Satelitní komunikační systémy světa. Základy a typy družicových komunikací Vytvoření systému Intersputnik

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Zveřejněno na http://www.allbest.ru

Satelitní komunikace

Satelitní anténa

Satelitní parabola je zrcadlová anténa pro příjem signálu ze satelitu. Nejběžnější satelitní antény jsou parabolické antény (obvykle se jim říká satelitní antény). Satelitní antény se dodávají v různých typech a velikostech. Nejčastěji se takové antény používají pro příjem a vysílání satelitních televizních a rozhlasových programů a také pro připojení k internetu. Existují dva typy parabolických antén – přímé zaostření a offsetové.

Anténa s přímým ostřením

Anténa s přímým ohniskem (axiálně symetrická) je anténa klasického typu rotačního paraboloidu. To usnadňuje přesnější orientaci na vybraný satelit. Typicky se takové antény používají pro příjem signálu v pásmu C, které je slabší než signál v pásmu Ku. Je však možné přijímat signál v Ku pásmu i kombinovaný.

Offsetová anténa

Offsetová anténa je nejběžnější v individuálním příjmu satelitní televize, i když se v současnosti používají jiné principy pro konstrukci pozemních satelitních antén. Ofsetová anténa je eliptický paraboloid (v průřezu elipsy). Ohnisko takového segmentu se nachází pod geometrickým středem antény. Tím se eliminuje zastínění užitečné plochy antény napájecím zdrojem a jeho podpěrami, což zvyšuje její účinnost se stejnou zrcadlovou plochou jako u osově symetrické antény. Krmivo je navíc instalováno pod těžištěm antény, čímž se zvyšuje její stabilita při zatížení větrem. Offsetová anténa je namontována téměř svisle. V závislosti na zeměpisné šířce se úhel jeho sklonu mírně liší. Tato poloha zabraňuje hromadění srážek v misce antény, což výrazně ovlivňuje kvalitu příjmu. Obvykle se pro příjem signálů v pásmu Ku (v lineární a kruhové polarizaci) používají offsetové antény. Je však možné přijímat signál i v C-pásmu, ale i kombinovaném.

Toroidní anténa

Toroidní parabolická anténa je produktem nové kategorie pro příjem satelitních signálů z několika satelitů bez použití rotačních zařízení. Na rozdíl od běžných antén má tato parabola pečlivěji navrženou odraznou plochu. Pomocí druhého reflektoru je možné osadit větší počet převodníků pro příjem signálu. Ve specifických podmínkách tato parabolická anténa otevírá nové možnosti pro příjem satelitních signálů Anténa je vyrobena z pozinkované oceli potažené polyesterovým lakem. Držák pojme až 16 převodníků. Minimální vzdálenost mezi dvěma sousedními konvertory: 3 stupně Instalace antény vyžaduje přesné dodržení azimutu, elevace a sklonu.

Pro výrobu satelitních antén se používá především ocel a dural. Milovníci satelitní televize někdy instalují držák motoru (motor) nebo polohovadlo. Pomocí aktuátoru a příkazu od uživatele (nebo příkazu z tuneru) umožňuje natočit anténu do polohy satelitu, kterou potřebujete.

Jaké druhy satelitních antén existují?

Obecně je čas začít psát příspěvky o konkrétních prvcích systémů příjmu satelitní televize. Začnu anténami.

Jak jsem již psal, úroveň signálu geostacionární družice je velmi nízká, proto se pro příjem používají vysoce směrové antény. Každá satelitní anténa obsahuje nízkošumový depolarizátor-zesilovač-konvertor (LNB - Low Noise Block). Ve skutečnosti je „anténa“ sama o sobě velmi malá a obrovské „talíře“ jsou jen reflektory, které zaměřují signál na jeden bod.

Nejjednodušším a nejběžnějším typem satelitní antény je jednozrcadlová anténa s parabolickým reflektorem. Jak víte, pozoruhodnou vlastností paraboly je to, že soustředí paprsky rovnoběžné s její osou do jednoho bodu. Pokud vyrobíte kovový reflektor ve tvaru paraboly, pak rádiové vlny z družice, odražené od ní, se soustředí do tohoto bodu, kde je umístěna samotná přijímací anténa, zabudovaná v LNB.

K dispozici jsou antény s přímým zaostřováním a offsetem. Anténa s přímým ostřením má osově symetrický tvar, konvertor na ní je umístěn uprostřed. Princip fungování takové antény lze jasně ukázat na obrázku:

Tato konstrukce je poměrně jednoduchá, antény s přímým ostřením lze sestavit z jednotlivých „laloků“, což poskytuje výhodu při výrobě velkých antén.

Paraboly s rovným ohniskem mají bohužel i nevýhody. Za prvé, na obrázku není „výškový úhel“ satelitu (jeho „výška“ nad horizontem) příliš velký. Pokud je satelit umístěn dostatečně vysoko (jak se často stává, například v Moskvě, elevační úhel pro Eutelsat W4 je 26 stupňů), pak se „miska“ dívá vysoko k obloze a shromažďuje všechny srážky uvnitř sebe. Připomínám, že mikrovlnný signál neprochází sněhem a vodou. Za druhé, na parabole s přímým ohniskem je uchycení konvertoru dost vysoko a na servis si musíte někam vylézt.

Druhou možností jsou ofsetové (tedy „odsazené“) desky, kde „řez“ není proveden kolmo k ose paraboly, ale pod určitým úhlem. Vypadá to takto:

Taková anténa odráží paprsky nikoli kolmo k její rovině, ale „dolů“. Jeho konvertor není umístěn naproti středu antény, ale je umístěn v ohnisku na „tyčce“ připevněné ke spodní části reflektoru. Na rozdíl od montáže konvertoru na anténu s přímým ostřením tato tyč s konvertorem „nestíní“ užitnou plochu reflektoru, proto se malé antény (do metru v průměru) dělí především na offsetové.

Mimochodem, obyvatelům protějšího domu se zdá, že odsazená deska směřuje jejich směrem, což děsí nejrůznější paranoidní staré dámy. Začnou psát dopisy všem úřadům, které obviňují majitele antény za své vlastní problémy - "on nás ozařuje." Není třeba dávat někomu příliš velké antény přímo před okna.

Poměrně důležitým ukazatelem u parabolické antény je ohnisková vzdálenost. Ve většině jednoduchých případů na tom nezáleží, ale při sestavování systémů v pásmu C nebo instalaci multifeedů to bude velmi užitečné. Vliv ohniskové vzdálenosti bude podrobněji diskutován v budoucích příspěvcích o složitých přijímacích systémech.

Zvláštní zmínku je třeba věnovat síťovým nebo perforovaným anténám. Zatímco „mřížky“, zejména ty s přímým ostřením, jsou docela běžné a fungovaly dobře v C-pásmu, nejsou příliš dobré pro Ku-pásmo. Díky účinkům vlnové optiky není odraz rádiového signálu ovlivněn malými otvory v reflektoru, velikostí srovnatelnými s vlnovou délkou. Pro C-pásmo je vcelku přijatelné vyrobit antény z jemné síťoviny. Takové antény jsou levnější než „pevné“ a vydrží vysoké zatížení větrem, což je kritické již při průměru jeden a půl až dva metry.

V Ku pásmu už takové antény moc dobré nejsou. I zde však existuje možnost snížit zatížení větrem. Petrohradská firma Lans vyrábí malé (60, 90 a 120 cm) děrované antény pro Ku pásmo. Nejsou vyrobeny ze síťoviny, ale z plechu s malými (2-3 mm) otvory. Náklady se však díky použití děrovaného ocelového plechu zvyšují, ale ne kriticky. Mám dvě takové antény (60 a 90 cm), nestěžuji si.

Kromě jednozrcadlových parabolických antén existují další možnosti pro antény s reflektorem. Zmíním Cassegrain, Gregory a toroidní antény. Obvody Cassegrain a Gregory jsou antény se dvěma reflektory. V Cassegrainovi má první reflektor parabolický tvar, druhý - hyperbolický, v Gregory jsou oba reflektory paraboly. Užitečnou vlastností takových antén je nízká křížová polarizace, to znamená, že účinně zabraňují „směšování“ signálů různých polarizací. Ve většině případů to nevadí, ale takové antény používají někteří nadšenci satelitní televize. Více si o nich můžete přečíst na fóru Agliano. Na fotografii je Gregoryho anténa vyrobená na základě konvenční ofsetové „paraboly“.

Samostatně stojí za zmínku o „toroidních“ anténách. Tento typ dvouzrcadlových antén se objevil relativně nedávno, ale okamžitě se rozšířil. Pozoruhodnou vlastností toroidní antény je, že normálně zaostřuje celý „Clarkův oblouk“, a ne jediný satelit, na který je namířena. Taková anténa umožňuje současný příjem satelitů s rozptylem orbitálních pozic 50 stupňů. Souhlas, zní to lákavě. Bohužel se nyní vyrábí pouze toroidní antény, které jsou parametry ekvivalentní 90 cm anténě, a to není pro příjem zajímavých „evropských“ satelitů příliš mnoho. V Moskvě můžete na 90 cm přijímat 9E, 13E, 36E a 80E - dva „běžné“ talíře (jeden s multifeedem 9+13+36) budou stát méně.

V dobře živené a bohaté Evropě, nad kterou visí mnoho výkonných satelitů, se někdy používají dielektrické antény, ve kterých se zaostřování provádí „čočkou“ vyrobenou z dielektrika. Kdo znají fyziku, pochopí, kdo ne, vezmou mě za slovo. Reflektor v takových anténách je plochý a LNB jsou namontovány na speciálním držáku.

Nedávno se navíc objevily ploché antény. Nemají LNB a anténa se skládá z mnoha stejných přijímacích „modulů“ fungujících na principu sfázovaného pole. Anténní ovladač může tyto moduly přepínat podle zadaného směru a polarizace signálu.

Náklady i na takovou malou anténu jsou poměrně vysoké - představte si, kolik nízkošumových mikrovlnných tranzistorů je v ní napěchováno.

Na závěr zmíním, že ve stejné dobře živené a prosperující Evropě lze pro příjem satelitů použít „obyčejné“ směrové antény (variace na Yagiho téma, radioamatéři pochopí). V takových anténách je LNB „zabudován“ do antény – jako zesilovač v oblíbených „polských“ anténách pro pozemní TV.

Navzdory množství „exotických“ antén jsou „amatérské“ systémy satelitního příjmu obvykle postaveny na bázi parabolických antén s jedním zrcadlem. Proto se o nich bude dále diskutovat.

V Rusku a na Ukrajině je k dispozici velké množství satelitních antén od různých výrobců: polský Globo, Mabo, dánský Triax, Charkov „Variant“, Uljanovsk „Supral“, Petrohrad Lans, německý Golden Interstar a četná čínská řemesla na toto téma „2 metry z fólie“ . Výběr je bohatý, ale velmi záleží na regionu, takže se omezím na obecná doporučení.

Velké antény (průměr více než 120 cm) se používají především v C-pásmu, u nich je důležitá znalost ohniskové vzdálenosti pro správný výběr krmiva pro převodník. Tyto antény jsou často přímo zaměřené. V pásmu C je přijatelné použití levných antén s jemnou síťovinou.

Antény s průměrem 120 cm a menším jsou často offsetové a používané pro Ku-pásmo. Perforované antény malých průměrů nejsou běžné, ale vypadají neobvykle.

Velikosti hlavních antén jsou 40, 60, 90, 120, 150 a 180 cm Antény velkých průměrů se používají zřídka. Čím menší je průměr antény, tím je snazší ji naladit - vyzařovací diagram je širší (snáze „zasáhnete“ satelit) a je snazší otáčet anténou.

„Pevné“ kovové antény jsou vyrobeny z oceli nebo hliníku. Ocelové antény jsou pevnější a vydrží i silnější vítr. Bohužel jsou poměrně těžké a drahé a jsou také náchylné ke korozi, pokud se neudržují. Hliníkové antény nerezaví, ale jsou méně odolné – na svědomí to mají především Číňané, kteří dělají antény téměř z fólie. V silném větru se levná 120 cm parabola s přímým ohniskem doslova „sroluje do tuby“.

Někdy jsou „na farmě“ antény všech druhů vojenského nebo komunikačního vybavení. Pokud máte přímé ruce, jsou takové antény ideální pro příjem satelitní televize a náklady na třímetrovou „mřížku“ z vyřazené troposférické stanice mohou být dvě lahve vodky.

Družice, oběžné dráhy a pásma

ofsetová parabolická satelitní anténa

Satelitní komunikační systém byl poprvé popsán v článku Arthura C. Clarka (mimochodem slavného spisovatele sci-fi) v roce 1948. Clark navrhl umístit na geostacionární dráhu tři satelity, které by si mohly předávat data. Takový systém by poskytoval nepřetržitou globální komunikaci fungující všude kromě polárních oblastí.

Mimochodem, článek celkem realisticky popisuje problémy, které při používání geostacionárních družic stále vznikají.

Moderní satelitní komunikační systémy, jako je Iridium, jsou samozřejmě mnohem složitější. Ale právě geostacionární družice se dnes používají pro televizní vysílání a další pevné satelitní komunikační systémy.

Hlavní nevýhodou geostacionárních družic je orbitální výška. Při ujetí mnoha tisíc kilometrů je signál značně oslabený. Proto jsou pro jeho příjem zapotřebí úzce nasměrované antény docela působivých velikostí. Protože mluvíme o anténách, měli bychom zmínit rozsahy přidělené pro kanál satelit-země.

Nyní jsou hlavními pásmy používanými pro přenos televizních programů ze satelitů pásma C (Tse) a Ku (K-upper, Ku). První z nich pokrývá frekvence od 3650 do 4200 MHz, druhá - od 10700 MHz do 12750 MHz. Přirozeně je obtížné přenášet signál takové frekvence přes kabel, takže přímo na přijímací anténu je instalován nízkošumový převodník (LNB - Low Noise Block), který je navržen tak, aby snížil frekvenci na „satelitní mezifrekvenci“ - od 950 do 2150 MHz. O návrhu přijímacích antén napíšu samostatný příspěvek. Jak Clark předpověděl, geostacionární satelity využívají také směrové antény, které umožňují efektivnější využití výkonu vysílačů instalovaných na satelitu. Oblast pokrytí takové antény se nazývá paprsek. Většina satelitů má jednu nebo dvě antény, někdy směřující zcela odlišnými směry.

Ruské a africké paprsky družice Eutelsat W4

Červená čára na mapě je geometrická oblast viditelnosti satelitu, omezená tečnou nakreslenou k Zemi z bodu, kde se nachází. Jak je patrné z mapy, satelitní televize není dostupná kromě polárníků v Antarktidě a Eskymáků v Grónsku, na všech ostatních místech Země je možné vidět alespoň jeden satelit.

Abyste mohli označit geostacionární satelit, potřebujete znát jeho orbitální polohu - délku poledníku, nad kterým se nachází. Například Eutelsat W4, „visící“ nad východní Afrikou, se obvykle nazývá 36E – „36 stupňů východní délky“ nebo dokonce jednoduše „třicet šest stupňů“. V současné době je v provozu několik desítek geostacionárních družic, jejich pokrytí si můžete prohlédnout na webu SatBeams.com.

V reálném životě samozřejmě nic není dokonalé a skutečné „geostacionární“ satelity mírně kolísají kolem svých teoreticky předpokládaných pozic. Diferenciální rovnice popisující pohyb družice na oběžné dráze mají speciální bod jako střed – jak ohnutý! Ve skutečnosti to znamená, že se satelit bude pohybovat v blízkosti své pozice po trajektorii připomínající elipsu. Tento jev se nazývá librace.

Obvykle se satelit může odchýlit od své orbitální polohy přibližně o půl stupně za den, ale mnoho satelitů „zůstává“ na své pozici mnohem přesněji. Oscilace satelitů jsou při použití antén s malými rozměry obvykle nepostřehnutelné - centrální lalok jejich vyzařovacího diagramu má „šířku“ cca 1-2 stupně, ale v profesionálních systémech s průměrem reflektoru 3-5 metrů je nutné doplnit anténa s automatickým sledovacím systémem, který nastavuje anténu podle vibrací satelitu.

Jev librace se využívá při provozu orbitálních konstelací – více družic na jedné orbitální pozici. Librační parametry satelitů jsou sladěny tak, aby se pohybovaly kolem jednoho bodu po jedné trajektorii, aniž by se vzájemně srážely. Pro pozemní přijímací stanici vypadají všechny tyto satelity jako jeden. Organizace takového „kolotoče“ je samozřejmě poměrně složitá záležitost, pohyb satelitů musíte neustále upravovat. Satelity fungující jako součást takových konstelací se obvykle přesunou na jiné orbitální pozice, když se spotřebuje palivo. V současné době může Eutelsat, největší evropský satelitní operátor, obsluhovat konstelace až pěti kosmických lodí.

Pro satelitní televizní vysílání se v současnosti používají standardy DVB-S a DVB-S2. Umožňují použití digitálních typů modulace (různé verze PSK - Phase Shift Keying, převod s fázovým posunem) s korekcí chyb. Šířka pásma signálu při použití pro televizní vysílání je asi 20-30 MHz a frekvenční zdroj je omezený. Zaprvé by sousední satelity neměly vysílat na blízkých frekvencích a zadruhé je i v pásmech C a Ku, která jsou na první pohled docela působivá, místa skutečně velmi málo. Situaci zachraňuje použití polarizovaného signálu. Obvykle se používá „lineární“ polarizace (dva kolmé směry - „vertikální“ a „horizontální“), v Rusku se častěji používá „kruhová“, když se rovina polarizace signálu otáčí doprava nebo doleva. LNB umožňují zvolit polarizaci přijímaného signálu.

Abyste mohli „naladit“ signál ze satelitu a dekódovat jej, potřebujete znát frekvenci a polarizaci transpondéru (jinými slovy vysílač nainstalovaný na satelitu), symbolovou rychlost (Symbol Rate) - počet přenesených symbolů za sekundu se pohybuje od 3 000 do 40 000 megasymbolů za sekundu, obvykle asi 27 000 MS/s a FEC je varianta algoritmu opravy chyb, indikovaná jako zlomkové číslo, například 5/6 znamená, že ze 6 bitů, 5 jsou datové bity a 1 jsou kontrolní bity. Dekodéry obvykle automaticky určují typ modulace a vydávají proud bitů - to, co je přenášeno rádiovým kanálem.

