Современные космические спутники связи. Реферат: Спутниковые системы связи

Современные космические спутники связи. Реферат: Спутниковые системы связи

Современная спутниковая связь является одним из направлений развития радиорелейных коммуникаций. В данном случае это применение орбитальных спутников в качестве ретрансляторов.

Технологии спутниковой связи позволяют использовать один или несколько ретрансляторов для обеспечения качественной передачи радиосигнала на большие расстояния.

Все ретрансляторы можно разделить на две категории:

  • пассивные. В настоящее время практически не используются. Изначально применялись исключительно как передаточное звено между наземной станцией и абонентом, не усиливали сигнал и не преобразовывали его;

  • активные. Такие устройства дополнительно усиливают сигнал и всячески его корректируют, прежде чем отослать его абоненту. Большинство мировых спутниковых систем используют именно такой тип ретрансляторов.

История спутниковой связи

В конце 1945 года мир увидел небольшую научную статью, которая посвящалась теоретическим возможностям улучшения связи (в первую очередь, расстояния между приемником и передатчиком) благодаря поднятию антенны на максимальную высоту.

Какой же принцип работы имелся в виду?

Все довольно просто – на околоземную орбиту ученый предложил вывести большую антенну-ретранслятор, которая принимала бы сигналы от наземного источника и передавала бы его дальше.

Главным преимуществом являлась огромная зона покрытия, которую мог бы контролировать всего один спутник. Это существенно бы повысило качество сигнала, сняло бы лимит с количества принимающих станций и дополнительно не пришлось бы строить наземные ретрансляторы. США заинтересовались проектом в рамках решения проблем с трансатлантической телефонной связью.

Развитие спутниковых систем связи началось с запуска в космос первого аппарата «Эхо-1» (пассивный ретранслятор в виде металлизированного шара) в августе 1960 года.

Позже были разработаны ключевые стандарты спутниковой связи (рабочие частотные диапазоны), которые широко используются во всем мире.

Области применения спутниковой связи

С момента успешной реализации, качество спутниковой связи существенно выросло.

Благодаря внедрению мобильных наземных станций, абонент мог получать радиосигнал вне зависимости от места нахождения спутника в любое время суток, автоматически переходя из одной зоны покрытия к другой, подключаясь к ближайшему ретранслятору в автоматическом режиме.

Применение спутниковой связи можно разделить на несколько условных направлений:

  • магистральная связь. Изначально ставилась задача в передачи большого объема информации (в частности, голосовых сообщений), но со временем при переходе на цифровой формат, такая надобность отпала и сегодня с этой области спутниковую связь вытесняют оптико-волоконные сети;

  • VSAT. Так называемые «небольшие» системы с диаметром антенны до 2.4 метра. Технология успешно развивается, и служит для создания частных каналов связи;

  • подвижная связь (основа телефонии и телевещания) ;

  • доступ в Интернет .

Для получения большей информации по поводу развития этого направления связи, достаточно посетить профильное мероприятие. Международная выставка «Связь», которая проходит на территории ЦВК «Экспоцентр», является лучшим отраслевым событием международного уровня. Это гарантирует наличие широкой экспозиции и участие известных мировых и отечественных профильных компаний.

Как работает оборудование современной спутниковой связи

Спутниковая связь крепко ассоциируется в сознании многих людей с GPRS-навигаторами и телефонией. По-сути, это изобретение человечества и находит свою нишу в этих областях с точки зрения обывателей.

Сама концепция спутниковой связи зародилась ещё в 1945, однако на тот момент мало кто верил, что подобный канал передачи данных можно будет реализовать в жизни. Однако сейчас Земля окружена множеством спутников, обеспечивающих беспрерывный обмен информацией между сотнями людей и устройств.

Именно благодаря тому, что современная спутниковая связь имеет такое широкое покрытие, возможность совершать звонки из самых отдаленных уголков мира стала реальной. Ни один серьезный турист не рискнет предпринять далекое и опасное путешествие без спутникового телефона.

Также существует понятие спутникового Интернета – он делает возможным доступ к Всемирной паутине даже там, где свет есть исключительно благодаря генераторам.

Используя ресурсы и возможности спутниковой передачи информации, было создано множество вариантов навигаторов для самых различных отраслей.

Фактически современная спутниковая связь состоит всего из трех элементов: передатчика, ретранслятора и приемника. В роли передатчика и приемника выступают различные устройства: мобильные телефоны, вычислительные машины, антенны и так далее.

