú veľkosť koncových antén vzhľadom na veľkosť starších chrbticových antén. VSAT pracujúce v pásme C zvyčajne používajú antény s priemerom 1,8 - 2,4 m, v pásme Ku - 0,75 - 1,8 m. Systémy VSAT používajú technológiu kanálov na požiadanie.

Mobilné satelitné komunikačné systémy: Vlastnosťou väčšiny mobilných satelitných systémov je malá veľkosť koncovej antény, čo sťažuje príjem signálu.

4.1 Princípy organizácie satelitnej komunikácie VSAT:

Hlavným prvkom satelitnej siete VSAT je NCC. Práve Network Control Center zabezpečuje prístup ku klientskym zariadeniam z internetu, verejnej telefónnej siete, ostatných koncových zariadení siete VSAT a realizuje výmenu prevádzky v rámci podnikovej siete klienta. NCC má širokopásmové pripojenie k chrbticovým komunikačným kanálom poskytovaným chrbticovými operátormi a poskytuje prenos informácií zo vzdialeného terminálu VSAT do vonkajšieho sveta.

4.2 Zásady organizácie mobilnej satelitnej komunikácie:

Aby bola sila signálu dosahujúca mobilný satelitný prijímač dostatočná, používa sa jedno z dvoch riešení:

Satelity sa nachádzajú na geostacionárnej obežnej dráhe. Keďže táto dráha je vo vzdialenosti 35 786 km od Zeme, musí byť na satelite nainštalovaný výkonný vysielač.
Mnoho satelitov sa nachádza na naklonených alebo polárnych dráhach. Zároveň potrebný výkon vysielača nie je taký vysoký a náklady na vynesenie satelitu na obežnú dráhu sú nižšie. Tento prístup si však vyžaduje nielen veľké množstvo satelitov, ale aj rozsiahlu sieť pozemných spínačov.

Zariadenia klienta (mobilné satelitné terminály, satelitné telefóny) interagujú s vonkajším svetom alebo medzi sebou prostredníctvom reléového satelitu a interfejsových staníc operátora mobilnej satelitnej služby, ktoré zabezpečujú pripojenie k externým pozemným komunikačným kanálom (verejná telefónna sieť, internet atď.). .)

5. Technológie používané v satelitnej komunikácii

M viacnásobné využitie frekvencií v satelitnej komunikácii. Keďže rádiové frekvencie sú obmedzeným zdrojom, je potrebné zabezpečiť, aby rovnaké frekvencie mohli využívať rôzne pozemské stanice. To možno vykonať dvoma spôsobmi:

priestorové oddelenie - každá satelitná anténa prijíma signál iba z určitej oblasti a rôzne oblasti môžu využívať rovnaké frekvencie.

polarizačná separácia - rôzne antény prijímajú a vysielajú signál vo vzájomne kolmých polarizačných rovinách, pričom rovnaké frekvencie možno použiť dvakrát (pre každú z rovín).

H frekvenčné rozsahy.

Voľba frekvencie prenosu údajov z pozemskej stanice na družicu a zo družice na pozemskú stanicu nie je ľubovoľná. Frekvencia ovplyvňuje napríklad pohlcovanie rádiových vĺn v atmosfére, ako aj potrebné rozmery vysielacej a prijímacej antény. Frekvencie, pri ktorých dochádza k prenosu zo pozemskej stanice na družicu, sa líšia od frekvencií používaných na prenos zo družice na pozemskú stanicu (zvyčajne prvé uvedené vyššie). Frekvencie používané v satelitnej komunikácii sú rozdelené do rozsahov označených písmenami:

Názov rozsahu	Frekvencie	Aplikácia
		Mobilná satelitná komunikácia
		Mobilná satelitná komunikácia
	4 GHz, 6 GHz	Pevná satelitná komunikácia
	Pre satelitnú komunikáciu v tomto rozsahu nie sú definované frekvencie. Pre radarové aplikácie je špecifikovaný rozsah 8-12 GHz.	Pevná satelitná komunikácia (na vojenské účely)
	11 GHz, 12 GHz, 14 GHz
		Pevná satelitná komunikácia, satelitné vysielanie
		Pevná satelitná komunikácia, medzisatelitná komunikácia

Pásmo Ku umožňuje príjem s relatívne malými anténami, a preto sa používa v satelitnej televízii (DVB), napriek tomu, že poveternostné podmienky v tomto pásme majú výrazný vplyv na kvalitu prenosu. Pre prenos dát veľkými užívateľmi (organizáciami) sa často používa C-pásmo. To poskytuje lepší príjem, ale vyžaduje pomerne veľkú veľkosť antény.

M modulácia a kódovanie na opravu chýb

Charakteristickým znakom satelitných komunikačných systémov je potreba pracovať v podmienkach relatívne nízkeho odstupu signálu od šumu spôsobeného niekoľkými faktormi:

značná vzdialenosť prijímača od vysielača,
obmedzený výkon satelitu

Satelitná komunikácia nie je vhodná na prenos analógových signálov. Preto sa na prenos reči preddigitalizuje pomocou modulácie pulzného kódu.
Na prenos digitálnych údajov cez satelitný komunikačný kanál je potrebné ich najskôr previesť na rádiový signál zaberajúci určitý frekvenčný rozsah. Na to sa používa modulácia (digitálna modulácia sa nazýva aj kľúčovanie).

Z dôvodu nízkeho výkonu signálu sú potrebné systémy na opravu chýb. Na to sa používajú rôzne kódovacie schémy na opravu chýb, najčastejšie rôzne verzie konvolučných kódov, ako aj turbo kódy.

6. História vzniku satelitných komunikačných systémov

Myšlienka vytvorenia globálnych satelitných komunikačných systémov na Zemi bola predstavená v roku 1945. Arthur Clarke, ktorý sa neskôr stal známym spisovateľom sci-fi. Realizácia tejto myšlienky bola možná až 12 rokov po objavení sa balistických rakiet, s pomocou ktorých 4. októbra 1957 na obežnú dráhu bola vypustená prvá umelá družica Zeme (AES). Na riadenie letu satelitu bol na ňom umiestnený malý rádiový vysielač - maják fungujúci v dosahu 27 MHz... Po niekoľkých rokoch 12. apríla 1961... prvýkrát na svete na sovietskej kozmickej lodi „Vostok“ Yu.A. Gagarin uskutočnil historický let okolo Zeme. Kozmonaut mal zároveň pravidelné rádiové spojenie so Zemou. Takto sa začala systematická práca na štúdiu a využívaní kozmického priestoru na riešenie rôznych mierových úloh.

Vytvorenie vesmírnej technológie umožnilo vyvinúť veľmi efektívne systémy pre diaľkovú rádiovú komunikáciu a vysielanie. V Spojených štátoch sa začali intenzívne práce na vytvorení komunikačných satelitov. Takéto diela sa začali odvíjať aj u nás. Jeho rozsiahle územie a slabý komunikačný rozvoj, najmä v riedko osídlených východných regiónoch, kde je vytváranie komunikačných sietí pomocou iných technických prostriedkov (rádiové reléové spoje, káblové vedenia atď.) spojené s vysokými nákladmi, spôsobili, že tento nový typ komunikácie je veľmi sľubný.

Pri počiatkoch vytvárania domácich satelitných rádiových systémov boli vynikajúci domáci vedci a inžinieri, ktorí viedli veľké vedecké centrá: M.F. Rešetnev, M.R. Kaplanov, N.I. Kalašnikov, L. Ya. Cantor

Hlavné úlohy pridelené vedcom boli tieto:

Vývoj satelitných opakovačov pre televízne vysielanie a komunikáciu (Ekran, Raduga, Gals), od roku 1969 sa satelitné opakovače vyvíjali v samostatnom laboratóriu pod vedením hl. M.V. Brodský ;

Tvorba systémových projektov na výstavbu satelitnej komunikácie a vysielania;

Vývoj zariadení pre satelitné komunikačné pozemné stanice (ES): modulátory, demodulátory na zníženie prahu FM (frekvenčná modulácia) signálov, prijímacie a vysielacie zariadenia atď.;

Komplexné práce na vybavení satelitných komunikačných a vysielacích staníc zariadením;

Vývoj teórie sledovania FM demodulátorov so zníženým prahom šumu, metódy viacnásobného prístupu, modulačné metódy a kódovanie na opravu chýb;

Vývoj normatívnej a technickej dokumentácie pre kanály, televízne kanály a komunikačné zariadenia satelitných systémov;

Vývoj riadiacich a monitorovacích systémov pre AP a satelitné komunikačné a vysielacie siete.

Špecialisti NIIR vzniklo mnoho národných satelitných komunikačných a vysielacích systémov, ktoré sú stále v prevádzke... Na NIIR bolo vyvinuté aj vysielacie a prijímacie pozemné a vzdušné vybavenie týchto systémov. Špecialisti ústavu okrem vybavenia navrhli metódy návrhu ako pre samotné satelitné systémy, tak aj pre jednotlivé zariadenia zahrnuté v ich zložení. Skúsenosti špecialistov NIIR z navrhovania satelitných komunikačných systémov sa odrážajú v mnohých vedeckých publikáciách a monografiách.

6.1. Prvé satelitné komunikačné a vysielacie linky cez satelity "Molniya-1".

Prvé experimenty so satelitnou komunikáciou odrážaním rádiových vĺn z amerického odrazového satelitu „Echo“ a Mesiaca, ktoré sa používajú ako pasívne opakovače, vykonali špecialisti NIIR. v roku 1964... Rádioteleskop na observatóriu v obci Zimenki v regióne Gorkij dostal telegrafné správy a jednoduchý nákres z britského observatória Jodrell Bank Observatory.

Tento experiment preukázal možnosť úspešného využitia vesmírnych objektov na organizovanie komunikácie na Zemi.

V laboratóriu satelitnej komunikácie bolo pripravených niekoľko systémových projektov a následne sa podieľala na vývoji prvého domáceho satelitného komunikačného systému „Molniya-1“ v r. frekvenčný rozsah pod 1 GHz. Hlavnou organizáciou pre vytvorenie tohto systému bol Moskovský výskumný ústav rádiovej komunikácie (MNIIRS). Hlavným konštruktérom systému Molniya-1 je PÁN. Kaplanov- zástupca vedúceho MNIIRS.

V 60-tych rokoch NIIR vyvíjal komplex transceiverov pre troposférický rádioreléový systém Gorizont, ktorý tiež pracuje vo frekvenčnom rozsahu pod 1 GHz. Tento komplex bol upravený a vytvorené zariadenie s názvom „Gorizont-K“ bolo použité na vybavenie prvej satelitnej komunikačnej linky „Molniya-1“, ktorá spájala Moskvu a Vladivostok. Táto linka bola určená na prenos TV programu alebo skupinového spektra 60 telefónnych kanálov. Za účasti špecialistov NIIR boli v týchto mestách vybavené dve zemské stanice (ES). MNIIRS vyvinula palubný opakovač prvého umelého komunikačného satelitu "Molniya-1", ktorý bol úspešne vypustený 23. apríla 1965... Bol vypustený na vysokoeliptickú obežnú dráhu s obežnou dobou 12 hodín. Takáto obežná dráha bola vhodná na obsluhu územia ZSSR nachádzajúceho sa v severných zemepisných šírkach, pretože družica bola osem hodín na každej obežnej dráhe viditeľná z akéhokoľvek bodu krajiny. . Štart na takúto dráhu z nášho územia sa navyše uskutočňuje s menšou spotrebou energie ako na geostacionárnu. Dráha družice „Molniya-1“ si zachovala svoj význam dodnes a využíva sa aj napriek prevládajúcemu rozvoju geostacionárnych družíc.

6.2. Prvý satelitný systém na svete „Orbit“ na distribúciu TV programov

Po dokončení výskumu technických možností satelitov "Molniya-1" špecialistami NIIR N.V. Talyzin a L. Ya. Cantor bolo navrhnuté vyriešiť problém zásobovania TV programov centrálnej televízie do východných oblastí krajiny vytvorením prvého satelitného vysielacieho systému na svete „Orbit“ v r. v rozsahu 1 GHz na základe zariadenia "Horizon-K".

V rokoch 1965-1967. V rekordne krátkom čase bolo vo východných oblastiach našej krajiny súčasne vybudovaných a uvedených do prevádzky 20 pozemských staníc „Orbit“ a nová centrálna vysielacia stanica „Rezerva“. Systém Orbita sa stal prvým kruhovým, televíznym, distribučným satelitným systémom na svete, v ktorom sa najefektívnejšie využívajú možnosti satelitnej komunikácie.

