Супутникові системи передачі. Супутниковий телефон: можливості та характеристики. Супутниковий зв'язок

Космічний або супутниковий зв'язок по суті є різновидом радіорелейного (тропосферного) зв'язку та відрізняється тим, що його ретранслятори знаходяться не на поверхні Землі, а на супутниках у космічному просторі.

Вперше ідею супутникового зв'язку представив 1945 року англієць Артур Кларк. У радіотехнічному журналі він опублікував статтю про перспективи ракет, подібних до «Фау-2», для запуску супутників Землі в наукових та практичних цілях. Знаменний останній абзац цієї статті: «Штучний супутник на певній відстані від Землі здійснюватиме один оборот за 24 год. Він залишатиметься нерухомим над певним місцем і в межах оптичної видимості майже з половини земної поверхні. Три ретранслятори, розміщені на правильно обраній орбіті з кутовим рознесенням на 120°, зможуть покрити телебаченням та УКХ радіомовленням всю планету; я боюся, що ті, хто планує повоєнні роботи, не визнають цю справу простою, але я вважаю саме цей шлях остаточним вирішенням проблеми».

4 жовтня 1957 р. в СРСР було здійснено запуск першого у світі штучного супутникаЗемлі, першого космічного об'єкта, сигнали якого приймалися Землі. Цей супутник започаткував космічну еру. Випромінені супутником сигнали використовувалися не тільки для пеленгації, але і для передачі інформації про процеси на супутнику (температура, тиск та ін.). Ця інформація передавалася шляхом зміни тривалості посилок, що випромінюються передавачами (широтно-імпульсна модуляція). 12 квітня 1961 р. у Радянському Союзі вперше в історії людства здійснено політ людини у космічний простір. Космічний корабель "Схід" з льотчиком-космонавтом Ю. А. Гагаріним на борту було виведено на орбіту супутника Землі. Для вимірювання параметрів орбіти корабля-супутника та контролю роботи його бортової апаратури на ньому було встановлено численну вимірювальну та радіотелеметричну апаратуру. Для пеленгації корабля та передачі телеметричної інформації використовувалася радіосистема "Сигнал", що працювала на частоті 19,955 МГц. Двосторонній зв'язок космонавта із Землею забезпечувався радіотелефонною системою, що працювала в діапазонах коротких (19,019 та 20,006 МГц) та ультракоротких (143,625 МГц) хвиль. Телевізійна система здійснювала передачу Землю зображення космонавта, що дозволяло мати візуальний контролю над його станом. Одна з телевізійних камер передавала зображення пілота до анфасу, а інша – збоку.

Досягнення вітчизняної науки у сфері освоєння космічного простору дозволили здійснити передбачення Артура Кларка. Наприкінці 50-х років минулого століття в СРСР і США почали проводитися експериментальні дослідження можливостей використання штучних супутників Землі як радіоретранслятори (активні та пасивні) у наземних системах зв'язку. Теоретичні розробки в галузі енергетичних можливостей ліній супутникового зв'язку дозволили сформулювати тактико-технічні вимоги до пристроїв супутникового ретранслятора та наземних пристроїв, виходячи з реальних характеристик технічних засобів, що існували на той час.

Враховуючи ідентичність підходів, експериментальні дослідження в галузі створення ліній супутникового зв'язку представимо на прикладі США. Перший активний радіоретранслятор "Score" був запущений 18 грудня 1958 на похилу еліптичну орбіту з висотою апогею 1481 км, перигею 177 км. Апаратура супутника складалася з двох приймачів, що працювали на частотах 132.435 та 132.095 МГц. Робота проводилася у режимі уповільненої ретрансляції. Запам'ятовування сигналу, надісланого наземною передавальною станцією, проводилася шляхом запису на магнітну стрічку. Як джерела живлення застосовувалися срібно-цинкові акумулятори ємністю 45 ампер – годину при напрузі 18 вольт. Тривалість зв'язку становила приблизно 4 хв за 1 оборот супутника. Проводилася ретрансляція 1 телефонного або 7 телетайпних каналів. Термін служби супутника дорівнював 34 дням. Супутник згорів на вході в атмосферу 21 січня 1959 року. Другий активний радіоретранслятор «Кур'єр» був запущений 4 жовтня 1960 на похилу еліптичну орбіту з висотою апогею 1270 км і перигею 970 км. Апаратура супутника складалася з 4 приймачів (частота 150 МГц для передачі команд та 1900 МГц для зв'язку), пристрої магнітної пам'яті та джерел живлення – сонячних елементів та хімічних батарей. Як первинне джерело живлення використовувалися кремнієві сонячні елементи в кількості 19 152 штук. Як буферний каскад застосовувалися нікель-кадмієві батареї ємністю 10 ампер - годину при напрузі 28-32 вольта. Тривалість сеансу зв'язку становила 5 хв за оборот супутника. Термін служби супутника становив 1 рік. 10 липня 1962 року на похилу еліптичну орбіту з апогеєм 5600 км та перигеєм 950 км було запущено активний ретранслятор «Телстар», який призначався для активної ретрансляції радіосигналів у реальному масштабі часу. Одночасно він ретранслював або 600 симплексних телефонних каналів, або 12 дуплексних телефонних каналів або один телевізійний канал. У всіх випадках робота провадилася за способом частотної модуляції. Частоти зв'язку: лінії супутник – Земля 4169,72 МГц, лінії Земля – супутник 6389,58 МГц. Тривалість сеансу зв'язку на лінії США – Європа через цей супутник складала близько 2:00 на добу. Якість телевізійних зображень, що передаються, змінювалося від хорошого до відмінного. За проектом передбачався дуже значний термін служби супутника -2 роки, проте після чотирьох місяців успішної роботи відмовила командна лінія. Було встановлено, що причинною відмовою з'явилися поверхневі пошкодження внаслідок дії радіації при проходженні супутником внутрішнього радіаційного поясу.

14 лютого 1963 був запущений перший синхронний супутник системи «Сінком» з параметрами орбіти: висота апогею 37 022 км, висота перигею 34185, період обігу 1426,6 хвилин. Робоча частотана лінії Земля – супутник дорівнює 7360 МГц, на лінії супутник – Земля – 1820 МГц. Як первинне джерело живлення на супутнику використовувалися сонячні елементи в кількості 3840 штук загальною потужністю 28 Вт при напрузі 27,5 вольт. Зв'язок із супутником підтримувався лише 20 077 секунд, після чого спостереження велися астрономічними методами.

23 квітня 1965 р. в СРСР було запущено перший супутник зв'язку «Блискавка-1». Із запуском другого супутника зв'язку «Блискавка-2» 14 жовтня 1965 р. почалася регулярна експлуатація лінії телекомунікації через ШСЗ. Пізніше була створена дальня система космічного зв'язку"Орбіта". Вона складалася з мережі наземних станцій та штучних супутників Землі «Блискавка», «Райдуга», «Горизонт». Нижче, у розділі 7, буде показано, що модифікації супутників «Горизонт» продовжують функціонувати й у ХХІ столітті. Це говорить про високу надійність вітчизняної техніки порівняно із зарубіжною.

Перші станції супутникового зв'язку були побудовані, випробувані та введені в експлуатацію у підмосковному м. Щелковому та в Уссурійську. Кабельними та релейними лініями зв'язку вони з'єднувалися відповідно з телецентрами та телефонними міжміськими станціями Москви та Владивостока.

Найбільш підходящою для обладнання земних станцій супутникової системи виявилася апаратура тропосферного зв'язку ТР-60/120, в якій, як відомо, використовувалися передавачі великої потужності та високочутливі приймальні пристроїз малогучливими параметричними підсилювачами. На її основі розробляється приймально-передавальний комплекс «Горизонт», що встановлюється на наземних станціях першої лінії супутникового зв'язку між Москвою та Владивостоком.

Спеціально були розроблені передавачі для зв'язкової та командно-вимірювальної лінії, параметричні підсилювачі з температурою шуму 120 К для встановлення в підзеркальній кабіні антени, а також нове обладнання, що забезпечує стиковку з місцевими телецентрами та міжміськими телефонними станціями.

У ті роки проектувальники земної станції, боячись впливу потужних передавачів на приймачі, встановлювали їх на різних антенах та в різних будинках (приймальному та передавальному). Однак досвід використання однієї загальної антени для прийому та передачі, отриманий на лініях тропосферного зв'язку, дозволив надалі перенести приймальне обладнання на антену, що значно спростило і здешевило експлуатацію станцій супутникового зв'язку.

У 1967 р. через супутник зв'язку «Блискавка-1» створено розгалужену телевізійну мережу приймальних земних станцій «Орбіта» з центральною станцією, що передає, під Москвою. Це дозволило організувати перші канали зв'язку між Москвою та Далеким Сходом, Сибіром, Середньою Азією, передавати програму Центрального телебачення у віддалені райони нашої Батьківщини та додатково охопити понад 30 млн телеглядачів.

Однак супутники "Блискавка" оберталися навколо Землі по витягнутих еліптичних орбітах. Для стеження ними антени наземних приймальних станцій повинні постійно повертатися. Набагато простіше вирішують це завдання супутники, що обертаються стаціонарною круговою орбітою, яка знаходиться в площині екватора на висоті 36 000 км. Вони роблять один оберт навколо Землі за 24 години і тому здаються наземному спостерігачеві, що висять нерухомо над однією точкою нашої планети. Трьох таких супутників достатньо для забезпечення зв'язком усієї Землі.

