A quelle fréquence fonctionnent les communications par satellite. Téléphone satellite : capacités et caractéristiques. Connexion satellite

G. Karvovsky. Connexion satellite. Les principaux enjeux de la construction et de l'exploitation d'un système de communication par satellite. Partie 1.

G. Karvovsky

Le monde de la communication. Relier! N° 1, 2002

Le signal transmis le 4 octobre 1957 par la balise radio du premier satellite terrestre artificiel soviétique et reçu par les stations de radio du monde, a marqué non seulement le début de l'ère spatiale, mais a également indiqué la direction dans laquelle le développement s'est déroulé . communications par satellite... Plus tard ont été créés systèmes satellitaires communications (CCC), qui assurait la transmission et la réception des programmes de la Télévision centrale et de la Radiodiffusion pratiquement sur tout le territoire de notre pays. Aujourd'hui, les communications par satellite sont une composante importante du réseau de communications interconnectées de la Russie.

Systèmes de communication par satellite

Le SCS lui-même se compose de deux composants de base (segments) : l'espace et le sol (Fig. 1).

Riz. 1. Système de communication par satellite

Composante spatiale (segment) Le CCS comprend l'ISS, lancé sur certaines orbites, le segment sol comprend un centre de contrôle du système de communication (TsUSS), stations terriennes(ZS), situés dans les régions (stations régionales - RS), et les terminaux d'abonnés (AT) de diverses modifications.

Le déploiement et le maintien du CCS en état de marche est une tâche difficile, qui est résolue non seulement par les moyens du système de communication lui-même, mais également par la fusée et le complexe spatial. Ce complexe comprend des cosmodromes avec des sites de lancement pour le lancement de fusées porteuses, ainsi que des complexes de mesure de commande radiotechnique (KIMS) qui surveillent le mouvement de l'ISS, contrôlent et corrigent les paramètres de leurs orbites.

Le CCS peut être classé selon des caractéristiques telles que : l'état du système, le type d'orbites ISS et le système appartenant à un service radio particulier.

L'état du système dépend de son objectif, de la zone desservie, de l'emplacement et de la propriété des stations terriennes. Selon le statut, CCC peut être divisé en international(mondial et régional), nationale et départemental.

Par le type d'orbites utilisées, les systèmes avec ISS sur géostationnaire orbite (GEO) et sur orbite non géostationnaire : elliptique(HEO), orbite basse(LEO) et moyenne altitude(MOE). Selon le Règlement des radiocommunications, les CCC peuvent appartenir à l'un des trois principaux services - fixé service satellitaire (FSS), mobile service par satellite (MSS) et diffusion service satellitaire (RCC).

Segment spatial

Orbites

Le choix des paramètres d'orbite de l'ISS dépend de l'objectif, de la zone de service de communication requise et de certains autres facteurs. (Tableau 1,).

Le plus avantageux pour le placement de l'ISS orbites géostationnaires(fig. 2).

Riz. 2. Orbites de l'ISS

Leur principal avantage est la possibilité d'une communication continue 24 heures sur 24 dans la zone de service mondiale. Les satellites géostationnaires sur cette orbite, se déplaçant dans le sens de la rotation de la Terre avec la même vitesse, restent stationnaires par rapport au point "sous-satellite" de l'équateur. Avec une antenne omnidirectionnelle, les signaux relayés par l'ISS sont reçus à la surface de la Terre en tout point situé dans l'angle de visibilité radio. Trois ISS, régulièrement placées en orbite, assurent une communication continue pratiquement sur tout le territoire de la Terre, à l'exception des zones polaires (au-dessus de 76,50 ° N et S) pendant 12 à 15 ans (la ressource orbitale des engins spatiaux géostationnaires modernes).

L'inconvénient de relayer le signal radio via l'ISS, situé à une distance de 36 000 km, est le retard du signal. Pour les systèmes de radiodiffusion et de télévision, un retard de 250 ms (dans chaque direction) n'affecte pas la qualité des signaux. Les systèmes de communication radiotéléphonique sont plus sensibles aux retards, et avec un retard total (en tenant compte du temps de traitement et de commutation dans les réseaux terrestres) supérieur à 600 ms, une qualité de communication élevée n'est pas assurée. D'autant plus que le saut dit « double », lorsque le canal de communication prévoit deux tronçons satellites, est inacceptable dans ces systèmes.

Le nombre d'ISS pouvant être placés sur une orbite géostationnaire est limité par la séparation orbitale angulaire admissible entre les satellites adjacents. La séparation angulaire minimale est déterminée par la sélectivité spatiale des antennes embarquées et au sol, ainsi que par la précision de l'engin spatial en orbite. Il devrait être de 1 à 3 ° selon les normes internationales. Par conséquent, pas plus de 360 ​​ISS peuvent être placés sur une orbite géostationnaire.

Sous l'influence d'un certain nombre de facteurs géophysiques, l'ISS "dérive" - ​​son orbite est déformée, il devient donc nécessaire de la corriger.

Orbites elliptiques, sur lesquelles sont affichées les ISS, sont sélectionnés de manière à ce que la durée du jour soit un multiple de la période orbitale du satellite (Fig. 2). Pour l'ISS, des orbites elliptiques synchrones de certains types sont utilisées. (Tableau 2,).

La vitesse du satellite à l'apogée de l'orbite elliptique étant bien inférieure à celle du périgée, le temps passé par l'ISS dans la zone de visibilité augmente par rapport à l'orbite circulaire. Par exemple, l'ISS "Molniya", lancée en orbite avec des paramètres : apogée 40 000 km, périgée 460 km, inclinaison 63,5°, assure des sessions de communication d'une durée de 8 à 10 heures. La constellation orbitale (OG) de trois satellites maintient le tour du monde -horloge de communication ...

Pour assurer une communication continue 24 heures sur 24 de l'ISS sur les orbites Boréalis, au moins 8 engins spatiaux seront nécessaires (situés dans deux plans orbitaux, quatre satellites dans chaque plan).

Lors du choix des orbites elliptiques, il est tenu compte de l'influence des inhomogénéités du champ gravitationnel de la Terre, qui entraîne des modifications de la latitude du point sous-satellite à l'apogée, ainsi que des effets dangereux des ceintures stables de particules chargées piégées par le champ magnétique terrestre (ceintures de radiation de Van Allen), traversée par l'ISS lors de son déplacement en orbite.

Une ISS en orbite moyenne à haute altitude (MEO) couvre une zone plus petite qu'une ISS géostationnaire (Fig. 3). La durée du séjour de l'ISS dans la zone de visibilité radio des stations terriennes est de 1,5 à 2 heures. Par conséquent, afin de fournir une communication pour les régions les plus peuplées du monde et les zones d'eaux navigables, il est nécessaire de créer un OG de 8-12 satellites. Lors du choix d'une orbite pour eux, il est nécessaire de prendre en compte les effets des ceintures de radiation de Van Allen situées dans le plan équatorial. La première ceinture stable de rayonnement élevé commence à environ 1,5 mille km et s'étend jusqu'à plusieurs milliers de kilomètres, sa "portée" est d'environ 300 km des deux côtés de l'équateur. La deuxième ceinture d'intensité également élevée (10 000 imp./s) est située à des altitudes de 13 à 19 000 km, couvrant environ 500 km de part et d'autre de l'équateur. Par conséquent, les routes de l'ISS doivent passer entre les première et deuxième ceintures de Van Allen, c'est-à-dire à une altitude de 5 à 15 000 km.

Riz. 3. Zones de couverture de l'ISS sur différentes orbites

Le retard total du signal lors de la communication via les satellites de moyenne altitude ne dépasse pas 130 ms, ce qui permet de les utiliser pour une communication radiotéléphonique de haute qualité. Les systèmes ICO, Spaceway NGSO, Rostelesat, dans lesquels l'OG est créé à peu près à la même altitude (10352-10355 km) avec des paramètres orbitaux similaires, peuvent servir d'exemple de CCC sur des orbites à moyenne altitude.

Orbites circulaires basses selon l'inclinaison du plan orbital par rapport au plan équatorial, elles se divisent en orbites équatoriales basses (inclinaison 0°, altitude 2000 km), polaire (90°, 700-1500 km) et inclinée (700-1500 km) ( 4). Les systèmes de communication en orbite terrestre basse (LEO) sont subdivisés en systèmes de transmission de données (petit LEO), systèmes radiotéléphoniques (grand LEO) et systèmes de communication à large bande (mega LEO, parfois la désignation Super LEO).

Les ISS sur ces orbites sont le plus souvent utilisées pour organiser les communications mobiles et personnelles. La période orbitale du satellite sur ces orbites est de 90 minutes à 2 heures, le temps passé par l'ISS dans la zone de visibilité radio n'excède pas 10-15 minutes, la zone de communication de l'ISS sur ces orbites est petite, donc, pour assurer communication continue, il faut que l'OG comprenne au moins 48 ISS...

Satellites de communication artificiels

ISS - vaisseau spatial, sur lesquels sont installés les équipements relais : émetteurs-récepteurs et antennes fonctionnant à des fréquences différentes. Ils reçoivent les signaux d'une station terrestre émettrice (ES), les amplifient, effectuent la conversion de fréquence et retransmettent les signaux simultanément à toutes les ES situées dans la zone de visibilité radio du satellite. Le satellite est également équipé d'équipements permettant de contrôler sa position, sa télémétrie et son alimentation. La stabilité et l'orientation de l'antenne sont soutenues par le système de stabilisation. L'équipement de télémétrie par satellite est utilisé pour transmettre des informations sur la position de l'ISS à la Terre et recevoir des commandes de correction de position.

La retransmission des informations reçues peut être effectuée sans stockage et avec stockage, par exemple, jusqu'à ce que l'ISS entre dans la zone de visibilité de l'AP.

Fréquences

Les gammes de fréquences pour l'organisation des communications par satellite sont attribuées par le « Règlement des radiocommunications » en tenant compte des « fenêtres de transparence radio » de l'atmosphère terrestre, des interférences radio naturelles et d'un certain nombre d'autres facteurs (tableau 3). La répartition des fréquences entre les services de radiocommunication est strictement réglementée et contrôlée par l'État. Il existe des règles convenues au niveau international pour l'utilisation des bandes attribuées, ce qui est nécessaire pour assurer la compatibilité électronique des équipements radio fonctionnant dans ces bandes ou dans des bandes adjacentes. Une paire de fréquences est attribuée à l'émetteur-récepteur ISS: la supérieure pour la transmission du signal de l'ES au satellite (en amont), la plus basse - du satellite à l'ES (en aval).

Tableau 3. Gammes de fréquences pour l'organisation des communications par satellite

Un canal de communication par satellite fonctionnant aux fréquences de réception et d'émission attribuées occupe une certaine bande de fréquences (largeur de bande), dont la largeur détermine la quantité d'informations transmises sur le canal par unité de temps. Un émetteur-récepteur satellite typique fonctionnant à des fréquences de 4 GHz à 6 GHz couvre une bande passante de 36 MHz. C'est beaucoup ou peu ? Par exemple, pour transmettre un signal de télévision au standard numérique MPEG-2, il faut un canal avec une bande passante de 6 MHz, pour un canal téléphonique - 0,010 MHz. Ainsi, à l'aide d'un tel émetteur-récepteur, il est possible d'organiser 6 chaînes de télévision ou 3600 chaînes téléphoniques. Habituellement, 12 ou 24 émetteurs-récepteurs sont installés sur l'ISS (dans certains cas plus), ce qui donne respectivement 432 MHz ou 864 MHz.

Segment au sol

Le centre de contrôle des communications par satellite (TsUSS) surveille l'état des systèmes embarqués de l'ISS, planifie les travaux de déploiement et de réapprovisionnement de la constellation orbitale, calcule les zones de radio visibilité et coordonne les travaux du SSS.