Je potrebné poznamenať, že rozsah, v ktorom nový systém Orbit fungoval na frekvencii 800 – 1000 MHz, nebol v súlade s rozsahom prideleným podľa Rádiokomunikačného poriadku pre pevnú družicovú službu. Práce na presune systému Orbita do pásma C 6/4 GHz vykonávali špecialisti NIIR v rokoch 1970-1972. Stanica pracujúca v novom frekvenčnom rozsahu dostala názov „Orbit-2“. Bola preň vytvorená kompletná súprava zariadení pre prevádzku v medzinárodnom frekvenčnom rozsahu - na sekcii Zem-vesmír - v rozsahu 6 GHz, na sekcii Kozmos-Zem - v rozsahu 4 GHz. Pod vedením V.M. Tsirlina bol vyvinutý systém smerovania a sledovania antén so softvérovým zariadením. Tento systém využíval extrémny automat a metódu kužeľového skenovania.

Stanica "Orbita-2" sa začala realizovať od roku 1972., a do konca roku 1986... bolo ich postavených asi 100. Mnohé z nich stále prevádzkujú vysielacie stanice.

Neskôr bol pre prevádzku siete Orbit-2 vytvorený a na obežnú dráhu vypustený prvý sovietsky geostacionárny satelit "Raduga"; I. Ostrovskij, Yu.M. Fomin atď.) boli vytvorené a zvládnuté pozemné spracovanie vesmírnych produktov.

Pre systém Orbit-2 boli vyvinuté nové vysielacie zariadenia Gradient (I.E.Mach, M.Z. Zeitlin atď.), ako aj parametrické zosilňovače (A.V. Sokolov, E.L. Ratbil, BC Sanin, VM Krylov) a zariadenia na príjem signálu (VIDyachkov, VMDorofeev, Yu.A. Afanasyev, VAPolukhin atď.).

6.3. Prvý systém priameho televízneho vysielania na svete „Ekran“

Rozsiahly rozvoj systému Orbita ako prostriedku na dodávanie televíznych programov sa koncom 70. rokov stal ekonomicky neopodstatneným z dôvodu vysokých nákladov na AP, a preto nie je vhodné inštalovať ho v bode s počtom obyvateľov menej ako 100-200 tis. ľudí. Efektívnejším sa ukázal systém Ekran, ktorý pracuje vo frekvenčnom rozsahu pod 1 GHz a má vysoký výkon palubného zosilňovača (až 300 W). Účelom vytvorenia tohto systému bolo pokrytie riedko osídlených oblastí televíznym vysielaním v regiónoch Sibíri, Ďalekého severu a časti Ďalekého východu. Na jeho realizáciu boli pridelené frekvencie 714 a 754 MHz, na ktorých bolo možné vytvoriť pomerne jednoduché a lacné prijímacie zariadenia. Systém Ekran sa stal v skutočnosti prvým systémom priameho satelitného vysielania na svete.

Prijímacie inštalácie tohto systému museli byť nákladovo efektívne tak pre obsluhu malých sídiel, ako aj pre individuálny príjem TV programov.

Bola vypustená prvá družica systému Ekran 26. októbra 1976 . na geostacionárnu obežnú dráhu na 99 ° E O niečo neskôr v Krasnojarsku boli uvoľnené hromadné prijímacie stanice "Ekran-KR-1" a "Ekran-KR-10" s výkonom výstupného televízneho vysielača 1 a 10 wattov. Pozemská stanica vysielajúca signály na satelity Ekran mala anténu s priemerom zrkadla 12 m, bola vybavená 5 kW vysielačom Gradient pracujúcim v pásme 6 GHz. Prijímacie inštalácie tohto systému, vyvinuté špecialistami NIIR, boli najjednoduchšie a najlacnejšie prijímacie stanice zo všetkých implementovaných v tých rokoch. Do konca roku 1987 dosiahol počet inštalovaných staníc Ekran 4500.

6.4. Distribučné systémy TV programov "Moskva" a "Moskva-globálna"

Ďalší pokrok vo vývoji systémov satelitného TV vysielania je u nás spojený s vytvorením systému Moskva, v ktorom boli technicky zastarané ES systému Orbita nahradené malými ES.Vývoj malých ES sa začal v roku 1974 na podnet N.V. Talyzin a L. Ya. Cantor.

Pre systém "Moskva" na satelitoch "Horizon" bola poskytnutá hlaveň so zvýšeným výkonom, pracujúca v pásme 4 GHz s úzkou anténou. Energetické pomery v systéme boli zvolené tak, aby zabezpečili použitie malej parabolickej antény s priemerom zrkadla 2,5 m na prijímacom ES bez automatického navádzania. Základnou črtou systému „Moskva“ bolo prísne dodržiavanie noriem pre hustotu spektrálneho toku energie na zemskom povrchu, ustanovených predpismi pre komunikáciu pre systémy pevnej služby.... To umožnilo použiť tento systém na televízne vysielanie v celom ZSSR. Systém zabezpečoval kvalitný príjem centrálnych TV a rozhlasových programov. Následne bol v systéme vytvorený ďalší kanál určený na prenos novín.

Tieto stanice sa rozšírili aj v domácich inštitúciách v zahraničí (v Európe, v severnej Afrike a na mnohých ďalších územiach), čo umožnilo našim občanom v zahraničí prijímať domáce programy. Pri tvorbe systému „Moskva“ bolo využitých množstvo vynálezov a originálnych riešení, ktoré umožnili zlepšiť ako konštrukciu samotného systému, tak aj jeho hardvérové komplexy. Tento systém slúžil ako prototyp pre mnoho satelitných systémov, vytvorených neskôr v Spojených štátoch a západnej Európe, v ktorých sa satelity stredného výkonu pracujúce v pásme pevných satelitných služieb používali na dodávanie televíznych programov do malých a stredne nákladných ES. .

V rokoch 1986-1988. bol realizovaný vývoj špeciálneho systému „Moskva-Global“ s malými AP, určeného na zásobovanie centrálnych TV programov domácim zastupiteľským úradom v zahraničí, ako aj na prenos malého množstva diskrétnych informácií. Tento systém je tiež v prevádzke. Poskytuje organizáciu jedného TV kanála, troch kanálov na prenos diskrétnych informácií rýchlosťou 4800 bit/sa dvoch kanálov rýchlosťou 2400 bit/s. Diskrétne informačné kanály boli použité v záujme Výboru pre televízne a rozhlasové vysielanie, TASS a APN (Political News Agency). Na pokrytie takmer celého územia zemegule využíva dva satelity umiestnené na geostacionárnej obežnej dráhe na 11°W. a 96 ° E. Prijímacie stanice majú zrkadlo s priemerom 4 m, zariadenia môžu byť umiestnené ako v špeciálnom kontajneri, tak aj v interiéri.

6.5. Systém satelitného TV vysielania v pásme 12 GHz

Od roku 1976... na NIIR sa v tých rokoch začali práce na vytvorení zásadne nového systému satelitnej televízie vo frekvenčnom rozsahu 12 GHz pridelenom pre takéto satelitné TV vysielanie (STV-12), ktorý by nemal obmedzenia vyžarovaného výkonu vlastné systémom Ekran a Moskva by mohla zabezpečiť pokrytie celého územia našej krajiny viacprogramovým TV vysielaním, ako aj výmenou programov a riešením problému republikového vysielania. Pri vytváraní tohto systému bola materskou organizáciou NIIR.

Špecialisti ústavu vykonali štúdie, ktoré určili optimálne parametre tohto systému a vyvinuli viachlavňové palubné opakovače a zariadenia na vysielanie a prijímanie ES. V prvej fáze vývoja tohto systému sa použil domáci satelit „Gals“, signály sa prenášali v analógovej forme, použili sa dovážané prijímacie zariadenia. Neskôr sa prešlo na digitálne zariadenia založené na zahraničnom satelite, ako aj na vysielacie a prijímacie zariadenia.

6.6. Vytvorenie systému Intersputnik

V roku 1967 g. sa začal rozvoj medzinárodnej spolupráce socialistických krajín v oblasti satelitnej komunikácie. Jeho účelom bolo tvoriť medzinárodné satelitný systém "Intersputnik", navrhnutý pre potreby Bulharska, Maďarska, Nemecka, Mongolska, Poľska, Rumunska, ZSSR a Československa v oblasti telefonickej komunikácie, prenosu dát a výmeny TV programov ... V roku 1969 g. bol vyvinutý projekt tohto systému, právny základ organizácie "Intersputnik" a v roku 1971 bola podpísaná zmluva o jej vytvorení.

Systém Intersputnik sa stal druhým medzinárodným satelitným komunikačným systémom na svete (po Intelsate). Špecialisti NIIR vypracovali projekty ZS, ktoré boli s pomocou ZSSR postavené v mnohých krajinách socialistického spoločenstva. Prvá letecká stanica v zahraničí vznikla na Kube a druhá v Československu. Celkovo NIIR dodal viac ako desať leteckých staníc do zahraničia na príjem TV, éteru a špeciálnych programov.

Spočiatku Intersputnik používal družice Molniya-3 na vysoko eliptickej obežnej dráhe a od roku 1978 dva multilaterálne geostacionárne družice typu Horizon so staničnými bodmi na 14°W. a 53 ° (a potom 80 °) východnej zemepisnej dĺžky. Spočiatku bola ZS vybavená vysielačom Gradient-K a prijímacím komplexom Orbit-2.

Všetky systémové a technické riešenia pre vytvorenie systému Intersputnik, ako aj hardvér AP vytvorili špecialisti NIIR spolu s pilotným závodom NIIR Promsvyazradio a spolupracujúcimi organizáciami. Systém Intersputnik je dodnes v prevádzke, prenajíma si choboty ruského vesmírneho súhvezdia, ako aj využíva svoj geostacionárny satelit LMI-1, ktorý sa nachádza na 75 ° E. Práce sa uskutočnili v spolupráci s výrobným zväzom Iskra (Krasnojarsk), moskovskými a podoľskými závodmi rádiotechniky.

Vedúci práce bol S.V. Borodich .

6.7. Vytvorenie satelitného spojenia pre vládnu komunikáciu

V roku 1972... medzi ZSSR a USA bola uzavretá medzivládna dohoda o vytvorení priamej vládnej komunikačnej linky (LPS) medzi hlavami štátov v prípade núdze. Realizáciou tejto dôležitej vládnej dohody boli poverení špecialisti NIIR. Hlavným konštruktérom vývoja LPS bol V.L. Bykov a zodpovední exekútori - I.A. Yastrebcov, A.N. Vorobiev.

Na území ZSSR boli vytvorené dve ZS: jedna (v Dubne pri Moskve), druhá (v Zoločeve pri Ľvove). LPS bola uvedená do prevádzky v roku 1975... Pôsobí prostredníctvom ZŠ "Dubna" dodnes. Bola to prvá skúsenosť s vytvorením satelitnej linky domácimi špecialistami v medzinárodnom systéme Intelsat.

6.8. Vo väzbe…

V rokoch 1960-1980. Špecialisti NIIR riešili pre náš štát veľmi dôležité a technicky zložité problémy vytvárania národných satelitných komunikačných a vysielacích systémov.

· Boli vytvorené systémy pre distribúciu TV programov na rozsiahlom území našej krajiny, vrátane priameho satelitného TV vysielania. Mnohé systémy vytvorené na NIIR boli prvé na svete: Orbit, Ekran, Moskva atď. Vybavenie pozemnej časti týchto systémov, ako aj palubné vybavenie, bolo tiež vyvinuté NIIR, vyrábal ho domáci priemysel.

· Satelitné komunikačné a vysielacie systémy umožnili uspokojiť potreby desiatok miliónov občanov našej krajiny, najmä tých, ktorí žili v riedko osídlených oblastiach západnej Sibíri a Ďalekého východu. Vytvorením satelitných systémov v týchto regiónoch mali občania po prvýkrát možnosť prijímať centrálne televízne programy v reálnom čase.

· Zavedenie satelitných systémov bolo mimoriadne dôležité pre hospodársky a sociálny rozvoj vzdialených regiónov Sibíri a Ďalekého východu a celej krajiny.

· Obyvateľstvo Sachalinu, Kamčatky, územia Chabarovsk a mnohých ďalších vzdialených oblastí získalo prístup k verejnej telefónnej sieti.

· Vedci NIIR vykonali originálny výskum zameraný na vytvorenie metód na výpočet rôznych druhov zariadení používaných v satelitných komunikačných systémoch. Vytvorili tiež metodiky navrhovania satelitných komunikačných systémov a napísali množstvo základných monografií a vedeckých článkov o problémoch satelitnej komunikácie.

Výkon

Moderné organizácie sa vyznačujú veľkým objemom rôznych informácií, najmä elektronických a telekomunikačných, ktoré nimi denne prechádzajú. Preto je dôležité mať vysoko kvalitný výstup do prepínacích uzlov, ktoré poskytujú prístup ku všetkým dôležitým komunikačným linkám. V Rusku, kde sú vzdialenosti medzi osadami obrovské a kvalita pevných liniek je nízka, je optimálnym riešením tohto problému použitie satelitných komunikačných systémov (SSS).

