با وجود توسعه گسترده شبکه های سلولیو مقدار زیادیبرج هایی که همچنان به رشد خود ادامه می دهند، هنوز مناطقی در این سیاره وجود دارد که استفاده از چنین فناوری غیرممکن است. در این مناطق صعب العبور، ارتباطات ماهواره ای به کمک می آیند.

ارتباطات ماهواره ای - چیست و برای چیست؟

در واقع، هیچ چیز از حد معمول برای جامعه نیست ارتباطات سیارماهواره تفاوتی ندارد، عملکردهای مشابهی را انجام می دهد، به شما امکان می دهد ارتباط بین تلفن ها برقرار کنید. تفاوت اصلی دامنه است. جایی که یک تلفن همراه (سلولی) کلاسیک می تواند از کار بیفتد و "بدون سرویس" بدبختی را صادر کند و مشترک را در مورد عدم وجود یک نزدیک مطلع کند. پوشش لانه زنبوری، ارتباطات ماهواره ای به طور کامل کار می کند و به شما اجازه نمی دهد ارتباط خود را با دنیای خارج از دست بدهید.

این در لحظاتی که مشترک از محدودیت های پوشش سلولی فراتر می رود، بسیار مهم است، به عنوان مثال، در یک سفر عجیب و غریب، در کوه ها یا در جنگل های متراکم. اغلب چنین ارتباطی جان انسان ها را نجات می دهد، زیرا فقط از طریق آن می توان با یک تیم نجات تماس گرفت اگر شخصی به طور غیر منتظره خود را در موقعیت خطرناکی بیابد. همچنین، ارتباطات ماهواره ای توسط کسانی استفاده می شود که دائماً برای کار در سفر هستند و نیاز حیاتی به فرصت دریافت یا برقراری تماس در هر زمان دارند.

تلفن ماهواره ای: ویژگی های اصلی

برای کار با این نوع اتصال، یک تلفن ماهواره ای. آنها انواع مختلفی دارند، یعنی: ثابت و متحرک. تلفن های همراه ماهواره ای ظاهریادآور تلفن های کلاسیک منتشر شده در دوره 80-90 است، اما آنها یک جزئیات مشخص دارند: تقریباً همیشه چنین تلفن هایی با یک آنتن اضافی و پنهان مجهز هستند. راه اندازی تلفن ماهواره ای تقریباً مشابه راه اندازی است گوشی معمولیتنها چیزی که نیاز دارید یک سیم کارت مناسب است.

انواع ثابت با استفاده از ایستگاه های رابط زمینی تخصصی با ماهواره ارتباط برقرار می کنند. شما می توانید با نسخه قابل حمل چنین ایستگاهی از پس آن بربیایید.

تعدادی از تولید کنندگان تلفن های ماهواره ای و بر این اساس صاحبان شبکه های ماهواره ای لوازم جانبی ویژه ای را برای گوشی های هوشمند مدرن، که کیس های کوچکی هستند که می توانند مطلقاً هر گجت ماهواره ای را بسازند. این کیس ها با استفاده از درگاه شارژ استاندارد به گوشی های هوشمند متصل می شوند و دارند مجموعه کامللوازم جانبی ذاتی در گوشی های هوشمند، به عنوان مثال، جک هدفون. کاورها مجهز به باتری مخصوص به خود هستند، آنها می توانند تلفن هوشمند را شارژ کنند، یعنی به عنوان پوشش باتری عمل می کنند.

اصل عملکرد ارتباطات ماهواره ای

بر اساس نام، مشخص است که یک تلفن ماهواره ای برای کار کردن نیاز به اتصال به ماهواره دارد. تلفن ماهواره ای سیگنال را مستقیماً به ماهواره ارسال می کند، که به نوبه خود آن را به ماهواره اتصال دهنده دیگری ارسال می کند و در حال حاضر این فرآیند را تکمیل کرده و سیگنال را به ایستگاه دروازه زمینی ارسال می کند. در پایان تماس به دستگاه ثابت می رسد که زنجیره را می بندد.

تلفن ارتباطات ماهواره ایقادر به کار در داخل منطقه خاصو همچنین در سراسر زمین. همه چیز به ماهواره ها بستگی دارد، برخی از آنها به اندازه کافی به زمین نزدیک هستند و نسبت به آن حرکت می کنند، آنها به شما اجازه می دهند کل سیاره را پوشش دهید و به هر نقطه تماس بگیرید. انواع دیگری از ماهواره ها وجود دارند که نسبتاً دور از کره زمین و در مدارهای زمین ایستا قرار دارند. چنین ماهواره‌هایی فقط مکان‌های خاصی را پوشش می‌دهند و در نتیجه مشترکان را محدود می‌کنند.

اپراتورهای ماهواره ای

در ارتباطات ماهواره ای، قوانین مشابهی اعمال می شود که در تلفن همراه، تعدادی اپراتور خدمات ارتباطات ماهواره ای را ارائه می دهند. به عنوان یک قاعده، اینها همان شرکت هایی هستند که ماهواره های خود را به فضا پرتاب می کنند. هر کدام از آنها ویژگی ها، مزایا و معایب خاص خود را دارند. در این لحظهچهار اپراتور اصلی ماهواره ای وجود دارد که عبارتند از: Iridium، Thuraya، Globalstar و Inmarsat.

اپراتور "Iridium" و دستگاه های آن

ایریدیوم فقط یک اپراتور نیست، بلکه یک صورت فلکی ماهواره ای تمام عیار است. این کشور دارای 66 ماهواره است که در 11 مدار نزدیک زمین حرکت می کنند. فاصله ماهواره تا زمین کمتر از 1000 کیلومتر است. برای کاربر، این بدان معنی است که مهم نیست در کجای جهان است، از خدمات استفاده می کند اپراتور داده شده، او همیشه در تماس خواهد بود، نکته اصلی این است که در هوای آزاد باشد. حتی اگر هنگام تلاش برای اتصال، اتصال ناموفق بود، کافی است کمی صبر کنید و دوباره امتحان کنید، زیرا ماهواره ها به اندازه کافی سریع حرکت می کنند و قطعاً یکی از آنها در 10 دقیقه آینده بر فراز مشترک پرواز خواهد کرد.

تلفن ماهواره ای Iridium از سیم کارت های دیگر پشتیبانی نمی کند و نمی تواند بین ارتباطات سلولی و ماهواره ای سوئیچ کند.

همچنین، بسیاری از مردم ناشناس بودن کامل را در فضای پس از شوروی مفید می دانند. این شرکت ایستگاه های رابط زمینی در روسیه ندارد. این واقعیت امکان استراق سمع در داخل کشور را کاملاً منتفی می کند، حتی اگر سرویس های ویژه به این موضوع بپردازند. تلفن ماهواره ای "ایریدیوم" به ماژول GPS مجهز نیست.

اپراتور Thuraya و دستگاه های او

این اپراتور دارای سه ماهواره است که در مدار زمین ثابت قرار دارند. فاصله ماهواره تا زمین به 35 هزار کیلومتر می رسد. برخلاف ماهواره‌های ایریدیوم، این ماهواره‌ها فقط در نقطه خاصی نزدیک استوا عمل می‌کنند، زیرا نسبت به سیاره حرکت نمی‌کنند. به طور کلی، تلفن ماهواره ای Thuraya در قطب ها کار نمی کند، هر چه مشترک از خط استوا دورتر شود، احتمال برقراری ارتباط کمتر می شود.

Thuraya با بسیاری از اپراتورهای سلولی "زمینی" قرارداد منعقد کرده است که به لطف آنها، دستگاه های این شرکت می توانند با کارت های GSM-sim معمولی کار کنند. این به تلفن ها اجازه می دهد تا به طور خودکار بین آنها جابجا شوند انواع متفاوتاتصالات با این حال، هزینه خدمات اپراتور تلفن همراهچندین برابر افزایش می یابد. در عین حال، می‌توانید در مواردی که نیازی به ارتباطات ماهواره‌ای حتی گران‌تر نیست، صرفه‌جویی کنید. تلفن های Thuraya دسترسی به اینترنت را با سرعت 8 کیلوبایت در ثانیه فراهم می کنند که کاملاً است نرخ بالابرای اینترنت ماهواره ای. این دستگاه ها مجهز به ماژول GPS هستند و دائماً اطلاعات موقعیت مکانی را به سرورهای شرکت ارسال می کنند. از یک طرف، این واقعیت می تواند گیج کننده باشد، زیرا کاربر دائما تحت نظارت است، از سوی دیگر، چنین عملکردی می تواند جان یک مسافر سهل انگار و عاشق افراطی را نجات دهد.

اپراتور "Globalstar" و دستگاه های آن

شاید مشکل سازترین اپراتور، ارائه شماره بهترین کیفیتاتصالات در سال 2007، تحلیلگران مطالعه‌ای انجام دادند و دریافتند که تقویت‌کننده‌های نصب شده بر روی ماهواره‌ها در طول زمان تخریب می‌شوند و بسیار سریع‌تر از آنچه مهندسان طراح انتظار داشتند. دلیل این امر گردش ماهواره ها است: آنها از ناهنجاری مغناطیسی برزیل عبور می کنند که تأثیر منفی بر تقویت کننده دارد.

