Сучасний супутниковий зв'язок. Супутникові системи зв'язку світу Засоби супутникового зв'язку

Ідея створення Землі глобальних систем супутникового зв'язку було висунуто 1945 р. Артуром Кларком, який згодом став 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 був поміщений маленький радіопередавач - маяк, що працює в діапазоні 27 МГц. Через кілька років 12 квітня 1961 р. вперше у світі на радянському космічному кораблі "Схід" Ю.О. 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 систем дальнього радіозв'язку та мовлення. У США розпочалися інтенсивні роботи зі створення зв'язкових супутників. Такі роботи почали розгортатися і нашій країні. Її величезна територія та слабкий розвиток зв'язку, особливо в малонаселених східних районах, де створення мереж зв'язку за допомогою інших технічних засобів (РРЛ, кабельні лінії та ін) пов'язане з великими витратами, робило цей новий вид зв'язку досить перспективним.

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

Основні завдання, що ставляться перед вченими, полягали в 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 із 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 понині. Прийомно-передавальне наземне та бортове обладнання цих систем також було розроблено в НДІР. Крім обладнання фахівці інституту запропонували методики проектування як самих супутникових систем, так і окремих пристроїв, що входять до їх складу. 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 "Эхо" 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 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" у 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 "Обрій", 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 спектру 60 телефонних каналів. За участю фахівців НДІР у цих містах було обладнано дві земні станції (ЗС). У МНДІРС був розроблений бортовий ретранслятор першого штучного супутниказв'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 з меншими витратами енергії, ніж 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 ТБ-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 pp.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, розподільчою 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 керуванням В.М. Цирлінабула розроблена система наведення та автосупроводу антен 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 збудовано близько 100. Багато 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, B.C. Санін, В. М. Крилов) та пристрої прийому сигналів (В. І. Дячков, В. М. Доро феєв, Ю. А. Афанасьєв, В. А. Полухін та ін).

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

Широкий розвиток системи "Орбіта", як засоби подачі ТВ-програм, наприкінці 70-х років став економічно невиправданим через великої вартостіЗС, що робить недоцільною її встановлення у 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 ТБ-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.

Приймальні 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 р. кількість встановлених станцій "Екран" досягла 4500 шт.

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

Подальший прогрес у розвитку систем супутникового ТБ-мовленняв нашій країні пов'язаний із створенням системи "Москва", в якій технічно застарілі ЗС системи "Орбіта, були замінені на малі ЗС. Розробка малих ЗС почалася 1974 р.за ініціативою Н.В. Тализіна та Л.Я. Кантор.

Для системи "Москва" на ШСЗ "Обрій" був передбачений ствол 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 змогу 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 Західній Європі, в яких для подачі програм ТБ на ЗС малого розміру та помірної вартості використовувалися ШСЗ середньої потужності, що працюють у 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 в 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 розташовуватись як у спеціальному контейнері, так і в приміщенні.

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 схема організації послуг супутникового зв'язку 6

4. Сфери застосування супутникового зв'язку 6

4.1.Принципи організації супутникового 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 ТБ-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 передачі різних сигналів на 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 ССC пояснюються низкою переваг, якими вони мають. До них, зокрема, належать велика пропускна спроможність, 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 мережісупутникового 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 принципи організації супутникових систем, сфери застосування, 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 - один із видів 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 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 земній станції, що приймає. Недолік цього - складність (отже, набагато вищу ціну 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 кутової швидкості Землі, у напрямку, що збігається з напрямком обертання Землі. Очевидною перевагою геостаціонарної орбіти і те, що приймач у зоні обслуговування «бачить» супутник постійно. Однак геостаціонарна орбіта одна і всі супутники вивести на неї неможливо. Іншим її недоліком є велика висота, а значить, і більша 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, що використовуються для прийому супутникового телебачення: їхня діаграма спрямованості досить широка, тому вони не 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 сегмента створює за рахунок власних коштів супутник зв'язку, розміщуючи замовлення на виготовлення супутника в одного з виробників супутників, та здійснює його запуск та 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:

Магістральний супутниковий зв'язок:Спочатку виникнення супутникового зв'язку продиктовано потребами передачі великих обсягів інформації. З часом частка передачі мови 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:

Основний елемент супутникової мережі VSAT – ЦУС. Саме Центр Управління Мережею забезпечує доступ клієнтського обладнання до мережі інтернет, телефонної мережі загального користування, інших терміналів мережі VSAT, реалізує обмін трафіком усередині корпоративної мережіклієнта. ЦУС має широкосмугове підключення до магістральних каналів зв'язку, що надаються магістральними операторами та забезпечує передачу інформації від віддаленого VSAT-терміналу у зовнішній світ.

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.
Безліч супутників розташовується на похилих чи полярних орбітах. При цьому необхідна потужність передавача не така висока, і вартість виведення супутника на орбіту нижча. Однак такий підхід вимагає не тільки великої кількості супутників, а й розгалуженої мережі наземних комутаторів.