Standardy DVB-S a DVB-S2 poskytují multiplexování několika kanálů na jednom transpondéru. Kanál je identifikován svým číslem SID (Service ID), které je přítomno ve všech datových paketech souvisejících s tímto kanálem. Lze také přenášet zvukové stopy pro kanály a „transportní toky“ – obvykle obsahují servisní informace pro nějaký účel. DVB definuje pouze obsah audio a video streamu – jedná se o triviální MPEG-2 a MPEG-4 pro video a MP-3 nebo AC3 pro audio. Transportní toky mohou obsahovat cokoliv – dokonce i data používaná „satelitním internetem“.

Publikováno na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Průzkum trhu satelitní televize. Schéma přenosu satelitního signálu. Zařízení pro příjem satelitní televize. Popis zařízení pro primární konverzi a zesílení signálu. Typy antén. Sady pro příjem satelitní televize.

práce v kurzu, přidáno 07.01.2014


Obecná charakteristika zrcadlové antény, její účel a použití. Výpočet centimetrové vlny odrazné parabolické antény s přívodem ve tvaru pyramidového rohu. Stanovení zisku s přihlédnutím k nepřesnosti výroby zrcadel.

práce v kurzu, přidáno 18.01.2014


Práce satelitní společnosti "Piorit-DV". Montáž satelitní paraboly, nastavení satelitní techniky. Současné použití satelitního opakovače několika uživateli. Rychlost přenosu dat, kapacita digitálního kanálu.

zpráva z praxe, přidáno 26.01.2013


Studium signálových metod v satelitním komunikačním systému. Určení obslužné oblasti CS se zakreslením do mapy oblasti, výpočtem parametrů vysílací antény, maximálního možného počtu nosných přenášených v jednom svazku opakovače SSS.

práce v kurzu, přidáno 31.05.2010


Výpočet rozpětí radioreléového vedení. Výběr optimální montážní výšky antény. Zhoršení komunikace způsobené deštěm a subrefrakcí rádiových vln. Energetický výpočet downlinku a uplinku pro satelitní komunikační systém. Zisk antény přijímače.

práce v kurzu, přidáno 28.04.2015


Návrh a výpočet palubní satelitní vysílací antény pro přenosový systém televizního signálu. Stanovení parametrů ozařovače. Rozložení amplitudy pole v otvoru antény. Funkce přiblížení. Ochrana ozařovače před odraženými vlnami.

test, přidáno 06.04.2014


Zásady budování územního komunikačního systému. Analýza metod organizace družicové komunikace. Základní požadavky na uživatelský terminál satelitní komunikace. Stanovení technických charakteristik modulátoru. Hlavní typy manipulovaných signálů.

práce, přidáno 28.09.2012


Historie satelitní televize a princip jejího fungování. Mezinárodní regulace radiofrekvenčních kanálů. Přímé televizní vysílání ze satelitů a jejich frekvenčních rozsahů. Moderní ruští provozovatelé satelitní televize.

práce v kurzu, přidáno 01.05.2014


Historie vývoje družicových komunikací. Účastnické terminály VSAT. Dráhy družicového relé. Kalkulace nákladů na vypuštění družice a instalaci potřebného vybavení. Centrální řídící stanice. Globální satelitní komunikační systém Globalstar.

práce v kurzu, přidáno 23.03.2015


Vlastnosti budování satelitní komunikační linky, způsoby přepojování a přenosu dat. Popis a technické parametry kosmických lodí, jejich umístění na geostacionárních drahách. Výpočet energetické bilance informačního satelitního kanálu.

Abstrakt *

370 rublů.

Popis

ZÁVĚR

V tomto abstraktu jsme zkoumali moderní satelitní komunikaci a její využití.
Satelitní komunikace se běžně nazývá vesmírná komunikace, jejíž princip fungování je založen na využití umělých družic planety Země, které díky elektromagnetickým vlnám v rádiovém frekvenčním rozsahu komunikují s pozemními instalacemi i s příjemci informací. .
Díky satelitní komunikaci je možné přenášet informace z centrální komunikační stanice přes satelit k uživateli informací na obrovské vzdálenosti, jejichž přenos nezajišťuje žádný pozemní komunikační systém. To je hlavní výhoda satelitní komunikace.
Mezi výhody satelitních systémů patří schopnost přenášet data na obrovské vzdálenosti. Existuje však také několik nevýhod. ...

ÚVOD 3
1 SATELITNÍ KOMUNIKACE 4
1.1 OBECNÁ CHARAKTERISTIKA SATELITNÍ KOMUNIKACE 4
1.2 FYZICKÉ ZÁKLADY PŮSOBENÍ 5
2 SATELITNÍ SYSTÉMY 6
2.1 KLASIFIKACE SATELITNÍCH SYSTÉMŮ 6
2.2 VÝHODY, NEVÝHODY A VYHLÍDKY VÝVOJE MODERNÍCH SATELITNÍCH SYSTÉMŮ 8
ZÁVĚR 9
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ 10

Úvod

ÚVOD

Satelitní komunikace je možná jedním z hlavních výdobytků moderní fyziky, která pomáhá uskutečňovat různé procesy, bez kterých se život moderního člověka zdá nemyslitelný.
Satelitní komunikace je jedním z nejdůležitějších kanálů pro přenos informací v moderním světě. Především se to týká těch procesů, které vyžadují přenos informací na obrovské vzdálenosti (z jedné země do druhé, z kontinentu na kontinent atd.). Z toho vyplývá, že zdokonalení a rozvoj moderních družicových komunikací a satelitních systémů na nich založených je naléhavým úkolem moderní vědy. Z toho vyplývá, že tuto práci lze považovat za relevantní.
V tomto abstraktu se podíváme na moderní satelitní komunikaci a také na satelitní systémy fungující na základě těchto technologií.
Cílem této práce je charakterizovat moderní satelitní komunikační systémy a družicovou komunikaci samotnou. K dosažení tohoto cíle byly formulovány následující úkoly:
- poskytnout obecný popis družicové komunikace;
- zvážit fyzický základ fungování družicové komunikace;
- popsat hlavní satelitní systémy GPS a GLONASS;
- uvést klasifikaci satelitních systémů;
- určit výhody, nevýhody a perspektivy rozvoje moderních družicových systémů.
Abstrakt se skládá z úvodu, dvou na sebe navazujících kapitol, závěru a seznamu použitých zdrojů, který se skládá z pěti odkazů.

Fragment práce k recenzi

Satelitní komunikace byla zpočátku používána výhradně pro obranné účely. Následně se rozsah jeho využití neustále rozšiřoval a rozšiřuje dodnes zejména pro civilní účely.Principy multiprogramování jsou základem pro stavbu a provoz moderních satelitních systémů. Multiprogramování je způsob, jak organizovat provádění několika programů na jednom stroji najednou. Multiprogramování, jinými slovy - multitasking, je způsob, jakým je organizován výpočetní proces, kdy na jednom stroji (satelitu) je v procesoru variabilně vykonáváno velké množství úloh (programů) současně Obecná kritéria pro efektivitu satelitní komunikace: - propustnost - uživatelská jednoduchost obsluhy - reaktivita systému (určené časové intervaly) V závislosti na těchto kritériích se rozlišují následující satelitní systémy: - dávkové systémy zpracování - sdílení času - systémy v reálném čase 1.2 Fyzikální základ provozu Fyzikální základ fungování družicové komunikace objevili fyzici již dlouhou dobu: družicová komunikace je jedním z typů široce známých a hojně používaných radioreléových komunikací. Návrh vesmírného satelitu je znázorněn na obrázku 1. Obrázek 1 – Návrh vesmírného komunikačního satelitu Provoz tohoto typu komunikace je založen na opakovaném předávání signálů mezi anténami umístěnými na zemi a satelitem umístěným ve vesmíru. Pro zajištění fungování satelitní komunikace slouží přijímací a vysílací antény, zdroj energie (solární baterie) a řídicí systém. Celkový pohled na satelitní přístupový systém je uveden na obrázku 2. Obrázek 2 - Celkový pohled na satelitní přístupový systém Díky satelitní komunikaci je tedy možné přenášet informace z centrální komunikační stanice přes satelit k uživateli informací přes rozsáhlé vzdálenosti, na které přenos nezajišťuje žádný pozemní komunikační systém. To je hlavní výhoda satelitní komunikace.2 Satelitní systémy2.1 Klasifikace satelitních systémů Služby satelitního systému jsou nyní populárnější než kdykoli předtím. To je způsobeno především širokou škálou různých služeb, které mohou satelitní systémy poskytovat. Klasifikace satelitních systémů podle účelu je znázorněna na obrázku 3. Patří sem různé komunikační služby: navigace (GPS, GLONASS), internet, telefonie, satelitní televize, bankovnictví a elektronický obchod, dálkové studium a mnoho dalšího. Obrázek 3 - Klasifikace družicových systémů podle účelu Z technického hlediska jsou vytvořené lokalizační systémy Glonass a GPS unikátní vědeckotechnické komplexy, které v současnosti poskytují největší přesnost globálního času a souřadnicové reference účastníků Oba systémy mají budoucnost, protože jsou strategickou prioritou rozvoje každé vlastní země. Nedostatky, které v současné době pozorujeme v systému GLONASS, jsou spojeny s „rostoucími bolestmi“ a s největší pravděpodobností budou v příštích několika letech odstraněny – již existují informace, že se podařilo překonat konstrukční překážku spojenou s velkými rozměry a příkon přijímačů systému GLONASS. Trh se rád setká s konkurencí GPS, tím spíše, že přesnost a detailnost navigátorů GLONASS je zjevně vyšší 2.2 Výhody, nevýhody a perspektivy rozvoje moderních satelitních systémů Výhody satelitních systémů spočívají v možnosti přenosu dat. na obrovské vzdálenosti. Existuje však také několik nevýhod.

Bibliografie

SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ

1. Aleksandrov I., Kosmický radionavigační systém NAVSTAR//Foreign Military Review. -M., 2014. - č. 5. - S. 52-63.
2. GLONASS: principy konstrukce a provozu/Ed. A. I. Perova, V. N. Kharisova.- M.: Radiotechnika, 2014. - 688 s.
3. Kozlovský E., Umění polohování//Around the World. - M., 2014. - č. 12 (2795). - s. 204-280.
4. Kunegin S.V., Globální navigační satelitní systém „GLONASS“. Stránky historie. M.: 2013.
5. Shebshaevich V.S., Dmitriev P.P., Ivantsev N.V. et al., Síťové satelitní radionavigační systémy/Ed. V. S. Šebšajevič. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M.: Rozhlas a komunikace, 2013. - 408 s.

Pečlivě si prostudujte obsah a fragmenty práce. Peníze za zakoupené hotové práce nebudou vráceny z důvodu, že dílo nesplňuje Vaše požadavky nebo je jedinečné.

* Kategorie práce má hodnotící charakter v souladu s kvalitativními a kvantitativními parametry poskytnutého materiálu. Tento materiál, ani jako celek, ani žádná jeho část, není hotovou vědeckou prací, závěrečnou kvalifikační prací, vědeckou zprávou nebo jinou prací zajišťovanou státním systémem vědecké certifikace nebo nezbytnou pro absolvování průběžné nebo závěrečné certifikace. Tento materiál je subjektivním výsledkem zpracování, strukturování a formátování informací shromážděných jeho autorem a je určen především jako zdroj pro samostatnou přípravu práce na toto téma.

Úvod. 2

Účel práce.. 3

1. Rozvoj satelitní komunikační sítě. 4

2. Současný stav satelitní komunikační sítě. 7

3. Satelitní komunikační systém. 12

3.1. Satelitní opakovače.. 12

3.2. Dráhy družicového relé. 13

3.3. Oblasti pokrytí. 15

4. Aplikace družicových komunikací. 16

4.1. Páteřní satelitní komunikace. 16

4.2. systém VSAT. 16

4.3. Centrální řídící stanice. 17

4.4. Reléový satelit. 17

4.5. Účastnické terminály VSAT.. 18

5. Technologie VSAT. 18

6. Globální satelitní komunikační systém Globalstar 20

6.1. Pozemní segment Globalstar 21

6.2. Pozemní segment Globalstar v Rusku. 22

6.3. Technologie provozu systému Globalstar 23

6.4. Oblasti použití systému Globalstar 23

7. Návrh satelitní komunikační sítě. 24

7.1. Výpočet investičních nákladů na vypuštění satelitu a instalaci potřebného vybavení. 24

7.2. Kalkulace provozních nákladů. 25

7.3. Výplatní listina.. 25

7.4. Pojistné.. 26

7.5. Srážky z odpisů. 26

7.6. Náklady na elektřinu pro potřeby výroby. 26

7.7. Výpočet příjmu. 27

7.8. Výpočet ukazatelů výkonnosti. 28

7.9. Výpočet efektivnosti investičního projektu. 31

Závěr. 35

Seznam použitých zdrojů. 40

Úvod

Moderní realita již hovoří o nevyhnutelnosti nahrazení běžných mobilních a ještě více pevných telefonů satelitní komunikací. Nejnovější satelitní komunikační technologie nabízejí efektivní technicky a ekonomicky životaschopná řešení pro rozvoj jak univerzálně dostupných komunikačních služeb, tak sítí přímého audio a TV vysílání. Díky mimořádným úspěchům v oblasti mikroelektroniky se satelitní telefony staly tak kompaktními a spolehlivými při používání, že jsou stále více žádané mezi různými skupinami uživatelů a služba pronájmu satelitu je jednou z nejoblíbenějších služeb na moderním trhu satelitních komunikací. . Značné vyhlídky rozvoje, zřejmé výhody oproti jiné telefonii, spolehlivost a zaručená nepřetržitá komunikace – to vše je o satelitních telefonech.

Satelitní komunikace je dnes jediným cenově výhodným řešením pro poskytování komunikačních služeb účastníkům v oblastech s nízkou hustotou obyvatelstva, což potvrzuje řada ekonomických studií. Satelit je jediné technicky proveditelné a nákladově efektivní řešení, pokud je hustota obyvatelstva nižší než 1,5 osoby/km2. To naznačuje významné vyhlídky pro rozvoj družicových komunikačních služeb, zejména pro regiony s nízkou hustotou osídlení na velkém území.

Cíl práce

Seznamte se s historií družicové komunikace, funkcemi a perspektivami vývoje a návrhu družicové komunikace.

1. Rozvoj satelitní komunikační sítě

Historie vývoje družicových komunikací

Pětačtyřicetiletá historie vývoje CVS má pět charakteristických etap:

· 1957-1965 Přípravné období, které začalo v říjnu 1957 poté, co Sovětský svaz vypustil první umělou družici Země na světě a o měsíc později druhou. Stalo se tak v době vrcholící studené války a rychlých závodů ve zbrojení, takže satelitní technologie se přirozeně stala především majetkem armády. Uvažovaná etapa je charakterizována vypouštěním prvních experimentálních družic, včetně komunikačních družic, které byly vypouštěny především na nízké oběžné dráhy Země.

První geostacionární reléový satelit TKLSTAR byl vytvořen pro americkou armádu a vypuštěn na oběžnou dráhu v červenci 1962. Ve stejném období byla vyvinuta řada amerických vojenských komunikačních satelitů SYN-COM (Synchronous Communications Satellite).

První dva satelity byly vypuštěny na geosynchronní eliptické dráhy. Geostacionární satelit této řady SYNCOM-3 byl vypuštěn na oběžnou dráhu v únoru 1963 a byl prototypem prvního civilního komerčního GSR INTELSAT-1 (jiný název pro EARLY BIRD), který se stal prvním SR mezinárodní organizace Intelsat (International Telecommunications Satellite Organization), založená v srpnu 1964 roku. Během tohoto období nebyly ještě dostupné komerční satelitní komunikační služby, ale byla experimentálně prokázána proveditelnost výroby, vypuštění a úspěšné komunikace přes satelity na oběžné dráze Země.

· 1965-1973 Období rozvoje globálních síťových systémů založených na geostacionárních opakovačích. Rok 1965 byl ve znamení dubnového startu geostacionárního SR INTELSAT-1, což znamenalo počátek komerčního využití družicové komunikace. Rané družice řady INTELSAT zajišťovaly transkontinentální komunikaci a primárně podporovaly páteřní spojení mezi malým počtem národních vstupních pozemských stanic, které byly propojeny s národními veřejnými pozemními sítěmi.

Hlavní kanály zajišťovaly spojení, přes která se přenášel telefonní provoz, televizní signály a telexová komunikace. Intelsat SSS obecně doplňoval a zálohoval podmořské transkontinentální kabelové komunikační linky, které v té době existovaly. Až do počátku 70. let byly téměř všechny existující SSN používány k přenosu mezinárodního telefonního provozu a vysílání televizních programů.

· 1973-1982 Fáze rozsáhlého šíření regionálních a celostátních SSS. V tomto období byly poměrně intenzivně nasazovány regionální satelitní sítě, jako Euelsat, Aussat, a národní satelitní komunikační sítě, jako je Skynet v USA, jejichž hlavními službami byly stále telefonie a televize, stejně jako malé množství přenos dat. Nyní však byly tyto služby poskytovány velkému počtu pozemních terminálů a v některých případech byl přenos prováděn přímo do uživatelských terminálů.

V této etapě historického vývoje SSS vznikla mezinárodní organizace Inmarsat, která nasadila globální komunikační síť Inmarsat, jejímž hlavním účelem bylo zajišťovat komunikaci s loděmi na moři. Následně Inmarsat rozšířil své služby na všechny typy mobilních uživatelů.