گلوبال استار برای اینکه به نحوی وضعیت خود را اصلاح کند، چندین ماهواره یدکی را به مدار زمین پرتاب کرد، اما تا به امروز مشکلاتی در تماس ها وجود دارد. اغلب، زمان انتظار برای ثبت نام در شبکه به 15-20 دقیقه می رسد و خود مکالمه بیش از 3 دقیقه طول نمی کشد.

این شرکت دستگاه های خود را تولید می کند. به عنوان مثال، تلفن ماهواره ای گلوبال استار به همین نام. همچنین دستگاه های Erricson و Qualcomm در شبکه خود کار می کنند.

اپراتور "اینمارست" و دستگاه های آن

این شرکت 11 ماهواره معلق در مدار زمین ثابت را مدیریت می کند. ارائه دهنده ارتباطات بر استفاده حرفه ای متمرکز است و ارتباطات را به خدمات امنیتی ارائه می دهد، نیروی دریایی(از جمله روسی که ماهواره های داخلی از کار افتاد) و غیره. با این حال، زیرسیستم های تجاری گرا دیگری نیز وجود دارد. از طریق سیستمی از ماهواره ها، می توانید تماس های صوتی برقرار کنید، داده ها را از طریق اینترنت انتقال دهید و سیگنال های پریشانی ارسال کنید. چندی پیش، نسل جدیدی از ماهواره ها به مدار پرتاب شدند که ارتباطات با کیفیت بالا و اتصالات ISDN را برای انتقال داده با سرعت بالا فراهم می کردند.

این شرکت درگیر توسعه راه حل های قابل حمل برای افراد عادی نیست، بنابراین اینطور نیست بهترین انتخاببرای غیرنظامیانی که به دنبال تلفن ماهواره ای هستند.

تعرفه ها

هزینه خدمات شرکت هایی که در بالا توضیح داده شد بسیار بیشتر از هزینه ارتباطات GSM است. Iridium و Thuraya با فروش سیم کارت تلفن های ماهواره ای به طور مستقیم با کاربران خود کار می کنند.

به عنوان مثال، Thuraya برای خود سیم کارت (حدود 800 روبل)، برای اتصال اولیه (حدود 700 روبل) هزینه می گیرد. هزینه ارتباط در هر دقیقه به طور متوسط ​​بین 20 تا 40 روبل است، بسته به اینکه تماس با کدام تلفن برقرار می شود. ترافیک اینترنت به طور جداگانه پرداخت می شود - 360 روبل در هر مگابایت. تعرفه ها برای ارتباطات بین المللیبه کشور دریافت کننده تماس بستگی دارد، به طور متوسط ​​از 70 تا 120 روبل. تماس های دریافتی رایگان است.

Iridium بلافاصله تعرفه های جهانی را ارائه می دهد و آنها را در بسته های پیش پرداخت به فروش می رساند. قیمت بسته اصلی 7500 روبل است که شامل 75 دقیقه ارتباط است. بسته های دیگری نیز برای کاربران شرکتی طراحی شده است که تعداد دقیقه آن ها به 4000 یا بیشتر می رسد.

شماره تلفن های ماهواره ای در روسیه مانند تلفن های همراه با +7 (کد مکان) و یک شماره هفت رقمی شروع می شود. شماره بین المللیشامل کد کامل کشور - +8816 265 و غیره است.

G. Karvovsky. اتصال ماهواره ای سوالات اساسی ساخت و عملکرد یک سیستم ارتباط ماهواره ای. قسمت 1.

G. Karvovsky

دنیای ارتباطات اتصال! شماره 1، 2002

سیگنالی که در 4 اکتبر 1957 توسط فانوس رادیویی اولین ماهواره زمین مصنوعی شوروی ارسال شد و توسط ایستگاه های رادیویی جهان دریافت شد، نه تنها آغاز عصر فضا را نشان داد، بلکه مسیر توسعه ماهواره را نیز مشخص کرد. ارتباطات رفت متعاقباً ایجاد کردند سیستم های ماهواره ایارتباطات (CCC) که انتقال و دریافت برنامه های تلویزیون مرکزی و رادیو رادیو را تقریباً در سراسر کشور ما تضمین می کند. امروزه ارتباطات ماهواره ای بخش مهمی از شبکه ارتباطات بهم پیوسته روسیه است.

سیستم های ارتباطی ماهواره ای

SSS خود از دو جزء اصلی (بخش) تشکیل شده است: فضا و زمین (شکل 1).

برنج. یکی سیستم ارتباط ماهواره ای

جزء فضا (بخش) CCS شامل ماهواره هایی است که به مدارهای خاصی پرتاب می شوند، بخش زمینی شامل مرکز کنترل سیستم ارتباطی (CCCC)، ایستگاه های زمینی (ES) واقع در مناطق (ایستگاه های منطقه ای - RS) و پایانه های مشترک (AT) با تغییرات مختلف است.

استقرار و نگهداری SSS در شرایط کاری - کار دشوارکه نه تنها توسط خود سیستم ارتباطی، بلکه توسط مجموعه موشکی و فضایی نیز حل می شود. این مجموعه شامل کیهان‌ها با سکوهای پرتاب برای پرتاب وسایل پرتاب و همچنین مجتمع‌های فرماندهی و اندازه‌گیری رادیویی-تکنیکی (CIP) است که بر حرکت ASCها نظارت می‌کنند، پارامترهای مداری آنها را کنترل و تصحیح می‌کنند.

SSS را می توان با توجه به ویژگی هایی مانند: وضعیت سیستم، نوع مدارهای ISS و سیستم متعلق به یک سرویس رادیویی خاص طبقه بندی کرد.

وضعیت سیستم به هدف، منطقه خدماتی، موقعیت مکانی و مالکیت ایستگاه های زمینی بستگی دارد. بسته به وضعیت CCC را می توان به تقسیم کرد بین المللی(جهانی و منطقه ای) ملیو بخش.

با توجه به نوع مدارهای مورد استفاده، سیستم های دارای ISS روشن زمین ثابتمدار (GEO) و مدار غیر زمین ثابت: بیضوی(HEO) مدار پایین(LEO) و ارتفاع متوسط(MEO). مطابق با مقررات رادیویی، CCC ها ممکن است به یکی از سه سرویس اصلی تعلق داشته باشند - درست شدخدمات ماهواره ای (FSS) سیارسرویس ماهواره ای (SSS) و صدا و سیماخدمات ماهواره ای (RSS).

بخش فضایی

مدارها

انتخاب پارامترهای مدار ISS به مقصد، منطقه خدمات ارتباطی مورد نیاز و برخی عوامل دیگر بستگی دارد. (میز 1، ).

سودآورترین برای قرار دادن ISS مدارهای زمین ثابت(شکل 2).

برنج. 2. ISS در مدار است

مزیت اصلی آنها امکان ارتباط مداوم شبانه روزی در منطقه خدمات جهانی است. ماهواره های زمین ایستا در این مدار که در جهت چرخش زمین با همان سرعت آن حرکت می کنند، نسبت به نقطه «ماهواره فرعی» در استوا ثابت می مانند. با یک آنتن همه جهته، سیگنال های ارسال شده از ایستگاه فضایی بین المللی در هر نقطه ای که در زاویه دید رادیویی قرار دارد، روی سطح زمین دریافت می شود. سه ایستگاه فضایی بین‌المللی که به طور یکنواخت در مدار قرار گرفته‌اند، تقریباً در کل قلمرو زمین، به جز مناطق قطبی (بالای 76.50 درجه شمالی و جنوبی) به مدت 12 تا 15 سال (منبع مداری فضاپیماهای زمین‌ایستا مدرن) ارتباط مستمری را فراهم می‌کنند.

مضرات رله سیگنال رادیویی از طریق یک ISS واقع در فاصله 36 هزار کیلومتری تاخیر سیگنال است. برای سیستم های پخش رادیویی و تلویزیونی، تاخیر 250 میلی ثانیه (در هر جهت) بر کیفیت سیگنال ها تأثیر نمی گذارد. سیستم های ارتباط رادیویی تلفنی نسبت به تاخیر حساس تر هستند و اگر کل تاخیر (شامل زمان پردازش و سوئیچینگ در شبکه های زمینی) از 600 میلی ثانیه بیشتر شود، کیفیت بالای ارتباط تضمین نمی شود. علاوه بر این، هنگامی که کانال ارتباطی دو بخش ماهواره ای را فراهم می کند، پرش به اصطلاح "دو" در این سیستم ها غیرقابل قبول است.