Ретранслятор же представлен в виде спутника, который принимает входящий сигнал от земной станции (или устройства) и в широковещательном режиме передает его на всю видимую область. Далее в силу вступает техническое и программное обеспечение, которое заботится о том, чтобы данная информация попала точно к адресату. Исключение составляют случаи, когда сигнал должны получить все приемники. Например, спутниковое телевидение.

Для большей пропускной способности ретранслятора были внедрены следующие системы множественного доступа (МД):

  1. МД с частотным разделением. Каждый пользователь получает свою частоту.

  2. МД с временным разделением. Пользователь имеет право принимать или передавать данные только в определенный промежуток времени.

  3. МД с кодовым разделением. Каждому пользователю выдается код. Он накладывается на данные так, что сигналы различных пользователей не смешиваются даже при передаче на одной частоте.

В целом, все вышеприведенные системы гарантируют многократное использование частот, что повышает эффективность и пропускную способность.

При передаче информации также учитывается поглощение волн в атмосфере и размеры принимающей антенны – для каждого определенного случая используется своя частота.

Международная спутниковая связь

Международная спутниковая связь – это вид радиорелейной коммуникации, которая основана на применении искусственных спутников земли, как ретрансляторов. Связь происходит между станциями, находящимися на земле, что в свою очередь бывают стационарными и подвижными. Технология позволяет передавать радиосигнал на любое расстояние, даже самое масштабное.

На сегодняшний день самым распространенным видом является активный ретранслятор. Он значительно усиливает и корректирует поступающий сигнал перед тем, как он дойдет до абонента. Большинство спутниковых систем мира используют именно такой вид спутников.

Начало такой технологии было положено английским ученым Артуром Кларком, который написал статью «Внеземные ретрансляторы». Принцип заключался в том, что антенну необходимо было вывести на максимально дальнее расстояние на околоземной орбите, что позволяло бы принимать сигналы от наземных источников и передавать их дальше. Главной особенностью являлось то, что один спутник мог контролировать достаточно большую зону покрытия земного шара.

Первым пассивным ретранслятором был аппарат «Эхо-1», который был запущен в космос в 1960-м году. Это положило начало дальнейшему стремительному развитию международной спутниковой связи.

Области применения международной спутниковой связи

С того момента, как в космос был запущен первый искусственный спутник, качество технологии значительно улучшилось. Сегодня человечество не представляет повседневной жизни без мобильного телефона (который победоносно вытеснил домашние стационарные), без видео чатов, помогающих общаться с человеком на расстоянии в реальном времени, без телевидения и т.д.

Современное использование международной спутниковой связи разделяют на следующие ключевые направления:

  • магистральная связь;

  • система подвижной спутниковой связи;

  • VSAT (небольшая система с антенной диаметром до 2.4 м, служащая для создания частного канала);

  • мобильная сеть;

  • Интернет (с помощью данной системы работает большинство современных технологий).

Международная спутниковая связь является одним из тематических направлений тематического мероприятия, которое ежегодно проходит в стенах Центрального выставочного комплекса «Экспоцентр».

Тематическое разнообразие охватывает все категории связной отрасли:

  • интернет-технологии;

  • программное обеспечение;

  • сети для передачи данных;

  • стартапы;

  • телекоммуникационная инфраструктура;

  • услуги в области IT-технологий;

  • связное оборудование и современные технологии.

Возможности современной международной спутниковой связи

Современная высокотехнологическая международная спутниковая связь предоставляет возможности:

  • обмениваться информацией;

  • управлять и координировать воздушные и морские судна, а также наземный транспорт;

  • способность передавать большие объемы информации на другой край света;

  • получать высокое и стабильное качество сигнала;

  • осуществлять безопасные коммуникации и т.д.

Новинки спутниковой связи Российской Федерации

Спутниковая связь оказывает неизбежное влияние на развитие разных индустриальных сфер, экономический рост государства и уровень жизни наций.

На сегодня формирование рыночного сегмента спутниковой связи невообразимо без сообщения с наземной сетевой системой. Любые изменения структуры сети могут основательно воздействовать на качество работы спутников.

