Спутниковые системы связи

В 1962 году американский телекоммуникационный гигант AT&T вывел на орбиту первый в мире управляемый спутник, предназначенный для поддержки коммуникационного сервиса. С тех пор спутниковые технологии уверенно проникли в нашу жизнь: в космос запущены десятки коммерческих спутников, обеспечивающих большой спектр услуг по беспроводной передачи информации для организаций и конечных пользователей.

Спутниковая система коммуникаций представляет собой связь между двумя удаленными друг от друга точками земной поверхности посредством микроволн. Благодаря тому, что спутники находятся на значительной высоте, они могут покрывать практически всю территорию Земли. Любая спутниковая система состоит из двух сегментов: наземного и космического. Космический сегмент, представляющий собой спутник, конструктивно состоит из топливной системы, оборудования для управления спутником и телеметрическими приборами и ретранслятора. Ретранслятор включает в себя параболическую антенну для получения сигналов с наземных станций, широкочастотный приемник, мультиплексор и частотный преобразователь, используемый для перенаправления получаемых сигналов. Принимаемый антенной сигнал с одной наземной станции усиливается и затем ретранслируется, но уже на другую наземную станцию и на другой несущей частоте. Другим вариантом использования спутников является широковещательная трансляция данных, получаемых с наземной станции на определенную часть земной поверхности для последующего их приема параболическими антеннами пользователей. Такой тип связи традиционно используется для трансляции телевидения и голосовой телефонии. Сравнительно недавно спутники начали использовать для пакетной передачи информации в глобальных компьютерных сетях.

Спутниковые коммуникационные каналы обладают следующими характеристиками:

• Полное покрытие всей земной поверхности.

• Значительные задержки при передаче данных.

• Широковещательная трансляция информации.

• Большая ширина канала.

• Стоимость передачи данных не зависит от расстояния.

Мощность волны, с которой работают спутниковые системы, невелика; как правило, она не превышает нескольких сотен пВт. Для нормального приема и передачи данных со спутника используются специальные наземные станции, которые позволяют поддерживать минимальный коэффициент C/N(Carrier to Noise ratio-отношение уровня сигнала к уровню шума). Передний конец ресивера антенны наземной станции является наиболее критичной частью трансивера и в основном определяет стоимость параболической антенны. При этом следует учитывать, что мощность параболической антенны прямо пропорциональна ее диаметру и, соответственно, цене. Антенна также включает в себя подавитель низкочастотных помех (LNA).

Спутниковые каналы способны функционировать в различных спектрах частот для передачи входящих и выходящих потоков информации. Канал С использовался первыми спутниковыми системами. Диаметр параболической антенны для работы с С - каналом составляет от 1,8 до 2,2 м. Основной недостаток: аналогичную частоту в настоящее время используют большинство микроволновых приборов, в связи с чем его применение в крупных городах практически невозможно. На сегодняшний день в мире активно эксплуатируются около 20 спутников, использующих С-канал, которые обеспечивают ретрансляцию порядка 250 телевизионных каналов и 70 радиостанций. При этом следует учитывать, что в настоящее время намечаются тенденции к использованию каналов Ки и Ка с более высокими несущими частотами, самым большим недостатком которых является неустойчивая работа при плохих погодных условиях. Диаметр приемной антенны для работы с этими частотами немного меньше, чем у канала С, и составляет от 0,9 до 1,8 м. Еще одним минусом данных технологий является то, что благодаря использованию высоких частот микроволновое оборудование весьма дорогостоящее, в частности, для канала Ка.

Одним из важнейших практических применений ИСЗ является осуществление дальней связи на УКВ, при котором ИСЗ играет роль ретрансляционной станции (рис. 46).

Рис.46

По своему принципу связь через ИСЗ подразделяется на активные СС и пассивные СС.

В пассивных СС на борту отсутствует аппаратура, а имеется только отражатель, с помощью которого отраженная волна попадает на земную станцию. Напряженность поля в этом случае будет мала и гораздо меньше, чем при активной ретрансляции. В связи с малой напряженностью поля, приемо-передающее оборудование на земле становится значительно сложнее. Качественные показатели каналов также невелики. Однако, отсутствие бортовой аппаратуры увеличивает надежность системы. Ширина полосы частот пассивных СС практически не ограничена и можно организовать новые СС, когда спутник выведен на орбиту. Число корреспондентов, которые могут работать между собой через ИСЗ очень большое.

Дата добавления: 2014-01-06