تعداد ماهواره هایی که می توانند در مدار زمین ایستا قرار گیرند به دلیل جداسازی زاویه ای مجاز بین ماهواره های مجاور محدود می شود. حداقل تفکیک زاویه ای با انتخاب فضایی آنتن های داخلی و زمینی و همچنین دقت نگهداری فضاپیما در مدار تعیین می شود. طبق استانداردهای بین المللی، باید 1-3 درجه باشد. در نتیجه، بیش از 360 ASC را نمی توان در مدار زمین ثابت قرار داد.

تحت تأثیر تعدادی از عوامل ژئوفیزیکی، ISS "دریفت" می شود - مدار آن منحرف می شود، بنابراین اصلاح آن ضروری می شود.

مدارهای بیضوی، که ASCها به آن نمایش داده می شوند، به گونه ای انتخاب می شوند که مدت روز مضربی از دوره چرخش ماهواره باشد (شکل 2). برای ISS، مدارهای بیضوی سنکرون از انواع خاصی استفاده می شود (جدول 2، ).

از آنجایی که سرعت ماهواره در اوج مدار بیضی بسیار کمتر از حضیض است، زمان صرف شده توسط ایستگاه فضایی بین‌المللی در ناحیه دید در مقایسه با مدار دایره‌ای افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، ایستگاه فضایی مولنیا، که با پارامترهای زیر به مدار پرتاب شد: اوج 40 هزار کیلومتر، حضیض 460 کیلومتر، شیب 63.5 درجه، جلسات ارتباطی به مدت 8 تا 10 ساعت را فراهم می کند. صورت فلکی مداری (OG) از سه ماهواره از سراسر جهان پشتیبانی می کند. -ارتباطات ساعتی

حداقل 8 ماهواره (واقع در دو هواپیمای مداری با چهار ماهواره در هر هواپیما) برای اطمینان از ارتباط مداوم شبانه روزی ISS در مدارهای Borealis مورد نیاز است.

هنگام انتخاب مدارهای بیضوی، تأثیر ناهمگونی های میدان گرانشی زمین در نظر گرفته می شود، که منجر به تغییر در عرض جغرافیایی نقطه فرعی ماهواره در اوج و همچنین اثرات خطرناک کمربندهای پایدار ذرات باردار می شود میدان مغناطیسی زمین (کمربندهای تابشی ون آلن) که در حین حرکت در مدار توسط ASCها از آن عبور می کنند.

ISS در مدار متوسط ​​​​بالا (MEO) منطقه کوچکتری را نسبت به ایستگاه فضایی زمین ثابت پوشش می دهد (شکل 3). مدت اقامت ISS در منطقه دید رادیویی ایستگاه های زمینی 1.5-2 ساعت می باشد بنابراین برای برقراری ارتباط پرجمعیت ترین مناطق کره زمین و مناطق آبی قابل کشتیرانی، ایجاد OG از ساعت 8-12 ضروری است. ماهواره ها هنگام انتخاب مدار برای آنها، لازم است اثرات کمربندهای تشعشعی ون آلن واقع در صفحه استوا را در نظر بگیرید. اولین کمربند پایدار تشعشع بالا از حدود 1.5 هزار کیلومتر شروع می شود و تا چندین هزار کیلومتر گسترش می یابد، "دهانه" آن تقریباً 300 کیلومتر در دو طرف استوا است. کمربند دوم با همان شدت بالا (10000 پالس در ثانیه) در ارتفاعات 13000 تا 19000 کیلومتری قرار دارد که حدود 500 کیلومتر را در دو طرف استوا پوشش می دهد. بنابراین، مسیرهای ISS باید بین کمربند اول و دوم ون آلن، یعنی در ارتفاع 5000 تا 15000 کیلومتری عبور کنند.

برنج. 3.مناطق تحت پوشش ISS قلمرو زمین در مدارهای مختلف

کل تأخیر سیگنال هنگام برقراری ارتباط از طریق ماهواره‌های با ارتفاع متوسط ​​بیش از 130 میلی‌ثانیه نیست که به آنها امکان می‌دهد برای ارتباطات رادیویی تلفنی با کیفیت بالا استفاده شوند. سیستم‌های ICO، Spaceway NGSO، Rostelesat می‌توانند به عنوان نمونه‌ای از SSS در مدارهای ارتفاع متوسط ​​عمل کنند، که در آن OG تقریباً در همان ارتفاع (10352-10355 کیلومتر) با پارامترهای مداری مشابه ایجاد می‌شود.

مدارهای دایره ای کمبسته به شیب صفحه مداری نسبت به صفحه استوایی، آنها به مدارهای استوایی کم (میل 0 درجه، ارتفاع 2000 کیلومتر)، قطبی (90 درجه، 700-1500 کیلومتر) و شیب (700-1500 کیلومتر) تقسیم می شوند. شکل 4). با توجه به نوع خدمات ارائه شده، سیستم‌های ارتباطی مدار پایین زمین (LEO) به سیستم‌های انتقال داده (LEO کوچک)، سیستم‌های تلفن رادیویی (LEO بزرگ) و سیستم‌های ارتباطی باند پهن (مگا LEO، که گاهی اوقات از نام Super LEO استفاده می‌شود) تقسیم می‌شوند. .

ISS در این مدارها اغلب برای سازماندهی ارتباطات تلفن همراه و شخصی استفاده می شود. دوره چرخش ماهواره در این مدارها از 90 دقیقه تا 2 ساعت است، زمان اقامت ASC در منطقه دید رادیویی از 10-15 دقیقه تجاوز نمی کند، منطقه ارتباطی ASC در این مدارها کوچک است. بنابراین، برای اطمینان از ارتباط مستمر، لازم است که OG حداقل 48 ASC داشته باشد.

ماهواره های ارتباطی مصنوعی

ISS - یک فضاپیما که تجهیزات رله روی آن نصب شده است: گیرنده ها و آنتن هایی که در فرکانس های مختلف کار می کنند. آنها سیگنال های ایستگاه فرستنده زمین (ES) را دریافت می کنند، آنها را تقویت می کنند، تبدیل فرکانس را انجام می دهند و سیگنال ها را به طور همزمان به همه ES واقع در منطقه دید رادیویی ماهواره بازپخش می کنند. این ماهواره همچنین دارای تجهیزاتی برای کنترل موقعیت، تله متری و قدرت خود است. پایداری و جهت گیری آنتن توسط سیستم تثبیت کننده پشتیبانی می شود. تجهیزات تله متری ماهواره برای انتقال اطلاعات در مورد موقعیت ASS به زمین و دریافت دستورات تصحیح موقعیت استفاده می شود.

ارسال مجدد اطلاعات دریافتی را می توان بدون به خاطر سپردن و با به خاطر سپردن، به عنوان مثال، تا زمانی که ISS وارد منطقه دید ES شود، انجام داد.

فرکانس ها

محدوده فرکانس برای سازماندهی ارتباطات ماهواره ای توسط مقررات رادیویی با در نظر گرفتن "پنجره های شفافیت رادیویی" جو زمین، تداخل رادیویی طبیعی و تعدادی از عوامل دیگر اختصاص داده شده است (جدول 3). تخصیص فرکانس ها بین خدمات ارتباط رادیویی به شدت توسط دولت تنظیم و کنترل می شود. قوانین مورد توافق بین المللی برای استفاده از باندهای اختصاصی وجود دارد که برای اطمینان از سازگاری الکترونیکی تجهیزات رادیویی که در این باندها یا مجاور کار می کنند ضروری است. فرستنده گیرنده ISS یک جفت فرکانس اختصاص داده است: فرکانس بالایی برای انتقال سیگنال از ES به ماهواره (بالادست) ، پایین تر - از ماهواره به ES (پایین دست).

جدول 3باندهای فرکانس برای سازماندهی ارتباطات ماهواره ای

یک کانال ارتباطی ماهواره‌ای که در فرکانس‌های دریافت و ارسال اختصاصی کار می‌کند، باند فرکانسی مشخصی (پهنای باند) را اشغال می‌کند که عرض آن میزان اطلاعات ارسال شده از طریق کانال را در واحد زمان تعیین می‌کند. یک گیرنده ماهواره ای معمولی که در فرکانس های 4 گیگاهرتز تا 6 گیگاهرتز کار می کند، پهنای باند 36 مگاهرتز را اشغال می کند. زیاد است یا کم؟ به عنوان مثال، برای انتقال یک سیگنال تلویزیونی در استاندارد دیجیتال MPEG-2، یک کانال با پهنای باند 6 مگاهرتز مورد نیاز است، برای یک کانال تلفن - 0.010 مگاهرتز. بنابراین، با کمک چنین گیرنده ای می توان 6 کانال تلویزیونی یا 3600 کانال تلفن را سازماندهی کرد. معمولاً 12 یا 24 فرستنده گیرنده (در برخی موارد بیشتر) روی ISS نصب می شود که به ترتیب 432 مگاهرتز یا 864 مگاهرتز می شود.