Спутниковая связь имеет следующие последние нововведения:

  • оптически-волоконные сети обусловили частичное вытеснение спутниковых магистралей;

  • распространение антенных станций VSAT (Very Small Aperture Terminal);

  • усовершенствование энергетической вооруженности космических аппаратов и их способности пропускать дистанционные сигналы с точек земли;

  • спутники широких полос действия, оснащенные ретранслятором;

  • средства с большими диапазонами частот;

  • освоение орбит средней высоты.

Все эти инновационные приспособления привели к возможности обработки множества сигналов в космосе посредством между лучевых коммутаторов.

Благодаря последним механизмам передачи изображений видеофайлов бесплатное онлайн общение стало привычным для нынешнего времени.

Рыночные сегменты спутниковой связи Российской Федерации

Спутниковая связь в РФ в экономическом отношении разделяется на три больших сегмента рынка информационных технологий и коммуникаций.


  1. Первый сегмент основан благодаря соединению наземных станций на территории государства с развивающимися в положительной динамике спутниковыми комплексами Global Star, Inmarsat, Ellipse. Из них формируются компактные терминалы личной связи, сопрягающиеся с мобильными устройствами телерадиовещания. Спутники системы локализуются над океанами для качественного снабжения интернет-сигналами больших радиусов земли. В системе имеется телефон, который настроен на один из спутников. Терминалы связи с крупными антеннами улавливают сигнал и раздают его абонентам в любой точке земли.

  2. Во втором сегменте сделан акцент на производство малых спутниковых наземных терминалов (VSAT), предназначенных для формирования корпоративных сетей с защищенным доступом. Ныне на территории РФ по данным «Национального союза спутниковой связи» насчитывается таких станций около 3,2% от общего количества в мире (500 тысяч).

  3. В третьем сегменте изобретаются и внедряются в производство спутники, станции малого формата и их системы, обуславливающие телерадиовещание, дистанционные онлайн коммуникации. Стоимость оборудования для данной рыночной ниши в разы ниже терминалов предыдущих двух сегментов. Учитывая географическое преимущество малых населенных пунктов относительно всей площади страны, телевизионная инфраструктура приносит максимальную прибыль среди всех видов контактов.

На российском рынке коммуникации имеют немаловажное значение для экономического развития зоны, где распространяются сигналы, обрабатываемые многорежимными терминалами.

Сигнал из сети удаленного управления RAT (Remote Administration Tool) разделяется на коды в каналах CDMA (Code Division Multiple Access) и путем сканирования облегчает проведение поисковых вызовов в циклах, соединенных между собой в отдельный RAT. С этими районами выгодно сообщать места, где отсутствует прием сотового сигнала.

Многорежимные терминалы абонентов беспроводной связи способны повысить эффективность межсетевого переключения, увеличить доступ к различным услугам.

Современное оборудование для приема и передачи спутниковой связи на выставке

Современная спутниковая связь служит замечательным способом передачи информации, однако выдвигает повышенные требования к аппаратуре.

Выставка «Связь» предоставляет возможность ознакомиться с самыми последними разработками и предложениями от различных производителей оборудования для спутниковой связи.

В стенах «Экспоцентра» выставлен широкий ассортимент образцов различной ценовой категории, так что любой желающий сможет найти наиболее оптимальный вариант с точки зрения качества и цены.

Выставка «Связь» проводится на протяжении более трех десятков лет и служит мощным двигателем в эффективном развитии данной технической области.

Читайте другие наши статьи:

Запущенные в космос спутники связи, как правило, поступают на геостационарные орбиты, то есть они летают со скоростью вращения Земли и оказываются в неизменном положении по отношению к поверхности планеты. Циркулируя на высоте 22 300 миль над экватором, один такой спутник может принимать радиосигналы с одной трети планеты.

Первоначальные спутники, такие как Эхо, запущенный на орбиту в 1960 году, просто отражали направленные на них радиосигналы. Усовершенствованные модели не только принимают сигналы, но и усиливают их и передают в указанные точки земной поверхности. Со времен запуска первого коммерческого спутника связи INTELSAT в 1965 году эти устройства значительно усложнились. Последняя модель спутника, работающего на солнечной энергии, оперирует с 30 000 телефонными звонками или обслуживает четыре телевизионные передачи одновременно. Сигналы поступают с антенн станции связи Земля-ЛА и принимаются транспондером спутника. Этот электронный прибор усиливает сигнал и переключает его на антенну, которая передает его на ближайшую станцию связи ЛА-Земля. С целью избежать интерференции, идущие вверх и вниз сигналы передаются на различных частотах.