Spočiatku sa CCC používali na prenos televízneho signálu. Naša krajina sa vyznačuje rozsiahlym územím, ktoré je potrebné pokryť komunikačnými prostriedkami. Bolo to jednoduchšie urobiť po nástupe satelitnej komunikácie, konkrétne systému Orbit-2. Neskôr sa objavili satelitné telefóny, ktorých hlavnou výhodou je nezávislosť od prítomnosti akýchkoľvek lokálnych telefónnych sietí. Kvalitná telefonická komunikácia je dostupná takmer z akéhokoľvek miesta na svete.

V rámci prezidentského programu „Univerzálna komunikačná služba“ boli na každom sídlisku inštalované telefónne automaty a vo zvlášť odľahlých oblastiach sa používali satelitné telefónne automaty.

Podľa federálneho cieľového programu „Rozvoj televízneho a rozhlasového vysielania v Ruskej federácii na roky 2009 – 2015“ sa v Rusku zavádza digitálne vysielanie. Program je plne financovaný, vrátane prostriedkov pôjdu na vytvorenie multifunkčných satelitov.

Bibliografia

1. Internetový zdroj „História satelitnej komunikácie“ http://sviazist.nnov.ru/modules/myarticles/article.php?storyid=1026

2. Internetový zdroj „Princípy organizácie satelitnej komunikácie“ http://vsatinfo.ru/index.php?option=com_sobi2&catid=30&Itemid=0

3. Internetový zdroj "Free Encyclopedia"

http://ru.wikipedia.org

Preskúmanie

pre abstrakt "Satelitné komunikačné systémy"

Žiaci 11 ročníkov Gymnázium MOU Parabel

Goroshkina Xenia

Téma abstraktu je úplne zverejnená. Materiál vo všetkých sekciách je zaujímavý, podaný prístupným a jasným spôsobom. Pekné ilustrácie. Dodržiava sa štruktúra abstraktu. Dielo je možné využiť ako učebnú pomôcku pre žiakov.

Hodnotenie "VÝBORNÉ"

Odborník: Borisov A.V. učiteľ fyziky

Inžinieri pracujú na prvom komerčnom komunikačnom satelite Early Bird na svete

Podľa dnešných štandardov satelit Early Bird ( INTELSAT I) mal viac ako skromné možnosti: so šírkou pásma 50 MHz mohol poskytnúť až 240 telefónnych komunikačných kanálov. V každom danom časovom okamihu sa mohla uskutočniť komunikácia medzi pozemskou stanicou v Spojených štátoch a iba jednou z troch pozemských staníc v Európe (v Spojenom kráľovstve, Francúzsku alebo Nemecku), ktoré boli vzájomne prepojené káblovými komunikačnými linkami.

Neskôr technológia vykročila vpred a satelit INTELSAT IX už mala šírku pásma 3456 MHz.

Po dlhú dobu sa v ZSSR satelitná komunikácia vyvíjala iba v záujme ministerstva obrany ZSSR. V dôsledku väčšieho utajenia vesmírneho programu prebiehal vývoj satelitnej komunikácie v socialistických krajinách inak ako v západných krajinách. Rozvoj civilnej satelitnej komunikácie sa začal dohodou 9 krajín socialistického bloku o vytvorení komunikačného systému Intersputnik, ktorá bola podpísaná až v roku 1971.

Satelitné opakovače

Pasívny komunikačný satelit Echo-2. Metalizovaná nafukovacia guľa slúžila ako pasívny opakovač

V prvých rokoch výskumu sa používali pasívne satelitné opakovače (príkladom sú satelity Echo a Echo-2), ktoré boli jednoduchým reflektorom rádiového signálu (často kovová alebo polymérová guľa s kovovým rozprašovaním), ktoré neniesli žiadne vysielacie a prijímacie zariadenie na palube.... Takéto satelity sa nerozšírili. Všetky moderné komunikačné satelity sú aktívne. Aktívne zosilňovače sú vybavené elektronickým zariadením na príjem, spracovanie, zosilnenie a retransmisiu signálu. Satelitné opakovače môžu byť neregeneračné a regeneračné... Neregeneračný satelit, ktorý prijal signál z jednej pozemskej stanice, prenesie ho na inú frekvenciu, zosilní a odošle ho inej pozemskej stanici. Satelit môže využívať niekoľko nezávislých kanálov vykonávajúcich tieto operácie, z ktorých každý pracuje s určitou časťou spektra (tieto kanály spracovania sa nazývajú transpondéry).

Dráhy satelitného opakovača

Orbity, na ktorých sú satelitné transpondéry umiestnené, sú rozdelené do troch tried:

rovníkový,
naklonený,
polárny.

Dôležitá odroda rovníková dráha je geostacionárna dráha, na ktorej sa satelit otáča uhlovou rýchlosťou rovnajúcou sa uhlovej rýchlosti Zeme v smere, ktorý sa zhoduje so smerom rotácie Zeme. Zjavnou výhodou geostacionárnej obežnej dráhy je, že prijímač v obsluhovanej oblasti „vidí“ satelit stále.

Existuje však iba jedna geostacionárna dráha a nie je možné na ňu vypustiť všetky satelity. Jeho ďalšou nevýhodou je vysoká nadmorská výška, a teda aj vyššie náklady na vynesenie satelitu na obežnú dráhu. Okrem toho satelit na geostacionárnej obežnej dráhe nie je schopný obsluhovať pozemské stanice v cirkumpolárnej oblasti.

Polárna dráha- hraničný prípad šikmej polohy (so sklonom 90°).

Opätovné použitie frekvencie. Oblasti pokrytia

Keďže rádiové frekvencie sú obmedzeným zdrojom, je potrebné zabezpečiť, aby rovnaké frekvencie mohli využívať rôzne pozemské stanice. To možno vykonať dvoma spôsobmi:

priestorové oddelenie- každá satelitná anténa prijíma signál len z určitej oblasti, pričom rôzne oblasti môžu využívať rovnaké frekvencie,

polarizačná separácia- rôzne antény prijímajú a vysielajú signál vo vzájomne kolmých polarizačných rovinách, pričom rovnaké frekvencie možno použiť dvakrát (pre každú z rovín).

Typická geostacionárna satelitná mapa pokrytia obsahuje nasledujúce komponenty:

globálny lúč- komunikuje s pozemskými stanicami v celej oblasti pokrytia, má pridelené frekvencie, ktoré sa nepretínajú s ostatnými lúčmi tohto satelitu.

lúče západnej a východnej pologule- tieto lúče sú polarizované v rovine A a rovnaký frekvenčný rozsah sa používa na západnej a východnej pologuli.

zónové lúče- polarizované v rovine B (kolmej na A) a používajú rovnaké frekvencie ako lúče hemisfér. Pozemská stanica umiestnená v jednej zo zón teda môže využívať aj pologuľové lúče a globálny lúč.

V tomto prípade sa všetky frekvencie (okrem tých, ktoré sú vyhradené pre globálny lúč) používajú opakovane: na západnej a východnej pologuli a v každej zo zón.

Frekvenčné pásma

Anténa na príjem satelitnej televízie (pásmo Ku)

Satelitná parabola pre C-pásmo

Frekvencie používané v satelitnej komunikácii sú rozdelené do rozsahov označených písmenami. Bohužiaľ, v rôznych literatúrach sa presné hranice rozsahov nemusia zhodovať. Smerné hodnoty sú uvedené v odporúčaní ITU V.431-6:

Názov rozsahu	Frekvencie (podľa ITU-R V.431-6)	Aplikácia
L	1,5 GHz	Mobilná satelitná komunikácia
S	2,5 GHz	Mobilná satelitná komunikácia
S	4 GHz, 6 GHz	Pevná satelitná komunikácia
X	Odporúčania ITU-R nedefinujú frekvencie pre satelitnú komunikáciu. Pre radarové aplikácie je špecifikovaný rozsah 8-12 GHz.	Pevná satelitná komunikácia (na vojenské účely)
Ku	11 GHz, 12 GHz, 14 GHz
K	20 GHz	Pevná satelitná komunikácia, satelitné vysielanie
Ka	30 GHz	Pevná satelitná komunikácia, medzisatelitná komunikácia

Používajú sa aj vyššie frekvencie, ale ich nárastu bráni vysoká absorpcia rádiových vĺn týchto frekvencií atmosférou. Pásmo Ku umožňuje príjem s relatívne malými anténami, a preto sa používa v satelitnej televízii (DVB), napriek tomu, že poveternostné podmienky v tomto pásme majú výrazný vplyv na kvalitu prenosu.

Pre prenos dát veľkými užívateľmi (organizáciami) sa často používa C-pásmo. To poskytuje lepší príjem, ale vyžaduje pomerne veľkú veľkosť antény.

Modulácia a kódovanie proti šumu

Charakteristickým znakom satelitných komunikačných systémov je potreba pracovať v podmienkach relatívne nízkeho odstupu signálu od šumu spôsobeného niekoľkými faktormi:

značná vzdialenosť prijímača od vysielača,
obmedzený výkon satelitu (neschopnosť vysielať pri vysokom výkone).

Výsledkom je, že satelitná komunikácia nie je vhodná na prenos analógových signálov. Preto sa na prenos reči preddigitalizuje napríklad pomocou pulznej kódovej modulácie (PCM).

Na prenos digitálnych údajov cez satelitný komunikačný kanál je potrebné ich najskôr previesť na rádiový signál zaberajúci určitý frekvenčný rozsah. Na tento účel sa používa modulácia (nazývaná aj digitálna modulácia manipulácia). Najbežnejšími typmi digitálnej modulácie pre aplikácie satelitnej komunikácie sú kľúčovanie fázovým posunom a kvadratúrna amplitúdová modulácia. Napríklad systémy DVB-S2 používajú QPSK, 8-PSK, 16-APSK a 32-APSK.

Modulácia sa vykonáva na pozemskej stanici. Modulovaný signál sa zosilní, prenesie na požadovanú frekvenciu a privedie do vysielacej antény. Satelit prijme signál, zosilní, niekedy zregeneruje, prenesie ho na inú frekvenciu a pomocou určitej vysielacej antény ho vyšle na zem.

Viacnásobný prístup

Na zabezpečenie možnosti súčasného používania satelitného zosilňovača viacerými používateľmi sa používajú systémy s viacerými prístupmi:

Viacnásobný prístup s frekvenčným delením – dáva každému používateľovi samostatný frekvenčný rozsah.

viacnásobný prístup s časovým delením – každý používateľ má daný určitý časový interval (timeslot), počas ktorého prenáša a prijíma dáta.

viacnásobný prístup s delením kódu – v tomto prípade je každému používateľovi pridelená sekvencia kódov ortogonálna k sekvenciám kódov iných používateľov. Užívateľské dáta sú superponované do kódovej sekvencie takým spôsobom, že prenášané signály rôznych užívateľov sa navzájom nerušia, hoci sú prenášané na rovnakých frekvenciách.

Mnohí používatelia navyše nevyžadujú stály prístup k satelitnej komunikácii. Týmto používateľom je na požiadanie priradený komunikačný kanál (časový slot) pomocou technológie DAMA (Demand Assigned Multiple Access).

Aplikácie satelitnej komunikácie

Chrbtová satelitná komunikácia

Pôvodne bol vznik satelitnej komunikácie diktovaný potrebou prenosu veľkého množstva informácií. Prvým satelitným komunikačným systémom bol systém Intelsat, potom vznikli podobné regionálne organizácie (Eutelsat, Arabsat a iné). Postupom času sa podiel hlasového prenosu na celkovom objeme chrbticovej prevádzky neustále znižuje a ustupuje prenosu dát.

S rozvojom sietí s optickými vláknami začali tieto siete vytláčať satelitnú komunikáciu z hlavného trhu.

VSAT systémy

Slová "veľmi malá apertúra" označujú veľkosť koncových antén vzhľadom na veľkosť starších chrbticových antén. VSAT pracujúce v pásme C zvyčajne používajú antény s priemerom 1,8 - 2,4 m, v pásme Ku - 0,75 - 1,8 m.

Systémy VSAT využívajú kanálovú technológiu na požiadanie.

Mobilné satelitné komunikačné systémy

Charakteristickým znakom väčšiny mobilných satelitných komunikačných systémov je malá veľkosť koncovej antény, ktorá sťažuje príjem signálu. Aby bola sila signálu dosahujúca prijímač dostatočná, použije sa jedno z dvoch riešení:

Mnoho satelitov sa nachádza na šikmé alebo polárny obežných dráhach. Zároveň potrebný výkon vysielača nie je taký vysoký a náklady na vynesenie satelitu na obežnú dráhu sú nižšie. Tento prístup si však vyžaduje nielen veľké množstvo satelitov, ale aj rozsiahlu sieť pozemných spínačov. Podobný spôsob využívajú operátori Iridium a Globalstar.