У 80-ті роки минулого століття ефективно функціонували супутники зв'язку «Райдуга» і телевізійні супутники «Екран», що працюють на стаціонарних орбітах. Для прийому їх сигналів не були потрібні складні наземні станції. Телевізійні передачі з таких супутників приймаються прямо на нескладні колективні і навіть індивідуальні антени.

У 1980-ті роки почався розвиток персонального супутникового зв'язку. У зв'язку з цим супутниковий телефон безпосередньо з'єднується з супутником, що знаходиться на навколоземній орбіті. З супутника сигнал надходить на наземну станцію, звідки передається до звичайної телефонної мережі. Число супутників, необхідне стабільного зв'язку у будь-якій точці планети, залежить від радіуса орбіти тієї чи іншої системи супутників.

Основний недолік персонального супутникового зв'язку - його відносна дорожнеча в порівнянні зі стільниковим зв'язком. Крім того, супутникові телефони вбудовуються передавачі великої потужності. Тому вони вважаються небезпечними для здоров'я користувачів.

Найнадійніші супутникові телефони працюють у мережі Інмарсат, створеній понад 20 років тому. Супутникові телефони системи Інмарсат є валізкою з відкидною кришкою розміром з перші портативні комп'ютери. Кришка супутникового телефону за сумісництвом є антеною, яку необхідно повертати у напрямку до супутника (на дисплеї телефону відображається рівень сигналу). Здебільшого такі телефони використовуються на суднах, поїздах чи великовантажних автомобілях. Щоразу, коли необхідно зателефонувати або відповісти на чийсь дзвінок, потрібно буде встановлювати супутниковий телефон на якусь рівну поверхню, розкривати кришку і крутити його, визначаючи напрямок максимального сигналу.

В даний час у загальному балансі зв'язку на супутникові системи поки що припадає приблизно 3% світового трафіку. Але потреби у супутникових лініях продовжують зростати, оскільки за дальності понад 800 км супутникові канали стають економічно вигіднішими проти іншими видами телекомунікації.

Супутниковий зв'язок

Супутник зв'язку Syncom-1

Супутниковий зв'язок- один із видів космічного радіозв'язку, заснований на використанні штучних супутників землі як ретранслятори. Супутниковий зв'язок здійснюється між земними станціями, які можуть бути як стаціонарними, і рухливими.

Супутниковий зв'язок є розвитком традиційного радіорелейного зв'язку шляхом винесення ретранслятора на велику висоту (від десятків до сотень тисяч кілометрів). Так як зона його видимості в цьому випадку – майже половина Земної кулі, то необхідність у ланцюжку ретрансляторів відпадає – здебільшого достатньо й одного.

Історія

Інженери працюють над першим у світі комерційним супутником зв'язку Early Bird

За сьогоднішніми мірками супутник Early Bird ( INTELSAT I) мав більш ніж скромні можливості: володіючи смугою пропускання 50 МГц, він міг забезпечувати до 240 телефонних каналів зв'язку. У кожний конкретний момент часу зв'язок міг здійснюватися між земною станцією в США і лише однією з трьох земних станцій у Європі (Великобританії, Франції чи Німеччини), які були з'єднані між собою кабельними лініями зв'язку.

Надалі технологія зробила крок вперед, і супутник INTELSAT IXвже мав смугу пропускання 3456 МГц.

У СРСР тривалий час супутниковий зв'язок розвивалися лише на користь Міністерства Оборони СРСР. Через більшу закритість космічної програми розвиток супутникового зв'язку в соціалістичних країнах йшло інакше, ніж у західних країнах. Розвиток цивільного супутникового зв'язку розпочався угодою між 9 країнами соціалістичного блоку про створення системи зв'язку «Інтерсупутник», яка була підписана лише у 1971 році.

Супутникові ретранслятори

Пасивний супутник Echo-2. Металізована надувна сфера виконувала функції пасивного ретранслятора

У перші роки досліджень використовувалися пасивні супутникові ретранслятори(Приклади - супутники «Ехо» і «Ехо-2»), які являли собою простий відбивач радіосигналу (часто - металева або полімерна сфера з металевим напиленням), що не несе на борту будь-якого обладнання, що приймає. Такі супутники не набули поширення. Усі сучасні супутники зв'язку є активними. Активні ретранслятори обладнані електронною апаратурою для прийому, обробки, посилення та ретрансляції сигналу. Супутникові ретранслятори можуть бути нерегенеративнимиі регенеративними. Нерегенеративний супутник, прийнявши сигнал від однієї земної станції, переносить його на іншу частоту, посилює та передає іншій земній станції. Супутник може використовувати кілька незалежних каналів, що здійснюють ці операції, кожен з яких працює з певною частиною спектра (ці канали обробки називають транспондерами).

Регенеративний супутник здійснює демодуляцію прийнятого сигналуі наново модулює його. Завдяки цьому виправлення помилок проводиться двічі: на супутнику та на приймаючій земній станції. Недолік цього - складність (отже, набагато вища ціна супутника), і навіть збільшена затримка передачі сигналу.

Орбіти супутникових ретрансляторів

Орбіти, на яких розміщуються супутникові ретранслятори, поділяють на три класи:

• екваторіальні,
• похилі,
• полярні.

Важливим різновидом екваторіальної орбітиє геостаціонарна орбіта , де супутник обертається з кутовий швидкістю , рівної кутовий швидкості Землі, у бік, збігається з напрямом обертання Землі. Очевидною перевагою геостаціонарної орбіти і те, що приймач у зоні обслуговування «бачить» супутник постійно.

Проте геостаціонарна орбіта одна і всі супутники вивести на неї неможливо. Іншим її недоліком є ​​велика висота, а значить, і велика ціна виведення супутника на орбіту. Крім того, супутник на геостаціонарній орбіті не здатний обслуговувати земні станції у приполярній області.

Похила орбітадозволяє вирішити ці проблеми, однак через переміщення супутника щодо наземного спостерігача необхідно запускати не менше трьох супутників на одну орбіту, щоб забезпечити цілодобовий доступ до зв'язку.

Полярна орбіта- граничний випадок похилої (з нахилом 90 º).

З використанням похилих орбіт земні станції обладнуються системами стеження, здійснюють наведення антени на супутник . Станції, що працюють із супутниками, що знаходяться на геостаціонарній орбіті, як правило, також обладнуються такими системами, щоб компенсувати відхилення від ідеальної геостаціонарної орбіти. Виняток становлять невеликі антени, що використовуються для прийому супутникового телебачення: їхня діаграма спрямованості досить широка, тому вони не відчувають коливань супутника біля ідеальної точки.

Багаторазове використання частот. Зони покриття

Оскільки радіочастоти є обмеженим ресурсом, необхідно забезпечити можливість використання одних і тих самих частот різними земними станціями. Зробити це можна двома способами:

• просторовий поділ- кожна антена супутника приймає сигнал тільки з певного району, при цьому різні райони можуть використовувати ті самі частоти,

• поляризаційний поділ- різні антени приймають і передають сигнал у взаємно перпендикулярних площинах поляризації , при цьому ті самі частоти можуть застосовуватися два рази (для кожної з площин).

Типова карта покриття для супутника, що знаходиться на геостаціонарній орбіті, включає наступні компоненти:

• глобальний промінь- здійснює зв'язок із земними станціями по всій зоні покриття, йому виділено частоти, що не перетинаються з іншими променями цього супутника.

• промені західної та східної півсфер- ці промені поляризовані в площині A, причому в західній та східній півсферах використовується той самий діапазон частот.

• зонне проміння- поляризовані в площині B (перпендикулярної A) і використовують ті ж частоти, що і півсфери. Таким чином, земна станція, розташована в одній із зон, може використовувати також промені півсфер та глобальний промінь.

При цьому всі частоти (за винятком зарезервованих за глобальним променем) використовуються багаторазово: у західній та східній півсферах та у кожній із зон.

Частотні діапазони

Антена для приймання супутникового телебачення (Ku-діапазон)

Супутникова антена для C-діапазону

Вибір частоти передачі даних від земної станції до супутника і від супутника до земної станції перестав бути довільним. Від частоти залежить, наприклад, поглинання радіохвиль в атмосфері, а також необхідні розміри передавальної та приймальної антен. Частоти, у яких відбувається передача від земної станції до супутника, від частот, використовуваних передачі від супутника до земної станції (зазвичай, перші вище).

Частоти, що використовуються у супутниковому зв'язку, поділяють на діапазони, що позначаються літерами. На жаль, у різній літературі точні межі діапазонів можуть не співпадати. Орієнтовні значення дано в рекомендації ITU-R V.431-6:

Використовуються і більше високі частоти, Але підвищення їх утруднено високим поглинанням радіохвиль цих частот атмосферою. Ku-діапазон дозволяє проводити прийом порівняно невеликими антенами, і тому використовується в супутниковому телебаченні (DVB), незважаючи на те, що в цьому діапазоні погодні умови істотно впливають на якість передачі.

Для передачі даних великими користувачами (організаціями) часто використовується C-діапазон. Це забезпечує більш високу якість прийому, але вимагає чималих розмірів антени.

Модуляція та завадостійке кодування

Особливістю супутникових системзв'язку є необхідність працювати в умовах порівняно низького відношення сигнал/шум, викликаного декількома факторами:

• значною віддаленістю приймача від передавача,
• обмеженою потужністю супутника (неможливістю вести передачу великої потужності).