Обладнання клієнта (мобільні супутникові термінали, супутникові телефони) взаємодіє із зовнішнім світом або один з одним через супутник-ретранслятор і станції сполучення оператора послуг мобільного супутникового зв'язку, що забезпечують підключення до зовнішніх наземних каналів зв'язку (телефонної мережі загального користування, мережі інтернет тощо).

5. Технології, що використовуються у супутниковому зв'язку

М багаторазове використання частот у супутниковому зв'язку.Оскільки радіочастоти є обмеженим ресурсом, необхідно забезпечити можливість використання 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, які використовуються у супутниковому зв'язку, поділяють на діапазони, що позначаються літерами:

Назва діапазону	Частоти	Застосування
		Рухомий супутниковий зв'язок
		Рухомий супутниковий зв'язок
	4 ГГц, 6 ГГц	Фіксований супутниковий зв'язок
	Для супутникового зв'язку у цьому діапазоні частоти не визначені. Для програм радіолокації вказаний діапазон 8-12 ГГц.	Фіксований супутниковий зв'язок (для військових цілей)
	11 ГГц, 12 ГГц, 14 ГГц
		Фіксований супутниковий зв'язок, супутникове мовлення
		Фіксований супутниковий зв'язок, міжсупутниковий зв'язок

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 потребує чималих розмірів антени.

М одуляція та завадостійке кодування

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

значною віддаленістю приймача від передавача,
обмеженою потужністю супутника

Супутниковий зв'язок погано підходить передачі аналогових сигналів. Тому передачі мови її попередньо оцифровують, використовуючи імпульсно-кодову модуляцію.
Для передачі цифрових даних супутниковим каналом 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 необхідність у 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

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 в наступному:

Створення системних проектів побудови супутникового зв'язку та мовлення;

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

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

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

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

У 60-ті роки в НДІР велася розробка приймально-передавального комплексу тропосферної радіорелейної системи "Обрій", 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 спектру 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 з меншими витратами енергії, ніж 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

Слід зазначити, що діапазон, в 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 керуванням В.М. Цирлінабула розроблена система наведення та автосупроводу антен з програмним пристроєм. У цій системі використовувалися екстремальний автомат та метод конічного сканування.

6.3. Перша у світі система безпосереднього ТБ-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 встановлення 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 ТБ-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.

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 р. кількість встановлених станцій "Екран" досягла 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 "Обрій" був передбачений ствол 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 із високою якістю центральної ТВ-програми та програми радіомовлення. Згодом у системі було створено ще один канал, призначений передачі газетних шпальт.

6.5. Система супутникового ТБ-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 ТБ-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 ТБ-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 міжнародноюсупутникової 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 побудовані в багатьох країнах соціалістичної співдружності. Перша ЗС там була створена Кубі, а друга - у Чехословаччини. 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 проводились у 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 фахівцям 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 у міжнародній системі "Інтелсат".

6.8. В ув'язненні…

У 1960-1980 pp. 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. Устаткування 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 вперше 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, спрямовані на створення методик розрахунку різноманітних пристроїв, що застосовуються в системах супутникового зв'язку. Ними також було створено методологію проектування систем супутникового зв'язку та написано низку фундаментальних монографій та наукових статей з проблем супутникового зв'язку.

Висновок

Сучасні організаціїхарактеризуються 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 вирішенням цього питання є застосування супутникового зв'язку (ССС).

Спочатку ССС використовувалися передачі ТБ-сигналу. Наша країна характеризується великою територією, яку слід 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 було встановлено телефони, в особливо віддалених районах було використано саме супутникові телефони.

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

Список використаної літератури

1. Інтернет-ресурс «Історія супутникового зв'язку» http://sviazist.nnov.ru/modules/myarticles/article.php?storyid=1026

2.Інтернет-ресурс «Принципи організації супутникового зв'язку» http://vsatinfo.ru/index.php?option=com_sobi2&catid=30&Itemid=0

3. Інтернет ресурс «Вільна енциклопедія»

http://ua.wikipedia.org

Рецензія

на реферат «Супутникові системи зв'язку»

Учениці 11 кл. МОУ Парабельської гімназії

Горошкіної Ксенії

Тема реферату розкрита повністю. Матеріал усіх розділів цікавий, викладений доступно та чітко. Гарні ілюстрації. Структура реферату дотримано. Роботу можна використовувати як навчальний посібникдля учнів.

Оцінка відмінно"

Експерт: Борисов А. В. вчитель фізики

Власники мобільних телефонівза всіх їх можливостей можуть дзвонити лише там, де обладнані станції мобільного зв'язку. А що робити там, де таких станцій немає?

Вихід тільки один - використовувати телефони супутникового зв'язку, що дозволяє телефонувати практично з будь-якої точки світу. Як відомо з назви зв'язку, з'єднання відбувається через наземні станції, а через супутники, що знаходяться на навколоземній орбіті.

По всіх мережах супутникового зв'язку надається надійна та якісна телефонія. Мережі розрізняються за пропонованими абонентами додатковим послугам, по областях покриття мережею, і за ціною самих апаратів та вартості послуг зв'язку.