Mobilní operátori konkurujú osobným satelitným operátorom. Je príznačné, že Globalstar aj Iridium zažili vážne finančné ťažkosti, ktoré Iridium priviedli reorganizácia bankrot v roku 1999

V decembri 2006 bol vypustený experimentálny geostacionárny satelit Kiku-8 s rekordne veľkou plochou antény, ktorý má slúžiť na testovanie technológie satelitnej komunikácie s mobilnými zariadeniami nie väčšími ako mobilné telefóny.

Satelitný internet

Satelitná komunikácia sa využíva pri organizácii „poslednej míle“ (komunikačný kanál medzi poskytovateľom internetu a klientom), najmä v miestach so slabo rozvinutou infraštruktúrou.

Vlastnosti tohto typu prístupu sú:

Oddelenie prichádzajúcej a odchádzajúcej prevádzky a prilákanie ďalších technológií na ich kombináciu. Preto sa takéto zlúčeniny nazývajú asymetrické.
Súčasné používanie prichádzajúceho satelitného kanála niekoľkými (napríklad 200) používateľmi: dáta sú súčasne prenášané cez satelit pre všetkých klientov „roztrúsených“, klientsky terminál je zapojený do filtrovania nepotrebných údajov (z tohto dôvodu „Lov zo satelitu“ je možné).

Rozlišuje sa typ odchádzajúceho kanála:

Terminály fungujúce len na príjem signálu (najlacnejšia možnosť pripojenia). V tomto prípade musíte mať pre odchádzajúce prenosy iné internetové pripojenie, ktorého poskytovateľ je uvedený terestriálneho poskytovateľa... Na prácu v takejto schéme je potrebný tunelovací softvér, ktorý je zvyčajne súčasťou dodávky terminálu. Napriek zložitosti (vrátane ťažkostí s nastavením) je táto technológia atraktívna vďaka svojej vysokej rýchlosti v porovnaní s dial-upom za relatívne nízku cenu.
Prijímacie a vysielacie terminály. Odchádzajúci kanál je organizovaný úzko (v porovnaní s prichádzajúcim). Obidva smery zabezpečuje to isté zariadenie, a preto sa takýto systém oveľa jednoduchšie konfiguruje (najmä ak je terminál externý a je pripojený k počítaču cez ethernetové rozhranie). Takáto schéma vyžaduje inštaláciu zložitejšieho (prijímacieho-vysielacieho) prevodníka na anténu.

V oboch prípadoch sa údaje od poskytovateľa ku klientovi prenášajú spravidla v súlade so štandardom digitálneho vysielania DVB, čo umožňuje použiť rovnaké zariadenie na prístup do siete aj na príjem satelitnej televízie.

Nevýhody satelitnej komunikácie

Slabá odolnosť proti hluku

Obrovské vzdialenosti medzi pozemskými stanicami a satelitom spôsobujú, že pomer signálu k šumu v prijímači je veľmi nízky (oveľa menší ako u väčšiny mikrovlnných spojov). Aby bola za týchto podmienok poskytnutá prijateľná pravdepodobnosť chyby, je potrebné použiť veľké antény, nízkošumové prvky a zložité kódy na opravu chýb. Tento problém je obzvlášť akútny v mobilných komunikačných systémoch, pretože majú obmedzenia týkajúce sa veľkosti antény a spravidla výkonu vysielača.

Vplyv atmosféry

Kvalita satelitnej komunikácie je silne ovplyvnená vplyvmi v troposfére a ionosfére.

Troposférická absorpcia

Absorpcia signálu atmosférou závisí od jeho frekvencie. Absorpčné maximá sú na 22,3 GHz (rezonancia vodnej pary) a 60 GHz (kyslíková rezonancia). Vo všeobecnosti absorpcia výrazne ovplyvňuje šírenie signálov nad 10 GHz (teda počnúc od Ku pásma). Okrem absorpcie dochádza pri šírení rádiových vĺn v atmosfére k efektu slabnutia, ktorý je spôsobený rozdielom v indexoch lomu rôznych vrstiev atmosféry.

Ionosférické efekty

Účinky v ionosfére sú spôsobené kolísaním distribúcie voľných elektrónov. Ionosférické efekty ovplyvňujúce šírenie rádiových vĺn zahŕňajú blikať, absorpcie, oneskorenie šírenia, rozptyl, zmena frekvencie, rotácia roviny polarizácie... Všetky tieto účinky sa znižujú so zvyšujúcou sa frekvenciou. Pre signály s frekvenciami nad 10 GHz je ich účinok malý.

Trpia relatívne nízkofrekvenčné signály (pásmo L a čiastočne pásmo C). ionosférická scintilácia vznikajúce v dôsledku nepravidelností v ionosfére. Výsledkom tohto blikania je neustále sa meniaca sila signálu.

Oneskorenie šírenia signálu

Problém oneskorenia šírenia signálu tak či onak ovplyvňuje všetky satelitné komunikačné systémy. Najvyššiu latenciu majú systémy využívajúce satelitný transpondér na geostacionárnej obežnej dráhe. V tomto prípade je oneskorenie v dôsledku konečnej rýchlosti šírenia rádiových vĺn asi 250 ms a pri zohľadnení oneskorení multiplexovania, prepínania a spracovania signálu môže byť celkové oneskorenie až 400 ms.

Oneskorenie šírenia je najviac nežiaduce v aplikáciách v reálnom čase, ako je telefonovanie. Okrem toho, ak je čas šírenia signálu cez satelitný komunikačný kanál 250 ms, časový rozdiel medzi replikami predplatiteľov nemôže byť menší ako 500 ms.

V niektorých systémoch (napríklad systémy VSAT využívajúce hviezdicovú topológiu) sa signál prenáša dvakrát cez satelitné spojenie (z terminálu do centrálneho miesta a z centrálneho miesta do iného terminálu). V tomto prípade sa celkové oneskorenie zdvojnásobí.

Vplyv slnečného rušenia

pozri tiež

JSC "Informačné satelitné systémy" pomenované po akademikovi MF Reshetnevovi "

Poznámky (upraviť)

Vishnevsky V.I., Lyakhov A.I., Portnoy S.L., Shakhnovich I.V. Historický náčrt vývoja sieťových technológií // Širokopásmové siete na prenos informácií. - Monografia (vydaná s podporou Ruskej nadácie pre základný výskum). - M .: "Technosféra", 2005. - S. 20. - 592 s. - ISBN 5-94836-049-0
Krátka história komunikačného satelitu. Technológia miliardy dolárov
Krátka história komunikačného satelitu. The Global Village: International Communications
INTELSAT Príručka satelitnej zemskej stanice, 1999, s. osemnásť
Sklyar B. Digitálna komunikácia. Teoretické základy a praktická aplikácia. Ed. 2., rev.: Per. z angličtiny - M.: Vydavateľstvo "Williams", 2004
Oficiálna stránka Intersputnik
Koncepčné a právne otázky širokopásmových satelitných multiservisných sietí
Dennis Roddy. Satelitná komunikácia. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, s. 167
INTELSAT Príručka satelitnej zemskej stanice, 1999, s. 2
INTELSAT Príručka satelitnej zemskej stanice, 1999, s. 73
Dennis Roddy. Satelitná komunikácia. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, str. 6, 108
INTELSAT Príručka satelitnej zemskej stanice, 1999, s. 28
Odporúčanie ITU-R V.431-6. Nomenklatúra frekvenčných a vlnových pásiem používaných v telekomunikáciách
Dennis Roddy. Satelitná komunikácia. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, str. 6, 256
Dennis Roddy. Satelitná komunikácia. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, s. 264
http://www.telesputnik.ru/archive/116/article/62.html štandard DVB-S2. Nové úlohy - nové riešenia // Časopis o satelitnej a káblovej televízii a telekomunikáciách "Telesputnik"
Dennis Roddy. Satelitná komunikácia. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, s. 283
Morelos-Zaragoza R. Umenie kódovania na opravu chýb. Metódy, algoritmy, aplikácia / per. z angličtiny V. B. Afanasjevová. - M .: Technosféra, 2006 .-- 320 s. - (Svet komunikácie). - 2000 kópií. - ISBN 5-94836-035-0
DR. Lin-nan lee Kódy LDPC, aplikácia na komunikačné systémy novej generácie // Polročná konferencia o automobilovej technológii IEEE... - október 2003.
Bernard Sklár. Digitálna komunikácia. Teoretické základy a praktická aplikácia = Digitálne komunikácie: Základy a aplikácie. - 2. vyd. - M.: "Williams", 2007. - S. 1104. - ISBN 0-13-084788-7
Satelitný komunikačný a vysielací systém Yamal
VSAT FAQ
Dennis Roddy. Satelitná komunikácia. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, s. 68
Dennis Roddy. Satelitná komunikácia. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, s. 91
Dennis Roddy. Satelitná komunikácia. McGraw-Hill Telecommunications, 2001, s. 93
Bruce R. Elbert. Príručka aplikácií satelitnej komunikácie. - Artech House, as, 2004, s. 34.

Odkazy

Správa panelu WTEC o globálnej satelitnej komunikačnej technológii a systémoch (angl.)
O satelite Early Bird na boeing.com
Krátka história komunikačných satelitov
VSAT FAQ
Časté otázky o VSAT (ruština)
Satelitný internet a informačné centrum VSAT
Satelitná komunikácia a vesmírne počasie (angl.)
Satelitná komunikácia na globálnom internete: Problémy, úskalia a potenciál
Satelitné telekomunikačné technológie v súčasnej fáze (rus.)

Literatúra

Príručka k satelitnej pozemskej stanici INTELSAT
Dennis Roddy. Satelitná komunikácia. - McGraw-Hill Telecommunications, 2001.
Bruce R. Elbert. Príručka aplikácií satelitnej komunikácie. - Artech House, Inc., 2004. - ISBN 1-58053-490-2
Výstup na obežnú dráhu, vedecká autobiografia: Technické spisy Arthura C. Clarka. - New York: John Wiley & Sons, 1984.

Bolestivé problémy rieši reťaz vesmírnych staníc s obežnou dobou 24 hodín, ktoré zaberajú nadmorskú výšku 42 000 km vzhľadom na stred Zeme ... v rovníkovej rovine.

A. Clark, 1945.

V dobe kamennej funguje súvislá sieť opakovaním akcií na reguláciu množstva dymu vyžarovaného ohňom. Zem poznala bežcov, Malý Muk sa stal najlepším. Moderný systém využíva kozmické lode. Výhodou satelitu je veľké pokrytie územia. Vlny sa používajú hlavne krátke, schopné sa šíriť priamočiaro. Svet je jeden - ceny sú všade...

Predpoklady na použitie

Myšlienku opätovného vysielania vytvoril Emile Guarini-Foresio v roku 1899. Koncept sprostredkovaného prenosu signálu publikoval German Journal for Electrical Engineering (ročník 16, 35-36). Arthur Clarke v roku 1945 vyslovil koncept komunikačného systému medzi geostacionárnymi kozmickými loďami. Spisovateľ odmietol patentovať a odmietol dva závery:

Nízka pravdepodobnosť realizácie nápadu.
Potreba dať myšlienku ľudstvu ako celku.

Vedec zároveň uviedol súradnice najlepšieho pokrytia oblastí povrchu planéty:

30 stupňov východne - Afrika, Európa.
150 stupňov východne - Čína, Oceánia.
90 stupňov W. - Amerika.

Autor znížil prevádzkovú frekvenciu a vyjadril svoj zámer použiť 3 MHz znížením hypotetických reflektorov (niekoľko stôp).

Pozemné mikrovlnné systémy

Anglicko-francúzske konzorcium na čele s André Clavierom zašlo ďalej. Prvé úspešné pokusy o využitie mikrovlnného rozsahu komunikácie sa datujú do roku 1931. Lamanšský prieliv demonštroval prenos informácií na frekvencii 1,7 GHz (moderné mobilné pásmo) na 64 kilometrov stanicami vybavenými parabolami s priemerom 3 metre, ktoré spájajú Dover a Calais.

Zaujímavé! Prvý komerčný VHF televízny kanál používal 300 MHz.

Historici majú tendenciu vnímať druhú svetovú vojnu ako koňa, ktorý priviedol toto odvetvie na vrchol. Neoceniteľným prínosom bol vynález klystronu a zdokonalenie technológií na výrobu paraboloidov. Rozkvet transatlantických vzťahov sa datuje od 50. rokov minulého storočia.

Pre referenciu! Prvá reléová linka, tvorená ôsmimi opakovačmi, New York - Boston, bola postavená v roku 1947.

Amerika a Európa zaviedli prenos informácií pomocou opakovačov (rádiová komunikácia, nazývaná relé). Okamžite sa začalo komerčné vysielanie. Vlastnosť mikrovlnnej komunikácie sa nazýva schopnosť presne predpovedať výsledok už vo fáze návrhu systému.