Stations terriennes

Les stations terriennes SSS (ZS) émettent et reçoivent des signaux radio sur la section "Terre - ISS", multiplexent, modulent, traitent le signal et la conversion de fréquence, organisent l'accès aux canaux ISS et aux réseaux terrestres des terminaux d'abonnés.

Le temps de communication entre l'ES et l'ISS est limité par le temps que l'ISS passe dans la zone de sa radio visibilité (Fig. 5). Cette zone est déterminée par la longueur de l'arc AB, qui dépend de l'altitude de l'orbite du satellite et de l'angle d'élévation minimum de l'antenne ES poursuivant l'ISS lorsqu'elle se trouve dans la zone de visibilité radio.

Riz. 5. Zone de visibilité radio

Dans le CCC, des ES multifonctionnels d'émission-réception, d'émission, de réception et de contrôle sont utilisés. Ces stations sont équipées d'équipements d'émission radio, d'antennes de réception et d'émission, ainsi que d'un système de poursuite assurant la communication avec l'ISS.

Les stations fixes multifonctionnelles ont un débit très élevé. Ils sont situés sur des sites spécialement sélectionnés, généralement en dehors des limites de la ville afin d'éviter les interférences radio mutuelles avec les systèmes de communication terrestres. Ces SE sont équipés d'émetteurs radio de forte puissance (de quelques à dix kW ou plus), de récepteurs radio à haute sensibilité et d'antennes d'émission-réception, qui ont un diagramme de rayonnement avec un lobe principal très étroit et des lobes secondaires très faibles. Les ES de ce type sont destinés à desservir des réseaux de communication développés ; qu'ils puissent fournir un accès normal au SE, des lignes de communication à fibre optique sont nécessaires.

Les ES à débit moyen peuvent être très divers, et leur spécialisation dépend du type de messages transmis. Les SE de ce type sont desservis par des CCS d'entreprise, qui prennent le plus souvent en charge la transmission de vidéo, de voix et de données, la vidéoconférence, le courrier électronique.

Certains points d'accès desservant les CCC d'entreprise comprennent plusieurs milliers de micro-terminaux (VSAT - Very Small Aperture Terminal). Tous les terminaux sont connectés à un ES principal (MES - Master Earth Station), formant un réseau qui a une topologie en étoile et prend en charge la réception/transmission de données, ainsi que la réception d'informations audio et vidéo.

Il existe également des CCS basés sur STS qui peuvent recevoir un ou plusieurs types de messages (données, informations audio et/ou vidéo). La topologie de tels réseaux est également en forme d'étoile.

L'élément le plus important du réseau - le système de surveillance et de diagnostic, remplit les fonctions suivantes :

surveillance radio de canaux de communication par satellite;

test des canaux de communication par satellite lors des travaux de réparation et de restauration et de maintenance des AP, lors du déploiement des AP et de leur mise en service ;

analyse de l'état fonctionnel du CVS, sur la base de laquelle des recommandations pour les modes de fonctionnement de l'ES sont élaborées.

La surveillance radio permet de vérifier l'utilisation correcte de la ressource de fréquence ISS, de suivre les interférences et de détecter les tentatives d'accès non autorisé aux canaux de communication par satellite. De plus, les paramètres du rayonnement ES sont surveillés et la détérioration de la qualité des canaux de communication par satellite due aux conditions météorologiques et climatiques est enregistrée.

De l'histoire du CCC

D'abord satellite artificiel Earth (AES) lancé le orbite proche de la Terre en octobre 1957, pesait 83,6 kg et avait à bord un émetteur radio de balise qui transmettait les signaux utilisés pour contrôler le vol. Les résultats de ce premier lancement et les premières expériences de transmission de signaux radio depuis l'espace ont clairement montré la possibilité d'organiser un système de communication dans lequel le satellite agirait comme un répéteur de signaux radio actif ou passif. Cependant, pour cela, il est nécessaire de créer des satellites sur lesquels il est possible d'installer des équipements d'une masse suffisamment importante, et de disposer de systèmes de fusées puissants capables de mettre ces satellites en orbite proche de la Terre.

De tels lanceurs ont été créés et, en peu de temps, de grands satellites de masse ont été développés, capables de transporter des équipements scientifiques, de recherche, spéciaux complexes, ainsi que des équipements de communication. Les bases ont été posées pour la création de systèmes satellitaires à des fins diverses : météorologie, navigation, reconnaissance, communications. L'importance de ces systèmes ne peut guère être surestimée. Le système de communication par satellite occupe la première place parmi eux.

Immédiatement après le lancement du premier satellite, des expériences ont commencé sur l'utilisation de satellites dans le système de communication du pays et un système de communication par satellite a commencé à être créé. Des stations émettrices-réceptrices terrestres ont été construites, équipées d'antennes paraboliques d'un diamètre de miroir de 12 m. Le 23 avril 1965, un satellite de communication artificiel (ISS) "Molniya" a été lancé sur une orbite elliptique élevée.

Une orbite haute elliptique avec un apogée de 40 000 km, située au-dessus de l'hémisphère nord, et une période orbitale de douze heures a permis à l'ISS de relayer le signal radio sur la quasi-totalité du territoire du pays deux fois par jour pour 9 heures. Le premier résultat pratiquement significatif a été obtenu en 1965, lorsque l'échange de programmes télévisés entre Moscou et Vladivostok a été effectué via l'ISS. En octobre 1967, le premier système de communication par satellite au monde "Orbit" a été mis en service.

En 1975, l'ISS Raduga a été lancée sur une orbite circulaire équatoriale, ou géostationnaire, à une altitude de 35786 km avec une période de révolution autour de la Terre égale à 24 heures. Le sens de rotation du satellite coïncidait avec le sens de rotation de notre planète, il restait immobile dans le ciel et était, pour ainsi dire, "suspendu" au-dessus de la surface de la Terre. Cela permettait une communication constante via un tel satellite et facilitait son suivi. Par la suite, l'ISS "Horizon" a été lancée en orbite géostationnaire.

L'expérience de l'exploitation du SCS d'Orbita a montré que la poursuite du développement du système associé à la construction de stations terriennes de ce type pour desservir les villes de plusieurs milliers d'habitants n'est pas économiquement justifiée. En 1976, un système de communication par satellite plus économique "Ekran" a été créé, dont l'ISS a été lancé en orbite géostationnaire. Des stations émettrices-réceptrices terrestres plus simples et plus compactes de ce système ont été installées dans de petites agglomérations, des villages, des stations météorologiques situées en Sibérie, des régions de l'Extrême-Nord, en partie de l'Extrême-Orient, et ont apporté les programmes de la télévision centrale à leur population.

En 1980, l'exploitation du Moskva SCS a commencé, dont les stations terriennes fonctionnaient via l'ISS de Gorizont. Les stations terrestres d'émission de ce SSS étaient similaires aux stations SSS "Orbit" et "Ekran", mais il disposait de petites stations terrestres de réception, ce qui permettait de les placer dans des centres de communication, sur des répéteurs de faible puissance et dans des imprimeries. Le signal radio reçu par la station de réception terrestre a été transmis à un répéteur de télévision de faible puissance, à l'aide duquel le programme de télévision a été livré aux abonnés. Le CCC "Moscou" a permis de transmettre des programmes de la Télévision centrale et des pages de journaux centraux aux coins les plus reculés du pays et aux institutions soviétiques de pratiquement tous les pays européens, nord-américains et asiatiques frontaliers.

Communication par satellite - aujourd'hui

À l'heure actuelle, une constellation orbitale est utilisée dans le système fédéral civil de communications par satellite, qui comprend 12 engins spatiaux d'État (SC) exploités par l'entreprise d'État « Space Communications ». V constellation orbitale deux satellites de la série Express lancés en 1994 et 1996, sept satellites de la série Gorizont développés dans les années 70, un de la série Ekran-M, deux nouveaux satellites modernes de la série Express-A. En plus de ces ISS, des ISS de type Yamal-100 (opérateur - OAO Gazkom), Bonum-1 et quelques autres sont en orbite. La production d'engins spatiaux de nouvelle génération (Express-AM, Yamal-200) est en cours. Il existe environ 65 sociétés de télécommunications par satellite opérant en Russie, ce qui représente environ 7 % du nombre total d'opérateurs de télécommunications. Ces sociétés proposent à leurs clients une large gamme de services de télécommunications : de la location de canaux et de chemins numériques à la fourniture de services de téléphonie, de radiodiffusion télévisuelle et radiophonique et multimédia.

Aujourd'hui, les CCS sont devenus un élément important du réseau de communication interconnecté de Russie (BCC). Le « Programme de mesures d'urgence pour le soutien de l'État à la préservation, à la reconstitution et au développement des systèmes russes de communication et de radiodiffusion par satellite à des fins d'État » (Décret du gouvernement de la Fédération de Russie du 1er février 2000 n° 87) et « Programme spatial fédéral de la Russie pour 2001-2005 ont été élaborés et sont mis en œuvre. "(Résolution du gouvernement de la Fédération de Russie du 30 mars 2000 n° 288).

Orientations pour le développement du CCC

Le développement des communications par satellite à des fins civiles est abordé aux niveaux gouvernemental, interministériel (GKRCH) et départemental (Ministère des communications et de l'informatisation de la Fédération de Russie, Rosaviakosmos, etc.). Les systèmes de communication par satellite russes relèvent de la juridiction de l'État et sont exploités par l'État national (GP KS) ou des opérateurs commerciaux privés.

Conformément au concept adopté pour le développement du VSS en Russie, un futur VSS devrait comprendre trois sous-systèmes :

communications fixes par satellite pour desservir le réseau de communications interconnecté de Russie, ainsi que les réseaux superposés et d'entreprise ;

la télévision et la radiodiffusion par satellite, y compris la radiodiffusion directe, qui constituent une nouvelle étape dans le développement des médias électroniques modernes;

communications mobiles personnelles par satellite dans l'intérêt des abonnés mobiles et distants en Russie et à l'étranger.

Communications fixes par satellite

Le service fixe par satellite est un service de radiocommunication entre des stations terriennes en un lieu donné (un point fixe situé dans certaines zones).

Les principales directions d'utilisation des communications fixes:

organisation des lignes de communication dorsale, intra-zone et locale dans le cadre des Forces armées de Russie ;<

fournir une ressource pour créer des réseaux de transmission de données;

développement de réseaux de communication d'entreprise et de transmission de données utilisant les technologies VSAT modernes, y compris l'accès à Internet ;

développement du réseau de communication international;

la distribution d'émissions de télévision et de radio fédérales, régionales, locales et commerciales dans tout le pays;

développement de réseaux de transmission pour les journaux et magazines centraux;

redondance du réseau principal backbone du VSS de Russie.

Le système de communications fixes par satellite dans les années à venir sera basé sur les satellites opérationnels "Gorizont", les nouveaux satellites "Express-A", "Yamal-100" et le satellite LMI-1 de l'organisation internationale "Interspoutnik". Plus tard, de nouveaux satellites "Express K" et "Yamal 200/300" seront mis en service.

Les réseaux de communication par satellite joueront un rôle majeur dans la modernisation des systèmes de communication dans les régions du nord-est de la Russie.

Le "Schéma général de la composante satellite du réseau primaire des forces armées russes", développé par OJSC Giprosvyaz sur ordre d'OJSC Rostelecom et de l'entreprise d'État "Space Communications", définit la procédure d'utilisation des systèmes satellitaires pour les forces armées de Russie .

Il est prévu que le développement des réseaux d'entreprise se fasse principalement sur la base de satellites russes conformément aux priorités déterminées par le décret du gouvernement de la Fédération de Russie n° 1016 du 09/02/98.