У зв'язку з цим супутниковий зв'язок погано підходить для передачі аналогових сигналів. Тому передачі мови її попередньо оцифровують , використовуючи, наприклад, імпульсно-кодову модуляцію (ИКМ) .

Для передачі цифрових даних супутниковому каналузв'язку вони повинні бути спочатку перетворені на радіосигнал, що займає певний Частотний діапазон. Для цього застосовується модуляція (цифрова модуляція називається також маніпуляцією). Найбільш поширеними видами цифрової модуляції для додатків супутникового зв'язку є фазова маніпуляція та квадратурна амплітудна модуляція. Наприклад, у системах стандарту DVB-S2 застосовуються QPSK, 8-PSK, 16-APSK та 32-APSK.

Модуляція провадиться на земній станції. Модульований сигнал посилюється, переноситься на потрібну частоту і надходить на антену . Супутник приймає сигнал, посилює, іноді регенерує, переносить на іншу частоту і за допомогою певної антени, що передає, транслює на землю.

Множинний доступ

Для забезпечення можливості одночасного використання супутникового ретранслятора кількома користувачами застосовують системи множинного доступу:

• Множинний доступ із частотним поділом – при цьому кожному користувачеві надається окремий діапазон частот.

• множинний доступ з тимчасовим поділом - кожному користувачеві надається певний часовий інтервал (таймслот), протягом якого він здійснює передачу та прийом даних.

• множинний доступ із кодовим поділом - при цьому кожному користувачеві видається кодова послідовність, ортогональна кодовим послідовностям інших користувачів. Дані користувача накладаються на кодову послідовність таким чином, що передаються сигнали різних користувачівне заважають один одному, хоч і передаються на одних і тих же частотах.

Крім того, багатьом користувачам не потрібний постійний доступ до супутникового зв'язку. Цим користувачам канал зв'язку (таймслот) виділяється на вимогу за допомогою технології DAMA (Demand Assigned Multiple Access – множинний доступ із наданням каналів на вимогу).

Застосування супутникового зв'язку

Супутниковий зв'язок

Спочатку виникнення супутникового зв'язку продиктовано потребами передачі великих обсягів інформації. Першою системою супутникового зв'язку стала система Intelsat, потім були створені аналогічні регіональні організації (Eutelsat, Arabsat та інші). З часом частка передачі промови у загальному обсязі магістрального трафіку постійно знижувалася, поступаючись місцем передачі даних.

З розвитком волоконно-оптичних мереж останні почали витісняти супутниковий зв'язок із ринку магістрального зв'язку.

Системи VSAT

Слова «дуже маленька апертура» відносяться до розмірів антен терміналів у порівнянні з розмірами старіших антен магістральних систем зв'язку. VSAT-термінали, що працюють в C-діапазоні, зазвичай використовують антени діаметром 1,8-2,4 м, Ku-діапазоні - 0,75-1,8 м.

У системах VSAT застосовується технологія надання каналів на вимогу.

Системи рухомого супутникового зв'язку

Особливістю більшості систем рухомого супутникового зв'язку є невеликий розмір антени терміналу, що ускладнює прийом сигналу. Для того щоб потужність сигналу, що досягає приймача, була достатньою, застосовують одне з двох рішень:

• Безліч супутників розташовується на похилихабо полярнихорбіти. При цьому необхідна потужність передавача не така висока, і вартість виведення супутника на орбіту нижче. Однак такий підхід вимагає не лише великої кількості супутників, але й розгалуженої мережі наземних комутаторів. Подібний метод використовується операторами Iridium та Globalstar.

З операторами персонального супутникового зв'язку конкурують оператори стільникового зв'язку. Характерно, що як Globalstar, так і Iridium зазнавали серйозних фінансових труднощів, які довели Iridium до реорганізаційногобанкрутства 1999 р.

У грудні 2006 року був запущений експериментальний геостаціонарний супутник Кіку-8 з рекордно великою площею антени, який передбачається використовувати для відпрацювання технології роботи супутникового зв'язку. мобільними пристроями, що не перевищують за розмірами мобільні телефони.

Незважаючи на повсюдний розвиток стільникових мережі величезна кількість вишок, що продовжує рости, на планеті досі є території, де застосування такої технології неможливе. У цих недосяжних зонах на допомогу приходить супутниковий зв'язок.

Супутниковий зв'язок – що це і для чого потрібно?

По суті, нічим кардинально від звичної для суспільства мобільного зв'язкусупутникова не відрізняється, вона виконує самі функції, дозволяє налагодити зв'язок між телефонами. Принциповою відмінністю є сфера дії. Там, де класичний мобільний (стільниковий) телефон може підвести та видати злощасне “No Service”, повідомляючи абонента про відсутність поруч стільникового покриття, супутниковий зв'язок повноцінно функціонуватиме і не дозволить втратити контакт із зовнішнім світом.

Це дуже важливо в ті моменти, коли абонент вибирається за межі стільникового покриття, наприклад, в екзотичну подорож, в гори або дрімучі джунглі. Нерідко такий зв'язок рятує життя, адже тільки по ньому можна буде зв'язатися із групою рятувальників, якщо людина несподівано для себе опиниться у небезпечній ситуації. Також супутниковим зв'язком користуються ті, хто перебуває у постійних роз'їздах по роботі та життєво потребує можливості будь-якої миті прийняти або здійснити виклик.

Супутниковий телефон: основні характеристики

Для роботи з таким типом зв'язку потрібний спеціальний супутниковий телефон. Вони бувають декількох типів, а саме: у стаціонарному та мобільному виконанні. Мобільні супутникові телефони своїм зовнішнім виглядомнагадують класичні телефони, випущені в період 80-90-х років, але мають одну характерну деталь: майже завжди такі телефони оснащуються додатковою, неприхованою антеною. Налаштування супутникового телефону практично не відрізняється від налаштування звичайного телефону, потрібна лише потрібна сім-карта.

Стаціонарні варіанти зв'язуються із супутником за допомогою спеціалізованих станцій наземного сполучення. Можна обійтися портативним варіантом такої станції.

Ряд виробників супутникових телефонів і, відповідно, власників супутникових мереж, виробляють спеціальні аксесуари для сучасних смартфонів, які є невеликими чохлами, здатними зробити абсолютно будь-який гаджет супутниковим. Такі чохли підключаються до смартфонів за допомогою стандартного порту для заряджання та мають повний набір, властивий смартфонам периферії, наприклад, роз'єм під навушники. Чохли оснащуються власним акумулятором, можуть заряджати смартфон, тобто виступають у ролі чохла-батареї.

Принцип роботи супутникового зв'язку

Виходячи з назви, ясно, що для роботи супутникового телефону необхідний зв'язок із супутником. Супутниковий телефонпередає сигнал безпосередньо супутнику, той, своєю чергою, передає його іншому сполучному супутнику, тоді як він закінчує процес і передає сигнал до наземної станції сполучення. Зрештою, виклик надходить на стаціонарний апарат, який і замикає ланцюжок.

Телефон супутникового зв'язку здатний працювати як у межах певної області, і на території всієї Землі. Все залежить від супутників, частина з них знаходиться досить близько до Землі і рухаються щодо неї, вони дозволяють охоплювати всю планету і здійснити дзвінок в будь-яку точку. Існують і інші типи супутників, які знаходяться далеко від земної кулі, на геостаціонарних орбітах. Такі супутники покривають лише конкретні локації, тим самим обмежуючи абонентів.

Оператори супутникового зв'язку

У супутниковому зв'язку діють самі закони, що у стільникової, існує низка операторів, надають послуги супутникового зв'язку. Як правило, це ті ж компанії, що запускають свої супутники у космос. У кожного з них свої особливості, свої мінуси та плюси. На даний момент, Існує четвірка основних операторів супутникового зв'язку, до них входять: "Ірідіум", Thuraya, "Глобалстар" та "Інмарсат".

Оператор “Ірідіум” та його пристрої

"Ірідіум" - це не просто оператор, а повноцінне супутникове угруповання. У володінні її перебувають 66 супутників, що переміщуються по 11 навколоземним орбітам. Відстань від супутника до землі менше 1000 км. Для користувача це означає, що незалежно від того, в якій точці планети він знаходиться, скориставшись послугами даного оператора, він завжди буде на зв'язку, головне - перебувати під відкритим небом. Навіть якщо при спробі зв'язатися підключення не відбулося, достатньо почекати певний час і спробувати знову, оскільки супутники переміщаються досить швидко, і один з них обов'язково пролетить над абонентом протягом 10 хвилин.

Супутниковий телефон "Ірідіум" не підтримує інші сім-карти і не може перемикатися між стільниковим та супутниковим зв'язком.

Також багатьом здається корисною повна анонімність на пострадянському просторі. Компанія не має станцій наземного сполучення на території Росії. Цей факт повністю виключає можливість прослуховування в межах країни, навіть якщо за цю справу візьмуться спецслужби. Супутниковий телефон "Ірідіум" не має GPS-модуля.

Оператор Thuraya та його пристрої

Цей оператор має в своєму розпорядженні три супутники, розташовані на геостаціонарній орбіті. Відстань між супутником та землею сягає 35 тисяч кілометрів. На відміну від супутників “Ірідіуму”, ці супутники діють лише над певною точкою поблизу екватора, оскільки вони не пересуваються щодо планети. Грубо кажучи, супутниковий телефон Thuraya не функціонує на полюсах, чим далі абонент віддаляється від екватора, тим менше шансів налагодити зв'язок.