Pre referenciu! Reléová komunikácia je technológia na prenos digitálnych, analógových signálov medzi prijímačmi v zornom poli.

Kozmická loď

Prvý sovietsky satelit (1957) niesol komunikačné zariadenie. O tri roky neskôr Američania zdvihli do výšky 1500 km nafukovací balón, ktorý slúžil ako pasívny opakovač, vďaka pokovovanému povlaku gule. 20. augusta 1964 podpísalo 11 krajín vrátane ZSSR dohodu o vytvorení Intelsat (medzinárodné komunikácie). Sovietsky blok išiel cestou utajenia, zatiaľ čo Západ zarábal. Východný blok si v roku 1971 vytvoril vlastný program.

Satelity boli skutočným nálezom, ktorý vám umožnil spojiť opačné brehy oceánu. Alternatívou je optické vlákno.

Armáda ako prvá spustila tmavého koňa spolu s troposférickou komunikáciou, ktorá využívala efekt odrazu vĺn hornými vrstvami. Sovietska mikrovlnná komunikácia bola zachytená nebeskou skupinou Rhyolite. Systém vyvinutý pre CIA (USA). Zariadenie zaujalo pozíciu zachytenú pozemným lúčom sovietskej reléovej komunikácie, ktorá zaznamenávala správy. Územia Číny a východnej Európy boli kontrolované. Priemer reflektorov podobných dáždnikom dosahoval 20 metrov.

Vedenie USA vždy poznalo zámery vodcov ZSSR, počúvalo všetko, vrátane telefonátov. Satelitné systémy dnes umožňujú vďaka Dopplerovmu efektu na diaľku navštevovať akékoľvek „dôverné“ konverzácie vedené v miestnostiach vybavených typickým oknom s dvojitým zasklením.

Evidujú sa prvé pokusy realizovať nápady Nikoly Teslu vo vesmíre: bezdrôtový prenos elektriny satelitnými anténami. Epos sa začal v roku 1975. Teraz sa koncept vrátil domov. Wardencliffe Tower je už dávno zničená, no hlavný ostrov Havaj získal svojich 20 wattov bezdrôtovo.

Pre referenciu! Použitie vesmírnej komunikácie sa ukázalo ako ekonomicky životaschopná alternatíva k optickému vláknu.

Vlastnosti signálu

Niet divu, že použitie satelitov, s tým povedal.

Priehľadné okná

Fenomén pohlcovania vĺn atmosférou je známy už dlho. Vedci, ktorí tento jav študovali, dospeli k záveru:

Útlm signálu je určený frekvenciou.
Sú dodržané priehľadné okná.
Tento jav je modulovaný poveternostnými podmienkami.

Napríklad milimetrový rozsah (30-100 GHz) je silne potlačený dažďom. Okolie frekvencie 60 GHz absorbuje molekuly kyslíka, 22 GHz - vodu. Frekvencie pod 1 GHz sú odrezané žiarením z galaxie. Negatívny vplyv má teplotný hluk atmosféry.

Vyššie uvedené vysvetľuje výber moderných vesmírnych komunikačných frekvencií. Úplný zoznam charakteristík signálu v pásme Ku je znázornený na obrázku.

Používa sa aj pásmo C.

Priestory recepcie

Lúč prechádzajúci povrchom Zeme vytvára izotropné krivky ekvivalentného príjmu. Celkové straty sú:

200 dB - pásmo C.
206 dB - Ku pásmo.

Slnečné rušenie môže rušiť vrecovanie. Najhoršie podmienky v trvaní 5-6 dní vytvára mimosezóna (zima, jeseň). Rušenie svietidla poskytuje technikom pozemných staníc zaručenú prácu. Sledovacie systémy sú počas trvania prírodného javu vypnuté. V opačnom prípade môžu taniere zachytiť Slnko a dávať nesprávne príkazy palubným stabilizačným systémom. Banky a letiská dostávajú varovanie: komunikácia bude dočasne prerušená.

Fresnelove zóny

Prekážky okolo komunikačnej veže vyvolávajú pridávanie vĺn, tvoriacich zóny útlmu / vzostupu signálu. Tento jav vysvetľuje potrebu čistého priestoru v blízkosti transceivera. Našťastie mikrovlnné rúry nemajú túto nevýhodu. Vďaka dôležitej funkcii každý letný obyvateľ chytí NTV + s tanierom.

blikanie

Nepredvídateľné zmeny v atmosfére spôsobujú, že signál sa neustále mení. Kolísanie amplitúdy až do 12 dB ovplyvňuje šírku pásma 500 MHz. Tento jav trvá maximálne 2-3 hodiny. Blikanie bráni pozemným staniciam sledovať satelit, čo si vyžaduje preventívne opatrenia.

Linearita lúča

Za vlastnosť mikrovlnky sa považuje priama trajektória lúčov. Tento jav vám umožňuje sústrediť výkon, čím sa znižujú požiadavky na palubné systémy. Prvou úlohou bola určite špionáž. Neskôr antény prestali byť úzko nasmerované a pokrývali rozsiahle územia, napríklad Rusko.

Inžinieri nazývajú nehnuteľnosť nevýhodou: nie je možné obísť hory, rokliny.

Vlastnosti pridania vĺn

Neexistuje prakticky žiadny interferenčný vzor. Je možné výrazne zhutniť susediace frekvenčné kanály.

Kapacita

Kotelnikovova veta definuje hornú hranicu spektra prenášaného signálu. Prah je priamo nastavený nosnou frekvenciou. Mikrovlny pre svoje vysoké hodnoty obsahujú až 30-krát viac informácií ako VHF.

Možnosť regenerácie

Rozvoj digitálnych technológií otvoril cestu technikám korekcie chýb. Umelý satelit:

prijal slabý signál;
dekódované;
opravené chyby;
kódované;
odovzdaný ďalej.

Vynikajúca kvalita satelitnej komunikácie sa stala „príslovečnou“.

Pozemné antény

Satelitné antény sa nazývajú paraboloidy. Priemer dosahuje 4 metre. Okrem vyššie uvedeného existujú 2 typy reléových komunikačných antén (obe pozemné):

Dielektrické šošovky.
Klaksónové antény.

Paraboloidy poskytujú vysokú selektivitu a umožňujú lúčom komunikovať na tisíce kilometrov. Typický činel nie je schopný prenášať signál, je potrebný vyšší výkon.

Princíp fungovania

Špionážne satelity sa neustále pohybovali, čo zaisťovalo relatívnu nezraniteľnosť a utajenie sledovania. Využitie mierových technológií sa uberalo inou cestou. Implementovaný Clarkov koncept:

Rovníková dráha je domovom stoviek geostacionárnych satelitov.
Stabilita polohy umožňuje ľahké nasmerovanie pozemného zariadenia.
Výška obežnej dráhy (35786 metrov) je pevná, pretože je potrebné vyrovnávať zemskú príťažlivosť odstredivou silou.

Zariadenie pokrýva časť územia planéty.

Systém Intelsat tvorí 19 satelitov zoskupených do štyroch oblastí. Predplatiteľ vidí 2-4 súčasne.

Životnosť systému je 10-15 rokov, potom sa vymení zastarané zariadenie. Gravitačné účinky planét a Slnka odhaľujú potrebu použitia stabilizačných systémov. Proces korekcie výrazne znižuje palivové zdroje vozidiel. Komplex Intelsat umožňuje odchýlky polohy až o 3 stupne, čím sa predlžuje životnosť orbitálneho roja (viac ako tri roky).

Frekvencie

Priehľadné okno je obmedzené na rozsah 2-10 GHz. Intelsat využíva oblasť 4-6 GHz (pásmo C). Nárast zaťaženia spôsobil prechod časti prevádzky do Ku pásma (14, 11, 12 GHz). Pracovná oblasť je rozdelená po častiach na transpondéry. Pozemný signál je prijatý, zosilnený, vyžarovaný späť.

Problémy

Vysoké náklady na spustenie. Prekonanie 35-tisíc kilometrov si vyžaduje veľa prostriedkov.
Oneskorenie šírenia signálu presahuje štvrť sekundy (dosahuje 1 s).
Malý uhol sklonu zorného poľa umelého lietadla zvyšuje náklady na energiu.
Priestor recepcie je pokrytý neúčinne. Obrovské priestory sú bez predplatiteľov. Efektivita vysielania je extrémne nízka.
Priehľadné okná sú úzke, pozemné stanice musia byť geograficky rozptýlené, aby sa zmenila polarizácia.

Riešenia

Čiastočne sú nevýhody eliminované zavedením naklonenej obežnej dráhy. Satelit prestáva byť geostacionárny (pozri špionážne satelity z obdobia studenej vojny vyššie). Na zabezpečenie nepretržitej komunikácie sú potrebné najmenej tri rovnako vzdialené zariadenia.

Polárna dráha

Samotná polárna dráha je schopná pokryť povrch. Bude však potrebných niekoľko obežných periód kozmickej lode. Roj satelitov, rozmiestnených za rohom, je schopný vyriešiť problém. Polárne dráhy obišli komerčné vysielanie a stali sa verným pomocníkom systémov:

navigácia;
meteorológia;
pozemné riadiace stanice.

Naklonená obežná dráha

Tilt úspešne použili sovietske satelity. Obežnú dráhu charakterizujú tieto parametre:

doba obehu - 12 hodín;
sklon - 63 stupňov.

Tri satelity, ktoré sú viditeľné 8/12 hodín, zabezpečujú komunikáciu do polárnych oblastí neprístupných z rovníka.

Satelitný telefón

Mobilný gadget priamo zachytáva priestor a obchádza pozemné veže. Prvý Inmarsat z roku 1982 umožnil prístup námorníkom. Suchozemský druh vznikol o sedem rokov neskôr. Kanada ako prvá uznala výhody vybavenia púštnych oblastí vzácnymi obyvateľmi. Po programe Spojené štáty zvládli.

Problém je vyriešený vypustením nízko letiacich satelitov:

Doba obehu je 70 až 100 minút.
Výška 640..1120 km.
Oblasť pokrytia je kruh s polomerom 2800 km.

Vzhľadom na fyzické parametre sa dĺžka individuálnej komunikačnej relácie pohybuje v rozmedzí 4-15 minút. Udržanie výkonu si vyžaduje určité úsilie. Pár amerických obchodníkov v 90. rokoch skrachovalo, pretože nedokázali získať dostatok predplatiteľov.

Hmotnosť a rozmery sa neustále zlepšujú. Globalstar ponúka vlastný softvér pre smartfóny, ktorý využíva Bluetooth na zachytenie signálu pomerne objemného satelitného prijímača.

Satelitné telefóny vyžadujú výkonnú prijímaciu anténu, najlepšie pevnú anténu. Vybavujú najmä budovy a dopravu.

Operátori

ACeS pokrýva Áziu jediným satelitom.
Najstarší operátor Inmarsatu (1979). Vybavuje jachty, lode. S 11 lietadlami spoločnosť pomaly expanduje na mobilný trh pomocou ACeS.
Thuraya slúži Ázii, Austrálii, Európe, Afrike a na Strednom východe.
MSAT / SkyTerra je americký poskytovateľ využívajúci vybavenie ekvivalentné Inmarsatu.
Terrestar pokrýva Severnú Ameriku.
IDO Global Communications je neaktívna.

siete

Komerčné projekty sú obmedzené.

GlobalStar

GlobalStar je spoločným výtvorom spoločností Qualcomm a Loral Corporation, neskôr podporovaných spoločnosťami Alcatel, Vodafone, Hyundai, AirTouch a Deutsche Aerospace. Štart 12 satelitov bol prerušený, prvý hovor sa uskutočnil 1. novembra 1998. Počiatočné náklady (február 2000) boli 1,79 $ / min. Po tom, čo prešla sériou bankrotov a transformácií, spoločnosť poskytuje klientov v 120 krajinách.

Poskytuje 50 % prevádzky v USA (viac ako 10 000 hovorov). Prevádzka je podporovaná pozemnými opakovačmi. celkom 40, vrátane 7 ubytovaných v Severnej Amerike. Územia bez terestriálnych opakovačov tvoria zónu ticha (Južná Ázia, Afrika). Hoci prístroje pravidelne brázdia nebeské výšiny.

Predplatitelia dostávajú telefónne čísla v USA, okrem Brazílie, kde priraďujú kód +8818.

Zoznam služieb:

Hlasové hovory.
Polohovacie systémy s chybou 30 km.
Internetový paketový prístup 9,6 kbps.
Mobilná komunikácia CSD GSM.
Roaming.

Telefóny využívajú technológiu Qualcomm CDMA, s výnimkou Ericssonu a Telitu, ktoré akceptujú tradičné SIM karty. Základňové stanice sú nútené podporovať oba štandardy.

Iridium

Poskytovateľ využíva polárnu obežnú dráhu, ktorá poskytuje 100% planetárne pokrytie. Organizátori skrachovali a spoločnosť bola obnovená v roku 2001.