Le système modernisé de diffusion de la télévision numérique "Moscow" / "Moscow Global" devrait devenir la base de la transmission de programmes de télévision utilisant le service fixe par satellite. Cela permettra de transmettre des programmes de télévision d'État et de toute la Russie socialement significatifs (RTR, "Kultura", ORT) vers toutes les zones de diffusion de la zone, avec trois satellites au lieu des dix actuels.

Service de diffusion

Le service de diffusion est basé sur des satellites de diffusion directe de télévision, tels que l'ISS "Bonum-1", qui est placé à 36 ° E. et assure la transmission de plus de deux douzaines de programmes télévisés dans la partie européenne de la Russie.

Une nouvelle expansion du système de diffusion de la télévision par satellite (avec la possibilité de diffuser jusqu'à 40 à 50 programmes télévisés commerciaux) est envisagée pour créer un réseau de distribution télévisée dans les régions orientales peu peuplées de la Russie, ainsi que pour répondre aux besoins de télévision régionale. programmes. Ce CCS fournira de nouveaux services tels que la télévision numérique haute définition, l'accès à Internet, etc. À l'avenir, il pourra remplacer complètement le système de distribution de télévision par satellite existant basé sur l'utilisation du service fixe par satellite.

Communications mobiles par satellite

Le système de communication mobile par satellite russe est déployé sur la base des satellites Horizont et est utilisé pour organiser les communications gouvernementales et dans l'intérêt de l'entreprise d'État Morsvyaz-Sputnik. Les systèmes "Inmarsat" et "Eutelsat" (sous-systèmes "Evteltraks") peuvent également être utilisés.

Conformément au décret du gouvernement de la Fédération de Russie du 2 septembre 1998, n° 1016, lors de la mise en œuvre de projets de satellites prometteurs, des mesures doivent être prises pour préserver le réseau de communications mobiles par satellite dans la mesure nécessaire pour maintenir le système des communications gouvernementales et présidentielles.

Système de communication mobile personnel

Dans notre pays, plusieurs projets de communications mobiles personnelles par satellite sont en cours de développement (Rostelesat, Signal, Molniya Zond).

Les entreprises russes sont impliquées dans plusieurs projets internationaux de communications personnelles par satellite (Iridium, Globalstar, ICO, etc.). À l'heure actuelle, des conditions spécifiques sont en cours d'élaboration pour l'utilisation de systèmes de communication mobile sur le territoire de la Fédération de Russie et leur interface avec l'armée de l'air de Russie. Sont impliqués dans le développement et la création de complexes SSS : L'opérateur d'État SE "Space Communications", Krasnoyarsk NPO / PM nommé d'après Reshetnev et Alcatel (création de trois satellites "Express A" de nouvelle génération), NIIR, TsNIIS, Giprosvyaz LLC, GSP RTV, Rostelecom OJSC, etc.

Conclusion

Les systèmes de communication par satellite et de transmission de données sont capables de fournir la vitesse nécessaire de déploiement et de reconfiguration du système, la fiabilité et la qualité de la communication, l'indépendance des tarifs par rapport à la distance. Presque tous les types d'informations sont transmis via des canaux satellites avec un facteur de disponibilité élevé.

Aujourd'hui, les systèmes de communication par satellite sont devenus une partie intégrante des dorsales mondiales des télécommunications, reliant les pays et les continents. Ils sont utilisés avec succès dans de nombreux pays du monde et ont pris la place qui leur revient dans le réseau de communication interconnecté de la Russie.

Littérature

Timofeev V. V. À propos du concept de développement des communications par satellite en Russie. - "Bulletin de communications", 1999, n° 12.

Vasily Pavlov (Chef du Département de la radio, de la télévision et des communications par satellite du ministère des Communications de la Fédération de Russie). Extrait d'un discours prononcé lors d'une réunion sur le CCS russe et son rôle pour répondre aux besoins des opérateurs départementaux et corporatifs. - "Réseaux", 2000, n° 6.

Durev V.G., Zenevich F.O., Kruk B.I. et al. Télécommunications. Introduction à la spécialité. - M., 1988.

Règlements radio pour les communications radio de la Fédération de Russie. Édition officielle. Approuvé et mis en vigueur à partir du 01.01.1999 par la décision de la Commission d'Etat des Radiofréquences du 28.09.1998. 1999.

Léonid Nevdiaev. Systèmes satellitaires Partie 1. Orbites et paramètres. - "Réseaux", 1999, 1-2.

Manuel d'ingénierie de la technologie spatiale. - M., 1977.

Connexion satellite

Satellite de communication Syncom-1

Connexion satellite- l'un des types de radiocommunications spatiales basé sur l'utilisation de satellites terrestres artificiels comme répéteurs. La communication par satellite s'effectue entre des stations terriennes, qui peuvent être à la fois fixes et mobiles.

La communication par satellite est une évolution de la communication traditionnelle par relais radio en plaçant un répéteur à très haute altitude (de quelques dizaines à des centaines de milliers de kilomètres). Étant donné que la zone de sa visibilité dans ce cas correspond à près de la moitié de la Terre, une chaîne de répéteurs n'est pas nécessaire - dans la plupart des cas, un seul suffit.

Histoire

Des ingénieurs travaillent sur le premier satellite de communication commercial au monde Early Bird

Selon les normes actuelles, le satellite Early Bird ( INTELSAT I) avait des capacités plus que modestes : avec une bande passante de 50 MHz, il pouvait fournir jusqu'à 240 canaux de communication téléphonique. À tout moment, la communication pouvait être établie entre une station terrienne aux États-Unis et une seule des trois stations terriennes en Europe (au Royaume-Uni, en France ou en Allemagne), qui étaient interconnectées par des lignes de communication câblées.

Plus tard, la technologie a progressé et le satellite INTELSATIX avait déjà une bande passante de 3456 MHz.

Pendant longtemps en URSS, les communications par satellite n'ont été développées que dans l'intérêt du ministère de la Défense de l'URSS. En raison du plus grand secret du programme spatial, le développement des communications par satellite dans les pays socialistes s'est déroulé différemment que dans les pays occidentaux. Le développement des communications civiles par satellite a commencé avec un accord entre 9 pays du bloc socialiste sur la création du système de communication Interspoutnik, qui n'a été signé qu'en 1971.

Répéteurs satellites

Satellite de communication passive Echo-2. La sphère gonflable métallisée servait de répétiteur passif

Dans les premières années de recherche, on utilisait des répéteurs de satellites passifs (par exemple les satellites Echo et Echo-2), qui étaient un simple réflecteur de signal radio (souvent une sphère métallique ou polymère avec pulvérisation de métal), qui ne transportait aucune transmission et réception du matériel à bord. ... De tels satellites ne se sont pas répandus. Tous les satellites de communication modernes sont actifs. Les répéteurs actifs sont équipés d'équipements électroniques pour la réception, le traitement, l'amplification et la retransmission du signal. Les répéteurs satellites peuvent être non régénératif et régénérateur... Un satellite non régénératif, ayant reçu un signal d'une station terrienne, le transfère sur une autre fréquence, l'amplifie et le transmet à une autre station terrienne. Le satellite peut utiliser plusieurs canaux indépendants effectuant ces opérations, chacun travaillant avec une certaine partie du spectre (ces canaux de traitement sont appelés transpondeurs).

Le satellite régénératif démodule le signal reçu et le remodule. En conséquence, la correction d'erreur est effectuée deux fois : au niveau du satellite et à la station terrienne de réception. L'inconvénient de cette méthode est la complexité (et donc le coût beaucoup plus élevé du satellite), ainsi que l'augmentation du délai de transmission du signal.

Orbites des répéteurs de satellite

Les orbites sur lesquelles se trouvent les répéteurs de satellites sont divisées en trois classes :

• équatorial,
• incliné,
• polaire.

Une variété importante orbite équatoriale est une orbite géostationnaire sur laquelle le satellite tourne avec une vitesse angulaire égale à la vitesse angulaire de la Terre, dans un sens coïncidant avec le sens de rotation de la Terre. L'avantage évident de l'orbite géostationnaire est que le récepteur dans la zone de service « voit » le satellite à tout moment.

Cependant, il n'y a qu'une seule orbite géostationnaire et il est impossible d'y lancer tous les satellites. Son autre inconvénient est sa haute altitude, et donc le coût plus élevé de la mise en orbite d'un satellite. De plus, un satellite en orbite géostationnaire n'est pas capable de desservir les stations terriennes de la région circumpolaire.

Orbite inclinée vous permet de résoudre ces problèmes, cependant, en raison du mouvement du satellite par rapport à l'observateur au sol, il est nécessaire de lancer au moins trois satellites sur une orbite afin de fournir un accès aux communications 24 heures sur 24.

Orbite polaire- le cas limite de l'oblique (avec une inclinaison de 90º).

Lorsqu'elles utilisent des orbites inclinées, les stations terriennes sont équipées de systèmes de poursuite qui pointent l'antenne vers le satellite. Les stations fonctionnant avec des satellites en orbite géostationnaire sont généralement également équipées de tels systèmes pour compenser les écarts par rapport à l'orbite géostationnaire idéale. L'exception concerne les petites antennes utilisées pour recevoir la télévision par satellite : leur diagramme de rayonnement est suffisamment large, de sorte qu'elles ne détectent pas les vibrations du satellite près du point idéal.

Réutilisation de fréquence. Zones de couverture

Les fréquences radio étant une ressource limitée, il est nécessaire de s'assurer que les mêmes fréquences peuvent être utilisées par différentes stations terriennes. Ceci peut être fait de deux façons:

• séparation spatiale- chaque antenne satellite ne reçoit un signal que d'une certaine zone, alors que différentes zones peuvent utiliser les mêmes fréquences,

• séparation de polarisation- des antennes différentes reçoivent et émettent un signal dans des plans de polarisation perpendiculaires entre eux, tandis que les mêmes fréquences peuvent être utilisées deux fois (pour chacun des plans).

Une carte de couverture satellitaire géostationnaire type comprend les éléments suivants :

• faisceau global- communique avec les stations terriennes sur toute la zone de couverture, il se voit attribuer des fréquences qui ne se croisent pas avec les autres faisceaux de ce satellite.

• rayons des hémisphères ouest et est- ces faisceaux sont polarisés dans le plan A, et la même gamme de fréquences est utilisée dans les hémisphères ouest et est.

• rayons de zone- polarisé dans le plan B (perpendiculaire à A) et utilise les mêmes fréquences que les faisceaux des hémisphères. Ainsi, une station terrienne située dans l'une des zones peut également utiliser des faisceaux hémisphériques et un faisceau global.

Dans ce cas, toutes les fréquences (à l'exception de celles réservées au faisceau global) sont utilisées de manière répétée : dans les hémisphères ouest et est et dans chacune des zones.

Bandes de fréquence

Antenne pour recevoir la télévision par satellite (bande Ku)

Antenne satellite pour bande C

Le choix de la fréquence de transmission des données de station terrienne à satellite et de satellite à station terrienne n'est pas arbitraire. La fréquence affecte, par exemple, l'absorption des ondes radio dans l'atmosphère, ainsi que les dimensions requises des antennes d'émission et de réception. Les fréquences auxquelles se produit la transmission de la station terrienne au satellite diffèrent des fréquences utilisées pour la transmission du satellite à la station terrienne (généralement la première ci-dessus).

Les fréquences utilisées dans les communications par satellite sont divisées en plages, indiquées par des lettres. Malheureusement, dans différentes publications, les limites exactes des plages peuvent ne pas coïncider. Les valeurs guides sont données dans la recommandation ITU V.431-6 :

Des fréquences plus élevées sont également utilisées, mais leur augmentation est entravée par la forte absorption des ondes radio de ces fréquences par l'atmosphère. La bande Ku permet la réception avec des antennes relativement petites, et est donc utilisée en télévision par satellite (DVB), malgré le fait que les conditions météorologiques dans cette bande ont un impact significatif sur la qualité de la transmission.