Запущенные на геостационарные орбиты, три спутника INTELSAT (слева) осуществляют передачу длинноволновых радиосигналов по всему миру. Обслуживая регионы бассейнов Тихого, Индийского и Атлантического океанов, спутники делают возможной высокоскоростную телефонную, телевизионную и телеграфную связь. В этом отношении проигрывают радиосигналы высоких частот, поскольку они отталкиваются от заряженных частиц, составляющих слои Е и F атмосферы.

Эта параболическая антенна может принимать даже очень слабые сигналы со спутника, большинство подобных систем могут так же служить для связи Земля-ЛА.

INTELSAT-6

Радиосигналы, поступающие к спутнику, на длительном пути постепенно слабеют до такого уровня, что едва ли могут быть переданы обратно на Землю. Спутники типа INTELSAT, модель которого приводится вверху, усиливают поступающие сигналы, используя энергию солнечных батарей. Каждый спутник также имеет запас твердого горючего, позволяющего ему придерживаться своей орбиты.

На рисунке сверху статьи:

  1. элемент солнечной батареи электропитания
  2. параболические рефлекторы
  3. параболические рефлекторы
  4. параболические рефлекторы
  5. параболические рефлекторы

Как и наземные антенны, эта спутниковая антенна состоит из зубовидного устройства, называемого первичным эмиттером, и рефлектирующего параболического щита. Два элемента этой системы обеспечивают принятие поступающих радиоволн и уничтожение чужеродных волн.

Станции, расположенные на поверхности планеты, взаимодействуют с INTELSAT через огромные, в 30 футов шириной параболические антенны, подобные той, что показана на илл. сверху.

В 1945 году в статье «Внеземные ретрансляторы» («Extra-terrestrial Relays»), опубликованной в октябрьском номере журнала «Wireless World», английский учёный, писатель и изобретательАртур Кларк предложил идею создания системы спутников связи на геостационарных орбитах, которые позволили бы организовать глобальную систему связи.

Впоследствии Кларк на вопрос, почему он не запатентовал изобретение (что было вполне возможно), отвечал, что не верил в возможность реализации подобной системы при своей жизни, а также считал, что подобная идея должна приносить пользу всему человечеству.

Первые исследования в области гражданской спутниковой связи в западных странах начали появляться во второй половине 50-х годов XX века. В США толчком к ним послужили возросшие потребности в трансатлантической телефонной связи.

Почтовый конверт, посвященный 5-ти летию запуска первого спутника Земли

В 1957 году в СССР был запущен первый искусственный спутник Земли с радиоаппаратурой на борту.

Воздушный шар «Эхо-1»

12 августа 1960 года специалистами США был выведен на орбиту высотой 1500 км надувной шар. Этот космический аппарат назывался «Эхо-1». Его металлизированная оболочка диаметром 30 м выполняла функции пассивного ретранслятора.

Инженеры работают над первым в мире коммерческим спутником связи Early Bird

20 августа 1964 года 11 стран подписали соглашение о создании международной организации спутниковой связи Intelsat (International Telecommunications Satellite organization), но СССР в их число не входил по политическим причинам. 6 апреля 1965 года в рамках этой программы был запущен первый коммерческий спутник связи Early Bird («ранняя пташка», произведенный корпорацией COMSAT.

По сегодняшним меркам спутник Early Bird (INTELSAT I ) обладал более чем скромными возможностями: обладая полосой пропускания 50 МГц, он мог обеспечивать до 240 телефонных каналов связи. В каждый конкретный момент времени связь могла осуществляться между земной станцией в США и только одной из трёх земных станций в Европе (в Великобритании, Франции или Германии), которые были соединены между собой кабельными линиями связи.

В дальнейшем технология шагнула вперед, и спутник INTELSAT IX уже обладал полосой пропускания 3456 МГц .

В СССР долгое время спутниковая связь развивались только в интересах Министерства Обороны СССР. В силу большей закрытости космической программы развитие спутниковой связи в социалистических странах шло иначе чем в западных странах. Развитие гражданской спутниковой связи началось соглашением между 9 странами социалистического блока о создании системы связи «Интерспутник» которое было подписано только в 1971 году .

Первый искусственный спутник земли.