Je to zaujímavé! Iridium je vinníkom nočných erupcií na oblohe. Lietajúce satelity sú jasne viditeľné voľným okom.

Flotila spoločnosti zahŕňa 66 satelitov využívajúcich 6 nízkozemských obežných dráh s nadmorskou výškou 780 km. Zariadenia komunikujú pomocou pásma Ka. Leví podiel spravovali bývalé konkurzné spoločnosti. K januáru 2017 bolo aktualizovaných 7 jednotiek. Regenerácia pokračuje: prvá skupina (10 kusov) odletela 14. januára, druhá 25. júna a tretia 9. októbra.

Je to zaujímavé! Satelit Iridium 33 10. februára 2009 vrazil do ruského kozmu 2251. Nad Sibírom dnes lietajú nebeské trosky.

Spoločnosť naďalej poskytuje služby pre 850 tisíc predplatiteľov. 23 % zo zisku zaplatil štát. Cena hovoru je 0,75 – 1,5 USD/min. Spätné volania sú pomerne drahé za 4 doláre/min (Google Voice). Typické oblasti zamestnania pre zamestnávateľov:

Produkcia ropy.
Námorná flotila.
letectva.
Cestovatelia.
Vedci.

Obyvatelia južnej polárnej stanice Amundsen-Scott požiadali o špeciálne poďakovanie. Spoločnosť všade predáva balíčky hovorov s trvaním 50-5000 minút. Platnosť prvých zostáva veľmi málo želaná, drahé (5 000 minút = 4 000 dolárov) zostávajú funkčné 2 roky. Mesačné obnovenie – 45 USD:

75 minút stojí 175 USD a je možné ich využiť 1 mesiac.
500 minút - 600-700 $, doba používania je 1 rok.

Telefóny

Bývalí majitelia dodávali svojim zákazníkom telefónne prístroje od dvoch výrobcov:

Motorola 9500 sa stala spoločníkom prvého komerčného testovania spoločnosti. Mobilná nárazuvzdorná verzia 9575, ktorá stále existuje, sa zrodila v roku 2011, doplnená o tlačidlo núdzového GSM volania, pokročilé lokalizačné rozhranie. Zariadenie nastaví Wi-Fi hotspot, ktorý umožňuje používateľom bežných smartfónov odosielať e-maily, SMS a prehliadať internet.

Od výbavy Kyocera výrobca upustil. Modely predávajú predajcovia. KI-G100, založený na 900 MHz GSM telefóne, je vybavený puzdrom vybaveným výkonnou anténou, ktorá zachytáva vysielanie. Schopnosť prijímať SMS je poskytovaná, iba niektoré modely môžu byť otrávené (9522). SS-66K je vybavený atypickou guľovou anténou.

9575 je nárazuvzdorný, vodotesný telefón s prachotesným krytom. Odoláva teplotám od mínus 20 do plus 50 stupňov Celzia.
9555 - vybavený vstavaným headsetom, rozhraním USB, adaptérom na sériový port RS-232.
9505A je statný gadget v tvare tehly. Vybavený natívnym rozhraním RS-232.
SS-55K je limitovaná edícia. Neuveriteľná veľkosť, predávajú predajcovia eBay.

Ďalšie vybavenie spoločnosti zahŕňalo:

Pagery.
Telefónne automaty.
Vybavenie pre jachty, lietadlá.

Bóje

Plávajúce bóje, pripomínajúce systém sledovania cunami, sú schopné prijímať/prenášať krátke správy. Rozhranie vám umožní využívať funkcionalitu značkového telefónu, ktorý odmieta chytať satelity.

Úvod. 2

Cieľ práce.. 3

1. Rozvoj satelitnej komunikačnej siete. 4

2. Aktuálny stav satelitnej komunikačnej siete. 7

3. Satelitný komunikačný systém. 12

3.1. Satelitné opakovače .. 12

3.2. Obežné dráhy satelitných opakovačov. 13

3.3. Oblasti pokrytia. 15

4. Aplikácia satelitnej komunikácie. 16

4.1. Kufrová satelitná komunikácia. 16

4.2. VSAT systém. 16

4.3. Centrálna kontrolná stanica. 17

4.4. Satelitný opakovač. 17

4.5. Účastnícke terminály VSAT .. 18

5. Technológia VSAT. osemnásť

6. Globálny satelitný komunikačný systém Globalstar 20

6.1. Pozemný segment Globalstar 21

6.2. Pozemný segment Globalstar v Rusku. 22

6.3. Technológia systému Globalstar 23

6.4. Aplikácie systému Globalstar 23

7. Navrhovanie satelitnej komunikačnej siete. 24

7.1. Výpočet kapitálových nákladov na vypustenie satelitu a inštaláciu potrebného vybavenia. 24

7.2. Výpočet prevádzkových nákladov. 25

7.3. Mzdy .. 25

7.4. Poistné .. 26

7.5. Zrážky z odpisov. 26

7.6. Náklady na elektrickú energiu pre potreby výroby. 26

7.7. Výpočet príjmu. 27

7.8. Výpočet ukazovateľov výkonnosti. 28

7.9. Výpočet efektívnosti investičného projektu. 31

Záver. 35

Zoznam použitých zdrojov. 40

Úvod

Moderná realita už hovorí o nevyhnutnosti nahradenia bežných mobilných a navyše pevných telefónov satelitnou komunikáciou. Najnovšie satelitné komunikačné technológie ponúkajú efektívne technické a nákladovo efektívne riešenia pre rozvoj všetkých dostupných komunikačných služieb a priamych audio a TV vysielacích sietí. Vďaka vynikajúcim úspechom v oblasti mikroelektroniky sa satelitné telefóny stali tak kompaktnými a spoľahlivými pri používaní, že všetok dopyt pochádza od rôznych skupín používateľov a služba prenájmu satelitných zariadení je jednou z najžiadanejších služieb v modernom satelite. komunikačný trh. Značné perspektívy rozvoja, zrejmé výhody oproti iným telefónom, spoľahlivosť a zaručená neprerušovaná komunikácia – to všetko sú satelitné telefóny.

Satelitná komunikácia je dnes jediným cenovo výhodným riešením poskytovania komunikačných služieb účastníkom v oblastiach s nízkou hustotou obyvateľstva, čo potvrdzuje množstvo ekonomických štúdií. Satelit je jediné technicky realizovateľné a nákladovo efektívne riešenie, ak je hustota obyvateľstva nižšia ako 1,5 človeka/km2. To naznačuje významné vyhliadky pre rozvoj satelitných komunikačných služieb, najmä pre regióny s nízkou hustotou obyvateľstva na veľkom území.

účel práce

Oboznámiť sa s históriou satelitnej komunikácie, funkciami a perspektívami vývoja a dizajnu satelitnej komunikácie.

1. Rozvoj satelitnej komunikačnej siete

História vývoja satelitnej komunikácie

Štyridsaťpäťročná história vývoja CVS má päť charakteristických etáp:

1957-1965 Prípravné obdobie, ktoré sa začalo v októbri 1957 po vypustení prvého umelého satelitu Zeme Sovietskym zväzom a o mesiac neskôr aj druhého. Stalo sa to uprostred studenej vojny a rýchlych pretekov v zbrojení, takže satelitná technológia sa, prirodzene, stala predovšetkým majetkom armády. Uvažovaný stupeň je charakterizovaný vypustením prvých experimentálnych satelitov vrátane komunikačných satelitov, ktoré boli vypustené prevažne na nízke obežné dráhy Zeme.

Prvý geostacionárny reléový satelit TKLSTAR bol vytvorený v záujme americkej armády a vypustený na obežnú dráhu v júli 1962. V tom istom období bola vyvinutá séria amerických vojenských komunikačných satelitov SYN-COM (Synchronous Communications Satellite).

Prvé dva satelity boli vypustené na geosynchrónne eliptické dráhy. Geostacionárny satelit tohto radu SYNCOM-3 bol vypustený na obežnú dráhu vo februári 1963 a bol prototypom prvého civilného komerčného GSR INTELSAT-1 (nazývaného aj EARLY BIRD), ktorý sa stal prvým CP medzinárodnej organizácie Intelsat (International Telecommunications Satellite Organizácia), založená v auguste 1964 roku. V tomto období ešte neboli dostupné komerčné satelitné komunikačné služby, ale experimentálne bola preukázaná možnosť výroby, štartu a úspešnej komunikácie cez satelity na nízkej obežnej dráhe Zeme.

1965-1973 Obdobie rozvoja globálneho CCS založeného na geostacionárnych zosilňovačoch. Rok 1965 sa niesol v znamení aprílového štartu geostacionárnej SR INTELSAT-1, čo znamenalo začiatok komerčného využitia satelitnej komunikácie. Prvé satelity série INTELSAT poskytovali transkontinentálnu komunikáciu a hlavne podporovali diaľkové spojenia medzi malým počtom národných bránových pozemných staníc, čím poskytovali rozhranie pre národné verejné pozemné siete.

Kmeňové kanály poskytovali spojenia, ktoré prenášali telefónny prenos, televízne signály a telexovú komunikáciu. Vo všeobecnosti CCC Intelsat dopĺňalo a zálohovalo podmorské transkontinentálne káblové komunikačné linky, ktoré v tom čase existovali. Až do začiatku 70. rokov sa prakticky všetky existujúce CCS používali na prenos medzinárodnej telefónnej prevádzky a vysielanie televíznych programov.

1973-1982 Štádium rozsiahleho šírenia regionálneho a národného CCS. Počas tohto obdobia boli pomerne intenzívne nasadené regionálne siete, napríklad Eulelsat, Aussat a národné satelitné komunikačné siete, napríklad Skynet v Spojených štátoch, ktorých hlavnými službami boli stále telefónia a televízia, ako aj malé množstvo prenosu dát. Teraz sa však tieto služby poskytovali veľkému počtu pozemných terminálov av niektorých prípadoch sa prenos uskutočňoval priamo na používateľské terminály.

Na tejto etape historického vývoja CCC vznikla medzinárodná organizácia Inmarsat, ktorá nasadila globálnu komunikačnú sieť Inmarsat, ktorej hlavným cieľom bolo zabezpečiť komunikáciu s námornými loďami. V budúcnosti Inmarsat rozšíril svoje služby na všetky typy mobilných používateľov.

1982-1990 Obdobie prudkého rozvoja a rozšírenia malých terestriálnych terminálov. V 80-tych rokoch umožnil pokrok v technológii a technológii kľúčových prvkov CCC, ako aj reformy na liberalizáciu a demonopolizáciu komunikačného priemyslu v mnohých krajinách používanie satelitných kanálov v podnikových podnikových komunikačných sieťach, nazývaných VSAT. Najprv tieto siete s dostupnosťou komunikačných kanálov s priemernou šírkou pásma (nie viac ako 64 kbit / s) poskytovali jediný informačný prenos údajov, o niečo neskôr bol implementovaný digitálny prenos hlasu a potom video.

Siete VSAT umožnili inštalovať kompaktné zemské stanice pre satelitnú komunikáciu v tesnej blízkosti užívateľských kancelárií, čím sa vyriešil problém „poslednej míle“ pre veľký počet firemných používateľov, vytvorili sa podmienky pre pohodlnú a efektívnu výmenu informácií a odbremenenie verejných terestriálnych sietí.

Použitie „inteligentných“ komunikačných satelitov.

· Od prvej polovice 90. rokov CCS vstúpili do kvantitatívne a kvalitatívne novej etapy svojho rozvoja.

V prevádzke, výrobe alebo návrhu bolo veľké množstvo globálnych a regionálnych satelitných komunikačných sietí. Satelitná komunikačná technológia sa stala oblasťou významného záujmu a obchodnej činnosti. Počas tohto časového obdobia došlo k prudkému nárastu rýchlosti mikroprocesorov na všeobecné použitie a objemu polovodičových pamäťových zariadení, pričom sa zvýšila spoľahlivosť, ako aj znížila spotreba energie a náklady na tieto komponenty. Polovodičová elektronika pre vesmírne aplikácie musí byť odolná voči žiareniu. čo sa dosahuje špeciálnymi technologickými metódami a starostlivým tienením elektronických obvodov.

Vznik mikroprocesorov odolných voči žiareniu s hodinovou frekvenciou (1-4) MHz a vysokorýchlostných obvodov RAM s objemom (10^5-10^6) Mbit slúžil ako technologický základ pre praktickú realizáciu skutočne „ inteligentné" BR "GC so schopnosťami a vlastnosťami, ktoré sa na prvý pohľad zdali fantastické.

2. Aktuálny stav satelitnej komunikačnej siete

Z mnohých komerčných MSS (mobilných satelitných) projektov pod 1 GHz bol realizovaný jeden, Orbcomm, ktorý zahŕňa 30 negeostacionárnych (non-GSO) satelitov poskytujúcich pokrytie Zeme.