На сьогоднішній день супутниковий зв'язок представлений у світі різними системамизі своїми перевагами та недоліками. Що ж до Росії, то поки що на її території доступними є системи Інмарсат, Турайя, Глобалстар та Ірідіум:

Інмарсат (Inmarsat) - перший і поки що єдиний оператор мобільного супутникового зв'язку, що пропонує всі послуги сучасного супутникового зв'язку на водних просторах, на землі та в повітрі.
Турайя (Thuraya) - мобільний супутниковий зв'язок, що покриває одну третину земної кулі та пропонує недорогі дзвінки своїм абонентам з ціною від $0,25 за хвилину вихідного дзвінка та безкоштовні вхідні (за супутником). Супутникові телефони Турайя поєднані зі стільниковими, в яких є приймач GPS, що визначає місцезнаходження з точністю до 100 метрів. Зв'язок доступний на 1/3 території Росії.
Глобалстар (Globalstar) – це супутниковий зв'язок нового покоління. Глобалстар надає телефонний зв'язокв тих районах Землі, де раніше її не було взагалі або були серйозні обмеження в її використанні і дає можливість дзвонити або обмінюватися даними практично будь-якому районі планети.
Іридіум (Iridium) - надає бездротову супутникову мережу, що забезпечує телефонну всюди і завжди. Зв'язок від Іридіуму покриває всю поверхню Землі. У Росії мережа Іридіум доступна на всій території, проте поки що не має ліцензії надавати послуги на території РФ.

Супутниковий зв'язок Інмарсат

Система Інмарсат надає стаціонарний супутниковий зв'язок, що визначає головний напрямок її використання.

Ця система широко використовується на наземному, морському, річковому, повітряному транспорті, в органах управління, працівниками державних установ, у підрозділах цивільної оборони, у рятувальних організаціях та підрозділах МНС, а також главами держав.

Система Інмарсат діє вже понад 25 років та перевірена часом. на Наразіце третє покоління цієї системи. Задіяні чотири геостаціонарні супутники покривають всю Земну кулю і лише полюси землі залишилися без покриття цією системою.

З терміналу Інмарсат дзвінок спочатку потрапляє на супутник, який перенаправляє його на станцію (LES). Вона в свою чергу відповідає за перенаправлення дзвінка в телефонні мережізагального користування або інтернет. Супутник може виділити додаткові промені працювати з регіоном, у якому спостерігається велика активність абонентів.

Система не тільки підтримує стандартні телефони, але й обладнання, яке відстежує місцезнаходження абонентів, що дозволяє проводити моніторинг об'єктів, що рухаються, таких як судна, автомобілі, літаки. Система використовується для безпеки в мореплаванні (ГМССБ) та для організації управління повітряного руху.

До переваг системи Інмарсат віднесемо її роботу практично на всій поверхні Землі, за винятком Північного та Південного полюсів.

Інмарсат – офіційна система забезпечення безпеки на морі. Система достатньо конфіденційна, нескладна у використанні, забезпечується інструкціями російською мовою.

Білінгова онлайн-система дозволяє стежити через інтернет за станом рахунку з повною статистикою по телефонним дзвінкам. Доступні додаткові аксесуари, наприклад, спеціальні комплекти на автомобілі, факси та інше обладнання плюс безкоштовні вхідні дзвінки.

До недоліків системи Інмарсат треба віднести високу вартість самих телефонів, їх ціна починається від $3000, високу вартість вихідних дзвінків - від $2,8 за хвилину, а також термінали розміром з ноутбук і важливі близько 2 кг.

Для використання телефонів цієї системи на території певної країни потрібно отримати спеціальні дозволи. У Росії компанією ТЕССКОМ телефони Інмарсат продаються вже з дозволом користуватися системою Інмарсат на території нашої країни.

Супутниковий зв'язок Турайя

Спочатку система Турайя була розрахована на обслуговування регіону із 1,8 мільйонами потенційних абонентів.

Роботу системи забезпечують 2 супутники, здатні одночасно обслужити 13 750 телефонних каналів. Система здатна працювати як із супутниковими, так і зі стільниковими каналами зв'язку. Але часом дзвінки в роумінгу обходяться вп'ятеро дорожче, ніж через супутник. Користуватися системою Турай можна на 35% території Росії.

До переваг Турайя можна віднести невеликі розміри телефонів та їх невисоку вартість (починаючи з $866), використання єдиного номера для супутникового або стільникового зв'язку, прийнятну вартість вихідних дзвінків (від $0,25/хв.) та безкоштовні вхідні дзвінки через супутник.

Недоліки системи Турайя: доступність мережі лише з 35 % території РФ. Щоправда, становище значно покращиться із введенням у дію ще одного супутника. Тоді покриття території Росії сягатиме вже 80%. Але це поки що питання часу.

Супутниковий зв'язок Глобалстар

Глобалстар є системою, основу якої становить рухомий супутниковий зв'язок. З самого початку мережа Глобалстар формувалася як система, що взаємодіє з існуючими мобільними мережами. Тобто поза дією стільникових мереж, З якими укладено договір, телефони Глобалстар переключаються на супутниковий зв'язок, а при гарному сигналі наземного мобільного зв'язку вони працюють як звичайний стільниковий.