Pour la transmission de données par de grands utilisateurs (organisations), la bande C est souvent utilisée. Cela offre une meilleure réception, mais nécessite une taille d'antenne assez grande.

Modulation et codage anti-bruit

Une caractéristique des systèmes de communication par satellite est la nécessité de travailler dans des conditions de rapport signal/bruit relativement faible causé par plusieurs facteurs :

• éloignement important du récepteur de l'émetteur,
• puissance satellite limitée (impossibilité de transmettre à haute puissance).

Par conséquent, les communications par satellite sont mal adaptées à la transmission de signaux analogiques. Par conséquent, pour transmettre la parole, elle est prénumérisée en utilisant, par exemple, la modulation par impulsions et codage (PCM).

Pour transmettre des données numériques sur un canal de communication par satellite, elles doivent d'abord être converties en un signal radio occupant une certaine plage de fréquences. Pour cela, une modulation est appliquée (la modulation numérique est aussi appelée manipulation). Les types de modulation numérique les plus courants pour les applications de communication par satellite sont la modulation par déplacement de phase et la modulation d'amplitude en quadrature. Par exemple, les systèmes DVB-S2 utilisent QPSK, 8-PSK, 16-APSK et 32-APSK.

La modulation est effectuée à la station terrienne. Le signal modulé est amplifié, transféré à la fréquence souhaitée et transmis à l'antenne émettrice. Le satellite reçoit le signal, l'amplifie, parfois le régénère, le transfère sur une autre fréquence et, à l'aide d'une certaine antenne émettrice, le transmet au sol.

Accès multiple

Pour assurer la possibilité d'utilisation simultanée d'un répéteur satellite par plusieurs utilisateurs, des systèmes d'accès multiples sont utilisés :

• Accès multiple par répartition en fréquence - donnant à chaque utilisateur une plage de fréquences distincte.

• accès multiple par répartition dans le temps - chaque utilisateur se voit attribuer un certain intervalle de temps (intervalle de temps) pendant lequel il transmet et reçoit des données.

• accès multiple par division de code - dans ce cas, chaque utilisateur reçoit une séquence de codes orthogonale aux séquences de codes des autres utilisateurs. Les données d'utilisateur sont superposées à la séquence de codes de telle sorte que les signaux transmis par différents utilisateurs n'interfèrent pas les uns avec les autres, bien qu'ils soient transmis aux mêmes fréquences.

De plus, de nombreux utilisateurs n'ont pas besoin d'un accès constant aux communications par satellite. Ces utilisateurs se voient attribuer un canal de communication (timeslot) à la demande grâce à la technologie DAMA (Demand Assigned Multiple Access).

Applications de communication par satellite

Dorsale des communications par satellite

Initialement, l'émergence des communications par satellite a été dictée par la nécessité de transmettre de grandes quantités d'informations. Le premier système de communication par satellite était le système Intelsat, puis des organisations régionales similaires ont été créées (Eutelsat, Arabsat et autres). Au fil du temps, la part de la transmission vocale dans le volume total du trafic dorsal n'a cessé de diminuer, laissant la place à la transmission de données.

Avec le développement des réseaux de fibre optique, ces derniers ont commencé à évincer les communications par satellite du marché du backbone.

Systèmes VSAT

Les mots "très petite ouverture" font référence à la taille des antennes terminales par rapport à la taille des antennes dorsales plus anciennes. Les VSAT fonctionnant dans la bande C utilisent généralement des antennes d'un diamètre de 1,8 à 2,4 m, dans la bande Ku de 0,75-1,8 m.

Les systèmes VSAT utilisent la technologie des canaux à la demande.

Systèmes de communication mobile par satellite

Une caractéristique de la plupart des systèmes de communication mobiles par satellite est la petite taille de l'antenne du terminal, ce qui rend difficile la réception du signal. Pour que la force du signal atteignant le récepteur soit suffisante, l'une des deux solutions est appliquée :

• De nombreux satellites sont situés sur oblique ou polaire orbites. Dans le même temps, la puissance d'émission requise n'est pas si élevée et le coût de lancement d'un satellite en orbite est inférieur. Cependant, cette approche nécessite non seulement un grand nombre de satellites, mais également un vaste réseau de commutateurs au sol. Une méthode similaire est utilisée par les opérateurs Iridium et Globalstar.

Les opérateurs mobiles sont en concurrence avec les opérateurs de satellites personnels. De manière caractéristique, tant Globalstar qu'Iridium ont connu de sérieuses difficultés financières, ce qui a amené Iridium à réorganisation faillite en 1999

En décembre 2006, un satellite géostationnaire expérimental Kiku-8 a été lancé avec une zone d'antenne record, qui est censée être utilisée pour tester la technologie des communications par satellite avec des appareils mobiles pas plus gros que des téléphones portables.

La communication spatiale ou par satellite est essentiellement une sorte de communication par relais radio (troposphérique) et diffère en ce que ses répéteurs ne sont pas situés à la surface de la Terre, mais sur des satellites dans l'espace.

Pour la première fois, l'idée de communications par satellite a été présentée en 1945 par l'Anglais Arthur Clarke. Dans une revue d'ingénierie radio, il a publié un article sur les perspectives de fusées comme la V-2 pour le lancement de satellites terrestres à des fins scientifiques et pratiques. Le dernier paragraphe de cet article est significatif : « Un satellite artificiel à une certaine distance de la Terre fera un tour en 24 heures. Il restera stationnaire sur un certain endroit et dans la plage de visibilité optique de près de la moitié de la surface de la Terre. Trois répéteurs, placés sur la bonne orbite avec une séparation angulaire de 120°, pourront couvrir l'ensemble de la planète en diffusion TV et VHF ; J'ai peur que ceux qui planifient le travail d'après-guerre ne le trouvent pas facile, mais je considère cette voie comme la solution finale au problème. »

Le 4 octobre 1957, l'URSS a lancé le premier satellite artificiel terrestre au monde, le premier objet spatial dont les signaux ont été reçus sur Terre. Ce satellite a marqué le début de l'ère spatiale. Les signaux émis par le satellite ont été utilisés non seulement pour la goniométrie, mais aussi pour transmettre des informations sur les processus sur le satellite (température, pression, etc.). Cette information était transmise en modifiant la durée des messages émis par les émetteurs (modulation de largeur d'impulsion). Le 12 avril 1961, pour la première fois dans l'histoire de l'humanité, un vol habité dans l'espace extra-atmosphérique a été effectué en Union soviétique. Le vaisseau spatial Vostok avec à son bord le cosmonaute pilote Yu. A. Gagarine a été lancé sur l'orbite du satellite terrestre. Pour mesurer les paramètres de l'orbite du satellite et contrôler le fonctionnement de ses équipements embarqués, de nombreux équipements de mesure et de radiotélémétrie y ont été installés. Pour la radiogoniométrie de l'engin spatial et la transmission d'informations télémétriques, le système radio Signal fonctionnant à une fréquence de 19,955 MHz a été utilisé. La communication bidirectionnelle du cosmonaute avec la Terre était assurée par un système radiotéléphonique fonctionnant dans les bandes d'ondes courtes (19,019 et 20,006 MHz) et ultracourtes (143,625 MHz). Le système de télévision a transmis l'image du cosmonaute à la Terre, ce qui a permis d'avoir un contrôle visuel sur son état. L'une des caméras de télévision a transmis une image de face du pilote et l'autre - de côté.

Les réalisations de la science russe dans le domaine de l'exploration spatiale ont permis de mettre en œuvre les prédictions d'Arthur Clarke. À la fin des années 50 du siècle dernier, des études expérimentales sur les possibilités d'utilisation de satellites terrestres artificiels comme répéteurs radio (actifs et passifs) dans les systèmes de communication terrestres ont commencé à être menées en URSS et aux États-Unis. Les développements théoriques dans le domaine des capacités énergétiques des lignes de communication satellitaires ont permis de formuler des exigences tactiques et techniques pour les dispositifs répéteurs satellitaires et les dispositifs au sol, sur la base des caractéristiques réelles des moyens techniques qui existaient à l'époque.

Compte tenu de l'identité des approches, nous présenterons des études expérimentales dans le domaine de la création de lignes de communication par satellite en utilisant l'exemple des États-Unis. Le premier relais radio actif "Score" a été lancé le 18 décembre 1958 sur une orbite elliptique inclinée avec un apogée de 1481 km et un périgée de 177 km. L'équipement satellite se composait de deux émetteurs-récepteurs fonctionnant aux fréquences 132,435 et 132,095 MHz. Le travail a été effectué en mode de retransmission lente. Le stockage du signal émis par la station émettrice au sol a été effectué en l'enregistrant sur une bande magnétique. Des batteries argent-zinc d'une capacité de 45 ampères - une heure à une tension de 18 volts ont été utilisées comme sources d'alimentation. La durée de la connexion était d'environ 4 minutes pour 1 tour de satellite. La retransmission de 1 canal téléphonique ou 7 canaux télétype a été effectuée. La durée de vie du satellite était de 34 jours. Le satellite a brûlé en entrant dans l'atmosphère le 21 janvier 1959. Le deuxième relais radio actif "Courier" a été lancé le 4 octobre 1960 sur une orbite elliptique inclinée avec un apogée de 1270 km et un périgée de 970 km. L'équipement satellite se composait de 4 émetteurs-récepteurs (150 MHz pour la transmission des commandes et 1900 MHz pour la communication), des dispositifs de mémoire magnétique et des sources d'alimentation - cellules solaires et batteries chimiques. Des cellules solaires au silicium au nombre de 19 152 ont été utilisées comme source d'alimentation principale. Des batteries nickel-cadmium d'une capacité de 10 ampères-heure à une tension de 28-32 volts ont été utilisées comme étage tampon. La durée de la session de communication était de 5 minutes par tour de satellite. La durée de vie du satellite était de 1 an. Le 10 juillet 1962, un répéteur Telstar actif a été lancé sur une orbite elliptique inclinée avec un apogée de 5600 km et un périgée de 950 km, qui était destiné au relais actif de signaux radio en temps réel. Parallèlement, il relayait soit 600 chaînes téléphoniques simplex, soit 12 chaînes téléphoniques duplex, soit une chaîne de télévision. Dans tous les cas, les travaux ont été réalisés en utilisant la méthode de modulation de fréquence. Fréquences de communication : sur la ligne satellite-Terre 4169,72 MHz, sur la ligne Terre-satellite 6389,58 MHz. La durée d'une session de communication sur la ligne USA-Europe via ce satellite était d'environ 2 heures par jour. La qualité des images télévisées transmises variait de bonne à excellente. Le projet prévoyait une durée de vie très importante du satellite - 2 ans, mais après quatre mois de fonctionnement réussi, la ligne de commande a échoué. Il a été constaté que la défaillance causale était un dommage de surface dû à l'action du rayonnement lorsque le satellite a dépassé la ceinture de rayonnement interne.

Le 14 février 1963, le premier satellite synchrone du système Sinkom a été lancé avec des paramètres orbitaux : altitude de l'apogée 37 022 km, altitude du périgée 34185, période orbitale 1426,6 minutes. La fréquence de fonctionnement sur la liaison Terre-satellite est de 7360 MHz et sur la liaison satellite-Terre, de 1820 MHz. Des cellules solaires au nombre de 3 840 unités d'une puissance totale de 28 W à une tension de 27,5 volts ont été utilisées comme source d'alimentation principale sur le satellite. La communication avec le satellite n'a été maintenue que 20 077 secondes, après quoi les observations ont été effectuées par des méthodes astronomiques.