· 1982-1990 Období rychlého rozvoje a šíření malých zemních terminálů. V 80. letech pokrok v technologii a technologii klíčových prvků SSN, stejně jako reformy k liberalizaci a demonopolizaci komunikačního průmyslu v řadě zemí, umožnily využívat satelitní kanály v podnikových obchodních komunikačních sítích, nazývaných VSAT. Zpočátku tyto sítě za přítomnosti komunikačních kanálů se střední šířkou pásma (ne více než 64 kbit/s) zajišťovaly jediný přenos informací a dat, o něco později byl implementován digitální přenos řeči a poté video.

Sítě VSAT umožnily instalovat kompaktní pozemské stanice satelitní komunikace v těsné blízkosti uživatelských kanceláří, čímž vyřešily problém „poslední míle“ pro velké množství firemních uživatelů, vytvořily podmínky pro pohodlnou a rychlou výměnu informací a umožnily odlehčit zatížení veřejných pozemních sítí.

Využití „inteligentních“ komunikačních satelitů.

· Od první poloviny 90. let vstoupil SSS do kvantitativně i kvalitativně nové etapy svého rozvoje.

V provozu, výrobě nebo návrhu bylo velké množství globálních a regionálních satelitních komunikačních sítí. Satelitní komunikační technologie se stala oblastí významného zájmu a obchodní činnosti. V tomto časovém období došlo k prudkému nárůstu rychlosti univerzálních mikroprocesorů a objemu polovodičových paměťových zařízení při současném zvýšení spolehlivosti a snížení spotřeby energie a nákladů na tyto komponenty. Polovodičová elektronika pro vesmírné aplikace musí být odolná vůči záření. čehož je dosaženo speciálními technologickými technikami a pečlivým stíněním radioelektronických obvodů.

Nástup radiaci odolných mikroprocesorů s taktovací frekvencí (1-4) MHz a vysokorychlostních obvodů RAM s kapacitou (10^5-10^6) Mbit posloužil jako technologický základ pro praktickou realizaci skutečně „ inteligentní“ BR“GK se schopnostmi a vlastnostmi, které se na první pohled zdály prostě fantastické.

2. Současný stav satelitní komunikační sítě

Ze všech četných komerčních projektů MSS (mobile satellite communications) v rozsahu pod 1 GHz byl implementován jeden systém Orbcomm, který zahrnuje 30 negeostacionárních (non-GSO) družic poskytujících pokrytí Země.

Díky použití relativně nízkých frekvenčních rozsahů systém umožňuje poskytování služeb nízkorychlostního přenosu dat, jako je e-mail, obousměrné stránkování a vzdálené monitorování, jednoduchým, levným předplatitelským zařízením. Hlavními uživateli Orbcommu jsou přepravní společnosti, pro které tento systém poskytuje cenově výhodné řešení pro sledování a řízení přepravy zboží.

Nejznámějším operátorem na trhu služeb MSS je Inmarsat. Trh nabízí asi 30 typů účastnických zařízení, přenosných i mobilních: pro pozemní, námořní a letecké použití, poskytujících přenos hlasu, faxu a dat rychlostí od 600 bps do 64 kbps. Inmarsat čelí konkurenci tří systémů MSS, konkrétně Globalstar, Iridium a Thuraya.

První dva poskytují téměř úplné pokrytí zemského povrchu pomocí velkých konstelací, v tomto pořadí sestávajících ze 40 a 79 satelitů mimo GSO. Očekává se, že Thuraya bude globální v roce 2007 s vypuštěním třetí geostacionární družice (GS O), která bude pokrývat americký kontinent, kde je v současné době nedostupná. Všechny tři systémy poskytují telefonní a nízkorychlostní datové služby přijímačům srovnatelným hmotností a velikostí s mobilními telefony GSM.

Ve světě také fungují čtyři regionální systémy PSS. V Severní Americe je to Mobile Satellite Ventures (MVS), která provozuje dva satelity MSAT. V roce 2000 začal fungovat systém Asia Cellular Satellite (Indonésie) se satelitem Garuda, který poskytuje služby MSS v asijském regionu. Ve stejném roce začaly dva satelity N-Star sloužit předplatitelům námořní MSS v 200-mílové pobřežní zóně Japonska. Austrálie má podobný námořní systém MSS, Optus.

Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) definuje budoucnost MSS jako satelitního segmentu systémů mobilních služeb třetí generace IMT-200. Satelitní sítě mohou poskytovat pokrytí v obslužných oblastech, kde rozvoj pozemních sítí není nákladově efektivní, zejména ve vzdálených a venkovských oblastech, a vytvořit pro ně horkou rezervu.

Strategie rozvoje MSS je založena na vytvoření tzv. Additional Ground Component (v USA - Ancillary Terrestrial Component (ATC) a v Evropě - Complementary Ground Component (CGC)) - jedná se o součást MSS, která zahrnuje pozemní stanice, které mají pevnou polohu a slouží ke zlepšení dostupnosti služeb sítě MSS v oblastech pokrytí, kde satelitní stanice nemohou poskytnout požadovanou kvalitu.

Předplatitelská zařízení v oblasti pokrytí základnových stanic budou pracovat s pozemní sítí a když ji opustíte, přepnou na práci se satelitem pomocí stejného frekvenčního pásma přiděleného pro MSS. Systémy MSS si přitom musí zachovat funkčnost a poskytovat požadované služby bez ohledu na ATC. Očekává se také, že satelitní komponenta IMT-2000 bude poskytovat napájecí spoje, jádrové sítě a horkou rezervu pro případ selhání nebo přetížení pozemní sítě.

ITU předpovídá, že do roku 2010 bude satelitní segment IMT-2000 vyžadovat asi 70 MHz v obou směrech. V souladu s Radiokomunikačním řádem by mělo být jako kořenové pásmo využíváno pásmo 1980-2010/2170-2200 MHz. Jsou-li požadovány další frekvence, správy mohou vybrat kteroukoli z frekvencí přidělených MSS v rozsahu 1–3 GHz, zejména:

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 dnešnímu dni již byly nastíněny programy pro realizaci koncepcí rozvoje stávajících systémů MSS. V prosinci 2005 Inmarsat oznámil spuštění své širokopásmové globální sítě (BGAN). Systém poskytuje služby mobilním a přenosným účastnickým zařízením s přenosovou rychlostí až 432 kbit/s a bude kompatibilní s pozemními mobilními sítěmi. Globalstar, Iridium a MVS očekávají do roku 2012-2013. kompletní aktualizace skupiny.

Všechny tři společnosti plánují vytvořit další pozemní komponent. Je však třeba vzít v úvahu několik skutečností, které mohou významně ovlivnit celkové závěry o ekonomické efektivitě a perspektivách rozvoje PSS:

Služby MSS jsou poptávány především specializovanými skupinami předplatitelů, zejména námořními a leteckými společnostmi, různými ministerstvy a zpravodajskými službami. Například největším firemním uživatelem systému Iridium je americké ministerstvo obrany, dvouletý kontrakt na 72 milionů dolarů poskytuje neomezenou konektivitu 20 000 uživatelům. Globalstar oznámil 300% nárůst denních účastnických připojení během obnovy po nedávných hurikánech ve Spojených státech a tsunami v jihovýchodní Asii;

Globalstar a Iridium prošly konkurzním řízením, takže ekonomické efektivity projektů v praxi bylo dosaženo na úkor krachu investorů;

Technologický vývoj může výrazně zlepšit výkonnostní charakteristiky satelitních účastnických přijímačů. Vzhledem k nutnosti zajistit vysokoenergetické palubní přijímače a omezenému využívanému spektru však bude ekonomicky nerentabilní nebo technicky nemožné poskytovat stejné služby mobilnímu účastnickému zařízení jako při práci s pozemní mobilní sítí.

Satelitní technologie tedy nelze považovat za skutečné konkurenty pozemních mobilních sítí. Realizace takových projektů může být ekonomicky odůvodněna pouze v případě, že je poskytnuto vládní financování. Nasazení segmentu ATC v praxi bude znamenat pouze to, že provozovatelé pozemních sítí budou moci rozvíjet své sítě v pásmech přidělených MSS.

Systémy PSS budou i nadále hrát důležitou roli pro práci orgánů činných v trestním řízení a při odstraňování následků přírodních katastrof a různých katastrof. Mezinárodní telekomunikační unie například uzavřela zvláštní dohodu o podmínkách využívání terminálů Thuraya pro poskytování komunikace při poskytování pomoci postiženým zemím v takových případech.

Komerčně perspektivním směrem rozvoje MSS nemusí být přenos řeči nebo dat do účastnických přijímačů, ale poskytování různých vysílacích služeb. V tomto případě budou vytvořeny překryvné sítě pro pozemní mobilní sítě, které mohou efektivně, jak z hlediska ekonomiky, tak využití spektra, poskytovat služby typu point-to-multipoint. To může zahrnovat vysílání zvukových a televizních programů a vysílání různých typů dat všem nebo určitým kategoriím předplatitelů.

Největší anglický provozovatel satelitní televize BSkyB například podepsal s Vodafonem smlouvu o vytvoření balíčku SKY Mobile TV, který nabízí mobilním předplatitelům různé vysílané programy. Podobný projekt Unlimited Mobile TV, který zahrnuje vytvoření hybridní sítě pozemního a satelitního vysílání, zahájily společnosti Alcatel a SFR ve Francii.

Další konkrétní aplikací služeb MSS, která se v současnosti v Evropě zkoumá, by bylo poskytování všech typů služeb skupinovým přijímačům instalovaným na vysokorychlostních vozidlech, jako jsou meziměstské a mezinárodní vlaky a autobusy.

3. Satelitní komunikační systém

3.1. Satelitní opakovače

Poprvé byly během let výzkumu použity pasivní satelitní opakovače (příkladem jsou satelity Echo a Echo-2), které byly jednoduchým reflektorem rádiového signálu (často kovová nebo polymerová koule s kovovým povlakem), který nenesl žádné transceiver zařízení na palubě. Takové satelity se nerozšířily.

Všechny moderní komunikační satelity jsou aktivní. Aktivní opakovače jsou vybaveny elektronickým zařízením pro příjem, zpracování, zesílení a přenos signálu. Satelitní opakovače mohou být neregenerační nebo regenerační. Neregenerativní družice poté, co přijme signál z jedné pozemské stanice, přenese jej na jinou frekvenci, zesílí a přenese na jinou pozemskou stanici. Satelit může využívat několik nezávislých kanálů, které provádějí tyto operace, z nichž každý pracuje na určité části spektra (tyto kanály pro zpracování se nazývají transpondéry).

Regenerační satelit přijímaný signál demoduluje a znovu moduluje. Díky tomu se oprava chyb provádí dvakrát: na satelitu a na přijímací pozemské stanici. Nevýhodou této metody je složitost (a tedy mnohem vyšší cena za satelit), a také větší zpoždění přenosu signálu.

3.2. Dráhy družicového relé

Dráhy, na kterých jsou umístěna satelitní relé, jsou rozděleny do tří tříd:

· rovníkový

· nakloněný

· polární

Důležitou variací rovníkové dráhy je geostacionární dráha, při které se družice otáčí úhlovou rychlostí rovnou úhlové rychlosti Země ve směru, který se shoduje se směrem otáčení Země. Zjevnou výhodou geostacionární oběžné dráhy je, že přijímač v obsluhované oblasti „vidí“ satelit neustále.

Existuje však pouze jedna geostacionární dráha a není možné na ni umístit všechny satelity. Další nevýhodou je velká nadmořská výška, a tedy i vysoké náklady na vynesení satelitu na oběžnou dráhu. Navíc satelit na geostacionární oběžné dráze není schopen obsluhovat pozemské stanice v polární oblasti.

Šikmá dráha tyto problémy řeší, nicméně vzhledem k pohybu družice vůči pozorovateli na zemi je nutné vynést na jednu oběžnou dráhu alespoň tři družice, aby byl zajištěn nepřetržitý přístup ke komunikaci.

Při použití nakloněných drah jsou pozemské stanice vybaveny sledovacími systémy, které nasměrují anténu na satelit. Stanice operující se satelity na geostacionární dráze jsou také typicky vybaveny takovými systémy pro kompenzaci odchylek od ideální geostacionární dráhy. Výjimkou jsou malé antény používané pro příjem satelitní televize: jejich vyzařovací diagram je dostatečně široký, takže necítí vibrace satelitu blízko ideálního bodu.

Polární - dráha se sklonem dráhy k rovníkové rovině devadesát stupňů.

3.3. Oblasti pokrytí

Protože rádiové frekvence jsou omezeným zdrojem, je nutné zajistit, aby různé pozemské stanice mohly používat stejné frekvence. To lze provést dvěma způsoby: prostorová separace - každá satelitní anténa přijímá signál pouze z určité oblasti, přičemž různé oblasti mohou využívat stejné frekvence, polarizační separace - různé antény přijímají a vysílají signál ve vzájemně kolmých rovinách polarizace, přičemž stejné stejné frekvence lze použít dvakrát (pro každou z rovin).

Typická mapa pokrytí družice na geostacionární oběžné dráze obsahuje následující komponenty: globální paprsek - komunikuje s pozemskými stanicemi v celé oblasti pokrytí a jsou mu přiděleny frekvence, které se nepřekrývají s jinými paprsky tohoto satelitu. Paprsky západní a východní polokoule - tyto paprsky jsou polarizovány v rovině A a stejný frekvenční rozsah je použit na západní a východní polokouli. Zónové paprsky - polarizované v rovině B (kolmé k A) a využívají stejné frekvence jako polokulové paprsky. Pozemská stanice umístěná v jedné ze zón tedy může také používat polokulové paprsky a globální paprsek.

V tomto případě jsou všechny frekvence (kromě těch vyhrazených pro globální paprsek) používány opakovaně: na západní a východní polokouli a v každé ze zón.

4. Aplikace družicové komunikace

4.1. Páteřní satelitní komunikace

Zpočátku byl vznik satelitní komunikace diktován potřebami přenosu velkých objemů informací. Prvním satelitním komunikačním systémem byl systém Intelsat, poté vznikly podobné regionální organizace (Eutelsat, Arabsat a další). Postupem času se podíl hlasového přenosu na celkovém objemu dálkového provozu neustále snižoval a ustupoval přenosu dat. S rozvojem sítí z optických vláken začaly tyto sítě vytlačovat satelitní komunikaci z trhu páteřní komunikace.

4.2. systém VSAT

Mezi satelitními technologiemi přitahuje zvláštní pozornost vývoj technologií satelitní komunikace, jako je VSAT (Very Small Aperture Terminal).

Na základě zařízení VSAT je možné budovat multiservisní sítě, které poskytují téměř všechny moderní komunikační služby: přístup k internetu; telefonní komunikace; kombinování lokálních sítí (budování VPN sítí); Přenos audio a video informací; rezervace stávajících komunikačních kanálů; sběr dat, monitorování a dálkové ovládání průmyslových zařízení a mnoho dalšího.

Trochu historie. Rozvoj sítí VSAT začíná vypuštěním prvního komunikačního satelitu. Koncem 60. let, během experimentů s družicí ATS-1, byla vytvořena experimentální síť skládající se z 25 pozemských stanic, satelitní telefonní komunikace na Aljašce. Linkabit, jeden z prvních, kdo vytvořil Ku-band VSAT, se spojil s M/A-COM, který se následně stal předním dodavatelem zařízení VSAT. Hughes Communications získala divizi od M/A-COM a přeměnila ji na Hughes Network Systems. V současné době je Hughes Network Systems předním světovým dodavatelem širokopásmových satelitních komunikačních sítí. Satelitní komunikační síť založená na VSAT zahrnuje tři klíčové prvky: centrální řídicí stanici (CCS), přenosový satelit a uživatelské terminály VSAT.

4.3. Centrální řídící stanice

NCC zahrnuje vysílací a přijímací zařízení, anténní napáječe a sadu zařízení, která plní funkce monitorování a řízení provozu celé sítě, přerozdělování jejích zdrojů, identifikace poruch, účtování síťových služeb a propojení s pozemními komunikačními linkami. Pro zajištění spolehlivosti komunikace má zařízení minimálně 100% redundanci. Centrální stanice je propojena s libovolnými pozemními dálkovými komunikačními linkami a má schopnost přepínat informační toky, čímž podporuje informační interakci mezi uživateli sítě a s účastníky externích sítí (internet, celulární sítě, PSTN atd.).

4.4. Reléový satelit

Sítě VSAT jsou budovány na bázi geostacionárních reléových satelitů. Nejdůležitějšími vlastnostmi satelitu jsou výkon palubních vysílačů a počet radiofrekvenčních kanálů (svazků nebo transpondérů) na něm. Standardní trunk má šířku pásma 36 MHz, což odpovídá maximální propustnosti cca 40 Mbit/s. V průměru se výkon vysílače pohybuje od 20 do 100 wattů. V Rusku patří mezi příklady přenosových satelitů komunikační a vysílací satelity Jamal. Jsou určeny pro rozvoj kosmického segmentu OJSC Gazcom a byly instalovány na orbitálních pozicích 49° východně. d. a 90° východně. d.

4.5. Účastnické terminály VSAT

Účastnický terminál VSAT je malá satelitní komunikační stanice s anténou o průměru 0,9 až 2,4 m, určená především pro spolehlivou výměnu dat prostřednictvím satelitních kanálů. Stanice se skládá z anténního napáječe, externí externí radiofrekvenční jednotky a vnitřní jednotky (satelitního modemu). Externí jednotka je malý transceiver nebo pouze přijímač. Vnitřní jednotka zajišťuje propojení satelitního kanálu s koncovým zařízením uživatele (počítač, LAN server, telefon, fax atd.).

5. Technologie VSAT

Existují dva hlavní typy přístupu k satelitnímu kanálu: obousměrný (duplexní) a jednosměrný (simplexní, asymetrický nebo kombinovaný).

Při organizování jednosměrného přístupu se spolu se satelitním zařízením nutně používá pozemní komunikační kanál (telefonní linka, optické vlákno, celulární sítě, rádiový internet), který se používá jako kanál požadavku (také nazývaný zpětný kanál). Satelitní kanál se používá jako přímý kanál pro příjem dat do účastnického terminálu (používá se standard DVB). Jako přijímací zařízení je použit standardní set skládající se z přijímací parabolické antény, konvertoru a satelitního DVB přijímače v podobě PCI karty instalované v počítači nebo externí USB jednotky.