Vďaka použitiu relatívne nízkych frekvenčných rozsahov systém umožňuje poskytovanie služieb nízkorýchlostného prenosu dát jednoduchým lacným účastníckym zariadeniam, ako sú e-mail, obojsmerné stránkovanie a služby diaľkového ovládania. Hlavnými užívateľmi Orbcommu sú dopravné spoločnosti, ktorým tento systém poskytuje cenovo výhodné riešenie pre kontrolu a riadenie nákladnej dopravy.

Najznámejším operátorom na trhu MSS je Inmarsat. Trh ponúka asi 30 typov účastníckych zariadení, prenosných aj mobilných: na pozemné, námorné a letecké použitie, ktoré poskytujú prenos hlasu, faxu a dát rýchlosťou od 600 bps do 64 kbps. O Inmarsat súťažia tri MSS systémy, konkrétne Globalstar, Iridium a Thuraya.

Prvé dva poskytujú takmer úplné pokrytie zemského povrchu pomocou veľkých konštelácií, ktoré pozostávajú zo 40 a 79 satelitov mimo GSO. Thuraya sa plánuje stať globálnym v roku 2007 vypustením tretieho geostacionárneho satelitu (GSO) na pokrytie amerického kontinentu, kde momentálne nie je k dispozícii. Všetky tri systémy poskytujú telefonické a nízkorýchlostné dátové služby prijímačom porovnateľným hmotnosťou a veľkosťou s mobilnými telefónmi GSM.

Vo svete existujú aj štyri regionálne MSS systémy. V Severnej Amerike ide o Mobile Satellite Ventures (MVS) využívajúce dva satelity MSAT. V roku 2000 začala spoločnosť Asia Cellular Satellite (Indonézia) fungovať so satelitom Garuda, ktorý poskytuje služby MSS v ázijskom regióne. V tom istom roku začali dva satelity N-Star slúžiť predplatiteľom námornej MSS v 200-míľovej pobrežnej zóne Japonska. Austrália má podobný námorný systém MSS, Optus.

Medzinárodná telekomunikačná únia (ITU) definuje perspektívu MSS ako satelitný segment tretej generácie systémov mobilných služieb IMT-200. Satelitné siete môžu poskytnúť pokrytie obsluhovaným oblastiam, kde je ekonomicky neefektívne rozvíjať pozemnú sieť, najmä vo vzdialených a vidieckych oblastiach, a vytvárať pre ňu horúce náhradné diely.

Stratégia rozvoja MSS je založená na vytvorení tzv. doplnkového terestriálneho komponentu (ATC) v USA a komplementárneho pozemného komponentu (CGC) v Európe) - ide o časť MSS, ktorá zahŕňa pozemné stanice, ktoré majú pevné a používajú sa na zlepšenie dostupnosti sieťových služieb MSS v oblastiach pokrytia, kde satelitné stanice nedokážu poskytnúť požadovanú kvalitu.

Účastnícke zariadenia v oblasti pokrytia základňových staníc budú pracovať s pozemnou sieťou a po jej opustení sa prepnú na prácu so satelitom s použitím rovnakého frekvenčného pásma prideleného pre MSS. Systémy MSS si zároveň musia zachovať funkčnosť a poskytovať požadované služby nezávisle od ATC. Predpokladá sa tiež, že satelitný komponent IMT-2000 poskytne napájacie spojenia, základné siete a horúce náhradné diely v prípade nehody alebo preťaženia pozemnej siete.

ITU predpovedá, že do roku 2010 bude satelitný segment IMT-2000 vyžadovať na prevádzku približne 70 MHz v oboch smeroch. V súlade s Rádiokomunikačným poriadkom má byť ako koreňové pásmo využívané pásmo 1980-2010 / 2170-2200 MHz. Ak je potrebné použiť dodatočné frekvencie, správy si môžu vybrať ktorúkoľvek z frekvencií pridelených MSS v rozsahu 1-3 GHz, najmä:

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.

K dnešnému dňu už boli identifikované programy na implementáciu rozvojových koncepcií pre existujúce MSS systémy. V decembri 2005 Inmarsat oznámil nasadenie svojej širokopásmovej globálnej siete (BGAN). Systém poskytuje služby mobilným a prenosným účastníckym zariadeniam s prenosovou rýchlosťou do 432 kbps a bude kompatibilný s pozemnými mobilnými sieťami. Globalstar, Iridium a MVS navrhujú do roku 2012-2013. úplná aktualizácia zoskupenia.

Všetky tri spoločnosti plánujú vytvoriť ďalší pozemný komponent. Napriek tomu je potrebné vziať do úvahy niekoľko skutočností, ktoré môžu výrazne ovplyvniť všeobecné závery o ekonomickej efektívnosti a perspektívach rozvoja PSS:

Služby MSS sú žiadané najmä špecializovanými skupinami predplatiteľov, najmä námornými a leteckými spoločnosťami, rôznymi vládnymi rezortmi a špeciálnymi službami. Napríklad ministerstvo obrany USA je najväčším korporátnym používateľom Iridium s dvojročným kontraktom v hodnote 72 miliónov dolárov, ktorý poskytuje neobmedzené pripojenie pre 20 000 používateľov. Globalstar oznamuje 300% nárast denných spojení počas záchranných a záchranných operácií po nedávnych amerických hurikánoch a cunami v juhovýchodnej Ázii;

Globalstar a Iridium prešli konkurzným konaním, čím bola dosiahnutá ekonomická efektívnosť projektov v praxi z dôvodu krachu investorov;

technologický vývoj umožňuje výrazne zlepšiť výkon satelitných účastníckych prijímačov. Napriek tomu z dôvodu potreby zabezpečenia vysokoenergetických palubných prijímačov a obmedzeného používaného spektra bude ekonomicky nerentabilné alebo technicky nemožné poskytovať rovnaké služby mobilnej účastníckej jednotke ako pri práci s pozemnou mobilnou sieťou.

Satelitné technológie teda nemožno považovať za životaschopných konkurentov pre pozemné mobilné siete. Realizácia takýchto projektov môže byť ekonomicky opodstatnená iba v prípade vládneho financovania. Nasadenie segmentu ATC v praxi bude znamenať len to, že operátori terestriálnych sietí budú môcť rozvíjať svoje siete v pásmach pridelených pre MSS.

Systémy MSS budú naďalej zohrávať významnú úlohu pre prácu orgánov činných v trestnom konaní a pri odstraňovaní následkov prírodných katastrof a rôznych katastrof. Medzinárodná telekomunikačná únia má napríklad špeciálnu dohodu o podmienkach používania terminálov Thuraya na poskytovanie konektivity na pomoc postihnutým krajinám v takýchto prípadoch.

Komerčne sľubným smerom vo vývoji MSS nemusí byť prenos reči alebo dát do účastníckych prijímačov, ale poskytovanie rôznych vysielacích služieb. V tomto prípade vzniknú superponované siete pre pozemné mobilné siete, ktoré dokážu efektívne z hľadiska ekonomiky aj využitia spektra poskytovať služby v topológii point-to-multipoint. To môže zahŕňať vysielanie zvukových a televíznych programov a vysielanie rôznych typov údajov všetkým alebo špecifickým kategóriám predplatiteľov.

Najväčší britský operátor satelitnej televízie BSkyB napríklad podpísal dohodu s Vodafonom o vytvorení balíka SKY Mobile TV, ktorý ponúka mobilným predplatiteľom príjem rôznych vysielaných programov. Podobný projekt, Unlimited Mobile TV, zahŕňajúci vytvorenie hybridnej pozemno-satelitnej vysielacej siete, spustili Alcatel a SFR vo Francúzsku.

Ďalšou konkrétnou aplikáciou služieb MSS, ktorá sa v súčasnosti v Európe skúma, by mohlo byť poskytovanie všetkých typov služieb skupinovým prijímačom inštalovaným na vysokorýchlostných vozidlách, ako sú medzimestské a medzinárodné vlaky a autobusy.

3. Satelitný komunikačný systém

3.1. Satelitné opakovače

V prvých rokoch výskumu sa používali pasívne satelitné opakovače (príkladom sú satelity Echo a Echo-2), ktoré boli jednoduchým reflektorom rádiového signálu (často kovovou alebo polymérovou guľou s kovovým rozprašovaním), ktoré neobsahovalo žiadne vysielacie zariadenie. doska. Takéto satelity sa nerozšírili.

Všetky moderné komunikačné satelity sú aktívne. Aktívne zosilňovače sú vybavené elektronickým zariadením na príjem, spracovanie, zosilnenie a retransmisiu signálu. Satelitné opakovače môžu byť neregeneračné a regeneračné. Neregeneračný satelit, ktorý prijal signál z jednej pozemskej stanice, prenesie ho na inú frekvenciu, zosilní a odošle ho inej pozemskej stanici. Satelit môže využívať niekoľko nezávislých kanálov vykonávajúcich tieto operácie, z ktorých každý pracuje s určitou časťou spektra (tieto kanály spracovania sa nazývajú transpondéry).

3.2. Dráhy satelitného opakovača

Orbity, na ktorých sú satelitné transpondéry umiestnené, sú rozdelené do troch tried:

Rovníkový

Naklonený

Polárny

Dôležitým typom rovníkovej dráhy je geostacionárna dráha, pri ktorej sa satelit otáča uhlovou rýchlosťou rovnajúcou sa uhlovej rýchlosti Zeme v smere, ktorý sa zhoduje so smerom rotácie Zeme. Zjavnou výhodou geostacionárnej obežnej dráhy je, že prijímač v obsluhovanej oblasti „vidí“ satelit stále.

Existuje však iba jedna geostacionárna dráha a nie je možné na ňu vypustiť všetky satelity. Jeho ďalšou nevýhodou je vysoká nadmorská výška, a teda aj vysoké náklady na vynesenie satelitu na obežnú dráhu. Okrem toho satelit na geostacionárnej obežnej dráhe nie je schopný obsluhovať pozemské stanice v cirkumpolárnej oblasti.

Tieto problémy môže vyriešiť naklonená dráha, avšak vzhľadom na pohyb satelitu voči pozemnému pozorovateľovi je potrebné vypustiť na jednu dráhu aspoň tri satelity, aby bol zabezpečený nepretržitý prístup ku komunikácii.

Polárna - dráha, ktorá má sklon dráhy k rovníkovej rovine deväťdesiat stupňov.

3.3. Oblasti pokrytia

Keďže rádiové frekvencie sú obmedzeným zdrojom, je potrebné zabezpečiť, aby rovnaké frekvencie mohli využívať rôzne pozemské stanice. Dá sa to urobiť dvoma spôsobmi: priestorová separácia – každá satelitná anténa prijíma signál len z určitej oblasti, pričom rôzne regióny môžu využívať rovnaké frekvencie, polarizačná separácia – rôzne antény prijímajú a vysielajú signál vo vzájomne kolmých polarizačných rovinách, pričom rovnaké a rovnaké frekvencie možno použiť dvakrát (pre každú z rovín).

Typická mapa pokrytia pre satelit na geostacionárnej obežnej dráhe obsahuje tieto komponenty: globálny lúč - komunikuje s pozemskými stanicami v celej oblasti pokrytia, sú mu pridelené frekvencie, ktoré sa nepretínajú s ostatnými lúčmi tohto satelitu. Lúče západnej a východnej pologule – tieto lúče sú polarizované v rovine A s rovnakým frekvenčným rozsahom, aký sa používa na západnej a východnej pologuli. Zónové lúče sú polarizované v rovine B (kolmej na A) a používajú rovnaké frekvencie ako lúče hemisfér. Pozemská stanica umiestnená v jednej zo zón teda môže využívať aj pologuľové lúče a globálny lúč.

V tomto prípade sa všetky frekvencie (okrem tých, ktoré sú vyhradené pre globálny lúč) používajú opakovane: na západnej a východnej pologuli a v každej zo zón.

4. Aplikácia satelitnej komunikácie

4.1. Chrbtová satelitná komunikácia

4.2. VSAT systém

Spomedzi satelitných technológií priťahuje zvláštnu pozornosť vývoj satelitných komunikačných technológií, ako je VSAT (Very Small Aperture Terminal).

Na základe zariadení VSAT je možné vybudovať multiservisné siete, ktoré poskytujú takmer všetky moderné komunikačné služby: prístup na internet; telefonická komunikácia; kombinovanie lokálnych sietí (budovanie VPN sietí); Prenos audio a video informácií; redundancia existujúcich komunikačných kanálov; zber dát, monitorovanie a diaľkové ovládanie priemyselných zariadení a mnoho ďalšieho.