Thuraya уклали договори з безліччю "наземних" стільникових операторів, завдяки чому апарати компанії можуть працювати зі звичайними GSM-сим-картами. Це дозволяє телефонам автоматично перемикатися між різними типамизв'язку. При цьому вартість послуг стільникового операторазростає у кілька разів. При цьому можна заощадити на ще дорожчому супутниковому зв'язку, коли потреба в ньому відсутня. Телефони Thuraya забезпечують доступ в інтернет на швидкості до 8 кілобайт на секунду, що є досить високим показником для супутникового інтернету. Пристрої оснащуються GPS-модулем і постійно передають дані розташування на сервер компанії. З одного боку, цей факт може збентежити, оскільки за користувачем ведеться постійне стеження, з іншого боку, така функція може врятувати життя недбайливому мандрівнику та любителю екстриму.

Оператор “Глобалстар” та його пристрої

Мабуть, найпроблемніший оператор, який не забезпечує найкраща якістьзв'язку. У 2007 році аналітики провели дослідження і переконалися, що підсилювачі, встановлені на супутниках, з часом деградують, причому набагато швидше, ніж очікували інженери-конструктори. Причиною цього є орбіта супутників: вони проходять через Бразильську магнітну аномалію, яка й негативно впливає на підсилювач.

Щоб якось виправити своє становище, “Глобалстар” запустили на орбіту кілька запасних супутників, але й досі спостерігаються проблеми під час дзвінків. Часто час очікування реєстрації в мережі досягає 15-20 хвилин, а сама розмова триває трохи більше 3 хвилин.

Компанія виготовляє власні апарати. Наприклад, однойменний супутниковий телефон "Глобалстар". Також у їхній мережі працюють пристрої від Erricson та Qualcomm.

Оператор “Інмарсат” та його пристрої

Під управлінням компанії знаходяться 11 супутників, що зависли на геостаціонарній орбіті. Провайдер зв'язку зосереджений на професійному використанні та забезпечують зв'язком силові служби, морський флот (зокрема і російський, коли вітчизняні супутники вийшли з ладу) тощо. Тим не менш, є й інші підсистеми, орієнтовані на бізнес. Через систему супутників можна здійснювати голосові дзвінки, передавати дані через інтернет та подавати сигнали лиха. Нещодавно на орбіту були запущені супутники нового покоління, що забезпечують високу якість зв'язку та ISDN підключення передачі даних на високих швидкостях.

Розробкою портативних рішень для обивателів компанія не займається, тому цю не кращий вибірдля цивільних, що шукають супутниковий телефон.

Тарифи

Вартість послуг описаних вище компаній значно вища за вартість GSM-зв'язку. "Ірідіум" та Thuraya працюють зі своїми користувачами безпосередньо, продаючи сім-карти для супутникових телефонів.

Thuraya, наприклад, стягує плату за саму сім-карту (близько 800 рублів), за початкове підключення (близько 700 рублів). Зв'язок оплачується щохвилини, загалом від 20 до 40 рублів, залежно від цього, який телефон відбувається дзвінок. Інтернет-трафік оплачується окремо – 360 рублів за мегабайт. Тарифи на міжнародний зв'язокЗалежать від країни, яка приймає виклик, у середньому від 70 до 120 рублів. Вхідні дзвінки безкоштовні.

“Ірідіум” відразу пропонує глобальні тарифи та продає їх пакетами, за передоплатою. Ціна на базовий пакет становить 7500 рублів, до нього входять 75 хвилин спілкування. Існують і інші пакети, призначені для корпоративних користувачів, кількість хвилин у них досягає 4000 і більше.

Супутникові номери телефонів на території Росії, як і стільникові, починаються з +7 ​​(коду локації) та семизначного номера. Міжнародний номер включає повний код країни - +8816265 і так далі.

Істотною перевагою супутникових систем зв'язку порівняно з пейджингової та стільникової є відсутність обмежень щодо прив'язки до конкретної місцевості Землі.

Супутникові системи зв'язку залежно від послуг можна поділити на такі класи.

1. Системи пакетної передачі данихпризначені передачі у цифровому вигляді будь-яких даних (телексних, факсимільних повідомлень, комп'ютерних). Швидкість пакетної передачі даних космічних системахзв'язку становить від одиниць до сотень кілобайт на секунду. У цих системах не висуваються жорсткі вимоги до оперативності доставки повідомлень. Наприклад, у режимі « електронна пошта» інформація, що надійшла, запам'ятовується бортовим комп'ютером і доставляється кореспондентові в певний час доби.

2. Системи мовної (радіотелефонної)супутникового зв'язку використовують цифрову передачу повідомлень відповідно до міжнародних стандартів: затримка сигналу на трасі розповсюдження не повинна перевищувати 0,3 с, обслуговування абонентів має бути безперервним і відбуватися в реальному масштабі часу, а переговори під час сеансу зв'язку не повинні перериватися.

3. Системи визначення місцезнаходження (координат)споживачів, таких як автотранспортні, авіа- та морські засоби.

У найближчому майбутньому системи супутникового зв'язку повинні доповнити системи стільникового зв'язкутам, де останні неможливі або недостатньо ефективні при передачі інформації, наприклад: у морських акваторіях, районах з малою щільністю населення, а також у місцях розривів наземної інфраструктури телекомунікацій.

Структура системи супутникового зв'язку включає наступні складові (рис. 8.11):

Космічний сегмент, що складається з кількох супутників-ретрансляторів;

Наземний сегмент, що містить центр управління системою, центр запуску космічного апарату (КА), командно-вимірювальні станції, центр управління зв'язком та шлюзові станції;

Користувальницький (абонентський) сегмент, що здійснює зв'язок за допомогою персональних супутникових терміналів;

Наземні мережі зв'язку, з якими через інтерфейс сполучаються шлюзові станції космічного зв'язку.

Мал. 8.11.Структура супутникових систем індивідуального зв'язку.

Космічний сегментє кілька супутників-ретрансляторів, розміщених рівномірно на певних орбітах і утворюють космічне угруповання.

Космічний апарат зв'язкумістить: центральний процесор, радіоелектронне обладнання, антенні системи, системи орієнтації та стабілізації положення КА у просторі, рухову установку та систему електроживлення.

Супутник у системі низькоорбітального зв'язку знаходиться на висоті близько 1000 км. і рухається зі швидкістю близько 7 км/с. Час, протягом якого його можна спостерігати з певної точки Землі (час видимості), не перевищує 14 хв. Після цього супутник «іде» за лінію горизонту.

Для підтримки безперервного зв'язку (наприклад, під час телефонної розмови) необхідно, щоб у той момент, коли перший супутник залишає зону обслуговування, його замінював другий, а потім третій. Це схоже на стільниковий телефонний зв'язок, де роль базових станцій виконують супутники.

Для забезпечення зв'язком абонентів у зоні видимості одного КА, а й у всій території Землі сусідні супутники повинні зв'язуватися між собою, передаючи одне одному інформацію.

Для надійного охоплення всієї території Землі необхідно мати велику кількість супутників: у проекті супутникової системи зв'язку Teledesic передбачається використання майже тисячі супутників. Необхідна кількість супутників зменшується зі збільшенням висоти орбіти, оскільки збільшується зона видимості. Завдяки цьому знижується вартість орбітального угрупованнята послуг зв'язку. Але при цьому через збільшення дальності зв'язку неминуче ускладнюються та подорожчають персональні супутникові термінали. Таким чином, кількість супутників в орбітальному угрупованні є результатом компромісу між вартістю та бажаним обсягом послуг зв'язку, з одного боку, та простотою персонального супутникового терміналу – з іншого.

Системи супутникового зв'язку «Горизонт» та «Експрес» в даний час забезпечують телефонний зв'язок, телевізійне та звукове мовлення, передачу потоків інформації у багатьох регіонах Росії, а також у ряді зарубіжних країн. Система «Горизонт» із вісьма космічними апаратамина орбіті з 1979 р. і до теперішнього часу є основною складовоюмережі супутникового зв'язку Росії На базі КА "Горизонт" створено низку незалежних мереж: "Інтерсупутник", "Орбіта", "Москва", "Москва-Глобальна".

Одним із напрямів розвитку супутникового зв'язку у 1990-х рр. сталі системи на базі низькоорбітальних КАз висотою орбіти 700–1500 км. Низькоорбітальні системи відрізняються можливістю використання порівняно недорогих супутникових малогабаритних терміналів і дозволяють забезпечити безперебійний зв'язок з терміналами, розміщеними в будь-якій точці Землі, але особливо ефективні при організації зв'язку в регіонах зі слаборозвиненою інфраструктурою.

До числа низькоорбітальних системвідноситься система супутникового зв'язку Indium, створена за співпраці Японії, США та Росії. У проекті, що розробляється, спочатку передбачалося використання 77 супутників (саме тому проект отримав таку назву: іридіум у таблиці Менделєєва є 77 елементом). До складу орбітального угруповання низькоорбітальної глобальної супутникової системи зв'язку Globalstarвходять 48 супутників-ретрансляторів, що розміщені на восьми кругових орбітах (по шість супутників на кожній).

До систем середньоорбітального супутникового зв'язкувідносяться системи на базі КА, висота орбіт яких знаходиться в межах 5-15 тис. км. За таких орбіт час видимості одного супутника-ретранслятора доходить до декількох годин, що дозволяє зменшити число супутників до 10-12. Серед середньоорбітальних систем зв'язку найбільш відомі Inmarsat, ISO і Odyssey, створені різними міжнародними організаціями та концернами.