Při organizování obousměrného přístupu lze zařízení VSAT použít pro kanály vpřed i vzad. Přítomnost pevných linek v tomto případě není nutná, ale lze je také využít (například pro účely redundance).

Dopředný kanál je obvykle vytvořen v souladu se specifikacemi standardu DVB-S a je vysílán prostřednictvím komunikačního satelitu do všech účastnických stanic sítě umístěných v pracovní oblasti. Ve zpětném kanálu se tvoří samostatné relativně nízkorychlostní toky TDMA. Zároveň se pro zvýšení propustnosti sítě využívá tzv. multifrekvenční technologie TDMA (MF-TDMA), která zajišťuje frekvenční skoky při přetížení jednoho ze zpětných kanálů.

Sítě VSAT mohou být organizovány v následujících topologiích: plná síť („každý každému“), radiální („hvězda“) a radiální uzel (kombinovaná) topologie. Každá topologie má své výhody a nevýhody, výběr jedné nebo druhé topologie musí být proveden s ohledem na individuální vlastnosti projektu. Satelitní komunikace je druh rádiové komunikace. Satelitní signály, zejména vysokofrekvenční Ku a Ka pásma, jsou náchylné k útlumu ve vlhké atmosféře (déšť, mlha, mraky). Tento nedostatek lze snadno překonat při navrhování systému.

Satelitní komunikace je rušena jinou rádiovou komunikací. Pro satelitní komunikaci jsou však přidělena frekvenční pásma, která nejsou využívána jinými rádiovými systémy a navíc satelitní systémy využívají vysoce směrové antény, které umožňují zcela se zbavit rušení. Většinu nedostatků satelitních komunikačních systémů tedy odstraňuje správný návrh sítě, volba technologie a umístění antény.

Technologie VSAT je velmi flexibilní systém, který umožňuje vytvářet sítě splňující ty nejpřísnější požadavky a poskytující širokou škálu služeb přenosu dat. Rekonfigurace sítě, včetně změny výměnných protokolů, přidání nových terminálů nebo změny jejich geografické polohy, se provádí velmi rychle. Oblíbenost VSAT ve srovnání s jinými typy komunikace při vytváření podnikových sítí je vysvětlena následujícími úvahami: pro sítě s velkým počtem terminálů a se značnými vzdálenostmi mezi účastníky jsou provozní náklady výrazně nižší než při použití pozemních sítí

6. Globální satelitní komunikační systém Globalstar

Systém Globalstar je konsorciem Globalstar L.P od mezinárodních telekomunikačních společností Loral Space & Telecommunications, Qualcomm, Elsag Baily, Space Systems/Loral, Daimler-Benz Aerospace, Alenia, Alcatel, Hyundai, Dacom a telekomunikačních operátorů - France Telecom, Vodafone Goup. Konsorcium bylo založeno v roce 1991. Systém Globalstar byl vytvořen jako systém navržený pro interakci se stávajícími celulárními sítěmi, doplňující a rozšiřující jejich schopnosti poskytováním komunikace mimo oblasti pokrytí. Systém navíc poskytuje možnost jej použít jako alternativu k pozemní komunikaci v odlehlých oblastech, kde je z nějakého důvodu nemožné použití mobilní komunikace nebo veřejné sítě.
V Rusku je provozovatelem satelitního komunikačního systému Globalstar uzavřená akciová společnost GlobalTel. Jako výhradní poskytovatel globálních mobilních satelitních komunikačních služeb systému Globalstar poskytuje CJSC GlobalTel komunikační služby po celé Ruské federaci. Díky vytvoření společnosti CJSC GlobalTel mají obyvatelé Ruska další možnost komunikovat přes satelit odkudkoli v Rusku s téměř kdekoli na světě.

Systém Globalstar poskytuje svým předplatitelům vysoce kvalitní satelitní komunikaci pomocí 48 funkčních a 8 náhradních satelitů na nízké oběžné dráze umístěných ve výšce 1410 km. (876 mil) od povrchu Země. Systém zajišťuje globální pokrytí téměř celého povrchu zeměkoule mezi 700 severní a jižní šířkou s rozšířením na 740. Satelity jsou schopny přijímat signály až z 80 % zemského povrchu, tedy téměř odkudkoli na zeměkouli s s výjimkou polárních oblastí a některých oblastí centrálních oceánů . Satelity systému jsou jednoduché a spolehlivé.

6.1. Pozemní segment Globalstar

Pozemní segment systému Globalstar se skládá z řídicích center kosmických lodí, komunikačních řídicích center, sítě regionálních pozemních vstupních stanic a sítě pro výměnu dat.
Gateway stanice jsou navrženy tak, aby organizovaly rádiový přístup uživatelů systému Globalstar do systémových přepínacích center při navazování komunikace mezi uživateli systému, jakož i s uživateli pozemních a satelitních pevných a mobilních sítí, s jejichž operátory je provedeno propojení. Brány jsou součástí systému Globalstar a poskytují spolehlivé telekomunikační služby pevným a mobilním předplatitelským terminálům v celé oblasti globálních služeb. Pozemní řídicí centra plánují komunikační plány pro brány a také řídí přidělování satelitních zdrojů pro každou bránu. Ovládací centrum satelitního segmentu monitoruje satelitní systém. Spolu se zdroji záložního centra monitoruje oběžné dráhy, zpracovává telemetrické informace a vydává příkazy družicové konstelaci. Satelity Globalstar nepřetržitě přenášejí telemetrická data, která monitorují stav systému a také informace o celkovém stavu satelitů. Centrum také sleduje starty satelitů a jejich rozmístění ve vesmíru. Satelitní segmentové řídicí středisko a pozemní řídicí střediska spolu udržují neustálý kontakt prostřednictvím datové sítě Globalstar.

6.2. Pozemní segment Globalstar v Rusku

Ruský pozemní segment systému Globalstar zahrnuje 3 brány umístěné v blízkosti Moskvy, Novosibirsku a Chabarovsku. Pokrývají území Ruska od jižní hranice do 74 stupňů. S. w. a od západní hranice po 180. poledník, poskytující garantovanou kvalitu služeb jižně od 70. rovnoběžky.

Ruské bránové stanice Globalstar jsou připojeny k síti PSTN prostřednictvím automatických spojovacích uzlů, mají spojovací linky s mezinárodními spojovacími centry a jsou také propojeny digitálními cestami „každý ke každému“. Každá vstupní stanice je integrována se stávajícími pevnými a mobilními sítěmi v Rusku. Brány mají status meziměstské stanice v národní síti Ruské federace. Ruský segment satelitního systému Globalstar je považován za novou komunikační síť na území Ruské federace.

6.3. Technologie systému Globalstar

Satelity fungují podle architektury „ohnuté trubky“ – přijímající signál předplatitele, několik satelitů jej pomocí technologie CDMA současně vysílá do nejbližší pozemní stanice rozhraní. Pozemní vstupní stanice vybere nejsilnější signál, autorizuje jej a směruje k volanému účastníkovi.

6.4. Oblasti použití systému Globalstar

Systém Globalstar je navržen tak, aby poskytoval vysoce kvalitní satelitní služby širokému spektru uživatelů, včetně: hlasu, služby krátkých zpráv, roamingu, určování polohy, faxu, dat, mobilního internetu.

Předplatiteli, kteří používají přenosná a mobilní zařízení, mohou být firmy a soukromé osoby pracující v oblastech, které nejsou pokryty mobilními sítěmi, nebo jejichž specifická práce zahrnuje časté služební cesty do míst, kde není připojení nebo kde je špatná kvalita komunikace.

Systém je určen pro široké spektrum spotřebitelů: zástupce médií, geology, pracovníky ve výrobě a zpracování ropy a plynu, drahé kovy, stavební inženýry, energetiky. Zaměstnanci ruských vládních agentur – ministerstev a resortů (například ministerstva pro mimořádné situace) mohou při své činnosti aktivně využívat satelitní komunikaci. Speciální sady pro instalaci na vozidla mohou být účinné při použití na užitkových vozidlech, rybářských a jiných typech námořních a říčních plavidel, železniční dopravě atd.

7. Návrh satelitní komunikační sítě.

7.1. Výpočet investičních nákladů na vypuštění satelitu a instalaci potřebného vybavení.

Tabulka 1.1 – Výchozí údaje pro výpočet kapitálových nákladů

K o - kapitálové investice na nákup zařízení pro servis družice;

К с – kapitálové investice na pořízení satelitu;

Km – náklady na instalaci zařízení;

K tr – náklady na dopravu;

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Vloženo na http://www.allbest.ru/

Kurz na téma: "Satelitní komunikační sítě"

Úvod

1. Architektura SSS

1.1 Vesmírný segment

1.2 Zemní segment

1.3 Frekvenční rozsahy

1.4 Topologie

2. Satelitní komunikační technologie

2.1 VSAT (terminál s velmi malou aperturou)

2.2 SCPC (jeden kanál na operátora)

Závěr

Seznam použitých zdrojů

Glosář

Úvod

Komunikační sítě jsou komplexy technických prostředků, které zajišťují výměnu informací komunikačními kanály mezi geograficky rozmístěnými objekty. V současné době ve světě vznikají komunikační sítě, jejichž složitá struktura závisí jak na technických možnostech a prostředcích použitých při jejich vytváření, tak na požadovaných vlastnostech těchto sítí. Obecně komunikační síť zahrnuje následující uzly: účastnické uzly, koncentrační uzly, přepínací uzly, směrovací uzly a přenosové uzly. V sítích vybudovaných na principu přepínání okruhů se odeslaná zpráva přenáší z jednoho síťového uzlu do druhého směrem k příjemci. Uzly takové sítě se skládají z vyrovnávacích jednotek, které plní role při koordinaci příchozích informačních toků a jejich přenosové rychlosti.

Myšlenka družicové komunikace je poměrně jednoduchá a spočívá ve skutečnosti, že na palubě umělé družice Země (AES), která se pohybuje po oběžné dráze Země, je instalována mezilehlá radioreléová komunikační síť téměř bez energie. spotřeba pro tento pohyb. Vzhledem k tomu, že oblast viditelnosti satelitu je téměř polovina zeměkoule, není potřeba řetěz opakovačů. V počátečních letech éry satelitní komunikace se používaly pasivní satelitní opakovače (příkladem jsou družice Echo a Echo-2), které byly jednoduchým reflektorem rádiového signálu a na palubě nenesly žádné transceiverové zařízení. Moderní komunikační satelity jsou aktivní vysílací a přijímací zařízení. Jsou vybaveny elektronickým zařízením pro příjem, zpracování, zesílení a přenos signálu. Od poloviny 70. let se začalo šířit regionální a národní satelitní komunikační systémy (SCC). Tyto sítě byly budovány buď na základě vlastních geostacionárních opakovačů nebo satelitních komunikačních kanálů pronajatých od společnosti Intelsat. Hlavní funkcí těchto sítí byla distribuce televizního signálu a telefonování. Pozemní stanice CCC vyžadovaly malou kapacitu, takže byly menší, jednodušší a levnější.

Dráhy, na kterých jsou umístěna satelitní relé, jsou rozděleny do tří tříd:

* Rovníkový;

* Nakloněný;

* Polární.

Důležitou variací rovníkové dráhy je geostacionární dráha, při které se družice otáčí úhlovou rychlostí rovnou úhlové rychlosti Země ve směru, který se shoduje se směrem otáčení Země. Zjevnou výhodou geostacionární oběžné dráhy je, že přijímač v obsluhované oblasti „vidí“ satelit neustále.

Existuje však pouze jedna geostacionární dráha a není možné na ni umístit všechny satelity. Další nevýhodou je velká nadmořská výška, a tedy i vysoké náklady na vynesení satelitu na oběžnou dráhu. Navíc satelit na geostacionární oběžné dráze není schopen obsluhovat pozemské stanice v polární oblasti.

Šikmá dráha tyto problémy řeší, nicméně vzhledem k pohybu družice vůči pozorovateli na zemi je nutné vynést na jednu oběžnou dráhu alespoň tři družice, aby byl zajištěn nepřetržitý přístup ke komunikaci.

Polární dráha je extrémní případ nakloněné dráhy (se sklonem 90°).

Při použití nakloněných drah jsou pozemské stanice vybaveny sledovacími systémy, které nasměrují anténu na satelit. Stanice operující se satelity na geostacionární dráze jsou také typicky vybaveny takovými systémy pro kompenzaci odchylek od ideální geostacionární dráhy. Výjimkou jsou malé antény používané pro příjem satelitní televize: jejich vyzařovací diagram je dostatečně široký, takže necítí vibrace satelitu blízko ideálního bodu.

Protože rádiové frekvence jsou omezeným zdrojem, je nutné zajistit, aby různé pozemské stanice mohly používat stejné frekvence. Můžete to udělat dvěma způsoby:

Prostorové dělení - každá satelitní anténa přijímá signál pouze z určité oblasti, přičemž různé oblasti mohou využívat stejné frekvence;

Polarizační oddělení - různé antény přijímají a vysílají signály ve vzájemně kolmých rovinách polarizace, přičemž stejné frekvence lze použít dvakrát (pro každou z rovin).

Typická mapa pokrytí pro satelit na geostacionární oběžné dráze obsahuje následující komponenty:

Globální paprsek - komunikuje s pozemskými stanicemi v celé oblasti pokrytí, jsou mu přiděleny frekvence, které se nekříží s ostatními paprsky této družice;

Paprsky západní a východní polokoule - tyto paprsky jsou polarizovány v rovině A a stejný frekvenční rozsah je použit na západní a východní polokouli.

Zónové paprsky jsou polarizovány v rovině B (kolmé k A) a využívají stejné frekvence jako polokulové paprsky. Pozemská stanice umístěná v jedné ze zón tedy může také používat polokulové paprsky a globální paprsek.

1 . Architektura SSS

1.1 Vesmírný segment

Když lidé mluví o vesmírném segmentu, obvykle mají na mysli přenosové satelity a prostředky pro jejich vynesení na oběžnou dráhu, stejně jako pozemní řídicí systémy. Reléové družice představují většinu vesmírného segmentu. Skládají se ze dvou hlavních součástí: vesmírné platformy a palubního opakovače. Palubní opakovač přijímá signály z pozemských stanic, zesiluje je a vysílá je do země. Pomocí palubních antén je signál vysílaný satelitem zaostřen do jednoho nebo několika paprsků, čímž je zajištěno vytvoření požadované oblasti pokrytí. Hlavní charakteristiky komunikačních satelitů jsou: počet radiofrekvenčních kanálů (opakovačů) nebo svazků, výkon vysílačů v každém svazku (obvykle reprezentovaný jako ekvivalentní izotropně vyzařovaný výkon nebo EIRP) a počet a velikost oblastí služeb.

Pro snížení vzájemného rušení je přenos signálu ze satelitu (Downlink) prováděn na frekvenci odlišné od frekvence přenosu signálu ze země na satelit (Uplink). Proto satelitní zesilovače obsahují frekvenční měniče. Obvykle je frekvence downlinku nižší než uplink linky. Pro satelitní komunikační systémy jsou přiděleny určité frekvenční rozsahy, z nichž každý má své vlastní charakteristiky. Počet, velikosti a tvary servisních oblastí jsou určeny konstrukcí antén. Vesmírná platforma je navržena pro podporu provozu komunikační družice. Hlavními funkcemi vesmírné platformy je poskytovat energii palubnímu transpondéru a udržovat satelit na dané oběžné dráze. Napájení palubního zařízení je obvykle realizováno ze solárních panelů a záložních baterií.

Vlivem gravitačních sil se družice vychyluje z dané dráhy, proto je nutné ji periodicky korigovat pomocí speciálních proudových motorů instalovaných na družici. Proto významnou část hmotnosti geostacionárních družic tvoří hmotnost pohonného systému a paliva pro korekční motory. Zásoba paliva pro korekci oběžné dráhy spolu se spolehlivostí a životností palubního vybavení určuje aktivní životnost komunikačních satelitů. Provozní řízení a kontrolu palubních systémů provádí palubní počítač. Všechny telemetrické informace o stavu družicových systémů jsou navíc přenášeny na zem. Na základě výsledků telemetrického sledování a měření orbitálních parametrů satelitu mu pozemní řídicí komplex (GCU) předává příkazy pro korekci oběžné dráhy a ovládání palubního zařízení.

1.2 Segment Země

Zemním segmentem je síť účastnických stanic satelitní komunikace instalovaná u uživatelů a také řídicí centrum sítě (pokud je nutné jej využít). Účastnické stanice mohou být jak stacionární, tak mobilní. Až 90 % nákladů většiny satelitních komunikačních systémů se obvykle vyskytuje na pozemním segmentu.

Typická pozemská stanice (ES) pevného satelitního komunikačního systému (FSS) se skládá z následujících hlavních uzlů:

* vesmírná komunikační stanice (SCS);

* zařízení pro vytváření kanálů (KOA);

* koncová zařízení;

* zařízení spojovacího vedení.

Vesmírná komunikační stanice zajišťuje příjem a přenos informací přes satelitní kanál. Zahrnuje anténní systém, vysílací a přijímací zařízení a frekvenční měniče. Rozměry antény a výkon vysílače jsou určeny EIRP satelitu a kvalitou jeho přijímacích antén a také frekvenčním pásmem vysílaného signálu.

Zařízení pro tvorbu kanálů generuje a zpracovává modulační signál, zajišťuje proceduru přístupu na více stanic (multiplexování / demultiplexování signálů), kódování a dekódování signálů a jejich modulaci-demodulaci.

Komunikace kanálotvorného zařízení s SCS se provádí na střední frekvenci, obvykle 70 MHz, někdy 140 MHz.

Složení koncového zařízení závisí na účelu pozemské stanice a typu přenášených informací. U datových sítí to mohou být sběrače/disassemblery paketů, přepínače paketů atd. V telefonních komunikačních systémech to zahrnuje modemy, kodéry a dekodéry, přepínače a telefonní ústředny.