Trochu histórie. Rozvoj sietí VSAT začína vypustením prvého komunikačného satelitu. Koncom 60-tych rokov, v priebehu experimentov so satelitom ATC-1, bola vytvorená experimentálna sieť pozostávajúca z 25 pozemských staníc, satelitnej telefónnej komunikácie na Aljaške. Linkabit, jeden z prvých, ktorý vyvinul VSAT v Ku-pásme, sa zlúčil s M/A-COM, ktorý sa neskôr stal popredným dodávateľom zariadení VSAT. Hughes Communications získala divíziu od M / A-COM a transformovala ju na Hughes Network Systems. Dnes je Hughes Network Systems popredným svetovým poskytovateľom širokopásmovej satelitnej komunikácie. Satelitná komunikačná sieť založená na VSAT zahŕňa tri kľúčové prvky: centrálnu riadiacu stanicu (NCC), satelitné relé a účastnícke terminály VSAT.

4.3. Centrálna kontrolná stanica

NCC zahŕňa prijímacie a vysielacie zariadenia, anténne napájacie zariadenia a komplex zariadení, ktoré vykonávajú funkcie monitorovania a riadenia prevádzky celej siete, prerozdeľovania jej zdrojov, identifikácie porúch, účtovania sieťových služieb a prepojenia s pozemnými linkami. Na zabezpečenie spoľahlivosti komunikácie má zariadenie minimálne 100% redundanciu. Centrálna stanica je prepojená s akýmikoľvek pozemnými diaľkovými komunikačnými linkami a má schopnosť prepínať informačné toky, čím podporuje informačnú interakciu používateľov siete medzi sebou navzájom a s účastníkmi externých sietí (internet, mobilné siete, PSTN atď.).

4.4. Opakovací satelit

Siete VSAT sú založené na geostacionárnych reléových satelitoch. Najdôležitejšími charakteristikami satelitu sú výkon palubných vysielačov a počet rádiofrekvenčných kanálov (trupov alebo transpondérov) na nich. Štandardný kmeň má šírku pásma 36 MHz, čo zodpovedá maximálnej priepustnosti okolo 40 Mbps. V priemere sa výkon vysielačov pohybuje od 20 do 100 wattov. V Rusku možno ako príklady prenosových satelitov uviesť komunikačné a vysielacie satelity Yamal. Sú určené pre vývoj kozmického segmentu OJSC Gazkom a boli inštalované na orbitálnych pozíciách 49°E. d) a 90° východne. atď.

4.5. Účastnícke terminály VSAT

Účastnícky VSAT terminál je malá satelitná komunikačná stanica s anténou s priemerom 0,9 až 2,4 m, určená hlavne na spoľahlivú výmenu dát cez satelitné kanály. Stanica pozostáva z anténneho napájacieho zariadenia, externej externej rádiofrekvenčnej jednotky a vnútornej jednotky (satelitný modem). Vonkajšia jednotka je malý transceiver alebo len prijímač. Vnútorná jednotka spája satelitný kanál s koncovým zariadením užívateľa (počítač, LAN server, telefón, fax atď.).

5. Technológia VSAT

Existujú dva hlavné typy prístupu k satelitnému kanálu: obojsmerný (duplexný) a jednosmerný (simplexný, asymetrický alebo kombinovaný).

Pri organizovaní jednosmerného prístupu sa spolu so satelitným zariadením nevyhnutne používa pozemný komunikačný kanál (telefónna linka, optické vlákna, mobilné siete, rádiový Ethernet), ktorý sa používa ako kanál požiadavky (nazývaný aj spätný kanál). Satelitný kanál sa používa ako priamy kanál na príjem dát do účastníckeho terminálu (používa sa štandard DVB). Ako prijímacie zariadenie je použitá štandardná zostava pozostávajúca z prijímacej parabolickej antény, konvertora a satelitného DVB prijímača vo forme PCI karty inštalovanej v počítači alebo externého USB bloku.

Pri organizovaní obojsmerného prístupu možno zariadenie VSAT použiť pre kanály vpred aj vzad. Prítomnosť pevných liniek v tomto prípade nie je potrebná, ale možno ich použiť aj (napríklad na účely redundancie).

Priamy kanál je zvyčajne vytvorený v súlade so špecifikáciami štandardu DVB-S a je vysielaný cez komunikačný satelit do všetkých účastníckych staníc siete umiestnených v pracovnej oblasti. Na spätnom kanáli sa vytvárajú samostatné toky TDMA s relatívne nízkou rýchlosťou. Zároveň sa na zvýšenie kapacity siete využíva takzvaná multifrekvenčná technológia TDMA (MF-TDMA), ktorá zabezpečuje frekvenčné preskakovanie pri preťažení jedného zo spätných kanálov.

Siete VSAT môžu byť organizované v nasledujúcich topológiách: plne prepojené (každý s každým), radiálne (hviezda) a radiálne uzlové (kombinované) topológie. Každá topológia má svoje výhody a nevýhody, výber jednej alebo druhej topológie sa musí vykonať s prihliadnutím na individuálne vlastnosti projektu. Satelitná komunikácia je typ rádiovej komunikácie. Satelitné signály, najmä vo vysokofrekvenčných pásmach Ku a Ka, sú náchylné na útlm vo vlhkej atmosfére (dážď, hmla, mraky). Táto nevýhoda sa dá ľahko prekonať pri navrhovaní systému.

Satelitná komunikácia je rušená inými rádiovými zariadeniami. Pre satelitnú komunikáciu sú však pridelené frekvenčné pásma, ktoré iné rádiové systémy nepoužívajú a navyše sa v satelitných systémoch používajú antény s úzkym vyžarovaním, aby sa úplne zbavili rušenia. Väčšina nevýhod satelitných komunikačných systémov je teda eliminovaná kompetentným návrhom siete, výberom technológie a umiestnením antény.

Technológia VSAT je veľmi flexibilný systém, ktorý umožňuje vytvárať siete, ktoré spĺňajú najprísnejšie požiadavky a poskytujú široké spektrum služieb prenosu dát. Rekonfigurácia siete vrátane zmeny výmenných protokolov, pridania nových terminálov alebo zmeny ich geografickej polohy sa vykonáva veľmi rýchlo. Obľúbenosť VSAT v porovnaní s inými typmi komunikácie pri vytváraní podnikových sietí sa vysvetľuje nasledujúcimi úvahami: pre siete s veľkým počtom terminálov a so značnými vzdialenosťami medzi účastníkmi sú prevádzkové náklady výrazne nižšie ako pri použití pozemných sietí.

6. Globálny satelitný komunikačný systém Globalstar

Systém Globalstar je konzorciom Globalstar L. P medzinárodných telekomunikačných spoločností Loral Space & Telecommunications, Qualcomm, Elsag Baily, Space Systems / Loral, Daimler-Benz Aerospace, Alenia, Alcatel, Hyundai, Dacom a telekomunikačných operátorov - France Telecom, Vodafone Choď hore. Konzorcium bolo založené v roku 1991. Systém Globalstar bol vytvorený ako systém navrhnutý tak, aby spolupracoval s existujúcimi celulárnymi sieťami, dopĺňal a rozširoval ich možnosti poskytovaním komunikácie mimo oblastí pokrytia. Okrem toho systém poskytuje možnosť použiť ho ako alternatívu pre pevnú komunikáciu v odľahlých oblastiach, kde je použitie mobilnej komunikácie alebo verejnej siete z nejakého dôvodu nemožné.
V Rusku je prevádzkovateľom satelitného komunikačného systému Globalstar uzavretá akciová spoločnosť GlobalTel. Ako výhradný poskytovateľ globálnych mobilných satelitných komunikačných služieb pre systém Globalstar poskytuje CJSC GlobalTel komunikačné služby v celej Ruskej federácii. Vďaka vytvoreniu CJSC GlobalTel majú obyvatelia Ruska ďalšiu príležitosť komunikovať cez satelit odkiaľkoľvek v Rusku s takmer kdekoľvek na svete.

Systém Globalstar poskytuje svojim predplatiteľom satelitnú komunikáciu vysokej kvality pomocou 48 pracovných a 8 náhradných satelitov LEO umiestnených v nadmorskej výške 1410 km. (876 míľ) od povrchu Zeme. Systém poskytuje globálne pokrytie takmer celého povrchu zemegule medzi 700 severnou a južnou zemepisnou šírkou s rozšírením až do 740. Satelity sú schopné prijímať signály až z 80 % povrchu Zeme, teda takmer odkiaľkoľvek na svete s výnimkou polárnych oblastí a niektorých zón centrálnej časti oceánov ... Satelity systému sú jednoduché a spoľahlivé.

6.1. Pozemný segment Globalstar

Pozemný segment systému Globalstar pozostáva z riadiacich centier kozmických lodí, komunikačných riadiacich centier, siete regionálnych pozemných bránových staníc a siete na výmenu údajov.
Gateway stanice sú navrhnuté tak, aby organizovali rádiový prístup používateľov systému Globalstar do ústrední systému pri nadväzovaní komunikácie medzi používateľmi systému, ako aj s používateľmi pozemných a satelitných sietí pevných a mobilných komunikácií, s prevádzkovateľmi ktorých prepojenie sa vykonáva. Brány sú súčasťou systému Globalstar a poskytujú spoľahlivé telekomunikačné služby pre pevné a mobilné účastnícke terminály v celej globálnej oblasti služieb. Pozemné riadiace centrá plánujú komunikačné plány pre brány a riadia prideľovanie satelitných zdrojov pre každú bránu. Satelitné segmentové riadiace centrum monitoruje satelitný systém. Spolu s prostriedkami rezervného centra riadi obežné dráhy, spracováva telemetrické informácie a vydáva príkazy konštelácii satelitov. Satelity systému Globalstar nepretržite vysielajú telemetrické údaje, ktoré monitorujú zdravotný stav systému, ako aj informácie o celkovom stave satelitov. Centrum monitoruje aj štarty satelitov a proces ich rozmiestnenia vo vesmíre. Satelitné segmentové riadiace centrum a pozemné riadiace centrá udržiavajú neustály vzájomný kontakt prostredníctvom dátovej siete Globalstar.

6.2. Pozemný segment Globalstar v Rusku

Ruský pozemný segment systému Globalstar zahŕňa 3 brány umiestnené v blízkosti Moskvy, Novosibirska a Chabarovska. Pokrývajú územie Ruska od južnej hranice do 74 gr. s NS. a od západnej hranice po 180. poludník, pričom poskytuje garantovanú kvalitu služieb južne od 70. rovnobežky.

Ruské vstupné stanice Globalstar sú pripojené k sieti PSTN prostredníctvom automatických spojovacích uzlov, majú spojovacie linky s medzinárodnými spojovacími centrami a sú tiež vzájomne prepojené digitálnymi cestami „každý s každým“. Každá brána je integrovaná s existujúcimi pevnými a mobilnými sieťami v Rusku. Vstupné stanice majú štatút medzimestskej stanice národnej siete Ruskej federácie. Ruský segment satelitného systému Globalstar je zároveň považovaný za novú komunikačnú sieť na území Ruskej federácie.

6.3. Technológia systému Globalstar

Satelity fungujú podľa architektúry ohnutých rúr - príjem účastníckeho signálu niekoľko satelitov pomocou technológie CDMA súčasne vysiela do najbližšej pozemnej brány. Pozemná brána vyberie najsilnejší signál, autorizuje ho a nasmeruje k volanému účastníkovi.

6.4. Oblasti použitia systému Globalstar

Systém Globalstar je navrhnutý tak, aby poskytoval vysokokvalitné satelitné služby pre široký okruh používateľov, vrátane: hlasovej komunikácie, služby krátkych správ, roamingu, určovania polohy, faxovej komunikácie, prenosu dát, mobilného internetu.

Odberateľmi, ktorí používajú prenosné a mobilné zariadenia, môžu byť firmy a súkromné osoby pracujúce v oblastiach, ktoré nie sú pokryté mobilnými sieťami, alebo špecifiká ktorých práce zahŕňajú časté služobné cesty do miest, kde nie je pripojenie alebo kde je nízka kvalita pripojenia.

Systém je určený pre širokého spotrebiteľa: zástupcov médií, geológov, pracovníkov v ťažbe a spracovaní ropy a plynu, drahých kovov, stavebných inžinierov, energetikov. Zamestnanci ruských štátnych štruktúr – ministerstiev a rezortov (napríklad ministerstva pre mimoriadne situácie), môžu pri svojej činnosti aktívne využívať satelitnú komunikáciu. Špeciálne súpravy na inštaláciu na vozidlá môžu byť účinné pri použití na úžitkové vozidlá, na rybárske a iné typy námorných a riečnych plavidiel, na železničnú dopravu atď.

7. Navrhovanie satelitnej komunikačnej siete.

7.1. Výpočet kapitálových nákladov na vypustenie satelitu a inštaláciu potrebného vybavenia.

Tabuľka 1.1.- Východiskové údaje pre výpočet kapitálových nákladov

K about - kapitálové investície na nákup zariadenia na obsluhu satelitu;

K s - kapitálové investície na obstaranie satelitu;

K m - náklady na inštaláciu zariadenia;

K tr - náklady na dopravu;