Системи зв'язку з використанням стаціонарних супутниківпередбачають «зависання» супутника над наперед обраними точками Землі. Таке «зависання» забезпечується висотою орбіти 35875 км, на якій швидкість переміщення КА збігається зі швидкістю обертання Землі. До переваг систем зв'язку з використанням геостаціонарних супутників можна віднести відсутність перерв зв'язку, охоплення зв'язком 95% поверхні Землі системою трьох геостаціонарних супутників. Наприклад, система «Банкір», яка використовує космічний сегментіз трьох геостаціонарних супутників зв'язку «Купон», призначена для оперативного обміну інформацією в російській банківській та фінансовій системах з виходом на банківські системи ближнього та далекого зарубіжжя. Система геостаціонарного супутникового зв'язку «Ямал» - результат співробітництва Росії та США у галузі створення та експлуатації систем супутникового зв'язку - складається з двох малих КА «Ямал» і призначена для розвитку телекомунікаційних мереж у північних районах Росії, багатих на поклади нафти і газу.

Усі системи глобального супутникового зв'язку пропонують наступний набір послуг:

Передача мови;

Надсилання факсимільних повідомлень;

Передача даних;

Персональний радіовиклик (пейджинг);

Визначення розташування абонента;

Світовий роумінг.

Для організації персонального супутникового зв'язку застосовуються переносні персональні супутникові термінали(масою близько 700 г) та мобільні термінали (масою близько 2,5 кг). Дані термінали здатні встановлювати зв'язок між абонентами за 2, як і в системі стільникового зв'язку.

Промислові зразки супутникових терміналів менш численні, як радіотелефони, і перебувають у стадії постійного вдосконалення.

Наприклад, супутниковий телефон системи Iridium є малогабаритною конструкцією з вбудованою антеною і масою кілька сотень грам. Сполучення супутникового телефону з мережами стільникового зв'язку забезпечує додатковий пристрій – SIM-картка.

Контрольні питання

1. У чому полягає принцип дії пейджингового зв'язку?

2. Які бувають типи пейджерів та які сервісні можливості пейджингового зв'язку?

3. Чому рухомий радіотелефонний зв'язок називають «стільниковим зв'язком»?

4. За яким алгоритмом функціонує система стільникового зв'язку?

5. Які бувають види роумінгу?

6. Що включає структура супутникових систем ПС?

7. У чому переваги та недоліки низькоорбітальних систем супутникового зв'язку?

8. Які високоорбітальні системи супутникового зв'язку діють у Росії?

Список літератури

1. Айден К., Колесниченко О. та ін. Апаратні засоби PC. 2-ге вид., перероб. та дод. СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 1998.
2. Айден К., Фібельман X. Драмер М. Апаратні засоби IBM PC. СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 1996.
3. Бордовський Г. А. Інформатика у поняттях та термінах. М: Просвітництво, 1991.
4. Борзенко А. та ін. Мультимедіа для всіх. М: Комп'ютер Прес, 1996.
5. Гребенюк О.І. Технічні засоби інформатизації: Підручник для сред. Проф. Освіти/Є.І. Гребенюк, Н.О. Гребенюк.-2-е вид., стер. - М: Видавничий центр «Академія», 2005.
6. Гудмен Дж. Секрети жорсткого диска. - Київ: "Діалектика", 1994. - 256 с.
7. Гук. М. Апаратні засоби IBM PC. Енциклопедія. - СПб: Пітер Ком, 1999. - 816 с.
8. Гук М. Апаратні засоби ЛОМ. Енциклопедія. - СПб: Пітер Ком, 2000. - 840 с.
9. Жаров А. Залізо IBM 2002. М: МікроАрт, 2002
10. Інформатики. Базовий курс/ За ред. С.В. Симановича - СПб: Вид-во "Пітер", 2000. - 640 с.
11. Інформатики. Задачник-практикум в 2т. / За ред. Семакіна І.Г., Хеннера Е.КЖ Том.1.-М: Лабораторія базових знань, 2001.
12. Інформатики. Задачник-практикум в 2т. / За ред. Семакіна І.Г., Хеннера Е.КЖ Том.2.-М: Лабораторія базових знань, 2001.
13. Колесниченко О., Шишигін І. Апаратні засоби РС. 4-е видання. СПб, 2002.-1024 с.
14. Макарова Н.В Інформатика. - М.: Фінанси та статистика, 2001.
15. Максимов Н. В., Попов І. І. Комп'ютерні мережі: Навч. посібник. М: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003.
16. Максимов Н. В., Патирка Т.Л., Попов І. І. Архітектура ЕОМ та обчислювальних систем: Навч. посібник. М: ФОРУМ: ІНФРА-М, 2005.
17. Могильов А.В, Пак Н.І, Хеннер О.К. Інформатики. - М.: ACADEMA, 2000.
18. Нанс Б. Комп'ютерні мережі. - М.: Біном, 1996.
19. Нортон П. Програмно-апаратна організація IBM PC. - М.: Радіо і зв'язок, 1991. - 328 с.
20. Нортон П., Сандлер К., Батпей Т. Персональний комп'ютер зсередини. М: Біном, 1995.
21. Оліфер В. Г. Оліфер Н. А. Комп'ютерні мережі Принципи, технології, протоколи. СПб: Видавництво Пітер, 2000.
22. Партика Т. Л., Попов І. І. Операційні системи, середовища та оболонки. М: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003.
23. Пирогов В.Ю. ASSEMBLER Навчальний курс. - М.: Нолідж, 2001. - 848 с.
24. П'ятибратов О.П., Гудино Л.П., Кіріченко О.О. Обчислювальні системи, мережі та телекомунікації. - М.: Фінанси та статистика, 1998.
25. Скотт Мюллер. Модернізація та ремонт персональних комп'ютерів. М: Біном, 1997.
26. Смірнов Ю. П. Історія обчислювальної техніки: Становлення та розвиток: Навч. посібник. Вид-во Чуваш, ун-ту, 1994.
27. Солом'янчук В.Г. Апаратні засоби персональних комп'ютерів - СПб.: БХВ-Петербург, 2003.
28. Угрінович Н.Д. Інформатика та інформаційні технології: Навч. Допомога для 10-11 класів. Поглиблений курс.-М: Лабораторія Базових Знань, 2000.
29. Фігурнов В. Е. IBM PC для користувача. М: ІНФРА-М, 1995.
30. Фролов А. В. Фролов Г. В. Локальні мережіперсональних комп'ютерів Монтаж мережі, встановлення програмного забезпечення. Т. 7. М: Діалог-Міфі, 1994.
31. Шаригін М.Є. Сканери та цифрові камери / За ред. О.В. Колесніченко, І.В. Шишигіна.-СПб.: BHV-Петербург: Арліт, 2000.
32. Юров В. ASSEMBLER Підручник. - СПб.: Пітер, 2000.

МОУ Парабельська гімназія

Реферат

Супутникові системи зв'язку

Виконав

Горошкіна Ксенія

учениця 11 класу

Перевірив

Борисов Олександр Володимирович

Парабель

2010 рік

Вступ 3

1. Принципи організації супутникових каналів 4

2. Орбіти супутників зв'язку 5

3. Типова схемаорганізації послуг супутникового зв'язку 6

4. Сфери застосування супутникового зв'язку

4.1.Принципи організації супутникової зв'язку VSAT 7

4.2.Принципи організації рухомого супутникового зв'язку 7

5. Технології, що використовуються у супутниковому зв'язку 8

6. Історія створення супутникових систем зв'язку 11

6.1. Перші супутникові лінії зв'язку та мовлення через ШСЗ "Блискавка-1" 12

6.2. Перша у світі супутникова система "Орбіта" для розподілу ТВ-програм 13

6.3. Перша у світі система безпосереднього ТВ-мовлення "Екран" 14

6.4. Системи розподілу ТВ-програм "Москва" та "Москва-Глобальна 15

6.5. Система супутникового ТВ-мовлення в діапазоні 12 ГГц 16

6.6. Створення системи "Інтерсупутник" 16

6.7. Створення супутникової лінії урядового зв'язку 17

6.8. Наприкінці… 17

Список використаної літератури 20

Вступ

Супутникові системи зв'язку (ССC) відомі давно, і використовуються для передачі різних сигналівна протяжні відстані. З моменту появи супутниковий зв'язок стрімко розвивалася, і в міру накопичення досвіду, вдосконалення апаратури, розвитку методів передачі сигналів стався перехід від окремих ліній супутникового зв'язку до локальних і глобальних систем.

Такі темпи розвитку ССС пояснюються низкою переваг яких вони мають. До них, зокрема, відносяться велика пропускна здатність, необмежені простори, що перекриваються, висока якість і надійність каналів зв'язку. Ці переваги, які визначають широкі можливості супутникового зв'язку, роблять його унікальним та ефективним засобом зв'язку. Супутниковий зв'язок на даний час є основним видом міжнародного та національного зв'язку на великі та середні відстані. Використання штучних супутників Землі для організації зв'язку продовжує розширюватися в міру розвитку існуючих мережзв'язку. Багато країн створюють власні національні мережі супутникового зв'язку.

У нашій країні створюється єдина автоматизована системазв'язку. Для цього розвиваються, удосконалюються і знаходять нові сфери застосування різні технічні засоби зв'язку.

У своєму рефераті я розгляну засади організації супутникових систем, сфери застосування, історію створення ССС. У наш час супутниковому мовленню приділяється велика увага, тому ми повинні знати принцип роботи системи.