Zařízení kmenového vedení je navrženo pro propojení pozemských stanic s pozemními komunikačními linkami a uživatelským zařízením.

1.3 Frekvenční rozsahy

V roce 1977 se konala Světová administrativní rozhlasová konference (WARC-77), která měla naplánovat vysílací satelitní službu, na níž byly přijaty aktuální Radiokomunikační řád. V souladu s ní je celé území Země rozděleno do tří regionů, z nichž každý má přidělena vlastní frekvenční pásma pro vysílání.

Region 1 – zahrnuje Afriku, Evropu, Rusko, Mongolsko a země SNS.

Region 2 - pokrývá území Severní a Jižní Ameriky.

Region 3 zahrnuje území jižní a jihovýchodní Asie, Austrálie a tichomořských ostrovních států.

V souladu s tímto nařízením je pro satelitní komunikační systémy přiděleno několik frekvenčních rozsahů, z nichž každý je označen písmenem latinské abecedy:

L-rozsah 1,452-1,550 a 1,610-1,710;

S-rozsah 1,93 - 2,70;

C- rozmezí 3,40 - 5,25 a 5,725 - 7,075;

X-rozsah 7,25 - 8,40;

Ku-rozsah 10,70 - 12,75 a 12,75 - 14,80;

Ka- rozsah 15.40 - 26.50 a 27.00 -30.20.

Většina existujících satelitních komunikačních systémů založených na geostacionárních družicích pracuje v pásmech C (6/4 GHz) a Ku (14/11 GHz). Ka-band se u nás zatím příliš nepoužívá, ale v Americe a Evropě probíhá jeho prudký rozvoj. Účinnost přijímacích zrcadlových antén ("talířů") je úměrná počtu vlnových délek, které se vejdou do jejího průměru. A vlnová délka klesá s rostoucí frekvencí. V důsledku toho se při stejné účinnosti velikost antény zmenšuje s rostoucí frekvencí. Pokud je pro příjem v pásmu C potřeba anténa 2,4 - 4,5 m, pak pro pásmo Ku se velikost zmenší na 0,6 - 1,5 m, pro pásmo Ka to může být již 30 - 90 cm a pro pásmo K - pouze 10 - 15 cm.

Anténa v pásmu Ku má při stejné velikosti zisk přibližně o 9,5 dB větší než anténa v pásmu C. Obvykle EIRP satelitů v pásmu C nepřesahuje 40–42 dB, zatímco v pásmu Ku úrovně EIRP 50-54 dB není neobvyklé pro pevné satelitní komunikační systémy a dokonce 60-62 dB pro satelity systémů NTV. Ze stejných důvodů je zisk přijímacích antén na reléových družicích v pásmu Ku vyšší než v pásmu C. V důsledku toho jsou velikosti antén a vysílací výkon pozemských stanic v pásmu Ku ve většině případů menší než v pásmu C. C pásmo.

Například pro práci s družicí Horizon v pásmu C jsou potřeba pozemské stanice s anténami alespoň 3,5 m a vysílačem o výkonu cca 20 W. Pozemské stanice se stejnou kapacitou pro provoz s družicí Intelsat v pásmu Ku lze přitom vybavit anténami o průměru 1,2 m a vysílačem 1W. Cena první stanice je přibližně dvakrát vyšší než u druhé stanice se stejnými uživatelskými vlastnostmi. Pásmu Ku podporuje i fakt, že frekvenční pásmo přidělené ITU pro satelitní komunikační systémy v tomto pásmu je více než dvakrát větší než pásmo v pásmu C. Mezi nevýhody pásma Ku patří zvýšené ztráty při dešti oproti do pásma C, což vyžaduje vytvoření rezervy zisku antény pro jejich kompenzaci. To omezuje použití Ku pásma v oblastech s tropickým a subtropickým klimatem. Pro většinu regionů Ruska požadovaná rezerva nepřesahuje 3-4 dB, k jejímu vytvoření stačí zvětšit průměr antény o 20-30% ve srovnání s regiony se suchým klimatem.

Vzhledem k výše uvedenému je většina satelitních komunikačních sítí na bázi VSAT postavena v pásmu Ku. Pro provoz satelitních komunikačních systémů jsou přidělena určitá frekvenční pásma, do kterých lze umístit velké množství kanálů. U aktuálně používaných modulačních technik je šířka pásma jednoho simplexního (jednosměrného) kanálu, vyjádřená v kilohertzech (KHz), přibližně rovna přenosové rychlosti, vyjádřené v kilobitech za sekundu (Kbps). Pro přenos dat v jednom směru rychlostí 64 Kbps je tedy vyžadována šířka pásma přibližně 65 KHz a pro kanál E1 (2048 Kbps) je vyžadována šířka pásma přibližně 2 MHz.

Pro obousměrnou (duplexní) komunikaci je třeba zdvojnásobit požadovanou šířku pásma. V důsledku toho bude pro organizaci duplexního kanálu s přenosovou rychlostí 2 Mbit/s zapotřebí frekvenční pásmo přibližně 4 MHz. Tento vztah platí pro většinu ostatních rozhlasových kanálů, nejen pro ty satelitní. U standardního satelitního svazku 36 MHz je maximální přenosová rychlost asi 36 Mbit/s. Většina uživatelů ale nepotřebuje tak vysoké rychlosti a využívá pouze část této šířky pásma.

1.4 Topologie

V závislosti na rozložení provozu mezi účastníky se architektura satelitních komunikačních sítí liší těmito způsoby: konfigurací provozu a strukturou řízení.

V závislosti na konfiguraci provozu existují:

Síť point-to-point. Umožňuje přímou duplexní komunikaci mezi dvěma vzdálenými účastnickými stanicemi prostřednictvím vyhrazených kanálů. Toto komunikační schéma je nejúčinnější, když jsou kanály silně zatíženy (alespoň 30 - 40 %). Výhodou této architektury je jednoduchost organizace komunikačních kanálů a jejich úplná transparentnost pro různé výměnné protokoly. Taková síť navíc nevyžaduje systém řízení.

Hvězdná síť. Jedná se o nejběžnější architekturu pro výstavbu síťové sítě s účastnickými stanicemi třídy VSAT. Taková síť zajišťuje vícesměrný radiální provoz mezi centrální pozemskou stanicí (centrální pozemská stanice nebo HUB v anglické literatuře) a vzdálenými periferními stanicemi (terminály) podle energeticky efektivního schématu: malá pozemská stanice - velká pozemská stanice, vybavená anténa s velkým průměrem a výkonný vysílač. Nevýhodou hvězdicové architektury je přítomnost dvojitého skoku v komunikaci mezi síťovými terminály, což vede ke znatelnému zpoždění signálu.

Sítě VSAT podobné architektury se široce používají k organizaci výměny informací mezi velkým počtem vzdálených terminálů, které nemají významný vzájemný provoz, a centrálou společnosti, různými dopravními, výrobními a finančními institucemi. Podobně jsou budovány telefonní komunikační sítě pro obsluhu vzdálených účastníků, kterým je poskytován přístup k veřejné komutované telefonní síti prostřednictvím centrální stanice napojené na pozemní ústřednu nebo automatickou telefonní ústřednu (ATS). Monitorovací a řídící funkce v hvězdicové síti jsou obvykle centralizovány a soustředěny v centrální řídicí stanici (CCS) sítě. NCC provádí servisní funkce navazování spojení mezi účastníky sítě (terestriální i satelitní terminály) a udržování provozního stavu všech periferních zařízení.

Na síti „každý s každým“. Je zajištěno přímé spojení mezi libovolnými účastnickými stanicemi (tzv. komunikační režim „single-hop“). Počet požadovaných duplexních rádiových kanálů je N x (N - 1), kde N je počet účastnických stanic v síti. V tomto případě musí mít každá účastnická stanice N - 1 kanálů transceiveru. Tato architektura je optimální pro telefonní sítě vytvořené v těžko dostupných nebo odlehlých oblastech, stejně jako pro datové sítě s relativně malým počtem vzdálených terminálů.

Vzhledem k tomu, že VSAT vyžaduje větší energetické zdroje pro provoz mezi dvěma malými terminály oproti hvězdné síti, je v sítích „každý každému“ u účastnických stanic nutné použít výkonnější vysílače a antény většího průměru, které výrazně ovlivňuje jejich cenu.

Každá z těchto topologií má své výhody a nevýhody. V situacích reálného světa je často potřeba poskytovat širokou škálu služeb, z nichž každá je lépe implementována v různých topologiích. Proto je mnoho sítí postaveno pomocí smíšených topologií.

Existují různé typy ovládání:

Centralizovaný typ správy, v tomto případě centrum řízení sítě (NCC) provádí řídicí a řídicí funkce nezbytné pro navázání spojení mezi účastníky sítě, ale nepodílí se na přenosu provozu. Typicky je NCC instalováno na jedné z účastnických stanic sítě, která přijímá nejvíce provozu.

Decentralizovaný typ řízení, zde neexistuje kontrola nad sítí NCC a prvky systému řízení jsou součástí každé stanice VSAT. Takové sítě s distribuovaným řídicím systémem se vyznačují zvýšenou životností a flexibilitou v důsledku složitosti zařízení, rozšíření jeho funkčnosti a nárůstu nákladů na terminály VSAT. Toto schéma řízení je vhodné pouze při vytváření malých sítí (do 30 terminálů) s vysokým provozem mezi účastníky.

2 . Satelitní komunikační technologie

2.1 VSAT (terminál s velmi malou aperturou)

Stanice VSAT je satelitní komunikační stanice s malým průměrem antény, asi 1,8 ... 2,4 m. Stanice VSAT se používá pro výměnu informací mezi pozemními body a také v systémech sběru a distribuce dat. SSS se sítí pozemských stanic jako je VSAT zajišťují telefonickou komunikaci s digitálním přenosem hlasu a také přenos digitálních informací. Při přenosu telefonního provozu tvoří satelitní systémy skupinové cesty (soubor technických prostředků, které zajišťují průchod skupinového signálu, tj. více telefonních subkanálů je sdruženo do jednoho satelitního kanálu) a přenosové kanály (soubor prostředků, které zajišťují přenos signály z jednoho bodu do druhého).

SSS kanály a skupinové cesty jsou široce používány v úsecích dálkových a intrazonálních telefonních sítí. V některých případech na místních komunikačních linkách SSN umožňují: organizovat přímé pevné kanály a cesty mezi libovolnými komunikačními body v oblasti družicové služby. A také pracovat v režimu nepřipojeného kanálu, ve kterém se satelitní kanály a cesty mohou rychle přepínat z jednoho směru do druhého, když se mění provoz v síti, a také mohou být využívány nejefektivněji - v plně dostupných paprscích.

K dnešnímu dni bylo pomocí VSAT vytvořeno několik SSS. Jedním z typických systémů tohoto druhu je systém organizovaný na základě geostacionárních satelitů. VSAT fungující jako součást tohoto systému jsou instalovány v řadě zemí, včetně Ruska.

Atraktivní vlastností VSAT stanic je možnost jejich umístění v těsné blízkosti uživatelů, kteří se tak obejdou bez pevných linek.

Kromě systémů s pevným kanálem, které jsou účinné pro konstantní přenos informací vysokou rychlostí (10 kbit/s nebo více), existují systémy, které využívají časové, frekvenční, kódové nebo kombinované rozdělení kanálů mezi mnoho účastnických stanic.

Dalším parametrem, který umožňuje klasifikovat SSN, je použití protokolu. První satelitní systémy byly bez protokolů a nabízely uživateli transparentní kanál. Nevýhodou takových systémů byl např. přenos uživatelských informací bez zpravidla potvrzení jejich doručení přijímající stranou. Jinými slovy, v takových systémech nejsou specifikována pravidla dialogu mezi účastníky výměny informací. V tomto případě je kvalita SSN určena kvalitou satelitního kanálu. S typickými hodnotami pravděpodobnosti chyby na symbol v rozmezí 10-6..10-7 je přenos velkých souborů přes satelitní systémy, a to i s použitím různých kódů odolných proti šumu, obtížný, ne-li nemožný.

Satelitní stanice typu VSAT se skládá z vysokofrekvenčního (ODU) a nízkofrekvenčního (IDU) modulu. ODU sestávající z antény a transceiveru je umístěna mimo budovu, ve které je instalována IDU skládající se z modemu a multiplexeru (zařízení pro tvorbu kanálů).

Standardní konfigurace obsahuje parabolickou anténu s malým průměrem a transceiver. V závislosti na umístění satelitní stanice ve vztahu ke středu oblasti pokrytí satelitu a přenosové rychlosti v kanálu se používají výkonnější vysílače nebo antény s větším průměrem. V místnosti je instalován modem a multiplexer. ODU a IDU jsou propojeny vysokofrekvenčními (RF) kabely. Přenášejí mezifrekvenční (IF) signál. IF se dodává v 70 nebo 140 MHz.

Externí blok. Externí, nebo jak se někdy říká, vysokofrekvenční jednotka se skládá z antény a jednotky transceiveru, která je na této anténě instalována. Transceiver jednotka zajišťuje konverzi nízkofrekvenčního signálu, jeho zesílení a vzestupný přenos. Také příjem vysokofrekvenčního signálu ze satelitu, jeho přeměna na nízkofrekvenční signál a jeho přenos do vnitřní jednotky. Anténa. Jednozrcadlová anténa se obvykle vyrábí podle offsetového schématu (s ofsetovým středem). Offsetový obvod umožňuje snížit úroveň postranních laloků probíhajících paralelně se zemí a poskytujících maximální rušení. Toto schéma také zabraňuje hromadění srážek na povrchu reflektoru. komunikační satelitní digitální signál

Anténa se skládá z:

* reflektor (zrcadlo);

* ozařovací systémy;

* otočná nosná základna (ROB).

Hlavní terminál se skládá z:

* Mikrovlnná frekvenční převodní jednotka;

* výkonový zesilovač (SSPA nebo TWT);

* nízkošumový převodník (LNC);

* napájecí zdroj (PS);

* propojovací kabely.

Funkcí transceiveru je převést za modulátorem mezifrekvenční signál na horním převodníku na RF signál pro přenos přes anténu a převést přijatý RF signál na mezifrekvenční signál na dolním převodníku pro blok používaný jako demodulátor.

Vnitřní jednotka. Vnitřní jednotka je 19” rack se satelitním modemem a v něm instalovaným multiplexerem. Někdy je ve stojanu instalováno další vybavení, jako jsou sčítačky, ventilátory, UPS atd. UPS lze také instalovat samostatně mimo stojan.

Satelitní modem. Satelitní modem v modulátorové části je navržen tak, aby kódoval přenášený digitální tok přicházející z multiplexeru, moduloval signál pomocí IF, poskytoval potřebné zesílení a přenášel signál do externí jednotky. A příjem mezifrekvenčního signálu z externí jednotky, jeho zesílení, demodulace na digitální signál, dekódování a přenos do multiplexeru v části demodulátoru.

Multiplexer. Multiplexer je určen pro multiplexování hlasových, faxových informací a přenášených dat. Multiplexer umožňuje kombinovat každodenní telefonní a faxové zprávy se synchronním a asynchronním přenosem dat do jednoho kanálu, přenášeného po lokálních sítích, pozemních nebo satelitních linkách. To vám umožní snížit telekomunikační náklady zvýšením schopnosti přenášet důležité informace a současně snížením kapacity kanálu.

Satelitní brána. Pro přístup k pozemním telekomunikačním sítím se používají satelitní brány (velké stanice, ke kterým jsou přes satelit připojeny stanice VSAT).

Brána může poskytovat:

* přístup k telefonním sítím;

* služby dálkové komunikace s přístupem do veřejné sítě;

* mezinárodní telefonní služby;

* přístup ke speciálním telefonním sítím, například "Iskra-2";

* přístup k datovým sítím (ROSNET, INTERNET, RELCOM atd.);

* možnost pronájmu pozemního kanálu na libovolné místo.

Vysokorychlostní přístup k INTERNETU a dalším datovým sítím.

Brána umožňuje poskytovat vysokorychlostní přístup k INTERNETU až 2 Mbit/sec. V této volbě je možné získat přístup ke všem službám INTERNETu (WWW, TelNet, E-mail, FTP atd.). Vše výše popsané platí i pro ostatní globální datové sítě. VSAT je malá satelitní komunikační stanice s anténou o průměru 0,9 - 3,7 m, určená především pro spolehlivou výměnu dat prostřednictvím satelitních kanálů. Nevyžaduje údržbu a připojuje se přímo ke koncovému zařízení uživatele a funguje jako bezdrátový modem.

Jak funguje síť VSAT. Satelitní komunikační síť založená na VSAT zahrnuje tři hlavní prvky: centrální pozemskou stanici (v případě potřeby), přenosovou družici a uživatelské terminály VSAT.

Centrální pozemská stanice (CES). Centrální pozemská stanice v družicové komunikační síti na základně plní funkce centrálního uzlu a zajišťuje řízení provozu celé sítě, přerozdělování jejích zdrojů, detekci poruch, tarifování síťových služeb a propojení s pozemními komunikačními linkami. Centrální stanice je obvykle instalována v síťovém uzlu, který přijímá největší provoz (obr. 16).

Zařízení pro tvorbu kanálů zajišťuje tvorbu satelitních rádiových kanálů a jejich spojení s pozemními komunikačními linkami. Každý z dodavatelů satelitních komunikačních systémů používá pro tuto část centrální sítě vlastní originální řešení, což často vylučuje možnost využití zařízení a účastnických stanic jiných firem k vybudování sítě. Typicky je tento subsystém postaven na modulárním základě, což umožňuje snadno přidávat nové bloky pro zvýšení jeho propustnosti s rostoucím provozem a počtem účastnických stanic v síti. Řídicí centrum sítě zajišťuje kontrolu nad provozem sítě, odstraňování problémů, přerozdělování jejích zdrojů mezi účastníky, tarifování poskytovaných služeb atd.

Účastnická stanice VSAT. Účastnický terminál VSAT obvykle obsahuje anténní napáječ, externí externí RF jednotku a vnitřní jednotku (modem). Externí jednotka je malý transceiver nebo přijímač. Vnitřní jednotka zajišťuje propojení satelitního kanálu s koncovým zařízením uživatele (počítač, LAN server, telefon, faxová ústředna atd.).