Система розраховувалася на широке коло споживачів. Зараз мережею Глобалстар користуються як приватні особи, так і організації.

Найактивніші користувачі цієї системи - нафтовики та газовики, геологи та геофізики, здобувачі та переробники дорогоцінних металів, будівельники, енергетики. Успішно використовується ця Глобалстар у транспорті, у військах, на флоті, у МНС.

Зв'язок у системі Глобалстар забезпечується 48 низькоорбітальними супутниками. Сигнал одночасно через кілька супутників приймається найближчими наземними станціями сполучення, потім найбільш стійкий маршрутизується наземними мережами до абонента.

Глобалстар є єдиною з подібних систем зв'язку, що забезпечує майже повне покриття території Російської Федерації із Заходу на Схід і до 74 градуса на Півночі.

До переваг Глобалстара віднесемо роботу практично по всій території Землі, крім полярних областей; невеликі розміри та вага телефонів, порівняні за цими показниками із звичайними стільниковими телефонами; автоматичне перемиканняміж супутниковою та стільниковою системами зв'язку; простоту використання; інструкції російською мовою. Дуже прийнятна цінателефонів – від $699.

Якщо використовується супутниковий канал зв'язку, ціна дзвінків у Глобалстарі починається з $1.39. Значно дешевшим стає при дзвінках через стільникові канали.

Пропонується багато додаткових аксесуарів. На відміну від систем, що працюють на середньоорбітальних та геостаціонарних супутниках, при роботі в Глобалстарі практично непомітні затримка голосу або "луна".

Недоліків у Глобалстару мало. Хоча, загалом, дозвіл на телефони системи Глобалстар не потрібний, є країни, де їх використання обмежується або повністю забороняється.

Супутниковий зв'язок Ірідіум

Зв'язок у системі Іридіум забезпечується 66 низькоорбітальними супутниками, що покривають 100% земної поверхні. Але в Північній Кореї, Угорщини, Польщі та Північної Шрі-Ланці система не працює. У РФ мережа Іридіум на сьогоднішній день не ліцензована, але доступна на всій її території. Так як відстань до супутників невелика, а швидкість у них висока, сигнали передаються майже без затримки. У районах з доступним стільниковим зв'язком телефон може працювати як звичайний стільниковий.

Головна перевага Ірідіум - стійкий зв'язок на всій території планети.

Іридіум може похвалитися і найменшими зі всіх супутниковими телефонами. Як і в інших системах, телефони автоматично перемикаються між супутниковими та мобільними мережами. Недорогі дзвінки, всього від $1 супутниковим каналом, а через стільниковий зв'язок- Ще дешевше. Вхідні дзвінки повністю безкоштовні. Як і в системі Глобалстар, в Іридіумі практично непомітна затримка голосу та луна.

Єдиним значним недоліком Іридіума є ліцензії до роботи біля РФ. Щоправда, як стверджують представники компанії, дозвіл на роботу в Росії незабаром буде отримано.

Послуги для абонентів супутникових мереж

Послуга	Інмарсат	Турайя	Глобалстар	Ірідіум
Телефон	+	+	+	+
Факс	+	-	-	-
Електронна пошта	+	+	-	-
Передача даних	+	+	+	+
Телекс	+	-	-	-
GPS	+	+	+	-
SMS	-	-	-	-
Пейджинг	-	-	-	+

На сьогоднішній день існує два види супутників: геостаціонарні та низькоорбітальні. Геостаціонарними називаються супутники, що знаходяться на геостаціонарній орбіті. Геостаціонарна орбіта- Це орбіта, що лежить у площині екватора на висоті близько 36 тис. Км над поверхнею Землі).

Супутник, що знаходиться на геостаціонарній орбіті для земного спостерігача здається висить нерухомо і це відкриває можливості використання ШСЗ як ретранслятор телевізійних передач. З довільної точки земної поверхні, з якої видно геостаціонарний супутник, на нього можна спрямовувати електромагнітне випромінювання земного передавача використовуються по можливості високі частоти, порядку 75-100 Ггц (l 1 =3-4 мм). діапазоні 300 ГГц і вище Прийнятий на геостаціонарному супутнику на довжині хвилі l 1 електромагнітний сигнал перетворюється на іншу, нижчу частоту близько 10 Ггц (l 2 = 3 см). Цей сигнал за допомогою іншої антени супутника спрямовується на земну поверхню. Для опромінення передавачем супутника поверхні Землі на супутнику не потрібна антена великого діаметра, так як це випромінювання має бути "розмазано" на великої площі, називається зоною обслуговування. Важливо, як супутник зберігає свою геостаціонарну позицію на орбіті. Якщо супутник дрейфує, він виходить, частково чи повністю, з поля зору наземної приймальної антени. При цьому телевізійний сигнал зменшується, що проявляється у зникненні зображення на екрані телевізора і шуму ("снігу"). У разі потрібно коригування орієнтації наземної антени - вручну чи автоматично.