Le 23 avril 1965, le premier satellite de communication Molniya-1 a été lancé en URSS. Avec le lancement du deuxième satellite de communication "Molniya-2" le 14 octobre 1965, le fonctionnement régulier de la ligne de communication longue distance via le satellite a commencé. Plus tard, le système de communications spatiales à longue portée Orbita a été créé. Il se composait d'un réseau de stations au sol et de satellites terrestres artificiels "Molniya", "Raduga", "Horizon". Ci-dessous, au chapitre 7, il sera montré que les modifications des satellites Horizon continuent de fonctionner au 21e siècle. Cela indique la haute fiabilité des équipements domestiques par rapport aux équipements étrangers.

Les premières stations de communication par satellite ont été construites, testées et mises en service dans la ville de Shchelkovo près de Moscou et à Ussuriisk. Ils étaient reliés par des lignes de communication par câble et relais, respectivement, aux centres de télévision et aux stations téléphoniques interurbaines de Moscou et de Vladivostok.

Le plus approprié pour l'équipement des stations terriennes du système satellitaire s'est avéré être l'équipement de communication troposphérique TR-60/120, dans lequel, comme on le sait, des émetteurs de haute puissance et des récepteurs très sensibles avec des amplificateurs paramétriques à faible bruit ont été utilisés . Sur sa base, un complexe de réception et de transmission "Horizon" est en cours de développement, installé dans les stations au sol de la première ligne de communication par satellite entre Moscou et Vladivostok.

Des émetteurs spécialement développés pour les lignes de communication et de commande et de mesure, des amplificateurs paramétriques avec une température de bruit de 120 K pour l'installation dans l'antenne sous la cabine miroir, ainsi que des équipements entièrement nouveaux qui permettent l'amarrage aux centres de télévision locaux et aux centraux téléphoniques longue distance.

Dans ces années-là, les concepteurs de la station terrienne, craignant l'influence d'émetteurs puissants sur les récepteurs, les ont installés sur différentes antennes et dans différents bâtiments (réception et émission). Cependant, l'expérience de l'utilisation d'une antenne commune pour la réception et l'émission, obtenue sur les lignes de communication troposphériques, a permis à l'avenir de transférer l'équipement de réception vers l'antenne d'émission, ce qui a grandement simplifié et réduit le coût d'exploitation des stations de communication par satellite.

En 1967, grâce au satellite de communication "Molniya-1", un vaste réseau de télévision de stations terriennes de réception "Orbita" avec une station centrale d'émission près de Moscou a été créé. Cela a permis d'organiser les premiers canaux de communication entre Moscou et l'Extrême-Orient, la Sibérie, l'Asie centrale, de transmettre le programme de la télévision centrale aux régions reculées de notre patrie et d'atteindre en outre plus de 30 millions de téléspectateurs.

Cependant, les satellites Molniya tournaient autour de la Terre sur des orbites elliptiques allongées. Pour les suivre, les antennes des stations réceptrices au sol doivent constamment tourner. Il est beaucoup plus facile de résoudre ce problème par des satellites tournant sur une orbite circulaire stationnaire, située dans le plan équatorial à une altitude de 36 000 km. Ils font un tour de la Terre en 24 heures et semblent donc à un observateur terrestre suspendus immobiles au-dessus d'un point de notre planète. Trois de ces satellites suffisent à fournir des communications pour toute la Terre.

Dans les années 80 du siècle dernier, les satellites de communication "Raduga" et les satellites de télévision "Ekran" fonctionnaient efficacement sur des orbites stationnaires. Aucune station au sol sophistiquée n'était nécessaire pour recevoir leurs signaux. Les émissions de télévision de ces satellites sont reçues directement sur de simples antennes collectives voire individuelles.

Dans les années 1980, le développement des communications personnelles par satellite a commencé. A cet égard, le téléphone satellite est directement connecté à un satellite en orbite terrestre basse. Depuis le satellite, le signal entre dans la station au sol, d'où il est transmis au réseau téléphonique ordinaire. Le nombre de satellites requis pour une communication stable n'importe où sur la planète dépend du rayon orbital d'un système satellitaire particulier.

Le principal inconvénient de la communication personnelle par satellite est son coût relativement élevé par rapport à la communication cellulaire. De plus, des émetteurs haute puissance sont intégrés aux téléphones satellites. Par conséquent, ils sont considérés comme dangereux pour la santé des utilisateurs.

Les téléphones satellites les plus fiables fonctionnent sur le réseau Inmarsat, qui a été créé il y a plus de 20 ans. Les téléphones satellites du système Inmarsat sont des boîtiers à charnières de la taille des premiers ordinateurs portables. Le couvercle du téléphone satellite est également une antenne, qui doit être tournée vers le satellite (la force du signal est affichée sur l'écran du téléphone). La plupart de ces téléphones sont utilisés sur des navires, des trains ou des véhicules lourds. Chaque fois que vous devez passer ou répondre à l'appel de quelqu'un, vous devrez installer le téléphone satellite sur une surface plane, ouvrir le couvercle et le tourner pour déterminer la direction du signal maximum.

À l'heure actuelle, les systèmes satellitaires représentent encore environ 3 % du trafic mondial dans la balance globale des communications. Mais la demande de lignes satellites continue de croître, car avec une portée de plus de 800 km, les canaux satellites deviennent économiquement plus rentables par rapport aux autres types de communications longue distance.

MOU Parabel Gymnase

abstrait

Systèmes de communication par satellite

Complété

Goroshkina Ksenia

élève de 11e année

Vérifié

Borisov Alexandre Vladimirovitch

Parabel

2010 année

Présentation 3

1. Principes d'organisation des canaux de communication par satellite 4

2. Orbites des satellites de communication 5

3. Schéma type de l'organisation des services de communication par satellite 6

4. Champs d'application des communications par satellite 6

4.1. Principes de communication par satellite VSAT 7

4.2 Principes d'organisation des communications mobiles par satellite 7

5. Technologies utilisées dans les communications par satellite 8

6. Historique de la création des systèmes de communication par satellite 11

6.1. Les premières lignes de communication et de diffusion par satellite via les satellites "Molniya-1" 12

6.2. Le premier système satellite au monde "Orbita" pour la distribution de programmes télévisés 13

6.3. Le premier système de diffusion TV directe au monde "Ekran" 14

6.4. Systèmes de distribution de programmes télévisés "Moscou" et "Moscow-Global 15

6.5. Système de diffusion TV par satellite dans la gamme 12 GHz 16

6.6. Création du système Interspoutnik 16

6.7. Création d'une liaison satellite pour les communications gouvernementales 17

6.8. En conclusion... 17

Liste de la littérature utilisée 20

introduction

Les systèmes de communication par satellite (SSS) sont connus depuis longtemps et sont utilisés pour transmettre divers signaux sur de longues distances. Depuis sa création, les communications par satellite se sont développées rapidement et, avec l'accumulation d'expérience, l'amélioration des équipements et le développement de méthodes de transmission de signaux, il y a eu une transition des lignes de communication par satellite individuelles aux systèmes locaux et mondiaux.

De tels taux de développement du CSC s'expliquent par un certain nombre d'avantages qu'ils possèdent. Il s'agit notamment d'une bande passante élevée, d'espaces de chevauchement illimités, d'une qualité et d'une fiabilité élevées des canaux de communication. Ces avantages, qui déterminent les larges possibilités des communications par satellite, en font un moyen de communication unique et efficace. Les communications par satellite sont actuellement la principale forme de communications internationales et nationales sur de longues et moyennes distances. L'utilisation de satellites terrestres artificiels pour la communication continue de se développer à mesure que les réseaux de communication existants se développent. De nombreux pays mettent en place leurs propres réseaux nationaux de communications par satellite.

Un système de communication automatisé unifié est en cours de création dans notre pays. Pour cela, divers moyens techniques de communication se développent, s'améliorent et trouvent de nouveaux domaines d'application.

Dans mon essai, je considérerai les principes d'organisation des systèmes satellitaires, la portée, l'histoire de la création du CCS. De nos jours, une grande attention est accordée à la diffusion par satellite, nous devons donc savoir comment fonctionne le système.

1. Principes d'organisation des canaux de communication par satellite

La communication par satellite s'effectue entre des stations terriennes, qui peuvent être à la fois fixes et mobiles. La communication par satellite est une évolution de la communication traditionnelle par relais radio en plaçant un répéteur à très haute altitude (de plusieurs centaines à plusieurs dizaines de milliers de kilomètres). Puisque la zone de sa visibilité dans ce cas est presque la moitié de la Terre, il n'y a pas besoin d'une chaîne de répéteurs. Pour la transmission par satellite, le signal doit être modulé. La modulation est effectuée à la station terrienne. Le signal modulé est amplifié, transféré à la fréquence souhaitée et transmis à l'antenne émettrice.

Dans les premières années de recherche, on utilisait des répéteurs satellites passifs, qui étaient un simple réflecteur d'un signal radio (souvent une sphère en métal ou en polymère avec un revêtement métallique), qui ne transportait aucun équipement d'émission et de réception à bord. De tels satellites ne se sont pas répandus. Tous les satellites de communication modernes sont actifs. Les répéteurs actifs sont équipés d'équipements électroniques pour la réception, le traitement, l'amplification et la retransmission du signal. Les répéteurs satellites peuvent être non régénératifs et régénératifs.

Un satellite non régénératif, ayant reçu un signal d'une station terrienne, le transfère sur une autre fréquence, l'amplifie et le transmet à une autre station terrienne. Le satellite peut utiliser plusieurs canaux indépendants effectuant ces opérations, chacun travaillant avec une certaine partie du spectre (ces canaux de traitement sont appelés transpondeurs).

Le satellite régénératif démodule le signal reçu et le remodule. En conséquence, la correction d'erreur est effectuée deux fois : au niveau du satellite et à la station terrienne de réception. L'inconvénient de cette méthode est la complexité (et donc le coût beaucoup plus élevé du satellite), ainsi que l'augmentation du délai de transmission du signal.

2. Orbites des satellites de communication

Les orbites sur lesquelles se trouvent les répéteurs de satellites sont divisées en trois classes :

1 - équatorial, 2 - oblique, 3 - polaire

Un type important d'orbite équatoriale est orbite géostationnaire, sur lequel le satellite tourne avec une vitesse angulaire égale à la vitesse angulaire de la Terre, dans le sens coïncidant avec le sens de rotation de la Terre. L'avantage évident de l'orbite géostationnaire est que le récepteur dans la zone de service « voit » le satellite à tout moment. Cependant, il n'y a qu'une seule orbite géostationnaire et il est impossible d'y lancer tous les satellites. Son autre inconvénient est sa haute altitude, et donc le coût plus élevé de la mise en orbite d'un satellite. De plus, un satellite en orbite géostationnaire est incapable de desservir les stations terriennes de la région circumpolaire.

Orbite inclinée vous permet de résoudre ces problèmes, cependant, en raison du mouvement du satellite par rapport à l'observateur au sol, il est nécessaire de lancer au moins trois satellites sur une orbite afin de fournir un accès aux communications 24 heures sur 24.

Orbite polaire- le cas limite de l'oblique.

Lorsqu'elles utilisent des orbites inclinées, les stations terriennes sont équipées de systèmes de poursuite qui pointent l'antenne vers le satellite. Les stations fonctionnant avec des satellites en orbite géostationnaire sont généralement également équipées de tels systèmes pour compenser les écarts par rapport à l'orbite géostationnaire idéale. L'exception concerne les petites antennes utilisées pour recevoir la télévision par satellite : leur diagramme de rayonnement est suffisamment large, de sorte qu'elles ne détectent pas les vibrations du satellite près du point idéal. Une caractéristique de la plupart des systèmes de communication mobiles par satellite est la petite taille de l'antenne du terminal, ce qui rend difficile la réception du signal.