بخش زمینی

مرکز کنترل ارتباطات ماهواره ای (SCCC) وضعیت سیستم های ایستگاه فضایی داخلی را نظارت می کند، کار بر روی استقرار و تکمیل صورت فلکی مداری را برنامه ریزی می کند، مناطق دید رادیویی را محاسبه می کند و کار ISS را هماهنگ می کند.

ایستگاه های زمینی

ایستگاه های زمینی CCC (ES) سیگنال های رادیویی را در بخش "زمین - ISS"، مالتی پلکس، مدولاسیون، پردازش سیگنال و تبدیل فرکانس ارسال و دریافت می کنند، دسترسی به کانال های ISS و شبکه های زمینی پایانه های مشترک را سازماندهی می کنند.

زمان ارتباط AP با ISS با زمانی که ISS در منطقه دید رادیویی خود قرار دارد محدود می شود (شکل 5). این منطقه با طول قوس AB تعیین می شود که به ارتفاع مدار ماهواره و حداقل زاویه ارتفاع آنتن ES که ایستگاه فضایی بین المللی را در طول اقامت در منطقه دید رادیویی نظارت می کند، تعیین می شود.

برنج. 5.منطقه دید رادیویی

فرستنده گیرنده چند منظوره، انتقال دهنده، دریافت و کنترل AP در CCC استفاده می شود. در این ایستگاه ها تجهیزات ارسال رادیویی، آنتن های گیرنده و فرستنده و همچنین یک سیستم ردیابی نصب شده است که ارتباط با ISS را فراهم می کند.

APهای ثابت چند منظوره دارای توان عملیاتی بسیار بالایی هستند. آنها معمولاً در مکان های ویژه انتخاب شده قرار دارند که در خارج از شهر قرار می گیرند تا از تداخل رادیویی متقابل با سیستم های ارتباطی زمینی جلوگیری کنند. این AP ها مجهز به فرستنده های رادیویی با قدرت بالا (از چند تا ده کیلووات یا بیشتر)، گیرنده های رادیویی بسیار حساس و آنتن های فرستنده گیرنده هستند که دارای الگوی تشعشعی با یک لوب اصلی بسیار باریک و سطح بسیار پایین لوب های جانبی هستند. ZS از این نوع برای خدمت رسانی به شبکه های ارتباطی توسعه یافته طراحی شده اند. برای اینکه بتوانند دسترسی عادی به ES را فراهم کنند، خطوط ارتباطی فیبر نوری مورد نیاز است.

AP ها با توان عملیاتی متوسط ​​می توانند بسیار متنوع باشند و تخصص آنها به نوع پیام های ارسالی بستگی دارد. AP از این نوع CCC های شرکتی را ارائه می دهند که اغلب از انتقال ویدئو، صدا و داده، کنفرانس ویدئویی و ایمیل پشتیبانی می کنند.

برخی از APهایی که CCC های شرکتی را ارائه می دهند شامل چندین هزار ریزترمینال (VSAT - پایانه دیافراگم بسیار کوچک) هستند. همه پایانه ها به یک ES اصلی (MES - Master Earth Station) متصل می شوند که شبکه ای با توپولوژی ستاره تشکیل می دهند و از دریافت / انتقال داده ها و همچنین دریافت اطلاعات صوتی و تصویری پشتیبانی می کنند.

همچنین SSN های مبتنی بر AP وجود دارند که می توانند یک یا چند نوع پیام (اطلاعات داده، صوتی و/یا تصویری) را دریافت کنند. توپولوژی چنین شبکه هایی نیز ستاره ای شکل است.

مهمترین عنصر شبکه، سیستم نظارت و تشخیص است که وظایف زیر را انجام می دهد:

نظارت رادیویی از کانال های ارتباطی ماهواره ای؛

آزمایش کانال های ارتباطی ماهواره ای در حین تعمیر و بازسازی و تعمیر و نگهداری ES، در حین استقرار ES و راه اندازی آنها.

تجزیه و تحلیل وضعیت عملکردی CCS، که بر اساس آن توصیه هایی در مورد حالت های عملکرد AP ارائه شده است.

کنترل رادیویی به شما امکان می دهد استفاده صحیح از منبع فرکانس ISS را بررسی کنید، تداخل را ردیابی کنید و تلاش برای دسترسی غیرمجاز به کانال های ارتباطی ماهواره ای را تعیین کنید. علاوه بر این، پارامترهای تشعشعات ES بررسی شده و بدتر شدن کیفیت کانال های ارتباطی ماهواره ای به دلیل شرایط آب و هوایی و آب و هوایی ثبت می شود.

از تاریخچه SSS

اولین ماهواره زمین مصنوعی (AES) که در اکتبر 1957 به مدار نزدیک زمین پرتاب شد، 83.6 کیلوگرم وزن داشت و دارای یک فرستنده فانوس دریایی بود که سیگنال هایی را ارسال می کرد که پرواز را کنترل می کرد. نتایج اولین پرتاب و اولین آزمایش‌ها در انتقال سیگنال‌های رادیویی از فضا به وضوح امکان سازمان‌دهی یک سیستم ارتباطی را نشان داد که در آن ماهواره به عنوان یک تکرارکننده فعال یا غیرفعال سیگنال‌های رادیویی عمل کند. با این حال، برای این امر لازم است ماهواره های مصنوعی ایجاد شود، که بر روی آنها بتوان تجهیزاتی با جرم به اندازه کافی بزرگ نصب کرد و سیستم های موشکی قدرتمندی داشت که قادر به پرتاب این ماهواره ها به مدار نزدیک زمین هستند.

چنین موشک های حاملی ایجاد شد و ماهواره هایی با جرم بزرگ که قادر به حمل تجهیزات پیچیده علمی، تحقیقاتی، ویژه و همچنین تجهیزات ارتباطی بودند در مدت کوتاهی توسعه یافتند. پایه و اساس ایجاد سیستم های ماهواره ای برای اهداف مختلف: هواشناسی، ناوبری، شناسایی و ارتباطات گذاشته شد. اهمیت این سیستم ها را نمی توان دست بالا گرفت. سیستم ارتباط ماهواره ای در میان آنها جایگاه پیشرو را به خود اختصاص می دهد.

بلافاصله پس از پرتاب اولین ماهواره مصنوعی، آزمایشات استفاده از ماهواره در سیستم ارتباطی کشور آغاز شد و ایجاد سامانه ارتباط ماهواره ای آغاز شد. ایستگاه های فرستنده و گیرنده زمین، مجهز به آنتن های سهموی با قطر آینه 12 متر ساخته شدند. در 23 آوریل 1965، یک ماهواره ارتباطی مصنوعی (ISS) مولنیا به مدار بیضی شکل بالا پرتاب شد.

یک مدار بیضی شکل بالا با اوج 40000 کیلومتر، واقع در بالای نیمکره شمالی، و یک دوره دوازده ساعته انقلاب، این امکان را برای ایستگاه فضایی فراهم کرد که دو بار در روز یک سیگنال رادیویی را به مدت 9 ساعت تقریباً به کل خاک کشور ارسال کند. . اولین نتیجه عملا قابل توجه در سال 1965 به دست آمد، زمانی که برنامه های تلویزیونی بین مسکو و ولادی وستوک از طریق ISS رد و بدل شد. در اکتبر 1967، اولین سیستم ارتباطی ماهواره ای جهان "اوربیتا" به بهره برداری رسید.

در سال 1975، ماهواره رادوگا به مدار استوایی دایره ای یا زمین ثابت در ارتفاع 35786 کیلومتری با دوره چرخش به دور زمین معادل 24 ساعت پرتاب شد. جهت چرخش ماهواره با جهت چرخش سیاره ما منطبق بود ، در آسمان بی حرکت ماند و همانطور که بود "معلق" بالای سطح زمین بود. این امر ارتباط مداوم از طریق چنین ماهواره ای را تضمین می کرد و ردیابی آن را آسان تر می کرد. پس از آن، ISS "Gorizon" به مدار زمین ثابت پرتاب شد.

تجربه عملیاتی SSS "Orbita" نشان داده است که توسعه بیشتر سیستم مرتبط با ساخت ایستگاه های زمینی از این نوع برای خدمات رسانی به شهرها و شهرهای با جمعیت چند هزار نفری توجیه اقتصادی ندارد. در سال 1976، یک سیستم ارتباطی ماهواره ای اقتصادی تر "Ekran" ایجاد شد که ایستگاه فضایی بین المللی آن به مدار زمین ثابت پرتاب شد. ایستگاه‌های فرستنده و گیرنده زمینی ساده‌تر و فشرده‌تر این سیستم در سکونتگاه‌های کوچک، شهرک‌ها، در ایستگاه‌های هواشناسی واقع در سیبری، مناطق شمال دور و تا حدی خاور دور نصب شد و برنامه‌های تلویزیون مرکزی را برای جمعیت خود به ارمغان آورد.