Запуск первого в мире искусственного спутника Земли был осуществлен в Советском Союзе 4 октября 1957 г. в 22 ч. 28 мин. 34 с по московскому времени. Впервые в истории сотни миллионов людей могли наблюдать в лучах восходящего или заходящего солнца перемещающуюся по темному небосводу искусственную звезду, созданную не богами, а руками человека. И мировое сообщество восприняло это событие как величайшее научное достижение.

Первые ИСЗ с спутниковой связью.

Сталин 13 мая 1946 г. подписал постановление о создании в СССР ракетной отрасли науки и промышленности. В его развитие в августе 1946 г. Сергея Королева (академика с 1958 г.) назначили главным конструктором баллистических ракет дальнего действия. Тогда никто из нас не предвидел, что, работая с ним, мы будем участниками запуска первого в мире ИСЗ, а вскоре после этого и первого полста человек в Космос - Юрия Гагарина.

В январе 1956 г. было подготовлено и 30 января подписано постановление Правительства о создании неориентированного ИСЗ под секретным шифром «Объект Д» массой 1000‑1400 кг с аппаратурой для научных исследований массой 200‑300 кг. К июлю 1956 г. был закончен проект первого ИСЗ, излучения Солнца, магнитных полей, космических лучей, теплового режима спутника, торможения его в верхних слоях атмосферы, продолжительности существования на орбите, и т. д.

К концу 1956 г. выяснилось, что сроки создания ИСЗ буду сорваны из-за трудностей изготовления надежной научной аппаратуры. Тем не менее, проект «Объекта Д» был одобрен спецкомитетом Совета Министров СССР. А ранее, 12 февраля 1955 г. в полупустыне, в районе станции Тюратам, силами армии под командованием генерала Шубникова началось строительство научно-исследовательского и испытательного полигона № 5 (с 1961 г. это место известно как космодром Байконур).

В течение 1955‑1956 гг. было закончено изготовление первого технологического комплекса ракеты насителя Р‑7, проведены ее испытания на Ленинградском металлическом заводе совместно с реальной стартовой системой. На огневых стендах под Загорском (ныне город Пересвет) начали огневые испытания отдельных блоков ракеты. Под руководством Н. Пилюгина проводили моделирование и комплексную отработку системы управления. (высота ракеты насителя Р-7 составляет 342,2 метра)

Запустить ракету в космос пытались 4 раза но из-за збоев в апаратуре и ненадежности оболочки ракеты, Королевым был предложен упрощенный вариант. 17 сентября 1957 г. на полигон прибыла ракета-носитель 8К71ПС (изделие М1‑ПС). Ее существенно облегчили по сравнению со штатными ракетами. Макетная головная часть была снята и заменена переходником «под спутник». С центрального блока сняли всю аппаратуру системы радиоуправления - точность ведь не требовалась. Сняли одну из систем телеметрии. Упростили автоматику выключения двигателя центрального блока. Таким образом, стартовая масса ракеты была облегчена на 7 т по сравнению с первыми образцами.

4 октября 1957 г. в 22 ч. 28 мин. 3 с по московскому времени был осуществлен старт. Через 295,4 с спутник и центральный блок ракеты-носителя вышли на орбиту. Впервые была достигнута первая космическая скорость, рассчитанная основателем классической физики и закона всемирного тяготения англичанином Исааком Ньютоном (1643‑1727 гг.). Она составляла для первого ИСЗ 7780 м/с. Наклонение орбиты спутника равнялось 65,1 о , высота перигея 228 км, высота апогея - 947 км, период обращения 96,17 мин

когда на полигоне приняли ставшие тут же известными всему человечеству сигналы «БИП‑БИП‑БИП», так началось существование спутниковой связи.

Первый спутник существовал 92 дня (до 4 января 1958 г.). За это время он совершил 1440 оборотов, центральный блок работал 60 дней: он наблюдался простым глазом как звезда 1-й величины.



Спутниковая связь - один из видов радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов. Спутниковая связь осуществляется между земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными.

Спутниковая связь является развитием традиционной радиорелейной связи путем вынесения ретранслятора на очень большую высоту (от сотен до десятков тысяч км). Так как зона его видимости в этом случае - почти половина Земного шара, то необходимость в цепочке ретрансляторов отпадает. Для передачи через спутник сигнал должен быть модулирован. Модуляция производится на земной станции. Модулированный сигнал усиливается, переносится на нужную частоту и поступает на передающую антенну.