Геостаціонарні супутники виконують на сьогоднішній день безліч завдань, таких як: телекомунікація, радіовизначення (системи навігації gps, Глонасс та ін), головним завданням більшості геостаціонарних супутників є формування зображень видимої земної поверхні. Супутникові системи зв'язку з геостаціонарними супутниками-ретрансляторами ідеально підходять для вирішення таких завдань, як організація телевізійного та звукового мовлення на широких територіях та надання високоякісних телекомунікаційних послуг абонентам у віддалених та важкодоступних регіонах. Крім того, з їх допомогою можна швидко створювати великомасштабні корпоративні мережі та резервувати наземні магістральні канали зв'язку великої довжини. Також зараз проводиться створення мультисервісних мереж (що об'єднують у єдиному пакеті такі послуги, як передача даних, телефонія, цифрове телебачення, відеоконференція та доступ в інтернет) на основі технології VSAT. Також важливо підмінити, що всього три геостаціонарні супутники здатні охопити всю поверхню Землі. Але у геостаціонарних супутників також є недоліки, найбільш важливий з них: На геостаціонарній орбіті не можна мати занадто велику кількість супутників зв'язку, оскільки інакше вони почнуть заважати роботі один одному. Отже, крім геостаціонарних супутників, які незабаром "заполонять" геостаціонарну орбіту потрібно розвивати й інші супутникові системи-низкоорбітальні, що зараз і відбувається. Як правило, до низькоорбітальних систем супутникового зв'язку (ССС) (системи LEO) відносять такі, для яких висота орбіти знаходиться в межах 700-1500 км, маса супутників до 500 кг, орбітальне угруповання - від кількох одиниць до десятків супутників-ретрансляторів (СР). Низькоорбітальні системи дозволяють забезпечити зв'язок із терміналами, розміщеними в полярних широтах, і практично не мають альтернативи при організації зв'язку в регіонах із слаборозвиненою інфраструктурою зв'язку та низькою щільністю населення. Вартість послуг рухомого зв'язку низькоорбітальними системами виявляється в кілька разів дешевшою за аналогічні послуги, що надаються геостаціонарними системами за рахунок використання недорогих абонентських станцій і менш дорогого космічного сегмента. . Однак виникають складності управління угрупуванням таких супутників та підтримки безперервності зв'язку.

І насамкінець хочеться сказати, що Сучасні оптико-телевізійні космічні засоби вже дозволяють розглянути з орбіти предмети з розмірами близько метра і передати отримане зображення через супутники-ретранслятори абонентам.

Доповідь на тему:

Сучасний супутниковий зв'язок, супутникові системи.

Наболілі проблеми вирішуються ланцюжком космічних станцій періодом обігу 24 години, що окупували висоту 42000 км щодо центру Землі… у площині екватора.

А. Кларк, 1945 рік.

У кам'яному столітті зв'язкова мережа працює шляхом багаторазового повторення дій з регулювання обсягу диму, що випускається багаттям. Земля знала скороходів, найкращим став Маленький Мук. Сучасна системавикористовує космічні літальні апарати. Плюс супутника назвемо велике покриття території. Хвилі використовують переважно короткі, здатні поширюватися прямою. Світ один – скрізь свої ціни.

Передумови використання

Ідею ретрансляції зародив Еміль Гуаріні-Форезіо у 1899 році. Концепцію опосередкованої передачі сигналу опублікував німецький журнал для електротехніка (том 16, 35-36). Артур Кларк 1945 року озвучив концепцію системи зв'язку між геостаціонарними космічними апаратами. Письменник відмовився брати патент, відмовляючись двома висновками:

Мінімальна ймовірність здійснення задуму.
Необхідність подарувати ідею людству цілком.

Одночасно вчений вказав координати найкращого покриття областей поверхні планети:

30 градусів с.д. – Африка, Європа.
150 градусів с.д. - Китай, Океанія.
90 градусів з. – Америка.

Письменник занизив робочу частоту, висловивши намір застосувати 3 МГц, зменшивши гіпотетичні рефлектори (кілька футів).

Наземні системи НВЧ

Англо-французький консорціум, очолюваний Андре Клавіром, пішов далі. Перші успішні спроби використання діапазону НВЧ зв'язком датовані 1931 роком. Англійський Канал продемонстрував передачу інформації частотою 1,7 ГГц (сучасний стільниковий діапазон) на 64 кілометри станціями, оснащеними тарілками діаметром 3 метри, з'єднуючи Дувр та Кале.

Цікаво! Перший комерційний телевізійний канал УКХ використав частоту 300 МГц.

Історики схильні вважати Другу світову війну конем, який вивіз галузь на вершину. Винахід клістрону, удосконалення технологій виготовлення параболоїдів зробили неоціненний внесок. Розквіт трансатлантичних відносин датується 50-ми роками ХХ століття.

Для довідки! Перша релейна лінія, утворена вісьмома ретрансляторами, Нью-Йорк – Бостон, збудована у 1947 році.