در سال 1980 عملیات SSS "Moskva" آغاز شد که ایستگاه های زمینی آن از طریق ایستگاه فضایی "Horizon" کار می کردند. ایستگاه های فرستنده زمینی این SSS شبیه به ایستگاه های SSS "Orbita" و "Ekran" بود، اما دارای ایستگاه های دریافت زمینی با اندازه کوچک بود که امکان قرار دادن آنها در مراکز ارتباطی، روی تکرار کننده های کم توان و در چاپخانه ها سیگنال رادیویی دریافت شده توسط ایستگاه دریافت زمین به یک تکرار کننده تلویزیونی کم مصرف منتقل می شد که با کمک آن برنامه تلویزیونی برای مشترکین آورده شد. SSS "Moskva" امکان انتقال برنامه های تلویزیون مرکزی و نوارهای روزنامه های مرکزی را به دورافتاده ترین نقاط کشور و نهادهای شوروی تقریباً در تمام کشورهای اروپایی، آمریکای شمالی و آسیای مرزی فراهم کرد.

ارتباطات ماهواره ای - امروز

در حال حاضر، سیستم ارتباطات ماهواره ای مدنی فدرال از یک صورت فلکی مداری استفاده می کند که شامل 12 فضاپیمای دولتی (SC) تحت صلاحیت شرکت دولتی "ارتباطات فضایی" است. صورت فلکی مداری شامل دو ماهواره از سری Express است که در سال‌های 1994 و 1996 پرتاب شدند، هفت ماهواره از سری Gorizont که در دهه 1970 توسعه یافتند، یکی از سری Ekran-M و دو ماهواره جدید جدید از سری Express-A. علاوه بر این ASCها، ASCهایی از نوع Yamal-100 (که توسط OAO Gazkom اداره می شود)، Bonum-1 و برخی دیگر در مدار وجود دارند. نسل جدیدی از فضاپیما در حال تولید است (Express-AM، Yamal-200). حدود 65 شرکت فعال ارتباطات ماهواره ای در روسیه وجود دارد که حدود 7 درصد از کل اپراتورهای مخابراتی را تشکیل می دهد. این شرکت ها طیف گسترده ای از خدمات مخابراتی را به مشتریان خود ارائه می دهند: از لیزینگ کانال های دیجیتالو مسیرهای ارائه خدمات تلفن، تلویزیون و رادیو، خدمات چند رسانه ای.

امروزه SSN ها به یکی از اجزای مهم شبکه ارتباطات به هم پیوسته روسیه (VSN) تبدیل شده اند. "برنامه اقدامات اضطراری برای حمایت دولتی برای حفظ، پر کردن و توسعه سیستم های ارتباطی و پخش ماهواره ای روسیه برای اهداف دولتی" (فرمان شماره 87 دولت فدراسیون روسیه 1 فوریه 2000) و "فضای فدرال" برنامه روسیه برای سال 2001-2005" توسعه یافته و در حال اجرا است. "(فرمان دولت فدراسیون روسیه 30 مارس 2000 شماره 288).

دستورالعمل برای توسعه SSS

مسائل مربوط به توسعه ارتباطات ماهواره ای مدنی در سطوح دولتی، بین بخشی (SCRF) و دپارتمان (وزارت ارتباطات و اطلاع رسانی فدراسیون روسیه، Rosaviakosmos و غیره) بررسی می شود. سیستم های ارتباطی ماهواره ای روسی تحت صلاحیت دولت هستند و توسط اپراتورهای تجاری دولتی داخلی (GP KS) یا خصوصی اداره می شوند.

مطابق با مفهوم پذیرفته شده توسعه ARIA در روسیه، یک ARIA امیدوارکننده باید شامل سه زیر سیستم باشد:

ارتباطات ماهواره ای ثابت برای سرویس دهی به شبکه ارتباطات به هم پیوسته روسیه و همچنین شبکه های همپوشانی و شرکتی.

پخش تلویزیونی و رادیویی ماهواره ای، از جمله پخش مستقیم، که مرحله جدیدی در توسعه رسانه های الکترونیکی مدرن است.

ارتباطات ماهواره ای شخصی سیار به نفع مشترکین تلفن همراه و از راه دور در روسیه و خارج از کشور.

ارتباطات ماهواره ای ثابت

سرویس ماهواره ای ثابت یک سرویس ارتباط رادیویی بین ایستگاه های زمینی با مکان معین (نقطه ثابت واقع در مناطق خاص) است.

جهات اصلی استفاده از ارتباطات ثابت:

سازماندهی خطوط ارتباطی داخلی، درون منطقه ای و محلی به عنوان بخشی از VSS روسیه؛<

فراهم کردن منبعی برای ایجاد شبکه های انتقال داده؛

توسعه ارتباطات شرکتی و شبکه های انتقال داده با استفاده از فن آوری های مدرن VSAT، از جمله دسترسی به اینترنت؛

توسعه شبکه ارتباطی بین المللی؛

توزیع برنامه های تلویزیونی و رادیویی فدرال، منطقه ای، محلی و تجاری در سراسر کشور؛

توسعه شبکه های انتقال صفحات روزنامه ها و مجلات مرکزی؛

افزونگی شبکه اصلی ستون فقرات VSS روسیه.

در سال‌های آینده، سیستم ارتباط ماهواره‌ای ثابت مبتنی بر ماهواره‌های فعال Gorizont، ماهواره‌های جدید Express-A و Yamal-100 و ماهواره LMI-1 سازمان بین‌المللی Intersputnik خواهد بود. بعداً ماهواره های جدید «اکسپرس کی»، «یامال 200/300» به بهره برداری خواهند رسید.

شبکه های ارتباطی ماهواره ای نقش عمده ای در نوسازی سیستم های ارتباطی در مناطق شمال شرقی روسیه خواهند داشت.

"طرح کلی مولفه ماهواره ای شبکه اولیه VSS روسیه" که توسط JSC "Giprosvyaz" به سفارش JSC "Rostelecom" و SE "Kosmicheskaya Svyaz" توسعه یافته است، روش استفاده از سیستم های ماهواره ای را برای VSS تعیین می کند. روسیه

پیش بینی می شود که توسعه شبکه های شرکتی عمدتاً بر اساس ماهواره های روسی مطابق با اولویت های تعیین شده توسط فرمان شماره 1016 دولت فدراسیون روسیه مورخ 2 سپتامبر 1998 انجام شود.

مبنای انتقال برنامه های تلویزیونی با استفاده از سرویس ثابت ماهواره ای باید سیستم پخش تلویزیون دیجیتال مدرن "مسکو" / "مسکو جهانی" باشد. این امر امکان انتقال برنامه های تلویزیونی دولتی و تمام روسیه (RTR، Kultura، ORT) از نظر اجتماعی مهم را به همه مناطق پخش منطقه ای امکان پذیر می کند، در حالی که به جای ده ماهواره فعلی از سه ماهواره استفاده می شود.

سرویس پخش

این سرویس پخش بر اساس ماهواره های پخش مستقیم تلویزیون، مانند ISS "Bonum-1" ساخته شده است که در 36 درجه شرقی راه اندازی می شود. و بیش از دوجین برنامه تلویزیونی را در بخش اروپایی روسیه پخش می کند.

گسترش بیشتر سیستم تلویزیون ماهواره ای (با امکان پخش حداکثر 40-50 برنامه تلویزیونی تجاری) برای ایجاد یک شبکه توزیع تلویزیونی در مناطق کم جمعیت شرقی روسیه و همچنین برای پاسخگویی به تقاضا برای برنامه های تلویزیونی منطقه ای در نظر گرفته شده است. . این SSS خدمات جدیدی مانند تلویزیون دیجیتال با کیفیت بالا، دسترسی به اینترنت و غیره را ارائه می دهد. در آینده می تواند به طور کامل جایگزین سیستم توزیع تلویزیون ماهواره ای فعلی بر اساس استفاده از سرویس ماهواره ای ثابت شود.

ارتباطات ماهواره ای سیار

سیستم ارتباطات ماهواره ای سیار روسیه بر اساس ماهواره های Horizon مستقر شده و برای سازماندهی ارتباطات دولتی و در راستای منافع شرکت دولتی Morsvyaz-sputnik استفاده می شود. سیستم های Inmarsat و Eutelsat (زیر سیستم های Euteltrax) نیز قابل استفاده هستند.

مطابق با فرمان دولت فدراسیون روسیه مورخ 2 سپتامبر 1998 شماره 1016، در راستای اجرای پروژه های ماهواره ای امیدوارکننده، باید اقداماتی برای حفظ شبکه ارتباطات ماهواره ای سیار تا حدی که برای حفظ دولت و ریاست جمهوری لازم است انجام شود. سیستم ارتباطی

سیستم ارتباط تلفن همراه شخصی

چندین پروژه ارتباطات ماهواره ای شخصی سیار در کشور ما (Rostelesat، Signal، Molniya Zond) در حال توسعه است.

