Reklama

Средства спутниковой связи

Средства спутниковой связи

Спутниковые системы связи (ССC) известны давно, и используются для передачи различных сигналов на протяженные расстояния. С момента своего появления спутниковая связь стремительно развивалась, и по мере накопления опыта, совершенствования аппаратуры, развития методов передачи сигналов произошел переход от отдельных линий спутниковой связи к локальным и глобальным системам.

Такие темпы развития ССC объясняются рядом достоинств которыми они обладают. К ним, в частности, относятся большая пропускная способность, неограниченные перекрываемые пространства, высокое качество и надежность каналов связи. Эти достоинства, которые определяют широкие возможности спутниковой связи, делают ее уникальным и эффективным средством связи. Спутниковая связь в настоящее время является основным видом международной и национальной связи на большие и средние расстояния. Использование искусственных спутников Земли для организации связи продолжает расширяться по мере развития существующих сетей связи. Многие страны создают собственные национальные сети спутниковой связи.

Основные этапы бурного развития космических систем связи, которые показывают, что использование их в глобальном масштабе реально в ближайшем будущем:

Середина 60-х годов: запуск первых спутников связи, начало коммерческого использования спутников-ретрансляторов для многоканальной связи, передачи телепрограмм и т.п.

70-е годы: создание систем подвижной спутниковой связи, спутникового телевещания коллективного пользования.

 

80-е годы: зарождение технологии VSАТ (Very Small Aperture Terminal) — технологии малых спутниковых терминалов, устанавливаемых прямо у пользователей, и непосредственного спутникового телевизионного вещания.

Конец 90-х годов: мир на пороге качественных изменений, связанных с предстоящим началом эксплуатации глобальных спутниковых систем связи.

В скором будущем спутниковая связь может качественно изменить всю индустрию телекоммуникаций и оказать влияние на привычный уклад жизни. Она, прежде малодоступная, станет обычной и откроет новые возможности для образования, науки и предпринимательства.

Общие сведения о системах персональной спутниковой связи.

Системы персональной спутниковой связи обладают рядом преимуществ. Например, если пользователь находится за пределами зоны обслуживания местных сотовых систем, спутниковая связь играет ключевую роль, поскольку она не имеет ограничений по привязке к конкретной местности Земли.

Услуги, предоставляемые системами спутниковой связи

В зависимости от вида предоставляемых услуг спутниковые системы связи можно разделить на три основных класса:

1.             Системы пакетной передачи данных (доставки циркулярных сообщений, автоматизированного сбора данных о состоянии различных объектов, в том числе транспортных средств и т. д.)

2.             Системы речевой (радиотелефонной) связи

3.             Системы для определения местоположения (координат) потребителей

Системы пакетной передачи данных предназначены для передачи в цифровом виде любых данных. Скорость пакетной передачи данных в космических системах связи составляет от единиц до сотен килобайт в секунду. В этих системах, как правило, отказываются от непрерывности обслуживания и не предъявляют жестких требований к оперативности доставки сообщений, В таком режиме работает «электронная почта».

При радиотелефонной связи в спутниковых системах используют цифровую передачу сообщений, при этом обязательно должны выполняться общепринятые международные стандарты. В таких системах задержка сигнала на трассе распространения не должна превышать 0,3 с и переговоры абонентов не должны прерываться во время сеанса связи. Обслуживание абонентов должно быть непрерывным и проходить в реальном масштабе времени.

  Спутниковые системы связи могут различаться также и типом передаваемого сигнала, который может быть цифровым или аналоговым. Передача информации в цифровой форме обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами передачи. К ним относятся:

 

1.      Простота и эффективность объединения многих независимых сигналов и преобразования цифровых сообщений в “пакеты” для удобства коммутации;

2.      Меньшие энергозатраты по сравнению с передачей аналогового сигнала;

3.      Относительная нечувствительность цифровых каналов к эффекту накопления искажений при ретрансляциях, обычно представляющему серьезную проблему в аналоговых системах связи;

4.      Потенциальная возможность получения очень малых вероятностей ошибок передачи и достижения высокой верности воспроизведения переданных данных путем обнаружения и исправления ошибок;

5.      Конфиденциальность связи;

6.      Гибкость реализации цифровой аппаратуры, допускающая использование микропроцессоров, цифровую коммутацию и применение микросхем с большей степенью интеграции компонентов.

На сегодняшний день существует большое количество ССС, основанных на различных спутниковых системах, различных принципах и предназначенных для различных применений.