Исследования в области гражданской спутниковой связи в западных странах начали появляться во второй половине 50-х годов XX века. Толчком к ним послужили возросшие потребности в трансатлантической телефонной связи. Первый искусственный спутник Земли был запущен в СССР в 1957 г., однако в силу большей закрытости космической программы развититие спутниковой связи в социалистических странах шло иначе чем в западных странах. Долгое время спутниковая связь развивались только в интересах Министерства Обороны СССР. Развитие гражданской спутниковой связи началось соглашением между 9 странами социалистического блока о создании системы связи "Интерспутник" которое было подписано только в 1971 г.

В первые годы исследований использовались пассивные спутниковые ретрансляторы, которые представляли собой простой отражатель радиосигнала (часто - металлическая или полимерная сфера с металлическим напылением), не несущий на борту какого-либо приёмопередающего оборудования. Такие спутники не получили распространения. Все современные спутники связи являются активными. Активные ретрансляторы оборудованы электронной аппаратурой для приема, обработки, усиления и ретрансляции сигнала. Спутниковые ретрансляторы могут быть нерегенеративными и регенеративными. Нерегенеративный спутник, приняв сигнал от одной земной станции, переносит его на другую частоту, усиливает и передает другой земной станции. Спутник может использовать несколько независимых каналов, осуществляющих эти операции, каждый из которых работает с определенной частью спектра (эти каналы обработки называются транспондерами. Регенеративный спутник производит демодуляцию принятого сигнала и заново модулирует его. Благодаря этому исправление ошибок производится дважды: на спутнике и на принимающей земной станции. Недостаток этого метода - сложность (а значит, гораздо более высокая цена спутника), а также увеличенная задержка передачи сигнала.

Орбиты спутников связи:

Орбиты, на которых размещаются спутниковые ретрансляторы, подразделяют на три класса:

1 - экваториальные, 2 - наклонные, 3 - полярные

Важной разновидностью экваториальной орбиты является геостационарная орбита, на которой спутник вращается с угловой скоростью, равной угловой скорости Земли, в направлении, совпадающем с направлением вращения Земли. Очевидным преимуществом геостационарной орбиты является то, что приемник в зоне обслуживания "видит" спутник постоянно. Однако геостационарная орбита одна, и все спутники вывести на неё невозможно. Другим её недостатком является большамя высота, а значит, и бомльшая цена вывода спутника на орбиту. Кроме того, спутник на геостационарной орбите неспособен обслуживать земные станции в приполярной области.

Наклонная орбита позволяет решить эти проблемы, однако, из-за перемещения спутника относительно наземного наблюдателя необходимо запускать не меньше трех спутников на одну орбиту, чтобы обеспечить круглосуточный доступ к связи.

Полярная орбита - предельный случай наклонной

При использовании наклонных орбит земные станции оборудуются системами слежения, осуществляющими наведение антенны на спутник. Станции, работающие со спутниками, находящимися на геостационарной орбите, как правило, также оборудуются такими системами, чтобы компенсировать отклонение от идеальной геостационарной орбиты. Исключение составляют небольшие антенны, используемые для приема спутникового телевидения: их диаграмма направленности достаточно широкая, поэтому они не чувствуют колебаний спутника возле идеальной точки. Особенностью большинства систем подвижной спутниковой связи является маленький размер антенны терминала, что затрудняет прием сигнала.

Типовая схема организации услуг спутниковой связи выглядит следующим образом:

  • - оператор спутникового сегмента создает за счет собственных средств спутник связи, размещая заказ на изготовление спутника у одного из производителей спутников, и осуществляет его запуск и обслуживание. После выведения спутника на орбиту оператор спутникового сегмента начинает предоставление услуг по сдаче в аренду частотного ресурса спутника-ретранслятора компаниям-операторам услуг спутниковой связи.
  • - компания-оператор услуг спутниковой связи заключает договор с оператором спутникового сегмента на использование (аренду) емкостей на спутнике связи, используя его в качестве ретранслятора с большой территорией обслуживания. Оператор услуг спутниковой связи выстраивает наземную инфраструктуру своей сети на определенной технологической платформе, выпускаемой компаниями-производителями наземного оборудования для спутниковой связи.