شرکت های روسی در چندین پروژه ارتباطات ماهواره ای شخصی بین المللی (Iridium، Globalstar، ICO و غیره) شرکت می کنند. در حال حاضر شرایط خاصی برای استفاده از سیستم های ارتباطی سیار در قلمرو فدراسیون روسیه و رابط آنها با VSS روسیه در حال انجام است. موارد زیر در توسعه و ایجاد مجتمع های SSS نقش دارند: اپراتور دولتی SE "ارتباطات فضایی" کراسنویارسک NPO / PM به نام. Reshetnev و شرکت Alcatel (ایجاد سه ماهواره نسل جدید Express A)، NIIR، TsNIIS، Giprosvyaz LLC، GSP RTV، OJSC Rostelecom و غیره.

نتیجه

سیستم های ارتباطی و انتقال داده های ماهواره ای قادر به ارائه سرعت لازم در استقرار و پیکربندی مجدد سیستم، قابلیت اطمینان و کیفیت ارتباط، استقلال تعرفه ها از راه دور هستند. تقریباً هر نوع اطلاعاتی از طریق کانال های ماهواره ای با ضریب دسترسی بالا منتقل می شود.

امروزه سیستم های ارتباطی ماهواره ای به بخشی جدایی ناپذیر از ستون فقرات مخابراتی جهان تبدیل شده اند که کشورها و قاره ها را به هم متصل می کنند. آنها با موفقیت در بسیاری از کشورهای جهان مورد استفاده قرار می گیرند و جایگاه شایسته خود را در شبکه ارتباطات متقابل روسیه به دست آورده اند.

ادبیات

Timofeev VV در مورد مفهوم توسعه ارتباطات ماهواره ای در روسیه. - «بولتن ارتباطات»، 1378، شماره 12.

واسیلی پاولوف (رئیس بخش رادیو، تلویزیون و ارتباطات ماهواره ای وزارت ارتباطات روسیه). از سخنرانی در نشست اختصاص داده شده به CCC روسیه و نقش آن در رفع نیازهای اپراتورهای بخش و شرکت. - «شبکه ها»، 1379، شماره 6.

Durev V. G.، Zenevich F. O.، Kruk B. I. و دیگران. مخابرات. مقدمه ای بر تخصص. - م.، 1988.

مقررات رادیویی برای ارتباطات رادیویی فدراسیون روسیه. نسخه رسمی. تصویب و در تاریخ 1 ژانویه 1999 با تصمیم کمیته دولتی فرکانس های رادیویی در 28 سپتامبر 1998.-M. 1999.

لئونید نودیایف. سیستم های ماهواره ای قسمت 1. مدارها و پارامترها - «شبکه ها»، 1378، شماره 1-2.

کتاب مهندسی فناوری فضایی. - م.، 1977.

مقدمه. 2

هدف کار.. 3

1. توسعه شبکه ارتباطی ماهواره ای. چهار

2. وضعیت فعلی شبکه ارتباطات ماهواره ای. 7

3. سیستم ارتباط ماهواره ای. 12

3.1. تکرار کننده های ماهواره ای.. 12

3.2. مدار فرستنده های ماهواره ای 13

3.3. مناطق تحت پوشش پانزده

4. استفاده از ارتباطات ماهواره ای. 16

4.1. ارتباطات ماهواره ای ستون فقرات 16

4.2. سیستم VSAT 16

4.3. ایستگاه کنترل مرکزی 17

4.4. تکرار کننده ماهواره ای 17

4.5. پایانه های VSAT مشترک.. 18

5. تکنولوژی VSAT. هجده

6. سیستم ارتباط ماهواره ای جهانی Globalstar 20

6.1. بخش زمینی Globalstar 21

6.2. بخش زمینی Globalstar در روسیه. 22

6.3. فناوری سیستم Globalstar 23

6.4. زمینه های کاربرد سیستم گلوبالاستار 23

7. طراحی شبکه ارتباطی ماهواره ای. 24

7.1. محاسبه هزینه های سرمایه ای برای پرتاب ماهواره و نصب تجهیزات لازم. 24

7.2. محاسبه هزینه های عملیاتی. 25

7.3. حقوق و دستمزد.. 25

7.4. حق بیمه.. ۲۶

7.5. کسورات استهلاک 26

7.6. هزینه های برق برای نیازهای تولید. 26

7.7. محاسبه درآمد 27

7.8. محاسبه شاخص های عملکرد. 28

7.9. محاسبه اثربخشی پروژه سرمایه گذاری. 31

نتیجه. 35

فهرست منابع استفاده شده 40

مقدمه

واقعیت های مدرن در حال حاضر در مورد اجتناب ناپذیر بودن جایگزینی تلفن های همراه معمولی و علاوه بر این، تلفن های ثابت با ارتباطات ماهواره ای صحبت می کنند. جدیدترین فناوری های ارتباطی ماهواره ای راه حل های فنی و مقرون به صرفه ای را برای توسعه خدمات ارتباطی جهانی و شبکه های پخش مستقیم صدا و تلویزیون ارائه می دهد. به لطف دستاوردهای برجسته در زمینه میکروالکترونیک، استفاده از تلفن های ماهواره ای آنقدر جمع و جور و قابل اعتماد شده است که تمام خواسته ها توسط گروه های مختلف کاربران انجام می شود و خدمات اجاره ماهواره یکی از محبوب ترین خدمات در بازار مدرن ارتباطات ماهواره ای است. . چشم انداز توسعه قابل توجه، مزایای آشکار نسبت به سایر تلفن ها، قابلیت اطمینان و تضمین ارتباطات بدون وقفه - همه اینها در مورد تلفن های ماهواره ای است.

ارتباطات ماهواره ای امروزه تنها راه حل مقرون به صرفه برای ارائه خدمات ارتباطی به مشترکین در مناطق با تراکم جمعیت کم است که توسط تعدادی از مطالعات اقتصادی تایید شده است. اگر تراکم جمعیت کمتر از 1.5 نفر در کیلومتر مربع باشد، ماهواره تنها راه حل فنی امکان پذیر و مقرون به صرفه است. این نشان دهنده چشم انداز قابل توجهی برای توسعه خدمات ارتباطی ماهواره ای، به ویژه برای مناطق با تراکم جمعیت کم در یک منطقه بزرگ است.

هدف، واقعگرایانه

برای آشنایی با تاریخچه ارتباطات ماهواره ای، ویژگی ها و چشم اندازهای توسعه و طراحی ارتباطات ماهواره ای.

1. توسعه شبکه ارتباطی ماهواره ای

تاریخچه توسعه ارتباطات ماهواره ای

تاریخچه چهل و پنج ساله توسعه CCC دارای پنج مرحله مشخص است:

· 1957-1965 دوره مقدماتی که در اکتبر 1957 پس از پرتاب اولین ماهواره مصنوعی زمین توسط اتحاد جماهیر شوروی آغاز شد و یک ماه بعد، دومین ماهواره. این اتفاق در اوج جنگ سرد و مسابقه تسلیحاتی سریع رخ داد، بنابراین، طبیعتاً فناوری ماهواره در وهله اول به مالکیت ارتش تبدیل شد. مرحله مورد بررسی با پرتاب ماهواره های آزمایشی اولیه، از جمله ماهواره های ارتباطی، که عمدتاً به مدارهای پایین زمین پرتاب شدند، مشخص می شود.

اولین ماهواره رله زمین ایستا TKLSTAR در راستای منافع ارتش آمریکا ساخته شد و در جولای 1962 به مدار زمین پرتاب شد. در همان دوره زمانی، یک سری از ماهواره های ارتباطی نظامی ایالات متحده SYN-COM (ماهواره ارتباطات همزمان) توسعه یافت.

دو ماهواره اول به مدارهای بیضوی ژئوسنکرون پرتاب شدند. ماهواره زمین ایستا این سری SYNCOM-3 در فوریه 1963 به مدار پرتاب شد و نمونه اولیه اولین ماهواره تجاری غیرنظامی GSR INTELSAT-1 (نام دیگر EARLY BIRD) بود که اولین SR سازمان بین المللی Intelsat (ارتباطات بین المللی) شد. سازمان ماهواره‌ای) که در اوت 1964 تأسیس شد. در این دوره هنوز خدمات ارتباطی ماهواره ای تجاری در دسترس نبود، اما امکان ساخت، پرتاب و ارتباط موفقیت آمیز از طریق ماهواره ها در مدار پایین زمین به طور تجربی ثابت شد.

· 1965-1973 دوره توسعه SSN جهانی بر اساس تکرار کننده های زمین ثابت. سال 1965 با پرتاب زمین ثابت SR INTELSAT-1 در آوریل مشخص شد که آغاز استفاده تجاری از ارتباطات ماهواره ای بود. ماهواره‌های اولیه سری INTELSAT ارتباطات بین قاره‌ای را ارائه می‌کردند و عمدتاً از پیوندهای ارتباطی ستون فقرات بین تعداد کمی از ایستگاه‌های زمینی دروازه ملی پشتیبانی می‌کردند که رابطی را برای شبکه‌های زمینی عمومی ملی فراهم می‌کردند.