Satelitní opakovač. Sítě VSAT jsou budovány na bázi geostacionárních reléových satelitů. To umožňuje maximálně zjednodušit konstrukci uživatelských terminálů a vybavit je jednoduchými pevnými anténami bez satelitního sledovacího systému. Satelit přijímá signál z pozemské stanice, zesiluje jej a posílá zpět na Zemi. Nejdůležitějšími vlastnostmi satelitu jsou výkon palubních vysílačů a počet radiofrekvenčních kanálů (svazků nebo transpondérů) na něm. Standardní trunk má šířku pásma 36 MHz, což odpovídá maximální propustnosti cca 40 Mbit/s. Výkon vysílače se pohybuje od 20 do 100 nebo více wattů. Pro zajištění provozu prostřednictvím malých účastnických stanic jako je VSAT jsou potřeba vysílače s výstupním výkonem cca 40W. Provozující ruské satelity mají vysílače s nižším výkonem, takže velké množství ruských sítí je postaveno na bázi zahraničních satelitů.

2.2 SCPC(Jeden kanál na operátora)

SCPC (Single Channel per Carrier, jeden kanál na nosič) je klasická satelitní komunikační technologie. Jeho podstata je velmi jednoduchá: pro komunikaci mezi dvěma pozemskými stanicemi A a B jsou na satelitu přidělena dvě frekvenční pásma: jedno pro vysílání ve směru A-B, druhé pro vysílání ve směru B-A.

Tato frekvenční pásma jsou „výhradně“ využívána pouze stanicemi A a B a nemůže je využívat nikdo jiný. SCPC je tedy vyhrazený fyzický komunikační kanál.

V Rusku a Evropě existují sítě stanic VSAT fungující na principu SCPC. Standardní varianta komunikace SCPC, která využívá komunikaci point-to-point, se skládá ze dvou VSAT stanic spojených satelitním kanálem a umístěných v prostorách uživatelů.

Pomocí takového kanálu mohou uživatelé mezi sebou kdykoli komunikovat. Častěji se musíte potýkat s konfigurací sítě typu „hvězda“ (princip „centrum s každým“), kdy je jedna stanice v centrále (pobočka, zastoupení atd.) a několik stanic ve vzdálených kancelářích, pobočkách . Pomocí tohoto schématu je možné organizovat digitální informační toky rychlostí od 32 kbit/s do 8 Mbit/s a zajišťovat telefonickou a faxovou komunikaci mezi centrem a periferií. Tento systém otevírá možnost přístupu přes satelitní stanice do mezinárodního teleportu v Berlíně a dále do kterékoli země světa. Kromě toho je možné získat přímé moskevské číslo a prostřednictvím teleportu v Moskvě je možné vést telefonické rozhovory v zemích bývalého SSSR. Obecně je třeba poznamenat, že systém SCPC je velmi výkonnou alternativou k pronajatým nepřepínaným kanálům, oddělením atd. Je velmi atraktivní jako prostředek pro přenos velkého množství informací vysokou rychlostí. Díky použití satelitních digitálních kanálů je rozsahově neutrální a odolný proti šumu.

Připojení vzdálené mobilní základnové stanice. Toto je jediný způsob, jak připojit vzdálenou mobilní základnovou stanici přes satelit, což zaručuje vysoce kvalitní komunikaci a plné fungování všech služeb mobilního operátora. Je použita dvojice modemů se sériovým synchronním rozhraním G.703, přes které je přenášen digitální stream E1 (2048 kbit/s), plný nebo zlomkový.

Kanálový přístup k internetu. Satelitní kanál SCPC lze použít jako externí kanál pro přístup k internetu pro uzel poskytovatele v regionu. Satelitní komunikační kanál v tomto případě zpravidla „přistane“ v uzlu velkého telekomunikačního operátora v Moskvě. Takový operátor má obvykle centrální pozemskou stanici s velkou anténou a výkonným vysílačem. To umožňuje jejímu klientovi v regionu používat pozemskou stanici s o něco menší anténou.

Satelitní vysílací síť. PC Audio je klasická technologie pro doručování signálů ze síťové rozhlasové stanice FM jejím partnerům v opakovačích v jiných městech. Použití SCPC je zvláště důležité pro regionální rozhlasové stanice, jejichž studia se nenacházejí v Moskvě. Pronájem satelitního kanálu SCPC je levnější než pronájem kanálu stejné rychlosti z jakékoli jiné technologie. Je pravda, že na přijímacích stanicích je nutné používat poměrně drahé specifické vybavení. Opakovacích stanic je však zpravidla málo a náklady na jednorázově zakoupené zařízení se rychle vrátí úsporami na platbách za komunikaci. Satelitní pozemní stanice instalovaná ve studiu funguje pouze pro vysílání. Je vybaven běžným satelitním modemem se sériovým rozhraním RS-449 a kodérem ComStream DAC700, který převádí zvuk na sériový digitální stream rychlostí 128...392 kbps. Je použita digitální audio komprese MPEG-1 Layer3. Na opakovacích stanicích jsou instalovány běžné přijímací satelitní antény - stejné jako u satelitní televize. K anténě je připojen specifický přijímač ComStream ABR202, který kombinuje jednosměrný satelitní modem a dekodér MPEG. Mezi modemem pozemní stanice a síťovým zařízením poskytovatele je nainstalován router.

2.3 TES

Systém TES je určen pro výměnu telefonních a digitálních informací v sítích, které jsou postaveny na principu „mesh“ („každý s každým“) nebo jinými slovy v sítích s plným přístupem. To znamená, že je možná telefonická komunikace mezi libovolnými dvěma účastníky sítě, navíc je účastníkům poskytnut přístup do mezinárodní veřejné sítě prostřednictvím teleportu (Gateway) v Berlíně. V nejjednodušší konfiguraci je komunikace poskytována přes jeden telefonní nebo faxový kanál. Předplatitel získá další příležitost organizovat přenos digitálních informací mezi dvěma stanicemi zahrnutými v síti. Síť funguje na principu DAMA - když účastník nemá striktně přiřazen satelitní kanál, ale tento kanál je mu poskytnut na vyžádání as vysokou (více než 99%) pravděpodobností. Tato metoda umožňuje snížit počet pronajatých satelitních kanálů a poskytnout předplatitelům rozumné ceny. Obecně je využití systému TES nejrychlejším a nejefektivnějším způsobem přístupu k mezinárodní telefonní síti a také dobrým komunikačním prostředkem s těmi oblastmi, které buď nemají rozvinutou komunikační infrastrukturu, nebo ji nemají vůbec.

2.4 PES

Personal Earth Station System PES™ je satelitní interaktivní paketově přepínaná síť určená pro výměnu telefonních a digitálních informací v rámci SSN s hvězdicovou topologií, s možností plného duplexu. Systém má velkou a drahou centrální stanici (stanice HUB) a mnoho malých a levných periferních stanic (PES nebo vzdálené). Velký efektivní vyzářený výkon a vysoká kvalita příjmu z centrální stanice umožňují použití malých antén o průměru 0,5-1,8 m a nízkovýkonových vysílačů o výkonu 0,5-2 W na PES.

To výrazně snižuje náklady na účastnickou stanici. Na rozdíl od ostatních výše zmíněných systémů jsou v tomto systému informace vždy přenášeny přes HUB. Z hlediska energie systému a jeho nákladů (a tím i nákladů na nabízené služby) je optimální umístění centrální satelitní stanice ve středu zóny satelitního osvětlení. Například v síti fungující přes satelit INTELSAT-904 se centrální stanice nachází v Moskvě.

Výhody SCS:

Satelitní komunikační systémy se mohou lišit také typem přenášeného signálu, který může být digitální nebo analogový. Přenos informací v digitální podobě má oproti jiným způsobům přenosu řadu výhod. Tyto zahrnují:

* jednoduchost a účinnost kombinování mnoha nezávislých signálů a převod digitálních zpráv na „pakety“ pro snadné přepínání;

* nižší spotřeba energie ve srovnání s přenosem analogového signálu;

* relativní necitlivost digitálních kanálů na účinek akumulace zkreslení během retransmisí, což obvykle představuje vážný problém v analogových komunikačních systémech;

* možnost získání velmi nízké pravděpodobnosti chyb přenosu a dosažení vysoké věrnosti reprodukce přenášených dat pomocí detekce a opravy chyb;

* důvěrnost komunikace;

* flexibilita v implementaci digitálního vybavení umožňující použití mikroprocesorů, digitálního přepínání a použití mikroobvodů s větším stupněm integrace součástek.

Nevýhody SCS:

Slabá odolnost proti hluku. Obrovské vzdálenosti mezi pozemskými stanicemi a satelitem způsobují, že poměr signálu k šumu na přijímači je velmi nízký (mnohem menší než u většiny mikrovlnných spojů). Aby byla za těchto podmínek zajištěna přijatelná pravděpodobnost chyby, je nutné použít velké antény, nízkošumové prvky a složité kódy odolné proti šumu. Tento problém je zvláště akutní v mobilních komunikačních systémech, protože mají omezení na velikost antény a zpravidla na výkon vysílače.

Vliv atmosféry. Kvalita satelitní komunikace je silně ovlivněna vlivy v troposféře a ionosféře. Absorpce v troposféře. Absorpce signálu atmosférou závisí na jeho frekvenci. Absorpční maxima se vyskytují při 22,3 GHz (rezonance vodní páry) a 60 GHz (kyslíková rezonance). Obecně má absorpce významný vliv na šíření signálů s frekvencemi nad 10 GHz (tedy počínaje Ku-pásmem). Kromě absorpce, kdy se rádiové vlny šíří v atmosféře, dochází k efektu slábnutí, který je způsoben rozdílem indexů lomu různých vrstev atmosféry.

Ionosférické efekty. Účinky v ionosféře jsou způsobeny kolísáním distribuce volných elektronů. Mezi ionosférické efekty ovlivňující šíření rádiových vln patří: blikání, absorpce, zpoždění šíření, disperze, změna frekvence, rotace roviny polarizace. Všechny tyto účinky s rostoucí frekvencí slábnou. U signálů s frekvencemi většími než 10 GHz je jejich vliv malý.

Zpoždění šíření signálu. Problém zpoždění šíření signálu se tak či onak týká všech satelitních komunikačních systémů. Největší zpoždění zažívají systémy, které používají satelitní opakovač na geostacionární dráze. V tomto případě je zpoždění v důsledku konečné rychlosti šíření rádiových vln přibližně 250 ms a při zohlednění zpoždění multiplexování, přepínání a zpracování signálu může být celkové zpoždění až 400 ms. Zpoždění šíření je nejvíce nežádoucí v aplikacích v reálném čase, jako je telefonie. Navíc, pokud je doba šíření signálu přes satelitní komunikační kanál 250 ms, časový rozdíl mezi replikami předplatitelů nemůže být menší než 500 ms.

V některých systémech (například systémy VSAT využívající hvězdicovou topologii) je signál přenášen dvakrát přes satelitní spojení (z terminálu do centrálního uzlu a z centrálního uzlu do jiného terminálu). V tomto případě se celkové zpoždění zdvojnásobí.

3 Zobecněná charakteristika stavu a vývojových trendů kardiovaskulárního systému

K organizaci komunikačních kanálů se používají hlavně kosmické lodě (SV) umístěné na geostacionární oběžné dráze (GSO). Možnosti vytváření telekomunikačních sítí na bázi družic na negeostacionárních drahách jsou limitovány malou obslužnou oblastí, nemožností poskytovat služby průběžně a řadou dalších faktorů. Většinu těchto faktorů lze eliminovat použitím konstelace satelitů, ale je nutné je sledovat. Většinou se takové skupiny používají k organizaci mobilní komunikace a rozhlasového vysílání. Největší z nich jsou Iridium (88 kosmických lodí), Globalstar (48 kosmických lodí), Orbcomm (31 kosmických lodí). Geostacionární družicové komunikační systémy se používají k poskytování telekomunikačních služeb, zejména vysílání.

Každý rok je do GEO vypuštěno 15 až 30 satelitů a 10-15 satelitů dokončí svou práci. Za posledních 10 let byl roční průměrný nárůst počtu kosmických lodí asi 3 %. Při zvažování problému rostoucí poptávky po satelitních kanálech, které určují starty kosmických lodí, je však třeba vzít v úvahu nikoli absolutní nárůst, ale schopnosti satelitů vypouštěných do GEO. Existuje trend směřující k vypouštění nákladově efektivnějších „těžkých“ kosmických lodí, které mají telekomunikační užitečné zatížení asi 50 barelů nebo více. Z 83 operujících „těžkých“ kosmických lodí bylo 69 vypuštěno na oběžnou dráhu po roce 2000 (33 % z celkového počtu startů).

Počátkem března 2011 působí na geostacionární oběžné dráze (GSO) v různých službách 319 civilních přenosových satelitů. Telekomunikační služby poskytuje 67 mezinárodních a národních operátorů, kteří vlastní 89 satelitních komunikačních systémů. CCC jsou registrována ve 35 zemích, jejichž seznam je uveden v příloze A.

Seznam zemí uvedený v příloze A by měl zahrnovat Kazachstán, Nigérii a Argentinu, které nyní ztratily své satelity, ale obnovují fungování satelitních satelitů. V letošním roce Kazachstán v rámci národního satelitního komunikačního systému Kazsat vypustí dva satelity do GSO v Nigérii v rámci Nigcomsat, tři satelity. Argentina buduje nový satelitní komunikační systém Arsat sestávající ze tří satelitů. Satelity umístěné v GSO disponují zhruba jedenácti tisíci transpondéry různých služeb, výkonu a kapacity, z toho je využito asi 8000 tabulek. Protože se transpondéry výrazně liší ve frekvenčním pásmu, přijatelnějším kritériem pro posouzení distribuce je celkové frekvenční pásmo svazků.

Celkový frekvenční zdroj transpondérů vypouštěných na družicích GEO dosáhl ke konci února 2011 přibližně frekvenčního pásma 450 GHz, z toho více než polovina v pásmu Ku (51,4 %), 35,1 % v pásmu C a 12,0 % v Ka. kapela.

S ročním nárůstem počtu provozovaných kosmických lodí o 3% je roční nárůst frekvenčního zdroje znatelně větší, přibližně 13%, což souvisí se startem „těžkých“ kosmických lodí. Během deseti let se celková šířka pásma satelitních kanálů přibližně zdvojnásobila. V pásmech Ku a C dochází k téměř lineárnímu nárůstu celkové kapacity, intenzivnějším tempem se zavádí pásmo Ka.

Tendence k monopolizaci na trhu satelitních telekomunikací se začaly objevovat v roce 2001 po sloučení SES Astra s GE Americom a vytvoření SES Global Corporation. V roce 2006 korporace získala CCC NSS, v roce 2009 část rozpuštěné CCC Protostar a v březnu 2010 kompletně koupila CCC Sirius. Kromě toho SES Global vlastní 70 % akcií SSS Ciel a 49 % akcií operátora Quetzsat, který plánuje v roce 2011 vypustit první kosmickou loď.

Mezinárodní organizace INTELSAT se po akvizici části Telstar SSS (4 satelity) v roce 2003 a sloučení s PanAmSat (2005) stala největším satelitním operátorem. Kromě toho v roce 2009 organizace zakoupila tři kosmické lodě Amos 1, Protostar 2 a JCSat 4R.

Třetí největší operátor EUTELSAT projevil zájem o akvizici společnosti CCC Satmex, která ovládá zhruba třetinu aktiv operátora Hispasat.

V roce 2007 kanadský operátor Telesat získal zbytky Telstar SSS (4 satelity) a stal se čtvrtým mezinárodním operátorem na světě.

V roce 2008 japonští operátoři JSAT a SCC (CCS Superbird) vytvořili korporaci JSAT Perfec Pro, která zahrnuje také CCC NSat a částečně CCC Horizons.

V roce 2006 se Cablevision dostal pod kontrolu Echostar, která je z velké části součástí korporace Dish Network, kterou ovládá skupina DIRECTV, která vlastní CCC DTV a ovládá CCC Spaceway. Můžeme hovořit o praktickém sjednocení tří systémů DTV, Echostar a Spaceway.

V roce 2010 se tři čínští systémoví operátoři Chinasat, Sinosat, Chinastar sloučili a vytvořili novou organizaci Chinasat.

V roce 2010 bylo po sloučení XM Satellite Radio a Sirius FM Radio oznámeno vytvoření nové organizace Sirius XM Radio. Vesmírná flotila tohoto operátora zahrnuje kromě šesti geostacionárních družic i čtyři kosmické lodě na nízké oběžné dráze.

Současná tendence k monopolizaci není limitujícím faktorem pro vývoj malého počtu satelitů. Plánuje se nejen vypuštění družic, které nahradí ty, jejichž platnost vypršela, ale také vytvoření nových systémů, včetně národních družic.

Očekává se, že během příštích tří let bude seznam zemí vytvářejících národní satelitní komunikační systémy doplněn:

2011, Írán: SSS Zohreh (2 kosmické lodě);

2011, SAE: SSS Yachsat (2 kosmické lodě);

2011, SAE společně s Jordánskem: SmartSat SSS (1 kosmická loď);

2012, Ukrajina: SSS Lybid (1 KA);

2012, Ázerbájdžán: SSS AzerSpace, (2 kosmické lodě), jedna kosmická loď společně s Malajsií;

2013, Katar: SSS Eshail (1 kosmická loď), společně s Eutelsatem;

2013, Bolívie: CCC Tupac Katani (1 KA);

2013 u/? Kfjc^ CCC Laosat (1 RF)

Země se satelitními konstelacemi vytvářejí nové systémy v souladu s potřebami trhu:

2011, Rusko: SSS Luch (3 KA) pro služby přenosu dat;

2011, USA: Viasat (2 satelity) pro poskytování služeb vysokorychlostního přístupu;

2011, Mexiko: SSS QuetzSat (1 satelit) pro poskytování vysílacích a pevných komunikačních služeb;

2012, USA: SSS Jupiter (1 KA) a SSS OHO (3 KA) za poskytování služeb vysokorychlostního přístupu a televize s vysokým rozlišením;

2012, Mexiko: Mexsat SSS (3 satelity), který bude fungovat v mobilních, pevných a vysílacích službách;

2012, Austrálie: SSS Jabiru (1 KA) pro poskytování vysílacích a pevných služeb;

2013, SAE: S2M (1 KA) k poskytování vysílacích služeb mobilním uživatelům;

2013, Kanada: Canuk SSS (1 KA) pro vysokorychlostní přístupový systém.