3. Schéma type de l'organisation des services de communication par satellite

• l'opérateur du segment satellite crée à ses frais un satellite de communication, passe commande pour la fabrication d'un satellite auprès de l'un des fabricants de satellites, en assure le lancement et la maintenance. Une fois le satellite mis en orbite, l'opérateur du segment satellite commence à fournir des services de location de la ressource de fréquence du satellite relais aux sociétés de services de communication par satellite.

• un opérateur de services de communication par satellite conclut un accord avec un opérateur de segment de satellite pour l'utilisation (location) de capacités sur un satellite de communication, l'utilisant comme répéteur avec une grande zone de service. Un opérateur de services de communications par satellite construit l'infrastructure terrestre de son réseau sur une plate-forme technologique spécifique produite par les entreprises qui fabriquent des équipements au sol pour les communications par satellite.

4. Domaines d'application des communications par satellite :

• Communications par satellite du réseau fédérateur : Initialement, l'émergence des communications par satellite a été dictée par la nécessité de transmettre de grandes quantités d'informations. Au fil du temps, la part de la transmission vocale dans le volume total du trafic dorsal n'a cessé de diminuer, laissant la place à la transmission de données. Avec le développement des réseaux de fibre optique, ces derniers ont commencé à évincer les communications par satellite du marché du backbone.

• Systèmes VSAT: Les systèmes VSAT (Very Small Aperture Terminal) fournissent des services de communication par satellite aux clients (généralement de petites organisations) qui n'ont pas besoin d'une bande passante élevée. Le taux de transfert de données pour un terminal VSAT ne dépasse généralement pas 2048 kbps. Les mots "très petite ouverture" font référence à la taille des antennes terminales par rapport à la taille des antennes dorsales plus anciennes. Les VSAT fonctionnant dans la bande C utilisent généralement des antennes d'un diamètre de 1,8 à 2,4 m, dans la bande Ku de 0,75-1,8 m. Les systèmes VSAT utilisent la technologie des canaux à la demande.

• Systèmes de communication mobile par satellite: Une caractéristique de la plupart des systèmes mobiles par satellite est la petite taille de l'antenne du terminal, ce qui rend la réception du signal difficile.

4.1 Les principes d'organisation de la communication par satellite VSAT :

4.2 Principes d'organisation des communications mobiles par satellite :

Pour que la puissance du signal atteignant le récepteur satellite mobile soit suffisante, l'une des deux solutions est utilisée :

• Les satellites sont situés en orbite géostationnaire. Comme cette orbite est à une distance de 35 786 km de la Terre, un émetteur puissant doit être installé sur le satellite.
• De nombreux satellites sont situés sur des orbites inclinées ou polaires. Dans le même temps, la puissance d'émission requise n'est pas si élevée et le coût de lancement d'un satellite en orbite est inférieur. Cependant, cette approche nécessite non seulement un grand nombre de satellites, mais également un vaste réseau de commutateurs au sol.

• Les équipements du client (terminaux satellitaires mobiles, téléphones satellitaires) interagissent avec le monde extérieur ou entre eux par l'intermédiaire d'un satellite relais et des stations d'interface d'un opérateur de service mobile par satellite, qui assurent la connexion à des canaux de communication terrestres externes (réseau téléphonique public, Internet, etc. .)

5. Technologies utilisées dans les communications par satellite

M utilisation multiple des fréquences dans les communications par satellite. Les fréquences radio étant une ressource limitée, il est nécessaire de s'assurer que les mêmes fréquences peuvent être utilisées par différentes stations terriennes. Ceci peut être fait de deux façons:

• séparation spatiale - chaque antenne satellite ne reçoit qu'un signal d'une zone spécifique, et différentes zones peuvent utiliser les mêmes fréquences.

• séparation de polarisation - différentes antennes reçoivent et transmettent un signal dans des plans de polarisation mutuellement perpendiculaires, tandis que les mêmes fréquences peuvent être utilisées deux fois (pour chacun des plans).

H gammes de fréquences.

Le choix de la fréquence de transmission des données de station terrienne à satellite et de satellite à station terrienne n'est pas arbitraire. La fréquence affecte, par exemple, l'absorption des ondes radio dans l'atmosphère, ainsi que les dimensions requises des antennes d'émission et de réception. Les fréquences auxquelles se produit la transmission de la station terrienne au satellite diffèrent des fréquences utilisées pour la transmission du satellite à la station terrienne (généralement la première ci-dessus). Les fréquences utilisées dans les communications par satellite sont divisées en plages désignées par des lettres :

La bande Ku permet la réception avec des antennes relativement petites, et est donc utilisée en télévision par satellite (DVB), malgré le fait que les conditions météorologiques dans cette bande ont un impact significatif sur la qualité de la transmission. Pour la transmission de données par de grands utilisateurs (organisations), la bande C est souvent utilisée. Cela offre une meilleure réception, mais nécessite une taille d'antenne assez grande.

M modulation et codage correcteur d'erreurs

Une caractéristique des systèmes de communication par satellite est la nécessité de travailler dans des conditions de rapport signal/bruit relativement faible causé par plusieurs facteurs :

• éloignement important du récepteur de l'émetteur,
• puissance satellite limitée

Les communications par satellite sont mal adaptées à la transmission de signaux analogiques. Par conséquent, pour transmettre la parole, elle est prénumérisée à l'aide d'une modulation par impulsions et codage.
Pour transmettre des données numériques sur un canal de communication par satellite, elles doivent d'abord être converties en un signal radio occupant une certaine plage de fréquences. Pour cela, la modulation est utilisée (la modulation numérique est aussi appelée keying).

En raison de la faible puissance du signal, des systèmes de correction d'erreurs sont nécessaires. Pour cela, différents schémas de codage correcteur d'erreurs sont utilisés, le plus souvent différentes versions de codes convolutifs, ainsi que des turbocodes.

6. L'histoire de la création des systèmes de communication par satellite

L'idée de créer des systèmes mondiaux de communication par satellite sur Terre a été avancée en 1945. Arthur Clarke, qui devint plus tard un célèbre écrivain de science-fiction. La mise en œuvre de cette idée n'est devenue possible que 12 ans après l'apparition des missiles balistiques, à l'aide desquels 4 octobre 1957 le premier satellite artificiel de la Terre (AES) a été mis en orbite. Pour contrôler le vol du satellite, un petit émetteur radio a été placé dessus - une balise fonctionnant dans la gamme 27MHz... Après quelques années 12 avril 1961... pour la première fois au monde sur le vaisseau spatial soviétique "Vostok" Yu.A. Gagarine a effectué un vol historique autour de la Terre. Dans le même temps, le cosmonaute avait des communications radio régulières avec la Terre. C'est ainsi qu'ont commencé les travaux systématiques sur l'étude et l'utilisation de l'espace extra-atmosphérique pour résoudre diverses tâches pacifiques.

La création de la technologie spatiale a permis de développer des systèmes très efficaces pour la communication et la diffusion radio à longue distance. Aux États-Unis, un travail intensif a commencé sur la création de satellites de communication. De tels travaux ont commencé à se dérouler dans notre pays. Son vaste territoire et le faible développement des communications, notamment dans les régions orientales peu peuplées, où la création de réseaux de communication utilisant d'autres moyens techniques (liaisons relais radio, lignes câblées, etc.) est associée à des coûts élevés, ont rendu ce nouveau type de communication très prometteur.

À l'origine de la création des systèmes de radio par satellite nationaux se trouvaient des scientifiques et des ingénieurs nationaux exceptionnels qui dirigeaient de grands centres scientifiques : M.F. Reshetnev, M.R. Kaplanov, N.I. Kalachnikov, L. Ya. Chantre

Les principales tâches assignées aux scientifiques étaient les suivantes :

Développement de répéteurs satellites pour la télédiffusion et les communications (Ekran, Raduga, Gals), depuis 1969, les répéteurs satellites ont été développés dans un laboratoire séparé dirigé par M.V. Brodsky ;

Création de projets de système pour la construction de communications et de radiodiffusion par satellite ;

Développement d'équipements pour les stations terriennes de communication par satellite (ES) : modulateurs, démodulateurs à abaissement de seuil de signaux FM (modulation de fréquence), dispositifs de réception et d'émission, etc. ;

Travail d'ensemble sur l'équipement des stations de communication et de diffusion par satellite ;

Développement de la théorie du suivi des démodulateurs FM à seuil de bruit réduit, des méthodes d'accès multiples, des méthodes de modulation et du codage correcteur d'erreurs ;

Développement de documentation normative et technique pour les canaux, les chemins des équipements de télévision et de communication des systèmes satellitaires ;

Développement de systèmes de contrôle et de surveillance pour les réseaux de communication et de diffusion AP et par satellite.

Spécialistes NIIR de nombreux systèmes nationaux de communication et de diffusion par satellite ont été créés, qui sont toujours en fonctionnement... Les équipements de transmission et de réception au sol et aéroportés de ces systèmes ont également été développés au NIIR. En plus de l'équipement, les spécialistes de l'institut ont proposé des méthodes de conception à la fois pour les systèmes satellitaires eux-mêmes et pour les appareils individuels inclus dans leur composition. L'expérience de conception de systèmes de communication par satellite des spécialistes du NIIR se reflète dans de nombreuses publications et monographies scientifiques.

6.1. Les premières lignes de communication et de diffusion par satellite via les satellites "Molniya-1"

Les premières expériences sur les communications par satellite en réfléchissant les ondes radio du satellite réfléchissant américain "Echo" et de la Lune, utilisés comme répéteurs passifs, ont été réalisées par des spécialistes du NIIR en 1964... Le radiotélescope de l'observatoire du village de Zimenki, dans la région de Gorky, a reçu des messages télégraphiques et un simple dessin de l'observatoire britannique de Jodrell Bank.

Cette expérience a prouvé la possibilité d'utiliser avec succès des objets spatiaux pour organiser les communications sur Terre.

Plusieurs projets de systèmes ont été préparés dans le laboratoire de communications par satellite, puis elle a participé au développement du premier système de communications par satellite domestique "Molniya-1" en gamme de fréquences inférieure à 1 GHz. L'organisation principale pour la création de ce système était l'Institut de recherche de Moscou en radiocommunication (MNIIRS). Le concepteur en chef du système Molniya-1 est MONSIEUR. Kaplanov- Adjoint au chef du MNIIRS.

Dans les années 60, le NIIR développait un complexe émetteur-récepteur pour le système de relais radio troposphérique Gorizont, qui fonctionne également dans la gamme de fréquences inférieure à 1 GHz. Ce complexe a été modifié et l'équipement créé, nommé "Gorizont-K", a été utilisé pour équiper la première ligne de communication par satellite "Molniya-1", qui reliait Moscou et Vladivostok. Cette ligne était destinée à la transmission d'un programme TV ou d'un spectre de groupe de 60 canaux téléphoniques. Avec la participation de spécialistes du NIIR, deux stations terriennes (ES) ont été équipées dans ces villes. MNIIRS a développé un répéteur embarqué du premier satellite de communication artificiel "Molniya-1", qui a été lancé avec succès 23 avril 1965... Il a été lancé sur une orbite hautement elliptique avec une période orbitale de heures 12. Une telle orbite était pratique pour desservir le territoire de l'URSS situé aux latitudes septentrionales, car pendant huit heures sur chaque orbite, le satellite était visible de n'importe quel point du pays. . De plus, se lancer sur une telle orbite depuis notre territoire s'effectue avec une consommation d'énergie moindre qu'en géostationnaire. L'orbite du satellite "Molniya-1" a conservé son importance à ce jour et est utilisée, malgré le développement actuel des satellites géostationnaires.