کانال های اصلی اتصالاتی را فراهم می کردند که از طریق آن ترافیک تلفن، سیگنال های تلویزیونی منتقل می شد و ارتباطات تلکس فراهم می شد. به طور کلی، Intelsat CCC خطوط ارتباطی کابلی بین قاره ای زیردریایی موجود در آن زمان را تکمیل و پشتیبانی می کرد. تا اوایل دهه 1970، تقریباً تمام CCCهای موجود برای انتقال ترافیک تلفن بین‌المللی و پخش برنامه‌های تلویزیونی استفاده می‌شد.

· 1973-1982 مرحله انتشار گسترده CCC منطقه ای و ملی. در این دوره، شبکه‌های منطقه‌ای مانند Eulelsat، Aussat و شبکه‌های ملی ارتباطات ماهواره‌ای مانند Skynet در ایالات متحده به شدت مستقر شدند که خدمات اصلی آن همچنان تلفن و تلویزیون و همچنین انتقال داده به یک مقدار کمی اما در حال حاضر این خدمات به تعداد زیادی از پایانه های زمینی ارائه می شد و در برخی موارد انتقال مستقیم به پایانه های کاربر انجام می شد.

در این مرحله از توسعه تاریخی CCC ، سازمان بین المللی Inmarsat ایجاد شد که شبکه جهانی ارتباطات Inmarsat را مستقر کرد که هدف اصلی آن برقراری ارتباط با کشتی ها در ناوبری بود. بعداً اینمارست خدمات خود را به انواع کاربران تلفن همراه گسترش داد.

· 1982-1990 دوره توسعه و گسترش سریع پایانه های زمینی کوچک. در دهه 1980، پیشرفت در مهندسی و فناوری عناصر کلیدی CCC، و همچنین اصلاحات برای آزادسازی و غیر انحصاری صنعت ارتباطات در تعدادی از کشورها، امکان استفاده از کانال های ماهواره ای را در شبکه های ارتباطی تجاری شرکت ها به نام VSAT فراهم کرد. در ابتدا این شبکه ها در حضور کانال های ارتباطی با پهنای باند متوسط ​​(بیش از 64 کیلوبیت بر ثانیه) تنها انتقال اطلاعات داده ها را فراهم می کردند، کمی بعد انتقال صدای دیجیتال و سپس ویدئو اجرا شد.

شبکه‌های VSAT امکان نصب ایستگاه‌های زمینی ماهواره‌ای فشرده را در مجاورت دفاتر کاربر ممکن می‌سازد و از این طریق مشکل "آخرین مایل" را برای تعداد زیادی از کاربران شرکت حل می‌کند، شرایطی را برای تبادل راحت و کارآمد اطلاعات ایجاد می‌کند و این امکان را فراهم می‌کند. برای تخلیه شبکه های زمینی عمومی

استفاده از ماهواره های ارتباطی "هوشمند".

· از نیمه اول دهه 1990، SSS وارد مرحله جدیدی از نظر کمی و کیفی در توسعه خود شد.

تعداد زیادی از شبکه های ارتباطی ماهواره ای جهانی و منطقه ای در حال بهره برداری، تولید یا طراحی بودند. فناوری ارتباطات ماهواره ای به یک منطقه مورد علاقه و فعالیت تجاری قابل توجه تبدیل شده است. این دوره زمانی شاهد انفجاری در سرعت های ریزپردازنده عمومی و ظرفیت های ذخیره سازی نیمه هادی بودیم، در حالی که باعث بهبود قابلیت اطمینان و همچنین کاهش مصرف برق و هزینه این قطعات شد. الکترونیک نیمه هادی برای کاربردهای فضایی باید در برابر تشعشع مقاوم باشد. که با روش های خاص تکنولوژیکی و محافظ دقیق مدارهای الکترونیکی به دست می آید.

ظهور ریزپردازنده های مقاوم در برابر تشعشع با فرکانس ساعت (1-4) مگاهرتز و مدارهای RAM پرسرعت با ظرفیت (10 ^ 5-10 ^ 6) مگابیت به عنوان مبنای تکنولوژیکی برای اجرای عملی واقعی " هوشمند" BR "GC با قابلیت ها و ویژگی هایی که در نگاه اول بسیار خارق العاده به نظر می رسید.

2. وضعیت فعلی شبکه ارتباطی ماهواره ای

از بین بسیاری از پروژه‌های تجاری MSS (ارتباطات ماهواره‌ای سیار) زیر 1 گیگاهرتز، یک سیستم Orbcomm پیاده‌سازی شده است که شامل 30 ماهواره غیر زمین‌ایستا (غیر زمین ثابت (غیر GSO)) است که پوشش زمین را فراهم می‌کند.

با توجه به استفاده از باندهای فرکانسی نسبتاً پایین، این سیستم امکان ارائه خدمات انتقال داده با سرعت پایین مانند خدمات پست الکترونیکی، صفحه‌بندی دو طرفه و خدمات کنترل از راه دور را برای دستگاه‌های ساده و کم‌هزینه مشترکین فراهم می‌کند. کاربران اصلی Orbcomm شرکت های حمل و نقل هستند که این سیستم یک راه حل مقرون به صرفه برای کنترل و مدیریت حمل و نقل بار ارائه می دهد.

شناخته شده ترین اپراتور در بازار MSS اینمارست است. حدود 30 نوع دستگاه مشترک، اعم از قابل حمل و سیار در بازار وجود دارد: برای استفاده زمینی، دریایی و هوایی، ارائه صدا، فکس و انتقال داده با سرعت 600 بیت بر ثانیه تا 64 کیلوبیت بر ثانیه. Inmarsat با سه سیستم MSS از جمله Globalstar، Iridium و Thuraya رقابت می کند.

دو مورد اول به ترتیب با استفاده از صورت های فلکی بزرگ که از 40 و 79 ماهواره غیر GSO تشکیل شده اند، تقریباً کامل سطح زمین را پوشش می دهند. انتظار می رود ثورایا در سال 2007 با پرتاب سومین ماهواره زمین ثابت (GEO) جهانی شود تا قاره آمریکا را که در حال حاضر در دسترس نیست پوشش دهد. هر سه سیستم خدمات تلفنی و داده‌ای با سرعت پایین را به دستگاه‌های گیرنده ارائه می‌دهند که از نظر وزن و اندازه با تلفن‌های همراه GSM قابل مقایسه هستند.

همچنین چهار سیستم PSS منطقه ای در جهان وجود دارد. در آمریکای شمالی، این Mobile Satellite Ventures (MVS) با استفاده از دو ماهواره MSAT است. در سال 2000، سیستم ماهواره سلولی آسیا (اندونزی) با ماهواره گارودا شروع به کار کرد و خدمات MSS را در منطقه آسیا ارائه کرد. در همان سال، دو ماهواره N-Star خدمات رسانی به مشترکین MSS دریایی را در منطقه ساحلی 200 مایلی ژاپن آغاز کردند. استرالیا سیستم دریایی مشابهی به نام Optus دارد.

اتحادیه بین المللی مخابرات (ITU) آینده MSS را به عنوان بخش ماهواره ای سیستم های خدمات تلفن همراه نسل سوم IMT-200 تعریف می کند. شبکه های ماهواره ای می توانند مناطق خدماتی را که توسعه شبکه زمینی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست، مانند مناطق دورافتاده و روستایی پوشش دهد و یک حالت آماده باش داغ برای آن ایجاد کند.

استراتژی توسعه MSS مبتنی بر ایجاد مؤلفه زمینی اضافی است (در ایالات متحده آمریکا - مؤلفه زمینی کمکی (ATC) و در اروپا - مؤلفه زمینی تکمیلی (CGC)) - این بخشی از MSS است که شامل زمین می شود. ایستگاه هایی که دارای موقعیت ثابت هستند و برای بهبود در دسترس بودن خدمات شبکه MSS در مناطق خدماتی که ایستگاه های ماهواره ای نمی توانند کیفیت مورد نیاز را ارائه دهند استفاده می شود.

دستگاه های مشترک در منطقه تحت پوشش ایستگاه های پایه با شبکه زمینی کار می کنند و هنگام خروج از آن، با استفاده از همان باند فرکانسی اختصاص داده شده به MSS به کار با ماهواره سوئیچ می کنند. در عین حال، سیستم های MSS باید عملکرد خود را حفظ کرده و خدمات مورد نیاز را بدون توجه به ATC ارائه دهند. همچنین پیش‌بینی می‌شود که مؤلفه ماهواره‌ای IMT-2000 پیوندهای تغذیه‌کننده، شبکه‌های اصلی و آماده‌باش داغ را در صورت خرابی یا ازدحام شبکه زمینی فراهم کند.