V rámci mobilního komunikačního systému Inmarsat je nová řada satelitů páté generace a dva satelity Alfasat a Europesat zaměřeny na nový typ služby pro tohoto operátora - vysílání do mobilních objektů.

Satelitní vysílání zůstává prioritním typem služby. Kromě standardní sady přímých vysílacích služeb, distribuce programů v pozemních a kabelových vysílacích sítích prostřednictvím satelitů ETS 8 a MBSat, již probíhá experimentální televizní vysílání do mobilních objektů. Pro poskytování tohoto typu služby bylo plánováno vypuštění tří satelitů (Eutelsat 2A, Echostar 13 nebo CMBstar a S2M 1), z nichž byl vypuštěn Eutelsat 2A, ale problémy s rozmístěním antén neumožnily spuštění služeb v evropském regionu . Satelitní kanály jsou intenzivně využívány k poskytování vysoce kvalitních a interaktivních vysílacích služeb a začalo zavádění 3D televize.

Druhou prioritou bylo poskytování služeb vysokorychlostního přístupu. K provozním specializovaným družicím WildBlue 1, Spaceway 3, IPStar 1, nedávno vypuštěné družice Eutelsat KaSat a Hylas, družice Viasat (2 družice), OHO (3 družice), Canuk, 3 družice Inmarsat páté generace, Jupiter a další.

Další směr vývoje družicových telekomunikačních systémů je spojen s konvergencí služeb a funkcí systémů, které jsou si svými principy fungování a účelem vzdálené, prostřednictvím vzájemného prolínání a využívání společných technických a technologických řešení. Konvergence bude stále více mazat rozdíly mezi jednotlivými typy služeb, všechny sítě budou poskytovat jakýkoli typ služby ve výrazně rozšířeném rozsahu a ve větší míře na bázi jednotné technologické platformy, zajišťující rozvoj interaktivního a přímého vysílání, vysoce- kvalitní vysílání, vysokorychlostní přístupové systémy, distanční vzdělávání, telemedicína, telebanking a další multiservisní aplikace. Firemní povaha těchto služeb z jednoho centra do uživatelské sítě činí pro jejich poskytování nejvhodnější satelitní komunikační systémy. Nové služby zaberou až 80 % satelitního zdroje.

Celkový nárůst objemu služeb satelitních kanálů za pět let je 76 % a odpovídající nárůst příjmů za telekomunikační služby: TCO – 82 %, FSS – 97 %, PSS – 29 %. Upozorňujeme, že údaje o přístupových službách uvedené v tabulce 2 se týkají služeb poskytovaných prostřednictvím vysílacích kanálů. Tento typ služby je také z velké části poskytován prostřednictvím pevných komunikačních kanálů, které v tabulce nejsou z důvodu nedostatku informací uvedeny jako samostatný sloupec. Hlavní podíl na výnosech SSS v roce 2009 (81 %) má služba satelitního vysílání (SBS), což zdůrazňuje míru své priority. Rozdělení úrovní ziskovosti mezi služby podle údajů Satellite Industry Association publikovaných za posledních pět let je uvedeno v příloze B. Je třeba zdůraznit, že telekomunikační služby prostřednictvím satelitních kanálů určují hlavní příjem z činností v kosmickém průmyslu. Z celkových příjmů ve výši 160,9 miliardy USD tvoří podíl příjmů z telekomunikací 58,2 %.

Napájení kosmické lodi se zvýšilo. Výkon kmenů v nejpoužívanějších rozsazích je v průměru: Ku 120 - 150 W, C - 50 - 60 W. Měrný výkon na jednotkové pásmo dosáhl 1,2 W/MHz, což umožňuje využívat efektivnější vícepolohové signály a vysokorychlostní zřetězené kódy v kanálu.

Závěr

Výše jsme nastínili architekturu satelitních komunikačních systémů a také nedávné vývojové trendy v tomto odvětví. Vzhledem k tomu, že počet satelitních vysílacích kanálů roste ročně v průměru o 15 %, vyžaduje to odpovídající zvýšení frekvenčních zdrojů, a to jak satelitních kanálů, tak pozemských stanic určených pro příjem a vysílání vysílaných programů a multimediálních informací.

Počet satelitů v GSO se ročně zvyšuje přibližně o 3 %, přičemž celkový frekvenční zdroj SSS se zvyšuje o 13 % ročně.

Frekvenční zdroj geostacionární oběžné dráhy je omezený, míra využití kmenů kosmických lodí, zejména těch, které obsluhují evropský region, je téměř všechna využívána, navíc náklady na šířku pásma satelitního kanálu jsou vysoké.

Zavádění nových typů služeb, vysoce kvalitní a interaktivní vysílání, trojrozměrné vysílání, širokopásmový přístup atd. vyžaduje provoz pozemních sítí s vysokorychlostními informačními toky, tedy širokopásmovými kanály.

Používání širokopásmových satelitních kanálů vede ke značným finančním nákladům na pronájem zdrojů satelitních kanálů.

Omezené frekvenční zdroje a značné náklady na jejich pronájem nebo použití vyžadují zavedení frekvenčně účinných technologií pro generování a vysílání signálů.

Ze všech technologií, které se ve světě a navíc v Evropě používají, je nejúčinnější a nejpoužitelnější kombinace standardu generování signálu DVB-S2 a standardu generování digitálního streamu MPEG-4.

Na konci února 2011 bylo již více než 11,5 % vysílaných kanálů vytvořeno ve standardu DVB-S2. Míra využití standardu MPEG-4 již dosáhla 26 % z celkového objemu vysílaných kanálů.

Rychlost implementace standardu DVB-S2 je téměř dvakrát rychlejší než rychlost nárůstu počtu vysílaných kanálů.

Základem pro budování sítí satelitního vysílání by měly být přenosové standardy DVB-S2 a standardy generování streamů MPEG-4, přičemž je nutné zajistit schopnost práce s předchozími formáty signálu a streamu.

Seznam použitých zdrojů

1. „Satelitní komunikace a vysílání: referenční kniha“ - Bartenev V.A.

2. „Počítačová kartografie a satelitní komunikační zóny“ - Mashbits L.M.

3. „Elektromagnetická kompatibilita satelitních komunikačních systémů“ - Dyachkova M.N., Ermilov V.T., Zheltonogov I.V., Kantor L.Ya., Mysev M.V.

...

Podobné dokumenty

Přenos digitálních dat přes satelitní komunikační kanál. Principy konstrukce satelitních komunikačních systémů. Aplikace satelitního relé pro televizní vysílání. Přehled systému vícenásobného přístupu. Schéma digitálního kanálu pro konverzi televizního signálu.

abstrakt, přidáno 23.10.2013


Historie vývoje družicových komunikací. Účastnické terminály VSAT. Dráhy družicového relé. Kalkulace nákladů na vypuštění družice a instalaci potřebného vybavení. Centrální řídící stanice. Globální satelitní komunikační systém Globalstar.

práce v kurzu, přidáno 23.03.2015


Výměna rozhlasových a televizních programů. Umístění pozemních opakovačů. Myšlenka umístit opakovač na kosmickou loď. Vlastnosti satelitního komunikačního systému (SCS), jeho výhody a omezení. Vesmírné a pozemní segmenty.

abstrakt, přidáno 29.12.2010


Obecné informace o osobních satelitních komunikačních systémech. Seznámení s vývojem konstelace ruské státní družice a programem startu kosmické lodi. Charakteristika vesmírných a pozemských stanic pro vysílání a příjem signálů.

prezentace, přidáno 16.03.2014


Problematika budování mezistátního podnikového satelitního komunikačního systému a jeho indikátorů. Rozvoj komunikační sítě z Almaty po přímé mezinárodní komunikační kanály přes Londýn. Parametry satelitní linky, radioreléové linky, obslužné oblasti IRT.

práce, přidáno 22.02.2008


Zásady budování územního komunikačního systému. Analýza metod organizace družicové komunikace. Základní požadavky na uživatelský terminál satelitní komunikace. Stanovení technických charakteristik modulátoru. Hlavní typy manipulovaných signálů.

práce, přidáno 28.09.2012


Výpočet intenzity pole zemské vertikálně polarizované rádiové vlny pro daný rádiový komunikační dosah na dvou typech homogenního zemského povrchu. Výpočet intenzity pole na komunikační lince oblohy. Síla signálu na satelitním rádiovém spojení.

práce v kurzu, přidáno 15.04.2014


Kmitočtové rozsahy přenášené hlavními typy naváděcích systémů. Parametry kanálů komunikačních linek. Označení v komunikačních linkách. Volič kanálů s časovým multiplexováním. Charakteristika kanálů na koaxiálním kabelu, optické kabely.

prezentace, přidáno 19.10.2014


Principy činnosti družicových navigačních systémů. Požadavky na SNS: globálnost, dostupnost, integrita, kontinuita služby. Prostor, management, spotřebitelské segmenty. Orbitální struktura NAVSTAR, GLONASS.

zpráva, přidáno 18.04.2013


Stav zavádění ATN v praxi leteckého provozu. Satelitní informační technologie v systémech CNS/ATM. Satelitní radionavigační systémy. Souřadnice, čas, pohyb navigačních družic. Tvorba informačního signálu v GPS.

G. Karvovský. Satelitní připojení. Základní problematika konstrukce a provozu družicového komunikačního systému. Část 1.

G. Karvovský

Svět komunikace. Připojit! č. 1, 2002

Signál vysílaný 4. října 1957 radiomajákem první sovětské umělé družice Země a přijímaný rádiovými stanicemi po celém světě znamenal nejen počátek kosmického věku, ale také naznačil směr, kterým se ubíral vývoj družicové komunikace. místo. Následně byly vytvořeny satelitní komunikační systémy (SCS), které zajišťovaly vysílání a příjem centrálních televizních a rozhlasových programů po téměř celém území naší republiky. Satelitní komunikace je dnes důležitou součástí propojené komunikační sítě Ruska.

Satelitní komunikační systémy

Vlastní SSS se skládá ze dvou základních složek (segmentů): vesmírné a pozemní (obr. 1).

Rýže. 1. Satelitní komunikační systém

Prostorová složka (segment) SSS zahrnuje ISS vypouštěnou na určité dráhy, pozemní segment zahrnuje řídící centrum komunikačního systému (CSCC), pozemské stanice (ES) umístěné v regionech (regionální stanice - RS) a uživatelské terminály (AT) různých modifikací.

Nasazení a udržování SSS v provozuschopném stavu je komplexní úkol, který je řešen nejen prostředky samotného komunikačního systému, ale také raketovým a vesmírným komplexem. Tento komplex zahrnuje kosmodromy s odpalovacími rampami pro odpalování nosných raket a také radiotechnické velitelské a měřicí komplexy (CIS), které monitorují pohyb ISS, řídí a korigují parametry jejich drah.

SSS lze klasifikovat podle takových kritérií, jako jsou: stav systému, typ oběžných drah ISS a zda systém patří ke konkrétní rádiové službě.

Stav systému závisí na jeho účelu, obsluhovaném území, umístění a vlastnictví pozemských stanic. V závislosti na stavu lze CVS rozdělit na mezinárodní(globální a regionální), národní A resortní.

Na základě typu použitých drah, systémy se zapnutou ISS geostacionární oběžné dráze (GEO) a dále negeostacionární dráha: eliptická(HEO), nízký orbitální(LEO) a střední výška(MEO). V souladu s Radiokomunikačním řádem může SSS patřit do jedné ze tří hlavních služeb - pevný satelitní služba (FSS), pohyblivý satelitní služba (MSS) a vysílání satelitní služba (RSS).

Vesmírný segment

Orbity

Volba parametrů oběžné dráhy ISS závisí na účelu, požadované oblasti komunikačních služeb a některých dalších faktorech (Stůl 1, ).

Nejvýhodnější pro umístění ISS geostacionárních drahách(obr. 2).

Rýže. 2. oběžné dráhy ISS

Jejich hlavní výhodou je možnost nepřetržité nepřetržité komunikace v oblasti globálních služeb. Geostacionární satelity na této oběžné dráze, pohybující se ve směru rotace Země stejnou rychlostí, zůstávají nehybné vzhledem k bodu „poddružice“ na rovníku. S všesměrovou anténou jsou signály přenášené z ISS přijímány na zemském povrchu v jakýchkoli bodech ležících v úhlu rádiové viditelnosti. Tři ISS, rovnoměrně umístěné na oběžné dráze, zajišťují nepřetržitou komunikaci po téměř celém území Země s výjimkou polárních zón (nad 76,50° severní a jižní šířky) po dobu 12-15 let (orbitální zdroj moderních geostacionárních kosmických lodí).

Nevýhodou přenosu rádiového signálu přes ISS ve vzdálenosti 36 tisíc km je zpoždění signálu. U rozhlasových a televizních vysílacích systémů nemá zpoždění 250 ms (v každém směru) vliv na kvalitu signálů. Radiotelefonní komunikační systémy jsou citlivější na zpoždění, a pokud celkové zpoždění (včetně doby zpracování a přepínání v pozemních sítích) přesáhne 600 ms, není zajištěna vysoká kvalita komunikace. Navíc je v těchto systémech nepřijatelný tzv. „dvojitý“ skok, kdy komunikační kanál obsahuje dvě satelitní sekce.

Počet satelitů, které lze umístit na geostacionární dráhu, je omezen přípustnou úhlovou orbitální vzdáleností mezi sousedními satelity. Minimální úhlová vzdálenost je určena prostorovou selektivitou palubních a pozemních antén a také přesností udržení kosmické lodi na oběžné dráze. Podle mezinárodních norem by to mělo být 1-3°. V důsledku toho nemůže být na geostacionární dráhu umístěno více než 360 ISS.

Pod vlivem řady geofyzikálních faktorů ISS „driftuje“ – její dráha je zkreslená, takže je potřeba její korekce.

Eliptické dráhy, na kterých jsou zobrazeny ISS, jsou vybrány tak, aby délka dne byla násobkem doby oběhu družice (obr. 2). Pro ISS se používají synchronní eliptické dráhy určitých typů (Tabulka 2).

Vzhledem k tomu, že rychlost družice v apogeu eliptické dráhy je výrazně nižší než v perigeu, čas strávený družicí v zóně viditelnosti se ve srovnání s kruhovou dráhou prodlužuje. Například ISS Molniya, vypuštěná na oběžnou dráhu s těmito parametry: apogeum 40 tisíc km, perigeum 460 km, sklon 63,5°, poskytuje komunikační relace trvající 8-10 hodin. Orbitální konstelace (OG) tří satelitů podporuje globální kruhové- hodinová komunikace.

K zajištění nepřetržité nepřetržité komunikace ISS na oběžné dráze Borealis bude zapotřebí alespoň 8 kosmických lodí (umístěných ve dvou orbitálních rovinách, čtyři satelity v každé rovině).

Při volbě eliptických drah je zohledněn vliv nehomogenit v gravitačním poli Země, které vedou ke změnám zeměpisné šířky subdružicového bodu v apogeu, a také k nebezpečným účinkům stabilních pásů nabitých částic zachycených tzv. magnetické pole Země (Van Allenovy radiační pásy) procházející ISS při pohybu na oběžné dráze.

Středně vysoká orbita (MEO) ISS pokrývá menší plochu než geostacionární ISS (obr. 3). Doba pobytu ISS v zóně rádiové viditelnosti pozemských stanic je 1,5-2 hodiny.Pro zajištění komunikace do nejlidnatějších oblastí zeměkoule a splavných vod je proto nutné vytvořit skupinu 8- 12 satelitů. Při volbě dráhy pro ně je nutné vzít v úvahu účinky Van Allenových radiačních pásů umístěných v rovníkové rovině. První stabilní pás vysoké radiace začíná přibližně ve vzdálenosti 1,5 tisíce km a sahá do několika tisíc kilometrů, jeho „rozpětí“ je přibližně 300 km na obě strany rovníku. Druhý pás stejně vysoké intenzity (10 tisíc pulsů/s) se nachází ve výškách od 13 do 19 tisíc km, pokrývá asi 500 km na obě strany rovníku. Trasy ISS proto musí procházet mezi prvním a druhým Van Allenovým pásem, tedy ve výšce 5 až 15 tisíc km.

Rýže. 3. Pokrývají oblasti území Země na různých drahách

Celkové zpoždění signálu při komunikaci přes družice střední nadmořské výšky není větší než 130 ms, což umožňuje jejich využití pro kvalitní radiotelefonní komunikaci. Příkladem SSS na drahách ve střední výšce jsou systémy ICO, Spaceway NGSO a Rostelesat, ve kterých je OG vytvořen v přibližně stejné výšce (10352-10355 km) s podobnými parametry oběžné dráhy.

Nízké kruhové dráhy podle sklonu orbitální roviny vůči rovníkové rovině se dělí na nízké rovníkové (sklon 0°, výška 2000 km), polární (90°, 700-1500 km) a nakloněné (700-1500 km) dráhy ( Obr. 4). Komunikační systémy na nízké oběžné dráze (LEO) se podle typu poskytovaných služeb dělí na systémy přenosu dat (malý LEO), radiotelefonní systémy (velký LEO) a širokopásmové komunikační systémy (mega LEO, někdy označované jako Super LEO).

ISS na těchto drahách se nejčastěji používají k organizaci mobilní a osobní komunikace. Doba oběhu družice na těchto drahách se pohybuje od 90 minut do 2 hodin, doba strávená družicí v zóně rádiové viditelnosti nepřesahuje 10-15 minut, komunikační zóna družice na těchto drahách je proto malá, aby bylo zajištěno nepřetržitá komunikace je nutné, aby OG obsahovalo alespoň 48 satelitů.