Америка та Європа налагодили передачу інформації ретрансляторами (радіозв'язок, званий релейним). Негайно розпочалося комерційне телемовлення. Особливістю НВЧ зв'язку називають можливість точного прогнозування результату вже на етапі проектування системи.

Для довідки! Релейна зв'язок – технологія передачі цифрових, аналогових сигналів між приймачами, що у полі видимості.

Космічні апарати

Перший радянський супутник (1957) ніс зв'язну апаратуру. Через три роки американці підняли на висоту 1500 км надувну кулю, що служила пасивним ретранслятором, завдяки металізованому покриттю сфери. 20 серпня 1964 11 країн, включаючи СРСР, підписали договір про створення Intelsat (міжнародний зв'язок). Радянський блок йшов шляхом секретності, доки захід заробляв. Східний блок створив власну програму у 1971 році.

Супутники стали справжньою знахідкою, дозволяючи з'єднати протилежні береги океану. Альтернативою є оптичне волокно.

Першими темну конячку запустили військові нарівні з тропосферним зв'язком, який використовував ефект відбиття хвилі верхніми шарами. Радянську мікрохвильовий зв'язокперехоплювала небесна група Ріоліт. Система розроблена для ЦРУ (США). Апарат займав позицію, яку захоплює наземний промінь радянського релейного зв'язку, записуючи послання. Контролювалися території Китаю, Східної Європи. Діаметр зонтоподібних рефлекторів досягав 20 метрів.

Керівництво США завжди знало наміри керівників СРСР, прослуховуючи все, аж до телефонних дзвінків. Сьогодні супутникові системи дозволяють завдяки ефекту Допплера дистанційно відвідувати будь-які «конфіденційні» бесіди, які проводяться в приміщеннях, забезпечених типовим віконним склопакетом.

Зареєстровані перші спроби здійснити ідеї Миколи Тесла у космосі: бездротова передачаелектроенергії супутниковими антенами. Епопея стартувала 1975 року. Нині концепція повернулася додому. Башта Ворденкліфф давно зруйнована, проте головний острів Гаваї отримав свою порцію 20 Вт бездротовим шляхом.

Для довідки! Використання космічного зв'язку виявилося економічно виправданою альтернативою оптичного волокна.

Особливості сигналу

Не дивно використання супутників з огляду на сказане.

Вікна прозорості

Явище поглинання атмосферою хвиль відоме давно. Вчені, дослідивши феномен, уклали:

Згасання сигналу визначено частотою.
Спостерігаються вікна прозорості.
Явище модулюється погодними умовами.

Наприклад, міліметровий діапазон (30-100 ГГц) сильно пригнічується дощем. Околиці частоти 60 ГГц поглинають молекули кисню, 22 ГГц – водою. Частоти нижче 1 ГГц відсікаються випромінюваннями галактики. Негативний вплив мають температурні шуми атмосфери.

Сказане пояснює вибір сучасних частот космічного зв'язку. Повний список параметрів сигналу Ku-діапазону показує малюнок.

Використовується також С-діапазон.

Зони прийому

Промінь, перетинаючи поверхню Земної кулі, формує ізотропні криві еквівалентного прийому. Сумарні втрати становлять:

200 дБ – С-діапазон.
206 дБ – Ku-діапазон.

Сонячні перешкоди здатні перешкодити лову пакетів. Найгірші умови тривалістю 5-6 днів створюються міжсезоння (зима, осінь). Інтерференція світила забезпечує техніків наземних станцій гарантованою роботою. На час природного явища відключають системи стеження. Інакше тарілки можуть упіймати Сонце, віддавши неправильні команди бортовим системам стабілізації. Банки, аеропорти одержують попередження: зв'язок тимчасово порушиться.

Зони Френеля

Перешкоди навколо вежі зв'язку провокують складання хвиль, формуючи зони згасання/підйому сигналу. Феномен пояснює необхідність наявності чистого простору біля приймача. На щастя, НВЧ позбавлені зазначеного недоліку. Завдяки важливій особливості кожен дачник ловить НТВ+ тарілкою.

Мерехтіння

Непередбачувані зміни атмосфери змушують сигнал постійно змінюватись. Коливання до 12 дБ амплітудою торкаються смуги шириною 500 МГц. Явище триває 2-3 години максимум. Мерехтіння заважають наземним станціям відстежувати супутник, вимагаючи вживання превентивних заходів.

Лінійність променя

Особливістю НВЧ вважають прямолінійну траєкторію променя. Явище дозволяє сконцентрувати потужність, знижуючи вимоги до бортових систем. Напевно, початковим завданням став шпигунство. Пізніше антени перестали бути вузькоспрямованими, покриваючи величезні території, наприклад, Росія.

Інженери називають властивість недоліком: неможливо обігнути гори, яри.

Особливості складання хвиль

Фактично відсутня інтерференційна картина. Дозволено значно ущільнити сусідні частотні канали.