В этом случае при построении радиотелефонной спутниковой сети необходимо учитывать, что:

1.             Спутники должны оснащаться высокоточной системой ориентации для удержания луча их антенны в заданном направлении

2.             Количество спутников в системе должно быть достаточным для обеспечения сплошного и непрерывного покрытия зоны обслуживания

3.             Для обеспечения достаточного количества каналов связи должны применяться многолучевые антенные системы, работающие на высоких частотах (более 1,5 ГГц), что значительно усложняет конструкцию антенн и космических аппаратов (КА)

4.             Для обеспечения непрерывности радиотелефонной связи через спутник, оснащенный многолучевыми антенными системами, требуется большое количество узловых (шлюзовых) станций с дорогим коммуникационным оборудованием

Во многих случаях абоненту необходимо знать свое местоположение (координаты) на Земле. Для этих целей применяют аппаратуру двух типов:

1.             Стандартную навигационную аппаратуру GPS систем ГЛОНАСС/НАВСТАР, которая обеспечивает очень высокую точность определения координат потребителя.

2.             Специальную навигационную аппаратуру, которая по сигналам спутников персональной связи и (или) шлюзовых станций позволяет определять координаты потребителя, но с меньшей точностью используя аппаратуру второго типа, можно определять координаты абонента одним из следующих способов:

a)             По сигналам 4 спутников персональной связи

b)            По сигналам шлюзовых наземных станций

c)             По сигналам спутников и шлюзовых станций

Значительный прогресс в развитии спутниковых систем персональной связи достигнут благодаря внедрению новых технических решений, ключевыми из которых можно считать: обработку сигнала на борту спутника- ретранслятора, создание перспективных сетевых протоколов обмена информацией и применение недорогих портативных пользовательских терминалов с малым энергопотреблением.

Развитию систем персональной спутниковой связи способствуют большие успехи, достигнутые в микроминиатюризации функциональных узлов коммуникационного оборудования. Применение арсенида галлия и фосфида индия позволило создать мощные солнечные батареи небольших размеров, а внедрение различных композиционных материалов — уменьшить массу спутников. Значительный прогресс ожидается и в области разработки бортовых ЭВМ на специализированных БИС (больших интегральных схемах), обеспечивающих высокоскоростную коммутацию при ретрансляции информационных потоков. Применение методов многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), который основан на использовании широкополосных сложных сигналов, несомненно, способствует успешному развитию спутниковых систем связи.

В космических системах, решающих задачи персональной связи, используются спутники, которые могут находиться на различных орбитах.

Классификация орбит связных КА

Орбиты КА классифицируются: по форме, периодичности прохождения над точками земной поверхности и по наклонению, по форме различают следующие типы орбит:

 Круговые — трудно реализуемые на практике и требующие частой коррекции помощью бортовых корректирующих двигателей КА.

Близкие к круговым. Это наиболее распространенный тип орбит в системах спутниковой связи.

Эллиптические. Данные орбиты также широко применяются в системах спутниковой связи.

Геостационарные. Это круговые экваториальные орбиты с периодом обращения спутника, равным периоду обращения Земли. На такой орбите КА располагается на высоте 36000 км и находится постоянно над определенной точкой экватора Земли, Космические аппараты, находящиеся на геостационарной орбите, имеют большую площадь обзора Земли, что позволяет с успехом использовать их в системах спутниковой связи

Параболические и гиперболические. Применяются, как правило, при изучении планет Солнечной системы.

По периодичности прохождения КА над точками земной поверхности различают следующие типы орбит:

1.             Синхронные. Они, в свою очередь, подразделяются на синхронные изомаршрутные и синхронные квазимаршрутные. Изомаршрутные орбиты характеризуются тем, что проекции орбиты КА на земную по верхность (трассы) совпадают ежесуточно. Квазизомаршрутные орбиты характеризуются тем, что проекции орбиты КА на земную поверхность совпадают один раз в несколько суток.

2.             Несинхронные характеризуются тем, что трассы, соответствующие любым двум оборотам КА вокруг Земли, не совпадают.

Под наклонением орбиты понимается угол между плоскостями экватора Земли и орбиты КА. Наклонение отсчитывается от плоскости экватора до плоскости орбиты против часовой стрелки оно может изменяться от О до 180° По наклонению различают следующие типы орбит:

1.             Прямые (наклонение орбиты  < 90°)

2.             Обратные (наклонение орбиты > 90°)

3.             Полярные (наклонение орбиты  = 90°)

4.             Экваториальные (наклонение орбиты равно 0 или 180°)

Reklama