Umělé komunikační satelity

ISS je kosmická loď, na které je instalováno přenosové zařízení: transceivery a antény pracující na různých frekvencích. Přijímají signály ze zemské vysílací stanice (ES), zesilují je, provádějí frekvenční konverzi a předávají signály současně všem ES umístěným v zóně rádiové viditelnosti družice. Družice je dále vybavena zařízením pro ovládání její polohy, telemetrií a napájením. Stabilita a orientace antény je podpořena stabilizačním systémem. Telemetrické zařízení družice slouží k přenosu informací o poloze družice na Zemi a přijímání příkazů pro korekci polohy.

Opakovaný přenos přijatých informací lze provádět bez memorování a s memorováním např. po dobu, než ISS vstoupí do zóny viditelnosti stanice.

Frekvence

Frekvenční rozsahy pro organizování družicové komunikace jsou přiděleny „Předpisy o rádiové komunikaci“ s přihlédnutím k „okenům radiové transparentnosti“ zemské atmosféry, přirozenému rádiovému rušení a řadě dalších faktorů (Tabulka 3). Rozdělení kmitočtů mezi radiokomunikačními službami je přísně regulováno a kontrolováno státem. Existují mezinárodně dohodnutá pravidla pro používání vyhrazených rozsahů, což je nezbytné pro zajištění elektronické kompatibility rádiových zařízení provozovaných v těchto nebo sousedních rozsahech. Transceiver ISS má přidělenu dvojici frekvencí: horní pro přenos signálu ze stanice na satelit (proti proudu), spodní - ze satelitu na stanici (po proudu).

Tabulka 3. Frekvenční rozsahy pro organizaci satelitní komunikace

Satelitní komunikační kanál, pracující na vyhrazených příjmových a vysílacích frekvencích, zaujímá určité frekvenční pásmo (šířku pásma), jehož šířka určuje množství informací přenášených kanálem za jednotku času. Typický satelitní transceiver pracující na frekvencích mezi 4 GHz a 6 GHz zabírá frekvenční pásmo 36 MHz. Je to hodně nebo málo? Například pro přenos televizního signálu v digitálním standardu MPEG-2 je vyžadován kanál se šířkou pásma 6 MHz, pro telefonní kanál - 0,010 MHz. V důsledku toho je s pomocí takového transceiveru možné organizovat 6 televizních nebo 3600 telefonních kanálů. Typicky je na ISS instalováno 12 nebo 24 transceiverů (v některých případech více), což vede k 432 MHz, respektive 864 MHz.

Pozemní segment

Satellite Communications Control Center (SCCC) monitoruje stav palubních systémů ISS, plánuje práce na rozmístění a doplňování orbitální konstelace, vypočítává zóny rádiové viditelnosti a koordinuje práci SCS.

Pozemské stanice

Pozemské stanice SSS (ES) vysílají a přijímají rádiové signály v sekci „Země - ISS“, multiplexují, modulují, zpracovávají signály a frekvenční konverze, organizují přístup ke kanálům ISS a pozemním sítím účastnických terminálů.

Doba komunikace ES s ISS je omezena dobou, po kterou je ISS v zóně rádiové viditelnosti (obr. 5). Tato zóna je určena délkou oblouku AB, která závisí na výšce oběžné dráhy satelitu a minimálním elevačním úhlu satelitní antény monitorující satelit, když je v zóně rádiové viditelnosti.

Rýže. 5. Zóna viditelnosti rádia

SSS využívá multifunkční transceiver, vysílač, přijímač a řídicí senzory. Na těchto stanicích jsou instalována rádiová vysílací zařízení, přijímací a vysílací antény a také sledovací systém zajišťující komunikaci s ISS.

Multifunkční stacionární stanice mají velmi vysokou propustnost. Jsou umístěny na speciálně vybraných místech, obvykle umístěných mimo hranice města, aby se zabránilo vzájemnému rádiovému rušení pozemních komunikačních systémů. Tyto stanice jsou vybaveny vysokovýkonnými rádiovými vysílači (od několika do deseti nebo více kW), vysoce citlivými rádiovými přijímači a anténami transceiveru, které mají vyzařovací diagram s velmi úzkým hlavním lalokem a velmi nízkou úrovní postranních laloků. Přístupové body tohoto typu jsou navrženy tak, aby obsluhovaly rozvinuté komunikační sítě; Aby mohly poskytovat normální přístup k AP, jsou nutné komunikační linky z optických vláken.

ES s průměrnou propustností mohou být velmi různorodé a jejich specializace závisí na typu přenášených zpráv. Stanice tohoto typu obsluhují podnikové síťové systémy, které nejčastěji podporují přenos videa, hlasu a dat, videokonference a e-mail.

Některá AP obsluhující podniková SSN obsahují několik tisíc mikroterminálů (VSAT - Very Small Aperture Terminal). Všechny terminály jsou připojeny k jedné hlavní pozemské stanici (MES - Master Earth Station), tvořící síť, která má hvězdicovou topologii a podporuje příjem/přenos dat a také příjem audio a video informací.

Existují také SSN založená na ES, která mohou přijímat jeden nebo více typů zpráv (datové, zvukové a/nebo obrazové informace). Topologie takových sítí má také tvar hvězdy.

Nejdůležitějším prvkem sítě je monitorovací a diagnostický systém, který plní následující funkce:

Rádiové monitorování satelitních komunikačních kanálů;

testování družicových komunikačních kanálů při opravách a restaurátorských pracích a údržbě družicového systému, při nasazení družicového systému a jejich uvádění do provozu;

analýza funkčního stavu kardiovaskulárního systému, na základě které jsou vypracována doporučení pro provozní režimy zařízení.

Rádiové monitorování umožňuje kontrolovat správné využití frekvenčního zdroje ISS, monitorovat rušení a identifikovat pokusy o neoprávněný přístup k satelitním komunikačním kanálům. Dále jsou sledovány parametry družicového záření a zaznamenáváno zhoršení kvality družicových komunikačních kanálů vlivem počasí a klimatických podmínek.

Z historie SSS

První umělá družice Země (AES), vypuštěná na nízkou oběžnou dráhu Země v říjnu 1957, vážila 83,6 kg a měla na palubě rádiový vysílač-maják, který vysílal signály, které řídily let. Výsledky tohoto prvního startu a první experimenty s přenosem rádiových signálů z vesmíru jasně ukázaly možnost zorganizovat komunikační systém, ve kterém by satelit fungoval jako aktivní nebo pasivní opakovač rádiového signálu. K tomu je však nutné vytvořit satelity, na které je možné instalovat zařízení o dostatečně velké hmotnosti, a mít výkonné raketové systémy schopné vynést tyto satelity na nízkou oběžnou dráhu Země.

Vznikly takové nosné rakety a v krátké době byly vyvinuty velkohmotné umělé družice schopné nést složité vědecké, výzkumné, speciální vybavení a také komunikační zařízení. Byl položen základ pro vytvoření satelitních systémů pro různé účely: meteorologické, navigační, průzkumné, komunikační. Význam těchto systémů nelze přeceňovat. Satelitní komunikační systém mezi nimi zaujímá přední místo.

Ihned po vypuštění prvního satelitu začaly experimenty s využitím satelitů v komunikačním systému země a začalo se s vytvářením satelitního komunikačního systému. Byly vybudovány pozemské transceiverové stanice vybavené parabolickými anténami o průměru zrcadla 12 m. 23. dubna 1965 byla na vysokou eliptickou dráhu vypuštěna umělá komunikační družice Molniya (ISS).

Vysoká eliptická dráha s apogeem 40 tisíc km umístěná nad severní polokoulí a dvanáctihodinová rotace umožnila ISS přenášet dvakrát denně po dobu 9 hodin rádiový signál téměř na celé území země. První prakticky významný výsledek byl dosažen v roce 1965, kdy došlo k výměně televizních programů mezi Moskvou a Vladivostokem prostřednictvím ISS. V říjnu 1967 byl uveden do provozu první satelitní komunikační systém na světě Orbita.

V roce 1975 byla Raduga ISS vypuštěna na kruhovou rovníkovou nebo geostacionární dráhu ve výšce 35 786 km s dobou oběhu kolem Země 24 hodin. Směr rotace satelitu se shodoval se směrem rotace naší planety, zůstal nehybný na obloze a byl jakoby „zavěšen“ nad povrchem Země. To zajistilo neustálou komunikaci přes takový satelit a zjednodušilo jeho sledování. Následně byly družice Gorizont vypuštěny na geostacionární dráhu.

Provozní zkušenosti Orbita SSS ukázaly, že další rozvoj systému spojený s výstavbou pozemských stanic tohoto typu pro obsluhu měst a obcí s několika tisíci obyvateli není ekonomicky opodstatněný. V roce 1976 byl vytvořen ekonomičtější satelitní komunikační systém „Ekran“, jehož ISS byla vypuštěna na geostacionární dráhu. Jednodušší a kompaktnější pozemní vysílací a přijímací stanice tohoto systému byly instalovány v malých osadách, vesnicích a na meteorologických stanicích na Sibiři, v regionech Dálného severu a částečně Dálného východu a přinášely jejich obyvatelstvu programy Centrální televize.

V roce 1980 byl zahájen provoz družice Moskva, jejíž pozemské stanice fungovaly prostřednictvím družice Horizon. Pozemské vysílací stanice této SSS byly podobné stanicím SSS Orbita a Ekran, měla však malé pozemské přijímací stanice, což umožňovalo jejich umístění v komunikačních centrech, na nízkovýkonových opakovačích a v tiskárnách. Rádiový signál přijímaný pozemskou přijímací stanicí byl přenášen do nízkovýkonového televizního opakovače, pomocí kterého byl televizní program doručován předplatitelům. SSS „Moskva“ umožnila přenášet programy Ústřední televize a stránky centrálních novin do nejvzdálenějších koutů země a do sovětských institucí téměř ve všech evropských, severoamerických a příhraničních asijských zemích.

Satelitní komunikace – dnešní den

V současné době federální civilní satelitní komunikační systém používá orbitální konstelaci, která zahrnuje 12 státních kosmických lodí (SC) pod jurisdikcí státního podniku „Space Communications“. Orbitální konstelace zahrnuje dva satelity řady Express vypuštěné v letech 1994 a 1996, sedm satelitů řady Horizon vyvinutých v 70. letech, jeden satelit řady Ekran-M a dva nové moderní satelity řady Express-A. Kromě těchto ISS jsou na oběžné dráze ISS typu Yamal-100 (provozovatel - Gazkom OJSC), Bonum-1 a některé další. Probíhá výroba kosmických lodí nové generace (Express-AM, Yamal-200). V Rusku je asi 65 společností provozujících satelitní komunikaci, což je asi 7 % z celkového počtu telekomunikačních operátorů. Tyto společnosti poskytují svým klientům širokou škálu telekomunikačních služeb: od pronájmu digitálních kanálů a cest až po poskytování telefonních služeb, televizního a rozhlasového vysílání a multimediálních služeb.

Dnes se SSN staly důležitou součástí propojené komunikační sítě Ruska (VSN). „Program nouzových opatření pro státní podporu pro zachování, doplňování a rozvoj ruských satelitních komunikačních a vysílacích systémů pro státní účely“ (usnesení vlády Ruské federace ze dne 1. února 2000 č. 87) a „Federální prostor“. Program Ruska na léta 2001-2005“ byly vypracovány a jsou realizovány“ (usnesení vlády Ruské federace ze dne 30. března 2000 č. 288).

Pokyny pro rozvoj SSS

Otázky rozvoje družicových komunikací pro civilní účely jsou řešeny na vládní, meziresortní (SCRF) a resortní (Ministerstvo komunikací a informací Ruské federace, Rosaviakosmos aj.). Ruské satelitní komunikační systémy jsou pod jurisdikcí státu a jsou provozovány domácími státními (GP KS) nebo soukromými komerčními operátory.

V souladu s přijatou koncepcí rozvoje WSS v Rusku by slibný WSS měl zahrnovat tři subsystémy:

pevná satelitní komunikace pro obsluhu propojené komunikační sítě Ruska, jakož i překryvných a podnikových sítí;

satelitní televizní a rozhlasové vysílání, včetně přímého vysílání, které je novou etapou ve vývoji moderních elektronických médií;

mobilní osobní satelitní komunikace v zájmu mobilních a vzdálených účastníků v Rusku i v zahraničí.

Pevná satelitní komunikace

Družicová pevná služba je radiokomunikační služba mezi pozemskými stanicemi s danou polohou (pevný bod umístěný ve vymezených oblastech).

Hlavní směry použití pevné komunikace:

organizace hlavních, intrazonálních a místních komunikačních linek jako součást ruských ozbrojených sil;<

Poskytování zdrojů pro vytváření datových sítí;

rozvoj firemních komunikačních a datových sítí s využitím moderních technologií VSAT včetně přístupu k internetu;

rozvoj mezinárodní komunikační sítě;

distribuce federálních, regionálních, místních a komerčních televizních a rozhlasových programů po celé zemi;

Vývoj sítí pro přenos stránek centrálních novin a časopisů;

redundance páteřní primární sítě ruské letecké dopravní sítě.

Pevný satelitní komunikační systém bude v příštích letech založen na stávajících družicích Horizon, nových družicích Express-A a Yamal-100 a družici LMI-1 mezinárodní organizace Intersputnik. Později přijdou do provozu nové satelity Express K a Yamal 200/300.

Satelitní komunikační sítě budou hrát hlavní roli v modernizaci komunikačních systémů v severovýchodních oblastech Ruska.

„Obecný diagram satelitní komponenty primární sítě ruské sítě vzdušných sil“, vyvinutý OJSC Giprosvyaz na žádost OJSC Rostelecom a State Enterprise Space Communications, určuje postup pro použití satelitních systémů pro ruskou leteckou síť.

Předpokládá se, že rozvoj podnikových sítí bude probíhat především na základě ruských družic v souladu s prioritami stanovenými nařízením vlády Ruské federace č. 1016 ze dne 9. 2. 98.

Základem pro přenos televizních programů pomocí satelitní pevné služby by měl být modernizovaný systém digitálního televizního vysílání „Moskva“ / „Moskva Global“. To umožní přenášet společensky významné státní a celoruské televizní programy (RTR, Kultura, ORT) do všech pásem časosběrného vysílání, přičemž místo dosavadních deseti budou využity tři satelity.

Vysílací služba

Vysílací služba je postavena na bázi přímých televizních vysílacích satelitů, jako je Bonum-1 ISS, která je vypuštěna na 36° východně. a zajišťuje přenos více než dvou desítek televizních programů v evropské části Ruska.

Předpokládá se další rozšiřování systému satelitního televizního vysílání (s možností vysílat až 40-50 komerčních televizních programů) s cílem vytvořit televizní distribuční síť v řídce osídlených východních oblastech Ruska a také uspokojit potřeby regionální televize. programy. Tento SSS bude poskytovat nové služby jako je digitální TV ve vysokém rozlišení, přístup k internetu atd. V budoucnu může zcela nahradit současný systém distribuce satelitní televize, který je založen na využívání pevné satelitní služby.

Mobilní satelitní komunikace

Ruský mobilní družicový komunikační systém je rozmístěn na bázi družic Horizon a slouží k organizaci vládní komunikace a v zájmu státního podniku Morsvjaz-Sputnik. Lze použít i systémy Inmarsat a Eutelsat (subsystémy Eutheltrax).

V souladu s nařízením vlády Ruské federace ze dne 2. září 1998 č. 1016 musí být při realizaci perspektivních družicových projektů přijata opatření směřující k udržení mobilní družicové komunikační sítě v rozsahu nezbytném pro udržení vládní a prezidentské komunikační systém.

Osobní mobilní komunikační systém

V naší zemi se rozvíjí několik projektů mobilní osobní satelitní komunikace (Rostelesat, Signal, Molniya Zond).

Ruské podniky se účastní několika mezinárodních projektů osobní satelitní komunikace (Iridium, Globalstar, ICO atd.). V současné době se vypracovávají konkrétní podmínky pro použití mobilních komunikačních systémů na území Ruské federace a jejich rozhraní s ruským letectvem. Na vývoji a vytváření komplexů SSS se podílejí: Státní operátor Státní podnik "Space Communications", Krasnojarsk NPO/PM pojmenované po. Reshetnev a společnost Alcatel (vytvoření tří satelitů nové generace Express A), NIIR, TsNIIS, Giprosvyaz LLC, GSP RTV, Rostelecom OJSC atd.

Závěr

Systémy družicové komunikace a přenosu dat jsou schopny zajistit potřebnou rychlost nasazení a rekonfigurace systému, spolehlivost a kvalitu komunikace a nezávislost na tarifech na vzdálenosti. Téměř jakýkoli typ informací je přenášen přes satelitní kanály s vysokým faktorem dostupnosti.

Satelitní komunikační systémy se dnes staly nedílnou součástí světových telekomunikačních dálnic, které spojují země a kontinenty. Jsou úspěšně používány v mnoha zemích po celém světě a zaujaly své právoplatné místo v propojené komunikační síti Ruska.

Literatura

Timofeev V.V. O koncepci rozvoje satelitní komunikace v Rusku. - "Bulletin of Communications", 1999, č. 12.

Vasilij Pavlov (vedoucí odboru rozhlasové, televizní a satelitní komunikace ruského ministerstva komunikací). Z projevu na setkání věnovaném ruské SSS a její roli při naplňování potřeb resortních a podnikových operátorů. - "Sítě", 2000, č. 6.

Durev V. G., Zenevich F. O., Kruk B. I. et al. Telekomunikace. Úvod do oboru. - M., 1988.

Rádiové předpisy Ruské federace. Oficiální publikace. Schváleno a uvedeno v platnost dne 1. ledna 1999 rozhodnutím SCRF ze dne 28. září 1998.-M. 1999.

Leonid Nevďajev. Satelitní systémy 1. část. Dráhy a parametry. - "Sítě", 1999, č. 1-2.

Technická referenční kniha o vesmírné technologii. - M., 1977.