Ємність

Теорема Котельникова визначає верхню межу спектра сигналу, що передається. Поріг безпосередньо заданий частотою несучої. НВЧ завдяки високим значенням вміщують до 30 разів більше інформації, ніж УКХ.

Можливість регенерації

Розвиток цифрових технологійвідкрило дорогу методикам корекції помилок Штучний супутник:

приймав слабкий сигнал;
декодував;
виправляв помилки;
кодував;
передавав далі.

Чудова якість супутникового зв'язку стала «притчею в мовах».

Наземні антени

Супутникові тарілки називають параболоїдами. Діаметр сягає 4 метри. Крім зазначених доступні 2 види антен релейного зв'язку (обидва наземні):

Діелектричні лінзи.
Рупорні антени.

Параболоїди забезпечують високу вибірковість, дозволяючи встановити зв'язок, який подолав тисячі кілометрів променя. Типова тарілка нездатна передати сигнал, потрібні вищі характеристики.

Принцип дії

Супутники шпигуни постійно рухалися, забезпечуючи відносну невразливість та скритність спостереження. Використання мирних технологій пішло іншим шляхом. Реалізовано концепцію Кларка:

Екваторіальна орбіта служить притулком сотень геостаціонарних супутників.
Непохитність становища забезпечує простоту наведення наземного устаткування.
Висота орбіти (35786 метрів) фіксована, оскільки необхідно врівноважити силою відцентрової земне тяжіння.

Апарат покриває частину території планети.

Система Intelsat сформована 19 супутниками, згрупованими по чотирьох регіонах. Абонент бачить 2-4 одночасно.

Час життя системи становить 10-15 років, потім обладнання, що відживає, змінюють. Гравітаційні ефекти планет Сонця виявляють потребу використовувати системи стабілізації. Процес корекції помітно знижує паливний ресурс апаратів. Комплекс Intelsat допускає відхилення положення до 3-х градусів, продовжуючи життя орбітального рою (понад три роки).

Частоти

Вікно прозорості обмежене діапазоном 2-10 ГГц. Intelsat використовує область 4-6 ГГц (С-діапазон). Підвищення завантаження викликало перехід частини трафіку на Ku-діапазон (14, 11, 12 ГГц). Робочу ділянку роздають порціями транспондерів. Земний сигнал приймається, посилюється, випромінюється.

Проблеми

Дорожнеча запуску. Подолання 35 тисяч кілометрів забирає чимало ресурсів.
Затримка поширення сигналу перевищує чверть секунди (досягаючи 1 с).
Малий кут нахилу лінії візування штучного літального апарату збільшує енергетичні витрати.
Площа прийому вкрита неефективно. Гігантські простори позбавлені абонентів. ККД мовлення надзвичайно низький.
Вікна прозорості вузькі, наземні станції доводиться розносити територіально, змінювати поляризацію.

Шляхи вирішення

Частково недоліки усуває використання похилої орбіти. Супутник перестає бути геостаціонарним (див. вище супутники-шпигуни часів Холодної війни). Необхідно мінімум три рівновіддалені апарати, щоб забезпечити зв'язок цілодобово.

Полярна орбіта

Полярна орбіта одна здатна покрити поверхню. Однак потрібно кілька періодів обігу космічного апарату. Рой супутників, рознесених кутом, здатний вирішити завдання. Полярні орбіти обійшли стороною комерційне мовлення, ставши вірним помічником систем:

навігації;
метеорології;
наземних станцій керування.

Похила орбіта

Нахил успішно використовувався радянськими супутниками. Орбіта характеризується такими параметрами:

період звернення – 12 годин;
нахил – 63 градуси.

Видимі 8/12 години три супутники забезпечують зв'язок полярним регіонам, недоступним з екватора.

Супутниковий телефон

Мобільний гаджет безпосередньо ловить космос, минаючи наземні вежі. Перший Inmarsat 1982 забезпечував доступ морякам. Сім'ю роками пізніше створено наземний вигляд. Канада першою усвідомила переваги обладнання пустельних територій із рідкісними жителями. Слідом за програмою освоїли США.

Проблему вирішує запуск супутників, що низько літають:

Період звернення – 70…100 хвилин.
Висота 640..1120 км.
Зона покриття – коло радіусом 2800 км.

З огляду на фізичні параметри тривалість індивідуального сеансу зв'язку охоплює діапазон 4-15 хвилин. Підтримка працездатності потребує певних зусиль. Пара комерсантів США в 90-х збанкрутували, не зумівши набрати достатньо абонентів.

Масо-габаритні характеристики безперервно покращуються. Globalstar пропонує фірмове ПО смартфона, що за допомогою Bluetooth ловить сигнал порівняно громіздкого приймача супутників.

Супутниковим телефонам потрібна потужна приймальна антена, бажано зафіксована. Обладнають переважно будинки, транспорт.