6.2. Le premier système satellite au monde "Orbit" pour la distribution de programmes TV

Après l'achèvement des recherches sur les capacités techniques des satellites "Molniya-1" par les spécialistes du NIIR N.V. Talyzin et L. Ya. Chantre il a été proposé de résoudre le problème de la fourniture de programmes télévisés de la télévision centrale aux régions orientales du pays en créant le premier système de diffusion par satellite au monde "Orbit" en dans la gamme de 1 GHz sur la base de l'équipement "Horizon-K".

En 1965-1967. En un temps record, dans les régions orientales de notre pays, 20 stations terriennes "Orbit" et une nouvelle station centrale d'émission "Réserve" ont été simultanément construites et mises en service. Le système Orbita est devenu le premier système circulaire de télévision et de distribution par satellite au monde dans lequel les capacités des communications par satellite sont utilisées de la manière la plus efficace.

Il convient de noter que la gamme dans laquelle le nouveau système Orbit fonctionne à 800-1000 MHz n'est pas conforme à celle attribuée en vertu du Règlement des radiocommunications pour le service fixe par satellite. Les travaux de transfert du système Orbita vers la bande C 6/4 GHz ont été menés par des spécialistes du NIIR au cours de la période 1970-1972. La station opérant dans la nouvelle gamme de fréquences a été nommée "Orbit-2". Un ensemble complet d'équipements a été créé pour lui pour fonctionner dans la gamme de fréquences internationale - sur la section Terre-Espace - dans la gamme 6 GHz, sur la section Cosmos-Terre - dans la gamme 4 GHz. Sous la direction de V.M. Tsirlina un système de pointage et de poursuite d'antennes avec un dispositif logiciel a été développé. Ce système utilisait un automate extrême et une méthode de balayage conique.

La station "Orbita-2" a commencé à être mise en œuvre depuis 1972., une à la fin de 1986... une centaine d'entre eux ont été construits, et nombre d'entre eux fonctionnent toujours avec des stations d'émission-réception.

Plus tard, pour l'exploitation du réseau Orbit-2, le premier satellite géostationnaire soviétique "Raduga" a été créé et lancé en orbite ; I. Ostrovsky, Yu.M. Fomin, etc.) Dans le même temps, la technologie de fabrication et les méthodes de des traitements au sol des produits spatiaux ont été créés et maîtrisés.

Pour le système Orbit-2, de nouveaux dispositifs de transmission à gradient ont été développés (I.E. Mach, M.Z. Zeitlin, etc.), ainsi que des amplificateurs paramétriques (A.V. Sokolov, E.L. Ratbil, BC Sanin, VM Krylov) et des dispositifs de réception de signaux (VIDyachkov, VMDorofeev, Yu.A. Afanasyev, VAPolukhine, etc.).

6.3. Le premier système de diffusion TV directe au monde "Ekran"

Le développement généralisé du système Orbita comme moyen de fourniture de programmes télévisés à la fin des années 70 est devenu économiquement injustifié en raison du coût élevé de l'AP, ce qui rend inopportun son installation dans un point de moins de 100 à 200 000 habitants. personnes. Le système Ekran s'est avéré plus efficace, fonctionnant dans la gamme de fréquences inférieure à 1 GHz et ayant une puissance élevée de l'émetteur-répéteur embarqué (jusqu'à 300 W). Le but de la création de ce système était de couvrir des zones peu peuplées avec des émissions télévisées dans les régions de la Sibérie, de l'Extrême-Nord et d'une partie de l'Extrême-Orient. Pour sa mise en œuvre, les fréquences 714 et 754 MHz ont été attribuées, sur lesquelles il a été possible de créer des dispositifs de réception assez simples et bon marché. Le système Ekran est en fait devenu le premier système de diffusion directe par satellite au monde.

Les installations de réception de ce système devaient être rentables à la fois pour desservir les petites localités et pour la réception individuelle des programmes télévisés.

Le premier satellite du système Ekran a été lancé 26 octobre 1976 . en orbite géostationnaire à 99 ° E Un peu plus tard à Krasnoyarsk, des stations de réception collectives "Ekran-KR-1" et "Ekran-KR-10" ont été libérées avec une puissance de l'émetteur de télévision de sortie de 1 et 10 watts. La station terrienne transmettant les signaux aux satellites Ekran avait une antenne avec un diamètre de miroir de 12 m, elle était équipée d'un émetteur à gradient de 5 kW fonctionnant dans la bande des 6 GHz. Les installations de réception de ce système, développées par des spécialistes du NIIR, étaient les stations de réception les plus simples et les moins chères de toutes celles mises en œuvre à l'époque. À la fin de 1987, le nombre de stations Ekran installées atteignait 4 500.

6.4. Systèmes de distribution de programmes télévisés « Moscou » et « Moscou-Global »

De nouveaux progrès dans le développement des systèmes de diffusion de télévision par satellite dans notre pays sont associés à la création du système Moskva, dans lequel les SE techniquement obsolètes du système Orbita ont été remplacés par de petits SE. en 1974à l'initiative N.V. Talyzin et L. Ya. Chantre.

Pour le système "Moskva" sur les satellites "Horizon", un baril de puissance accrue a été fourni, fonctionnant dans la bande des 4 GHz vers une antenne à faisceau étroit. Les rapports d'énergie dans le système ont été choisis de manière à garantir l'utilisation d'une petite antenne parabolique avec un diamètre de miroir de 2,5 m à l'ES de réception sans guidage automatique. Une caractéristique fondamentale du système "Moscou" était le strict respect des normes de densité spectrale de puissance surfacique à la surface de la Terre, établies par le Règlement pour le bien des communications pour les systèmes du service fixe... Cela a permis d'utiliser ce système pour la diffusion télévisée dans toute l'URSS. Le système a fourni une réception de haute qualité des programmes centraux de télévision et de radio. Par la suite, un autre canal a été créé dans le système, destiné à la transmission de pages de journaux.

Ces stations se sont également généralisées dans les institutions nationales situées à l'étranger (en Europe, en Afrique du Nord et dans plusieurs autres territoires), ce qui a permis à nos citoyens à l'étranger d'accepter des programmes nationaux. Lors de la création du système "Moscou", un certain nombre d'inventions et de solutions originales ont été utilisées, ce qui a permis d'améliorer à la fois la construction du système lui-même et ses complexes matériels. Ce système a servi de prototype à de nombreux systèmes satellitaires, créés plus tard aux États-Unis et en Europe occidentale, dans lesquels des satellites de moyenne puissance fonctionnant dans la bande du service fixe par satellite étaient utilisés pour diffuser des programmes télévisés à des SE de petite taille et à coût modéré. .

Au cours de 1986-1988. le développement d'un système spécial "Moscou-Global" avec de petits points d'accès a été réalisé, destiné à fournir des programmes de télévision centraux aux bureaux de représentation nationaux à l'étranger, ainsi qu'à transmettre une petite quantité d'informations discrètes. Ce système fonctionne également. Il prévoit l'organisation d'une chaîne TV, de trois chaînes pour la transmission d'informations discrètes à un débit de 4800 bit/s et de deux chaînes à un débit de 2400 bit/s. Des canaux d'information discrets ont été utilisés dans l'intérêt de la Commission de la radiodiffusion télévisuelle et radiophonique, de la TASS et de l'APN (Agence d'information politique). Pour couvrir la quasi-totalité du territoire du globe, il utilise deux satellites situés en orbite géostationnaire à 11°W. et 96°E. Les stations de réception ont un miroir d'un diamètre de 4 m, l'équipement peut être situé à la fois dans un conteneur spécial et à l'intérieur.

6.5. Système de diffusion TV par satellite dans la gamme 12 GHz

Depuis 1976... au NIIR, les travaux ont commencé sur la création d'un système fondamentalement nouveau de télévision par satellite au cours de ces années dans la gamme de fréquences de 12 GHz allouée pour une telle diffusion de télévision par satellite (STV-12), qui n'aurait pas les limitations de puissance rayonnée inhérentes aux systèmes Ekran et Moscou pourrait assurer la couverture de l'ensemble du territoire de notre pays avec une diffusion télévisée multi-programmes, ainsi que l'échange de programmes et la solution du problème de la diffusion républicaine. Lors de la création de ce système, le NIIR était l'organisation mère.

Les spécialistes de l'institut ont mené des études qui ont déterminé les paramètres optimaux de ce système et ont développé des répéteurs et des équipements embarqués multicanaux pour les SE émetteurs et récepteurs. Au premier stade du développement de ce système, le satellite domestique "Gals" a été utilisé, les signaux ont été transmis sous forme analogique, des équipements de réception importés ont été utilisés. Plus tard, une transition a été effectuée vers des équipements numériques basés sur un satellite étranger, ainsi que des équipements d'émission et de réception.

6.6. Création du système Interspoutnik

En 1967 g. le développement de la coopération internationale des pays socialistes dans le domaine des communications par satellite a commencé. Son but était de créer international système satellite "Interspoutnik", conçu pour répondre aux besoins de la Bulgarie, de la Hongrie, de l'Allemagne, de la Mongolie, de la Pologne, de la Roumanie, de l'URSS et de la Tchécoslovaquie en matière de communications téléphoniques, de transmission de données et d'échange de programmes télévisés ... En 1969 g. le projet de ce système a été développé, la base juridique de l'organisation "Interspoutnik", et en 1971 un accord sur sa création a été signé.

Le système Interspoutnik est devenu le deuxième système international de communication par satellite au monde (après Intelsat). Les spécialistes du NIIR ont développé des projets du ZS, qui, avec l'aide de l'URSS, ont été construits dans de nombreux pays de la communauté socialiste. La première station aérienne à l'étranger a été établie à Cuba et la seconde en Tchécoslovaquie. Au total, NIIR a fourni plus de dix stations d'antenne à l'étranger pour la réception d'émissions télévisées, d'antennes et d'émissions spéciales.

Initialement, Interspoutnik utilisait les satellites Molniya-3 sur une orbite très elliptique, et depuis 1978, deux satellites géostationnaires multilatéraux de type Horizon avec des points de station à 14°W. et 53° (puis 80°) de longitude est. Initialement, le ZS était équipé de l'émetteur Gradient-K et du complexe de réception Orbit-2.

Tous les systèmes et solutions techniques pour la création du système Interspoutnik, ainsi que le matériel AP ont été créés par des spécialistes NIIR en collaboration avec l'usine pilote NIIR Promsvyazradio et des organisations co-exécutantes. Le système Interspoutnik est toujours en service aujourd'hui, louant les troncs de la constellation spatiale russe, ainsi que son satellite géostationnaire LMI-1, situé à 75 ° E. Les travaux ont été réalisés en coopération avec l'Association de production de l'Iskra (Krasnoyarsk), les usines d'ingénierie radio de Moscou et de Podolsk.

Le superviseur des travaux était S.V. Borodich .

6.7. Création d'une liaison satellite pour les communications gouvernementales

En 1972... un accord intergouvernemental a été conclu entre l'URSS et les États-Unis sur la création d'une ligne directe de communication gouvernementale (LPS) entre les chefs d'État en cas d'urgence. La mise en œuvre de cet important accord gouvernemental a été confiée à des spécialistes du NIIR. Le concepteur en chef du développement du LPS était V.L. Bykov, et les exécuteurs testamentaires responsables - I.A. Yastrebtsov, A.N. Vorobiev.

Sur le territoire de l'URSS, deux ZS ont été créées : l'une (à Doubna près de Moscou), la seconde (à Zolochev près de Lvov). Le LPS a été mis en service en 1975... Il fonctionne à travers le ZS "Dubna" jusqu'à présent. Il s'agissait de la première expérience de création d'une ligne satellite par des spécialistes nationaux du système international Intelsat.

6.8. En garde à vue…

En 1960-1980. Les spécialistes du NIIR résolvaient des problèmes très importants pour notre état et techniquement complexes de création de systèmes nationaux de communication et de diffusion par satellite.