Сферы применения спутниковой связи:

  • - Магистральная спутниковая связь: изначально возникновение спутниковой связи было продиктовано потребностями передачи больших объёмов информации. Первой системой спутниковой связи стала система Intelsat, затем были созданы аналогичные региональные организации (Eutelsat, Arabsat и другие). С течением времени доля передачи речи в общем объёме магистрального трафика постоянно снижалась, уступая место передаче данных. С развитием волоконно-оптических сетей последние начали вытеснять спутниковую связь с рынка магистральной связи.
  • - Системы VSAT: системы VSAT (Very Small Aperture Terminal - терминал с очень маленькой апертурой антенны) предоставляют услуги спутниковой связи клиентам (как правило, небольшим организациям), которым не требуется высокая пропускная способность канала. Скорость передачи данных для VSAT-терминала обычно не превышает 2048 кбит/с. Слова "очень маленькая апертура" относятся к размерам антенн терминалов по сравнению с размерами более старых антенн магистральных систем связи. VSAT-терминалы, работающие в C-диапазоне, обычно используют антенны диаметром 1,8-2,4 м, в Ku-диапазоне - 0,75-1,8 м. В системах VSAT применяется технология предоставления каналов по требованию.
  • - Системы подвижной спутниковой связи: особенностью большинства систем подвижной спутниковой связи является маленький размер антенны терминала, что затрудняет прием сигнала.

Принципы организации спутниковой связи VSAT:

Типовая схема организации спутниковой сети VSAT выглядит следующим образом:

  • - спутник-ретранслятор, расположенный на орбите (спутник связи)
  • - центр управления сетью (ЦУС) компании-оператора сети VSAT, обслуживающий оборудование всей сети через спутник связи
  • - оборудование (спутниковые модемы или терминалы) расположенное на стороне клиента и взаимодействующие с внешним миром или между собой посредством ХАБа компании-оператора VSAT в соответствие с топологией сети

Основной элемент спутниковой сети VSAT - ЦУС. Именно Центр Управления Сетью обеспечивает доступ клиентского оборудования с сети интернет, телефонной сети общего пользования, другим терминалам сети VSAT, реализует обмен трафиком внутри корпоративной сети клиента. ЦУС имеет широкополосное подключение к магистральным каналам связи, предоставляемым магистральными операторами и обеспечивает передачу информации от удаленного VSAT-терминала во внешний мир. ЦУС оборудован мощным приемо-передающим комплексом, транслирующим все информационные потоки сети на спутник связи. В состав ЦУС входит каналообразующее оборудование (спутниковая приемо-передающая антенна, приемо-передатчики и пр) и HUB (центр обработки и коммутации всей информации в сети VSAT)

Технологии, используемые в спутниковой связи:

многократное использование частот в спутниковой связи:

Поскольку радиочастоты являются ограниченным ресурсом, необходимо обеспечить возможность использования одних и тех же частот разными земными станциями. Сделать это можно двумя способами:

пространственное разделение - каждая антенна спутника принимает сигнал только с определенного района, при этом разные районы могут использовать одни и те же частоты.

поляризационное разделение - различные антенны принимают и передают сигнал во взаимно перпендикулярных плоскостях поляризации, при этом одни и те же частоты могут применяться два раза (для каждой из плоскостей).

частотные диапазоны:

Выбор частоты для передачи данных от земной станции к спутнику и от спутника к земной станции не является произвольным. От частоты зависит, например, поглощение радиоволн в атмосфере, а также необходимые размеры передающей и приемной антенн. Частоты, на которых происходит передача от земной станции к спутнику, отличаются от частот, используемых для передачи от спутника к земной станции (как правило, первые выше). Частоты, используемые в спутниковой связи, разделяют на диапазоны, обозначаемые буквами:

Название диапазона

Применение

Подвижная спутниковая связь

Подвижная спутниковая связь

4 ГГц, 6 ГГц

Фиксированная спутниковая связь

Для спутниковой связи в этом диапазоне частоты не определены. Для приложений радиолокации указан диапазон 8-12 ГГц.

Фиксированная спутниковая связь (для военных целей)

11 ГГц, 12 ГГц, 14 ГГц

Фиксированная спутниковая связь, спутниковое вещание

Фиксированная спутниковая связь, межспутниковая связь

Ku-диапазон позволяет производить прием сравнительно небольшими антеннами, и поэтому используется в спутниковом телевидении (DVB), несмотря на то, что в этом диапазоне погодные условия оказывают существенное влияние на качество передачи. Для передачи данных крупными пользователями (организациями) часто применяется C-диапазон. Это обеспечивает более высокое качество приема, но требует довольно больших размеров антенны.