1. Принципи організації супутникових каналів зв'язку

Супутниковий зв'язок здійснюється між земними станціями, які можуть бути як стаціонарними, і рухливими. Супутниковий зв'язок є розвитком традиційного радіорелейного зв'язку шляхом винесення ретранслятора на велику висоту (від сотень до десятків тисяч кілометрів). Так як зона його видимості в цьому випадку – майже половина Земної кулі, то необхідність у ланцюжку ретрансляторів відпадає. Для передачі через супутник сигнал має бути модульований. Модуляція провадиться на земній станції. Модульований сигнал посилюється, переноситься на потрібну частоту і надходить на антену, що передає.

У перші роки досліджень використовувалися пасивні супутникові ретранслятори, які являли собою простий відбивач радіосигналу (часто - металева або полімерна сфера з металевим напиленням), що не несе на борту будь-якого обладнання, що приймає. Такі супутники не набули поширення. Усі сучасні супутники зв'язку є активними. Активні ретранслятори обладнані електронною апаратурою для прийому, обробки, посилення та ретрансляції сигналу. Супутникові ретранслятори можуть бути нерегенеративними та регенеративними.

Нерегенеративний супутник, прийнявши сигнал від однієї земної станції, переносить його на іншу частоту, посилює та передає іншій земній станції. Супутник може використовувати кілька незалежних каналів, які здійснюють ці операції, кожен з яких працює з певною частиною спектра (ці канали обробки називають транспондерами).

Регенеративний супутник здійснює демодуляцію прийнятого сигналу і заново модулює його. Завдяки цьому виправлення помилок проводиться двічі: на супутнику та на приймаючій земній станції. Недолік цього - складність (отже, набагато вища ціна супутника), і навіть збільшена затримка передачі сигналу.

2. Орбіти супутників зв'язку

Орбіти, на яких розміщуються супутникові ретранслятори, поділяють на три класи:

1 – екваторіальні, 2 – похилі, 3 – полярні

Важливим різновидом екваторіальної орбіти є геостаціонарна орбіта, на якій супутник обертається з кутовою швидкістю, що дорівнює кутовий швидкості Землі, у напрямку, що збігається з напрямком обертання Землі. Очевидною перевагою геостаціонарної орбіти і те, що приймач у зоні обслуговування «бачить» супутник постійно. Проте геостаціонарна орбіта одна і всі супутники вивести на неї неможливо. Іншим її недоліком є ​​велика висота, а значить, і велика ціна виведення супутника на орбіту. Крім того, супутник на геостаціонарній орбіті нездатний обслуговувати земні станції у приполярній області.

Похила орбітадозволяє вирішити ці проблеми, однак через переміщення супутника щодо наземного спостерігача необхідно запускати не менше трьох супутників на одну орбіту, щоб забезпечити цілодобовий доступ до зв'язку.

Полярна орбіта- граничний випадок похилої.

З використанням похилих орбіт земні станції обладнуються системами стеження, здійснюють наведення антени на супутник. Станції, що працюють із супутниками, що знаходяться на геостаціонарній орбіті, як правило, також обладнуються такими системами, щоб компенсувати відхилення від ідеальної геостаціонарної орбіти. Виняток становлять невеликі антени, які використовуються прийому супутникового телебачення: їх діаграма спрямованості досить широка, тому де вони відчувають коливань супутника біля ідеальної точки. Особливістю більшості систем рухомого супутникового зв'язку є невеликий розмір антени терміналу, що ускладнює прийом сигналу.

3. Типова схема організації послуг супутникового зв'язку

• оператор супутникового сегментастворює за рахунок власних коштів супутник зв'язку, розміщуючи замовлення виготовлення супутника в одного з виробників супутників, і здійснює його запуск і обслуговування. Після виведення супутника на орбіту оператор супутникового сегмента починає надання послуг зі здачі у найм частотного ресурсу супутника-ретранслятора компаніям-операторам послуг супутникового зв'язку.

• компанія-оператор послуг супутникового зв'язку укладає договір з оператором супутникового сегмента на використання (оренду) ємностей на супутнику зв'язку, використовуючи його як ретранслятор з великою територією обслуговування. Оператор послуг супутникового зв'язку вибудовує наземну інфраструктуру своєї мережі на певній технологічній платформі, що випускається компаніями-виробниками наземного обладнання супутникового зв'язку.

4. Сфери застосування супутникового зв'язку:

• Супутниковий зв'язок:Спочатку виникнення супутникового зв'язку продиктовано потребами передачі великих обсягів інформації. З часом частка передачі промови у загальному обсязі магістрального трафіку постійно знижувалася, поступаючись місцем передачі даних. З розвитком волоконно-оптичних мереж останні почали витісняти супутниковий зв'язок із ринку магістрального зв'язку.

• Системи VSAT: системи VSAT (Very Small Aperture Terminal - термінал з дуже маленькою апертурою антени) надають послуги супутникового зв'язку клієнтам (як правило, невеликим організаціям), яким не потрібна висока пропускна здатність каналу. Швидкість передачі для VSAT-терміналу зазвичай не перевищує 2048 кбіт/с. Слова «дуже маленька апертура» відносяться до розмірів антен терміналів у порівнянні з розмірами старіших антен магістральних систем зв'язку. VSAT-термінали, що працюють в C-діапазоні, зазвичай використовують антени діаметром 1,8-2,4 м, Ku-діапазоні - 0,75-1,8 м. У системах VSAT застосовується технологія надання каналів на вимогу.

• Системи рухомого супутникового зв'язку: особливістю більшості систем рухомого супутникового зв'язку є невеликий розмір антени терміналу, що ускладнює прийом сигналу.

4.1.Принципи організації супутникового зв'язку VSAT:

4.2.Принципи організації рухомого супутникового зв'язку:

Для того щоб потужність сигналу, що досягає мобільного супутникового приймача, була достатньою, застосовують одне з двох рішень:

• Супутники розміщуються на геостаціонарній орбіті. Оскільки ця орбіта віддалена від Землі на відстань 35 786 км, на супутник потрібно встановити потужний передавач.
• Багато супутників розташовується на похилих або полярних орбітах. При цьому необхідна потужність передавача не така висока, і вартість виведення супутника на орбіту нижче. Однак такий підхід вимагає не лише великої кількості супутників, але й розгалуженої мережі наземних комутаторів.

• Обладнання клієнта (мобільні супутникові термінали, супутникові телефони) взаємодіє із зовнішнім світом або один з одним за допомогою супутника-ретранслятора та станцій сполучення оператора послуг мобільного супутникового зв'язку, що забезпечують підключення до зовнішніх наземних каналів зв'язку (телефонної мережі загального користування, мережі інтернет та ін.)

5. Технології, що використовуються в супутниковому зв'язку

М багаторазове використання частот у супутниковому зв'язку.Оскільки радіочастоти є обмеженим ресурсом, необхідно забезпечити можливість використання одних і тих самих частот різними земними станціями. Зробити це можна двома способами:

• просторовий поділ - кожна антена супутника приймає сигнал лише з певного району, причому різні райони можуть використовувати одні й самі частоти.

• поляризаційний поділ - різні антени приймають і передають сигнал у взаємно перпендикулярних площинах поляризації, при цьому ті самі частоти можуть застосовуватися два рази (для кожної з площин).

Ч астотні діапазони.

Вибір частоти передачі даних від земної станції до супутника і від супутника до земної станції перестав бути довільним. Від частоти залежить, наприклад, поглинання радіохвиль в атмосфері, а також необхідні розміри передавальної та приймальної антен. Частоти, у яких відбувається передача від земної станції до супутника, від частот, використовуваних передачі від супутника до земної станції (зазвичай, перші вище). Частоти, що використовуються у супутниковому зв'язку, поділяють на діапазони, що позначаються літерами:

Ku-діапазон дозволяє робити прийом порівняно невеликими антенами, і тому використовується в супутниковому телебаченні (DVB), незважаючи на те, що в цьому діапазоні погодні умови істотно впливають на якість передачі. Для передачі даних великими користувачами (організаціями) часто використовується C-діапазон. Це забезпечує більш високу якість прийому, але вимагає чималих розмірів антени.

М одуляція та завадостійке кодування

Особливістю супутникових систем зв'язку є необхідність працювати в умовах порівняно низького відношення сигнал/шум, спричиненого декількома факторами:

• значною віддаленістю приймача від передавача,
• обмеженою потужністю супутника

Супутниковий зв'язок погано підходить для передачі аналогових сигналів. Тому передачі мови її попередньо оцифровують, використовуючи імпульсно-кодову модуляцію.
Для передачі цифрових даних супутниковому каналу зв'язку вони повинні бути спочатку перетворені на радіосигнал, що займає певний частотний діапазон. І тому застосовується модуляція (цифрова модуляція називається також маніпуляцією).

Через низьку потужність сигналу виникає потреба в системах виправлення помилок. Для цього застосовуються різні схеми завадостійкого кодування, найчастіше різні варіанти згорткових кодів, а також турбо-коди.

6. Історія створення супутникових систем зв'язку

Ідея створення на Землі глобальних системсупутникового зв'язку було висунуто 1945 р. Артуром Кларком, що став згодом знаменитим письменником-фантастом Реалізація цієї ідеї стала можливою лише через 12 років після того, як з'явилися балістичні ракети, за допомогою яких 4 жовтня 1957 р.на орбіту було запущено перший штучний супутник Землі (ІСЗ). Для контролю за польотом ШСЗ на ньому було поміщено маленький радіопередавач - маяк, що працює в діапазоні 27 МГц. Через кілька років 12 квітня 1961 р. вперше у світі радянською космічному кораблі"Схід" Ю.А. Гагарін здійснив історичний обліт Землі. При цьому космонавт мав регулярний зв'язок із Землею по радіо. Так розпочалася систематична робота з вивчення та використання космічного простору для вирішення різних мирних завдань.