· Ont été créés des systèmes pour la distribution de programmes télévisés sur le vaste territoire de notre pays, y compris la diffusion directe de la télévision par satellite. De nombreux systèmes créés au NIIR ont été les premiers au monde : Orbit, Ekran, Moskva, etc. Les équipements de la partie sol de ces systèmes, ainsi que les équipements embarqués, ont également été développés par NIIR, ils ont été produits par l'industrie nationale.

· Les systèmes de communication et de radiodiffusion par satellite ont permis de répondre aux besoins de dizaines de millions de citoyens de notre pays, en particulier ceux qui vivaient dans les régions peu peuplées de la Sibérie occidentale et de l'Extrême-Orient. Avec la création de systèmes satellitaires dans ces régions, les citoyens ont pour la première fois eu la possibilité de recevoir les programmes de la télévision centrale en temps réel.

· L'introduction de systèmes satellitaires était extrêmement importante pour le développement économique et social des régions reculées de la Sibérie et de l'Extrême-Orient, et de l'ensemble du pays.

· La population de Sakhaline, du Kamtchatka, du territoire de Khabarovsk et de nombreuses autres régions reculées a eu accès au réseau téléphonique public.

· Les scientifiques du NIIR ont mené des recherches originales visant à créer des méthodes de calcul de divers types d'appareils utilisés dans les systèmes de communication par satellite. Ils ont également créé des méthodologies pour la conception de systèmes de communication par satellite et ont écrit un certain nombre de monographies fondamentales et d'articles scientifiques sur les problèmes de communication par satellite.

Sortir

Les organisations modernes se caractérisent par un volume important d'informations diverses, principalement électroniques et de télécommunications, qui les transitent chaque jour. Par conséquent, il est important d'avoir une sortie de haute qualité vers les nœuds de commutation qui donnent accès à toutes les lignes de communication importantes. En Russie, où les distances entre les colonies sont énormes et la qualité des lignes terrestres est médiocre, la solution optimale à ce problème est l'utilisation de systèmes de communication par satellite (SSS).

Initialement, les CCC étaient utilisés pour transmettre un signal de télévision. Notre pays se caractérise par un vaste territoire qui doit être couvert par les moyens de communication. Il est devenu plus facile de le faire après l'avènement des communications par satellite, à savoir le système Orbit-2. Plus tard, les téléphones satellites sont apparus, dont le principal avantage est l'indépendance de la présence de tout réseau téléphonique local. Des communications téléphoniques de haute qualité sont disponibles presque partout dans le monde.

Dans le cadre du programme présidentiel "Service universel de communication", des cabines téléphoniques ont été installées dans chaque localité et des cabines téléphoniques par satellite ont été utilisées dans les zones particulièrement reculées.

Selon le programme cible fédéral « Développement de la radiodiffusion télévisuelle et radiophonique dans la Fédération de Russie pour 2009-2015 », la radiodiffusion numérique est en cours d'introduction en Russie. Le programme est entièrement financé, dont les fonds iront à la création de satellites multifonctionnels.

Orbites des satellites de communication

En général, les orbites des satellites de communication sont divisées en circulaire et elliptique. Dans le premier cas, l'orbite du satellite, comme son nom l'indique, est un cercle, dans le second cas c'est une ellipse. Les satellites de communication peuvent se trouver sur des orbites différentes, selon le service (fixe ou mobile) auquel ils appartiennent. Selon l'angle d'inclinaison par rapport au plan de l'équateur terrestre, les orbites peuvent être divisées en équatoriale, inclinée et polaire. Les satellites en orbite peuvent être divisés en satellites à basse altitude, à moyenne altitude et à haute altitude en fonction de leur distance à la Terre. L'orbite géostationnaire occupe une place importante parmi les orbites équatoriales avec des satellites volant à haute altitude. Il est situé à une altitude d'environ 36 000 kilomètres. Son avantage important est que la période de révolution du satellite autour de la Terre sur une telle orbite est de 24 heures et du point de vue d'un observateur terrestre, le satellite reste stationnaire tout le temps. les satellites n'ont pas besoin d'être équipés de lecteurs, à l'aide desquels le satellite est « suivi ». Cela simplifie grandement (et, surtout, réduit le coût) du système de contrôle d'une telle antenne. Le deuxième avantage important de l'utilisation de l'orbite géostationnaire dans les communications par satellite est que le faisceau d'un tel satellite "couvre" près d'un tiers du globe. Cela permet d'organiser des canaux de communication par satellite entre deux points de la Terre, situés à des distances importantes l'un de l'autre. L'inconvénient des satellites en orbite géostationnaire est qu'ils ne "couvrent" pas les régions circumpolaires.

Les satellites de moyenne altitude sont situés à une altitude d'environ 5 000 à 20 000 kilomètres, une vingtaine de ces satellites doivent être mis en orbite pour assurer une couverture acceptable du territoire. Les satellites à moyenne altitude sont utilisés dans le système de positionnement global (GPS).

Les satellites volant à basse altitude (en orbite basse) sont situés à une altitude pouvant atteindre 1000 kilomètres. Une cinquantaine de satellites de ce type doivent être mis en orbite pour assurer une couverture complète du territoire terrestre. Les satellites LEO sont généralement utilisés pour prendre en charge les services mobiles par satellite.

Répéteurs de satellites de communication et gammes de fréquences

Le répéteur est installé sur l'IZS (satellite de terre artificielle). Les répéteurs satellites sont passifs et actifs. Les passifs ne sont pratiquement pas utilisés maintenant, ils reflètent simplement le signal radio et ne contiennent souvent aucun équipement émetteur-récepteur, contrairement aux répéteurs actifs. Les répéteurs actifs, à leur tour, peuvent être régénératifs et non régénératifs. Les satellites non régénératifs reçoivent le signal, le traduisent sur une autre fréquence et l'envoient. Les satellites régénératifs, en plus de cela, démodulent toujours le signal reçu, pendant lequel il est débarrassé des interférences, puis le signal est transféré à une autre fréquence et modulé à nouveau, puis envoyé. Par conséquent, les satellites régénératifs fournissent une qualité de signal supérieure, le « revers de la médaille » est que son fonctionnement nécessite un équipement beaucoup plus complexe et coûteux.

Le canal de communication radio établi entre le répéteur satellite et la station satellite se caractérise principalement par la gamme de fréquences dans laquelle il se trouve, le type de modulation et le mode de codage de l'information. Plusieurs bandes de fréquences sont attribuées au service fixe par satellite :
-C-bande (6 GHz / 4 GHz),

- Ku-bande (14 GHz / 11 GHz)

- Ka-bande (30 GHz / 20 GHz).

C-band est généralement utilisé pour l'organisation de canaux interurbains à moyen et à haut débit. Il est le moins sensible à l'influence de l'atmosphère terrestre et de tout ce qui s'y passe.
Le plus activement utilisé aujourd'hui Ku- une bande qui combine le rapport optimal entre les zones de couverture possibles de la surface terrestre et la taille des stations terriennes d'abonnés des communications par satellite. Ceci a été un facteur prédéterminant dans le développement des réseaux VSAT, où les diamètres d'antenne des stations d'abonnés vont de 75 cm à 2,4 m, ce qui permet d'une part de réduire considérablement le coût d'une station d'abonnés, et d'autre part part, pour organiser un canal de communication avec une vitesse acceptable.

Usage Ka-la bande dans le service fixe par satellite est prédéterminée par le développement des réseaux VSAT, qui se développe à un rythme assez élevé à l'échelle mondiale. L'utilisation de cette gamme de fréquences présente un certain nombre d'avantages, tels que : l'utilisation d'antennes dans le cadre de stations d'abonnés d'un diamètre inférieur à 75 cm ; la possibilité d'organiser des chaînes satellites haut débit (jusqu'à 10-15 Mb/s) par abonné.

AM5 express

AM5 express- Satellite russe, mis en orbite le 26 décembre 2013.

Le satellite est destiné à fournir un bouquet de services multiservices (diffusion TV et radio numérique, téléphonie, visioconférence, transmission de données, accès Internet), pour créer des réseaux VSAT, ainsi que pour les communications mobiles gouvernementales et présidentielles. Il créera l'infrastructure nécessaire pour fournir à la population du pays une télévision et une radio numériques multiprogrammes abordables.

Express AM5 est le premier satellite russe non pressurisé de classe lourde basé sur la plate-forme Express-2000 avec un grand nombre de répéteurs et un système d'antenne avancé.

84 répéteurs seront installés sur le satellite :
... 30 transpondeurs en bande C. Les barillets en bande C ont une bande passante de 40 MHz et sont espacés de pas de 50 MHz. Un joint cylindrique à polarisation circulaire est utilisé.
40 transpondeurs en bande Ku.
12 transpondeurs en bande Ka. Le développement de la bande Ka commencera en Sibérie et en Extrême-Orient. L'équipement de relais en bande Ka du satellite Express-AM5 prévoit l'utilisation de la technologie multifaisceaux.
2 transpondeurs en bande L.
La ressource de fréquence totale de ce satellite est de 151 répéteurs équivalents.

Express-AM8

"Express-AM8"- un satellite commercial de télécommunication géostationnaire de dimension moyenne, commandé par l'opérateur satellitaire russe FGUP "Space Communication" et fabriqué chez JSC "Information Satellite Systems" du nom de l'académicien M.F. Reshetnev".

L'engin spatial (SC) doit être lancé à une position de 14°E. pour reconstituer la constellation de satellites Express. Bien qu'Express-AM8 remplace à ce stade le satellite Express A4, ses zones de couverture seront quelque peu différentes : Europe, Afrique et Amérique en bande C et Europe, Asie, Afrique, Amérique du Nord et du Sud en bande Ku. De plus, le satellite disposera de deux répéteurs en bande L.

Express-AM22

Express-AM22- Satellite de télécommunications russe, créé par NPO PM avec la société française AlcatelSpace, le deuxième nom est SESAT 2. Il est utilisé à parité (12 répéteurs chacun) par FSUE Cosmic Communications et Eutelsat. Conçu pour offrir un bouquet de services multiservices : diffusion TV et radio numérique, téléphonie, visioconférence, transmission de données, accès Internet. De plus, il permet la création de réseaux de communication basés sur la technologie VSAT. La zone de couverture du satellite couvre le territoire de l'Europe, de l'Afrique, du Moyen-Orient et de l'Asie centrale.

Charge utile : 24 transpondeurs en bande Ku de 103,5 W avec une bande passante de 54 MHz. Point debout estimé - 53 ° E etc.

Yamal-401

La charge utile combinée du satellite comprend 17 répéteurs 72 MHz dans la bande C standard, 18 répéteurs 72 MHz dans la bande Ku standard et 18 répéteurs 36 MHz dans les bandes Ku "prévues". Ainsi, la capacité totale du satellite Yamal-401 sera de 53 répéteurs physiques ou 88 répéteurs dans l'équivalent de 36 MHz.

Sur le satellite Yamal-401 dans la bande C, un faisceau fixe russe / CIS avec un diagramme de rayonnement de contour est formé. Pour le fonctionnement en bande Ku, deux faisceaux fixes avec un diagramme de rayonnement de contour sont formés.

La zone de service du rayon nord, en plus de l'ensemble du territoire visible de la Russie, comprend les territoires des États voisins. La plus grande énergie de ce faisceau sera concentrée dans les parties les plus peuplées du territoire de la Russie. Pour l'exploitation dans le Rayon Nord, il est prévu d'utiliser des répéteurs dans les bandes de fréquences standard (18 répéteurs à 72 MHz).

Le faisceau russe délimite strictement les frontières de la Russie. Ce faisceau exploitera des répéteurs (18 répéteurs à 36 MHz) dans les bandes de fréquences « prévues ».