На сегодняшний день существует два вида спутников: геостационарные и низкоорбитальные. Геостационарными называются спутники, находящиеся на геостационарной орбите.(Геостационарная орбита - это орбита, лежащая в плоскости экватора на высоте около 36 тыс. км над поверхностью Земли).

Спутник, находящийся на геостационарной орбите для земного наблюдателя кажется висящим неподвижно и это открывает возможности использования ИСЗ в качестве ретранслятора телевизионных передач. С произвольной точки земной поверхности, с которой виден геостационарный спутник, на него можно направлять электромагнитное излучение земного передатчика используются по возможности высокие частоты, порядка 75-100 Ггц (l 1 =3-4 мм) Применение более коротких длин волн ограничено сильным атмосферным поглощением в диапазоне 300 ГГц и выше Принятый на геостационарном спутнике на длине волныl 1 электромагнитный сигнал преобразуется в другую, более низкую частоту порядка 10 Ггц (l 2 = 3 см). Этот сигнал с помощью другой антенны спутника направляется на земную поверхность. Для облучения передатчиком спутника поверхности Земли, на спутнике не требуется антенна большого диаметра, так как это излучение должно быть "размазано" на большой площади, называемой зоной обслуживания. Важно, насколько спутник сохраняет свою геостационарную позицию на орбите. Если спутник дрейфует, то он выходит, частично или полностью, из поля зрения наземной приемной антенны. При этом телевизионный сигнал уменьшается, что проявляется в исчезновении изображения на экране телевизора и появления шума ("снега"). В таких случаях требуется корректировка ориентации наземной антенны - вручную или автоматически.

Геостационарные спутники выполняют на сегодняшний день множество задач, таких как: телекоммуникация, радиоместоопределение(системы навигации gps, глонасс и др.), главной задачей большинства геостационарных спутников является формирование изображений видимой земной поверхности. Спутниковые системы связи с геостационарными спутниками-ретрансляторами идеально подходят для решения таких задач, как организация телевизионного и звукового вещания на обширных территориях и предоставление высококачественных телекоммуникационных услуг абонентам в удаленных и труднодоступных регионах. Кроме того, с их помощью можно быстро создавать крупномасштабные корпоративные сети и резервировать наземные магистральные каналы связи большой протяженности. Также сейчас проводится создание мультисервисных сетей (объединяющих в едином пакете такие услуги, как передача данных, телефония, цифровое телевидение, видеоконференция и доступ в интернет) на основе технологии VSAT.Также важно подменить, что всего три геостационарных спутника способны охватить всю поверхность Земли. Но у геостационарных спутников также есть недостатки, наиболее важный из них: На геостационарной орбите нельзя располагать слишком большое количество спутников связи, так как иначе они начнут мешать работе друг другу. Следовательно, кроме геостационарных спутников, которые вскоре “заполонят” геостационарную орбиту нужно развивать и другие спутниковые системы-низкоорбитальные, что сейчас и происходит.Как правило, к низкоорбитальным системам спутниковой связи (ССС) (системы LEO) относят такие, для которых высота орбиты находится в пределах 700-1500 км, масса спутников до 500 кг, орбитальная группировка - от нескольких единиц до десятков спутников-ретрансляторов (СР). Низкоорбитальные системы позволяют обеспечить связь с терминалами, размещенными в полярных широтах, и практически не имеют альтернативы при организации связи в регионах со слаборазвитой инфраструктурой связи и низкой плотностью населения. Стоимость услуг подвижной связи низкоорбитальными системами оказывается в несколько раз дешевле аналогичных услуг, предоставляемых геостационарными системами за счет использования недорогих абонентских станций и менее дорогого космического сегмента. . Однако возникают сложности управления группировкой таких спутников и поддержания непрерывности связи.

И в заключения хочется сказать, что Современные оптико-телевизионные космические средства уже позволяют рассмотреть с орбиты предметы с размерами порядка метра и передать полученное изображение через спутники-ретрансляторы абонентам.

Доклад на тему:

Современная спутниковая связь, спутниковые системы.

Похожие статьи

© 2022 babyators.ru. Компьютерный журнал для новичков и профессионалов.