Створення космічної техніки уможливило розвиток дуже ефективних системдалекого радіозв'язку та мовлення. У США почалися інтенсивні роботизі створення зв'язкових супутників. Такі роботи почали розгортатися і нашій країні. Її величезна територія і слабке розвиток зв'язку, особливо у малонаселених східних районах, де створення мереж зв'язку з допомогою інших технічних засобів (РРЛ, кабельні лінії та інших.) пов'язані з великими витратами, робило цей вид зв'язку дуже перспективним.

Біля джерел створення вітчизняних супутникових радіосистем стояли видатні вітчизняні вчені та інженери, які очолювали великі наукові центри: М.Ф. Решетнєв, М.Р. Капланів, Н.І. Калашніков, Л.Я. Кантор

Основні завдання, що ставляться перед вченими, полягали у наступному:

Розробка супутникових ретрансляторів телевізійного мовлення та зв'язку ("Екран", "Райдуга", "Галс"), з 1969 р. супутникові ретранслятори розроблялися в окремій лабораторії, очолюваній М.В. Бродським ;

Створення системних проектів побудови супутникового зв'язку та мовлення;

Розробка апаратури земних станцій (ЗС) супутникового зв'язку: модульаторів, порогознижуючих демодуляторів ЧС (частотної модуляції) сигналів, приймальних та передавальних пристроїв та ін;

Проведення комплексних робіт з оснащення обладнанням станцій супутникового зв'язку та мовлення;

Розробка теорії стежать ЧС демодуляторів зі зниженим шумовим порогом, методів багатостанційного доступу, методів модуляції та завадостійкого кодування;

Розробка нормативно-технічної документації на канали, тракти телевізійного та зв'язкового обладнання супутникових систем;

Розробка систем управління та контролю ЗС та мережами супутникового зв'язку та мовлення.

Фахівцями НДІР було створено багато національних супутникових систем зв'язку та мовлення, що перебувають в експлуатації і досі. Прийомно-передавальне наземне та бортове обладнання цих систем також було розроблено в НДІР. Крім обладнання фахівці інституту запропонували методики проектування як самих супутникових систем, і окремих, які входять до їх складу пристроїв. Досвід проектування супутникових систем зв'язку фахівців НДІР відображено у численних наукових публікаціях та монографіях.

6.1. Перші супутникові лінії зв'язку та мовлення через ШСЗ "Блискавка-1"

Перші експерименти з супутникового зв'язку шляхом відображення радіохвиль від американського відбиваючого супутника "Ехо" і Місяця, що використовуються як пасивні ретранслятори, проводилися фахівцями НДІР 1964 р. Радіотелескопом в обсерваторії у селищі Зименки Горьківської області було прийнято телеграфні повідомлення та простий малюнок з англійської обсерваторії "Джодрелл Бенк".

Цей експеримент довів можливість успішного використання космічних об'єктів для організації зв'язку Землі.

У лабораторії супутникового зв'язку було підготовлено кілька системних проектів, а потім вона взяла участь у розробці першої вітчизняної системи супутникового зв'язку "Блискавка-1" діапазон частот нижче 1 ГГц.Головною організацією створення цієї системи був Московський науково-дослідний інститут радіозв'язку (МНДІРС). Головним конструктором системи "Блискавка-1" є М.Р. Капланов- заступник керівника МНДІРС.

У 60-ті роки в НДІР велася розробка приймально-передавального комплексу тропосферної радіорелейної системи "Горизонт", що також працює в діапазоні частот нижче 1 ГГц. Цей комплекс був модифікований і створена апаратура, названа "Горизонт-К", використовувалася для оснащення першої супутникової лінії зв'язку "Блискавка-1", що зв'язала Москву та Владивосток. Ця лінія призначалася передачі ТВ-програми чи групового спектра 60 телефонних каналів. За участю фахівців НДІР у цих містах було обладнано дві земні станції (ЗС). У МНДІРС було розроблено бортовий ретранслятор першого штучного супутника зв'язку "Блискавка-1", успішний запуск якого відбувся 23 квітня 1965 р. Він був виведений на високоеліптичну орбіту з періодом звернення навколо Землі 12 год. Така орбіта була зручна обслуговування території СРСР, розташованої у північних широтах, оскільки протягом восьми годин кожному витку ШСЗ було видно з будь-якої точки країни. Крім того, запуск на таку орбіту з нашої території здійснюється із меншими витратами енергії, ніж на геостаціонарну. Орбіта ШСЗ "Блискавка-1" зберегла своє значення і досі використовується, незважаючи на переважний розвиток геостаціонарних ШСЗ.

6.2. Перша у світі супутникова система "Орбіта" для розподілу ТВ-програм

Після завершення досліджень технічних можливостей ШСЗ "Блискавка-1" фахівцями НДІР Н.В. Тализіним та Л.Я. Канторомбуло запропоновано вирішити проблему подачі ТВ-програм центрального телебачення до східних районів країни шляхом створення першої у світі системи супутникового мовлення "Орбіта" діапазон 1 ГГц на базі апаратури "Горизонт-К".

У 1965-1967 рр.у рекордно короткі терміни у східних районах нашої країни було одночасно споруджено та введено в дію 20 земних станцій "Орбіта" та нова центральна передавальна станція "Резерв". Система "Орбіта" стала першою у світі циркулярною, телевізійною, розподільною супутниковою системою, у якій найефективніше використані можливості супутникового зв'язку.

Слід зазначити, що діапазон, у якому працювала нова система"Орбіта" 800-1000 МГц, не відповідав тому, що був розподілений відповідно до Регламенту радіозв'язку для фіксованої супутникової служби. Робота з переведення системи "Орбіта" до С-діапазону 6/4 ГГц була виконана фахівцями НДІР у період 1970-1972 рр. Станція, що функціонує в новому діапазоні частот, одержала назву "Орбіта-2". Для неї було створено повний комплекс апаратури для роботи в міжнародному діапазоні частот – на ділянці Земля-Космос – у діапазоні 6 ГГц, на ділянці Космос-Земля – у діапазоні 4 ГГц. Під керівництвом В.М. Цирлінабула розроблена система наведення та автосупроводу антен з програмним пристроєм. У цій системі використовувалися екстремальний автомат та метод конічного сканування.

Станції "Орбіта-2" почали впроваджуватись з 1972 р., а до кінця 1986 р. їх було побудовано близько 100. Багато хто з них і в даний час є діючими приймально-передавальними станціями.

Надалі для роботи мережі "Орбіта-2" було створено та виведено на орбіту перший радянський геостаціонарний ШСЗ "Райдуга", багатоствольний бортовий ретранслятор якого створювався в НДІР (керівник роботи А.Д. Фортушенко та її учасники М.В. Бродський, А.А. І. Островський, Ю. М. Фомін та ін.) При цьому були створені та освоєні технологія виготовлення та методи наземної обробки космічних виробів.

Для системи "Орбіта-2" були розроблені нові передавальні пристрої "Градієнт" (І.Е. Мач, М.З. Цейтлін та ін), а також параметричні підсилювачі (А.В. Соколов, Е.Л. Ратбіль, BC Санін, В.М. Крилов) та пристрої прийому сигналів (В.І. Дьячков, В.М. Доро феєв, Ю.А. Афанасьєв, В.А. Полухін та ін.).

6.3. Перша у світі система безпосереднього ТВ-мовлення "Екран"

Широкий розвиток системи "Орбіта" як засобу подачі ТВ-програм наприкінці 70-х років став економічно невиправданим через велику вартість ЗС, що робить недоцільною її установку в пункті з населенням менше 100-200 тис. осіб. Більш ефективною виявилася система "Екран", що працює в діапазоні частот нижче 1 ГГц і має велику потужність передавача бортового ретранслятора (до 300 Вт). Метою створення цієї системи було охоплення ТВ-мовленням малонаселених пунктів у районах Сибіру, ​​Крайньої Півночі та частини Далекого Сходу. Для її реалізації були виділені частоти 714 та 754 МГц, на яких було можливо створити досить прості та дешеві приймальні пристрої. Система "Екран" стала фактично першою у світі системою безпосереднього супутникового мовлення.

Прийомні установки цієї системи мали бути рентабельними як обслуговування невеликих населених пунктів, так індивідуального прийому ТВ-программ.

Перший супутник системи "Екран" було запущено 26 жовтня 1976 р . на геостаціонарну орбіту в точку 99 ° с.д. Дещо пізніше в Красноярську були випущені станції колективного прийому "Екран-КР-1" та "Екран-КР-10" з потужністю вихідного телевізійного передавача 1 і 10 Вт. Земна станція, що передає сигнали на ШСЗ "Екран", мала антену з діаметром дзеркала 12 м, вона була обладнана передавачем "Градієнт" потужністю 5 кВт, що працює в діапазоні 6 ГГц. Прийомні установки цієї системи, розроблені фахівцями НДІР, були найпростішими та найдешевшими приймальними станціями з усіх, реалізованих у ті роки. До кінця 1987 число встановлених станцій "Екран" досягло 4500 шт.