Оператори

ACeS охоплює одним-єдиним супутником Азію.
Inmarsat найстаріший оператор (1979). Обладнає яхти, кораблі. Маючи 11 літальних апаратів, компанія повільно освоює ринок. мобільних пристроїв, заручившись допомогою ACeS.
Thuraya обслуговує Азію, Австралію, Європу, Африку, Середній схід.
MSAT/SkyTerra американський провайдер, що використовує еквівалентне обладнання Inmarsat.
Terrestar покриває Північну Америку.
IDO Global Communications на стадії бездіяльності.

Мережі

Комерційні проекти обмежені.

GlobalStar

GlobalStar – спільне дітище Qualcomm та Loral Corporation, пізніше підтримане Alcatel, Vodafone, Hyundai, AirTouch, Deutsche Aerospace. Запуск 12 супутників було зірвано, перший дзвінок відбувся 1 листопада 1998 року. Початкова вартість (лютий 2000 року) становила 1,79 долар/хв. Зазнавши низку банкрутств та перетворень, компанія забезпечує клієнтів 120 країн.

Забезпечує 50% трафіку США (понад 10 000 викликів). Працездатність підтримують наземні репітери. Усього 40, включаючи 7, що вміщуються Північною Америкою. Території, позбавлені наземних репітерів, утворюють зону мовчання (Південна Азія, Африка). Хоча апарати регулярно борознять небесну височінь.

Абоненти отримують американські телефонні номери, за винятком Бразилії, де надають код +8818.

Список послуг:

Голосові дзвінки.
Системи позиціонування з похибкою 30 км.
9,6 кбіт/с пакетний доступ до Інтернету.
Стільниковий зв'язок CSD GSM.
Роумінг.

Телефони використовують технології Qualcomm CDMA, крім Ericsson і Telit, що приймають традиційні SIM-картки. Базові станціїзмушені підтримувати обидва стандарти.

Iridium

Провайдер використовує полярну орбіту, забезпечуючи 100% покриття планети. Організатори зазнали банкрутства, компанія відроджена у 2001 році.

Це цікаво! Iridium – винуватець нічних небесних спалахів. Супутники, що летять, добре видно неозброєним оком.

Флотилія компанії включає 66 супутників, використовуючи 6 низькоорбітальних траєкторій заввишки 780 км. Апарати спілкуються, задіявши Ka-діапазон. Левова частка запущена колишніми банкрутами. На січень 2017 року оновлено 7 одиниць. Регенерація продовжується: перша група (10 штук) відлетіла 14 січня, друга – 25 червня, третя – 9 жовтня.

Це цікаво! Супутник Iridium 33 10 лютого 2009 протаранив російський Космос 2251. Небесні уламки сьогодні літають над Сибіром.

Компанія продовжує надавати послуги 850 тисяч абонентів. 23% прибутку виплачено державою. Вартість дзвінка становить 0,75 – 1,5 долара/хв. Зворотні виклики порівняно дороги – 4 долари/хв (Google Voice). Типові сфери діяльності наймачів:

Нафтовидобуток.
Морський флот.
Авіація.
Мандрівники.
Вчені.

Особливу подяку просили передати мешканці південної полярної станції Амундсена-Скотта. Компанія повсюдно продає пакети дзвінків тривалістю 50-5000 хвилин. Валідність перших залишає бажати кращого, дорогі (5000 хвилин = 4000 доларів) зберігають працездатність 2 роки. Місячне продовження – 45 доларів:

75 хвилин коштують 175 доларів, термін використання – 1 місяць.
500 хвилин - 600-700 доларів, термін використання - 1 рік.

Телефони

Колишні власники постачали клієнтів телефонними апаратамидвох виробників:

Моторола 9500 став соратником першої комерційної проби компанії. Мобільна ударостійка версія 9575, що існувала досі, народжена 2011 роком, доповнена екстреною кнопкою виклику GSM, інтерфейсом просунутого позиціонування. Апарат настроює Wi-Fi хот-спот, дозволяючи користувачам рядових смартфонів посилати електронні листи, СМС, відвідувати інтернет.

Техніка Kyocera занедбана виробником. Моделі розпродують перекупники. KI-G100 на базі GSM-телефону частоти 900 МГц забезпечений валізкою, оснащеною потужною антеною, що ловить мовлення. Можливість прийому СМС забезпечена, отруювати можуть лише окремі моделі (9522). SS-66K забезпечений нетиповою кульовою антеною.

9575 удароміцний, водонепроникний телефон, забезпечений пилозахисним корпусом. Витримує температури мінус 20 – плюс 50 градусів за Цельсієм.
9555 – забезпечений вбудованою гарнітурою, USB-інтерфейсом, перехідником на послідовний порт RS-232.
9505А - здоровенний гаджет форми цегли. Забезпечений рідним інтерфейсом RS-232.
SS-55K випущено обмеженою партією. Неймовірних розмірів, що продається перекупниками eBay.

Інше обладнання компанії включало:

Пейджери
Таксофони.
Оснащення яхт, літаків.

Буї

Плавучі бакени, що нагадують систему відстеження цунамі, здатні вести прийом/передачу коротких повідомлень. Інтерфейс дозволить використовувати функціонал фірмового телефону, який відмовляється ловити супутники.

Категорії

Вибір редакції