6.4.Системи розподілу ТВ-програм "Москва" та "Москва-Глобальна"

Подальший прогрес у розвитку систем супутникового ТВ-вещания нашій країні пов'язані з створенням системи " Москва " , у якій технічно застарілі ЗС системи " Орбіта, було замінено малі ЗС. Розробка малих ЗС почалася 1974 р.за ініціативою Н.В. Тализіна та Л.Я. Кантор.

Для системи "Москва" на ШСЗ "Горизонт" було передбачено стовбур підвищеної потужності, що працює в діапазоні 4 ГГц на вузькоспрямовану антену. Енергетичні співвідношення в системі були обрані таким чином, що забезпечували застосування на приймальні ЗС невеликої параболічної антени з діаметром дзеркала 2,5 м без автоматичного наведення. Принциповою особливістю системи "Москва" було суворе дотримання норм на спектральну щільність потоку потужності біля поверхні Землі, встановлених Регламентом для зв'язку для систем фіксованої служби.. Це дозволяло використовувати цю систему для телебачення на всій території СРСР. Система забезпечувала прийом з високою якістюцентральної ТВ-програми та програми радіомовлення. Згодом у системі було створено ще один канал, призначений передачі газетних шпальт.

Ці станції набули також широкого поширення у вітчизняних установах, розташованих за кордоном (у Європі, на півночі Африки та низці інших територій), що дало можливість нашим громадянам за кордоном приймати вітчизняні програми. При створенні системи "Москва" було використано ряд винаходів та оригінальних рішень, що дозволили удосконалити як побудову самої системи, так і її апаратурні комплекси. Ця система послужила прототипом для багатьох супутникових систем, створених пізніше у США та Західної Європи, В яких для подачі програм ТБ на ЗС малого розміру та помірної вартості використовувалися ШСЗ середньої потужності, що працюють в діапазоні фіксованої супутникової служби.

Протягом 1986-1988 років.була проведена розробка спеціальної системи "Москва-Глобальна" з малими ЗС, призначеною для подачі центральних ТВ-програм у вітчизняні представництва за кордоном, а також передачі невеликого обсягу дискретної інформації. Ця система також перебуває в експлуатації. У ній передбачено організацію одного ТВ-каналу, трьох каналів для передачі дискретної інформації зі швидкістю 4800 біт/с та двох каналів зі швидкістю 2400 біт/с. Канали передачі дискретної інформації використовувалися на користь Комітету з телебачення та радіомовлення, ТАРС та АПН (Агентство політичних новин). Для охоплення практично всієї території Земної кулі у ній використовуються два супутники, розташовані на геостаціонарній орбіті на 11° з.д. і 96 ° с.д. Приймальні станції мають дзеркало діаметром 4 м, апаратура може розташовуватися як у спеціальному контейнері, і у приміщенні.

6.5. Система супутникового ТВ-мовлення в діапазоні 12 ГГц

З 1976 р. в НДІР почалися роботи зі створення принципово нової в ті роки системи супутникового телебачення у виділеному за міжнародним планом для такого супутникового ТВ-мовлення діапазоні частот 12 ГГц (СТВ-12), яка не мала б обмежень щодо випромінюваної потужності, властивих системам "Екран" та "Москва" і могла б забезпечити охоплення всієї території нашої країни багатопрограмним ТВ-мовленням, а також обмін програмами та вирішення проблеми республіканського мовлення. У створенні цієї системи НДІР був головною організацією.

Фахівці інституту провели дослідження, що визначили оптимальні параметри даної системи, та розробили багатоствольні бортові ретранслятори та обладнання передавальної та приймальної ЗС. На першому етапі розвитку цієї системи використовувався вітчизняний супутник "Галс", сигнали передавалися в аналоговому вигляді, використовувалося імпортне приймальне обладнання. Пізніше було здійснено перехід на цифрове обладнанняна базі іноземного супутника, а також передавального та приймального обладнання.

6.6. Створення системи "Інтерсупутник"

У 1967 р.почався розвиток міжнародного співробітництва соціалістичних країн у галузі супутникового зв'язку. Метою його було створення міжнародноїсупутникової системи "Інтерсупутник", призначеної для задоволення потреб Болгарії, Угорщини, Німеччини, Монголії, Польщі, Румунії, СРСР та Чехословаччини у телефонному зв'язку, передачі даних та обміні ТВ-програмами . У 1969 р.були розроблені проект цієї системи, юридичні основи організації "Інтерсупутник", а 1971 р.підписано угоду про її створення.

Система "Інтерсупутник" стала другою у світі між народною системою супутникового зв'язку (після системи "Інтелсат"). Фахівці НДІР розробили проекти ЗС, які за сприяння СРСР були збудовані в багатьох країнах соціалістичної співдружності. Перша ЗС там була створена Кубі, а друга - у Чехословаччині. Усього НДІР поставив за кордон більше десяти ЗС для прийому програм ТБ, ЗВ та спеціального призначення.

Спочатку в "Інтерсупутнику" використовувався ШСЗ типу "Блискавка-3" на високоеліптичній орбіті, а з 1978 - два багатоствольних геостаціонарних супутника типу "Горизонт" з точками стояння 14 ° з.д. і 53 ° (а потім 80 °) с.д. На ЗС спочатку було встановлено передавач "Градієнт-К" та приймальний комплекс "Орбіта-2".

Усі системні та технічні рішення щодо створення системи "Інтерсупутник", а також апаратура ЗС створювалися фахівцями НДІР спільно з дослідним заводом НДІР "Промзв'язок радіо" та організаціями-співвиконавцями. Система "Інтерсупутник" знаходиться в експлуатації і сьогодні, орендуючи стволи космічного угруповання РФ, а також використовуючи свій геостаціонарний супутник LMI-1, що знаходиться на позиції 75 ° с.д. Роботи проводилися в кооперації з ВО "Іскра" (Красноярськ), Московським та Подільським радіотехнічними заводами.

Керівником робіт був С.В. Бородич .

6.7. Створення супутникової лінії урядового зв'язку

У 1972 р. було укладено міжурядову угоду між СРСР та США про створення прямої лінії урядового зв'язку (ЛПС) між главами держав на випадок надзвичайних обставин. Виконання цієї важливої ​​урядової угоди було доручено спеціалістам НДІР. Головним конструктором розробки ЛПС став В.Л. Биків, а відповідальними виконавцями - І.А. Ястребцов, О.М. Воробйов.

На території СРСР було створено дві ЗС: одну (у Дубні під Москвою), другу (у Золочеві під Львовом). Введення ЛПС в експлуатацію відбулося 1975 р. Вона діє через ЗС "Дубна" досі. Це був перший досвід роботи зі створення вітчизняними спеціалістами супутникової лінії міжнародної системи"Інтелсат".

6.8. У підсумку…

У 1960-1980 рр. фахівці НДІР вирішували дуже важливі для нашої держави та складні у технічному відношенні проблеми створення національних систем супутникового зв'язку та мовлення.

· Були створені системи розподілу ТВ-програм на широкій території нашої країни, у тому числі - безпосереднього супутникового телемовлення. Багато систем, створені в НДІР, були першими у світі: "Орбіта", "Екран", "Москва" та ін. Обладнання наземної частини цих систем, а також бортове обладнання - також розробка НДІР, воно вироблялося вітчизняною промисловістю.

· Супутникові системи зв'язку та мовлення дозволили задовольнити потреби десятків мільйонів громадян нашої країни, особливо тих, хто проживав у малонаселених районах Західного Сибіру та Далекого Сходу. Зі створенням супутникових систем у цих регіонах у громадян уперше з'явилася можливість приймати програми центрального телебачення у реальному часі.

· Впровадження супутникових систем мало виключно важливе значення для економічного та соціального розвитку як важкодоступних регіонів Сибіру та Далекого Сходу, так і всієї країни.

· Населення Сахаліну, Камчатки, Хабаровського краю та багатьох інших віддалених територій отримало доступ до телефонної мережі загального користування.

· Вчені НДІР виконали оригінальні наукові дослідження, створені задля створення методик розрахунку різноманітних пристроїв, застосовуваних у системах супутникового зв'язку. Ними також було створено методології проектування систем супутникового зв'язку та написано низку фундаментальних монографій та наукових статейз проблем супутникового зв'язку.

Висновок

Сучасні організації характеризуються великим обсягом різної інформації, в основному електронної та телекомунікаційної, яка проходить через них щодня. Тому важливо мати високоякісний вихід на комутаційні вузли, які забезпечують вихід на всі важливі комунікаційні лінії. У Росії, де відстані між населеними пунктами величезне, а якість наземних ліній залишає бажати кращого, оптимальним рішеннямцього питання є застосування систем супутникового зв'язку (СРС).

Спочатку ССС використовувалися передачі ТВ-сигналу. Наша країна характеризується великою територією, яку необхідно охопити засобами комунікації. Зробити це стало простіше після появи супутникового зв'язку, зокрема системи Орбіта-2. З'явилися супутникові телефони, головною перевагою яких є незалежність від наявності будь-яких місцевих телефонних мереж. Якісний телефонний зв'язок доступний практично з будь-якої точки земної кулі.

У рамках президентської програми «Універсальна послуга зв'язку» у кожному населеному пункті були встановлені телефони, в особливо віддалених районах були використані саме супутникові телефони.

Відповідно до федеральної цільової програми «Розвиток телерадіомовлення в Російської Федераціїна 2009-2015 роки» відбувається впровадження цифрового мовлення у Росії. Програма повністю профінансована, зокрема кошти підуть і створення багатофункціональних супутників.