طبق پیش بینی انجام شده توسط ITU، تا سال 2010 بخش ماهواره IMT-2000 به حدود 70 مگاهرتز در هر دو جهت نیاز خواهد داشت. مطابق با مقررات رادیویی، باند 1980-2010/2170-2200 MHz باید به عنوان باند ریشه استفاده شود. در صورت نیاز به فرکانس‌های اضافی، دستگاه‌های اجرایی می‌توانند هر یک از فرکانس‌های اختصاص داده شده به MSS را در محدوده 1 تا 3 گیگاهرتز انتخاب کنند، به ویژه:

1525-1544/1626.5-1645.5 مگاهرتز؛

1545-1559/1646.5-1660.5 مگاهرتز؛

1610-1626.5/2483.5-2500MHz.

2500-2520/2670-2690 مگاهرتز.

تا به امروز، برنامه هایی برای اجرای مفاهیم برای توسعه سیستم های SSS موجود قبلاً ترسیم شده است. در دسامبر 2005، Inmarsat راه اندازی شبکه پهنای باند پهن (BGAN) را اعلام کرد. این سامانه به واحدهای مشترک سیار و قابل حمل با نرخ انتقال تا 432 کیلوبیت بر ثانیه خدمات ارائه می کند و با شبکه های تلفن همراه زمینی سازگار خواهد بود. Globalstar، Iridium و MVS تا 2012-2013 فرض می کنند. آپدیت کامل گروه

هر سه شرکت قصد دارند یک قطعه زمینی اضافی ایجاد کنند. با این وجود، چندین واقعیت باید در نظر گرفته شود که می تواند به طور قابل توجهی بر نتایج کلی در مورد مقرون به صرفه بودن و چشم انداز توسعه PSS تأثیر بگذارد:

خدمات MSS عمدتاً توسط گروه های تخصصی مشترکین، به ویژه توسط شرکت های دریایی و هوانوردی، ادارات مختلف دولتی و خدمات ویژه مورد تقاضا است. به عنوان مثال، وزارت دفاع ایالات متحده بزرگترین کاربر شرکتی سیستم Iridium است که با قراردادی دو ساله به ارزش 72 میلیون دلار، اتصال نامحدود را برای 20000 کاربر فراهم می کند. گلوبال استار از افزایش 300 درصدی اتصالات روزانه مشترکین در طول تلاش های نجات و بازیابی پس از طوفان های اخیر در ایالات متحده و سونامی در جنوب شرقی آسیا خبر داد.

گلوبال استار و ایریدیوم مراحل ورشکستگی را طی کردند، بنابراین کارایی اقتصادی پروژه ها در عمل به قیمت نابودی سرمایه گذاران حاصل شد.

توسعه فناوری می تواند به طور قابل توجهی عملکرد گیرنده های مشترک ماهواره ای را بهبود بخشد. با این حال، به دلیل نیاز به ارائه گیرنده‌های انرژی بالا و طیف محدود مورد استفاده، ارائه خدمات مشابه به واحد مشترکین سیار مانند هنگام کار با یک شبکه ارتباطی سیار زمینی، از نظر اقتصادی غیرممکن یا غیرممکن خواهد بود.

بنابراین، فناوری های ماهواره ای را نمی توان به عنوان رقیب واقعی شبکه های تلفن همراه زمینی در نظر گرفت. اجرای چنین پروژه هایی تنها در صورت تامین مالی دولتی می تواند توجیه اقتصادی داشته باشد. استقرار بخش ATC در عمل تنها به این معنی است که اپراتورهای شبکه زمینی قادر خواهند بود شبکه های خود را در باندهای اختصاص داده شده به MSS توسعه دهند.

سیستم های PSS همچنان نقش مهمی را برای کار سازمان های مجری قانون و پس از بلایای طبیعی و فجایع مختلف ایفا خواهند کرد. برای مثال، اتحادیه بین‌المللی مخابرات، توافق‌نامه‌ای را درباره شرایط و ضوابط استفاده از پایانه‌های ثورایا به منظور ارائه ارتباطات و در عین حال کمک به کشورهای آسیب‌دیده در چنین مواردی منعقد کرده است.

یک جهت تجاری امیدوارکننده در توسعه MSS ممکن است انتقال گفتار یا داده به گیرنده های مشترک نباشد، بلکه ارائه خدمات پخش مختلف باشد. در این صورت، شبکه‌های روی هم برای شبکه‌های تلفن همراه زمینی ایجاد می‌شوند که می‌توانند به طور کارآمد، هم از نظر اقتصادی و هم از نظر استفاده از طیف، خدمات را در یک توپولوژی نقطه به چند نقطه ارائه دهند. این ممکن است شامل پخش برنامه های صدا و تلویزیون و پخش انواع مختلف داده برای همه یا دسته های خاصی از مشترکان باشد.

برای مثال، BSkyB، بزرگترین اپراتور تلویزیون ماهواره‌ای بریتانیا، قراردادی با Vodafon برای ایجاد یک بسته تلویزیونی SKY Mobile امضا کرده است که به مشترکان شبکه تلفن همراه امکان دریافت برنامه‌های پخش مختلف را می‌دهد. یک پروژه مشابه تلویزیون نامحدود تلفن همراه، شامل ایجاد یک شبکه پخش ماهواره ای ترکیبی زمینی، توسط Alcatel و SFR در فرانسه راه اندازی شده است.

یکی دیگر از کاربردهای خاص خدمات MSS که در حال حاضر در اروپا در حال بررسی است، می تواند ارائه انواع خدمات به گیرنده های گروهی نصب شده بر روی وسایل نقلیه پرسرعت مانند قطارها و اتوبوس های بین شهری و بین المللی باشد.

3. سیستم ارتباط ماهواره ای

3.1. تکرار کننده های ماهواره ای

برای اولین بار در سال‌های تحقیق، از فرستنده‌های ماهواره‌ای غیرفعال استفاده شد (مثلاً ماهواره‌های اکو و اکو-2) که یک بازتاب دهنده سیگنال رادیویی ساده (اغلب یک کره فلزی یا پلیمری با پوشش فلزی) بود که هیچ فرستنده و گیرنده‌ای را حمل نمی‌کرد. تجهیزات روی کشتی چنین ماهواره هایی توزیع نشده اند.

تمام ماهواره های ارتباطی مدرن فعال هستند. تکرار کننده های فعال به تجهیزات الکترونیکی برای دریافت، پردازش، تقویت و ارسال مجدد سیگنال مجهز هستند. تکرار کننده های ماهواره ای می توانند غیر احیا کننده و احیا کننده باشند. یک ماهواره غیر احیا کننده، با دریافت سیگنال از یک ایستگاه زمینی، آن را به فرکانس دیگری منتقل می کند، آن را تقویت می کند و به ایستگاه زمینی دیگر ارسال می کند. یک ماهواره ممکن است از چندین کانال مستقل برای انجام این عملیات استفاده کند که هر کدام در قسمت خاصی از طیف عمل می کنند (این کانال های پردازشی فرستنده نامیده می شوند).

ماهواره احیا کننده سیگنال دریافتی را دموولاسیون می کند و دوباره آن را مدوله می کند. به همین دلیل، تصحیح خطا دو بار انجام می شود: در ماهواره و در ایستگاه زمینی دریافت کننده. نقطه ضعف این روش پیچیدگی (و در نتیجه هزینه بسیار بالاتر ماهواره) و همچنین افزایش تاخیر در ارسال سیگنال است.

3.2. مدار فرستنده های ماهواره ای

مدارهایی که فرستنده های ماهواره ای در آنها قرار دارند به سه دسته تقسیم می شوند:

استوایی

مورب

قطبی

یکی از تغییرات مهم مدار استوایی، مدار زمین ثابت است که در آن ماهواره با سرعت زاویه ای برابر با سرعت زاویه ای زمین، در جهتی منطبق با جهت چرخش زمین می چرخد. مزیت آشکار مدار زمین ثابت این است که گیرنده در منطقه خدماتی، ماهواره را همیشه "می بیند".

با این حال، تنها یک مدار زمین ثابت وجود دارد و قرار دادن همه ماهواره ها در آن غیرممکن است. یکی دیگر از معایب آن ارتفاع زیاد آن و از این رو هزینه بالای پرتاب ماهواره به مدار است. علاوه بر این، یک ماهواره در مدار زمین ثابت قادر به سرویس دهی به ایستگاه های زمینی در ناحیه دور قطبی نیست.

یک مدار شیبدار این مشکلات را حل می کند، اما با توجه به حرکت ماهواره نسبت به ناظر زمینی، لازم است حداقل سه ماهواره در هر مدار به فضا پرتاب شود تا دسترسی ارتباطی شبانه روزی فراهم شود.

هنگام استفاده از مدارهای شیبدار، ایستگاه های زمینی مجهز به سیستم های ردیابی هستند که آنتن را به سمت ماهواره هدایت می کند. ایستگاه‌هایی که ماهواره‌ها را در مدار زمین ثابت کار می‌کنند نیز معمولاً به چنین سیستم‌هایی مجهز هستند تا انحرافات از مدار زمین ثابت ایده‌آل را جبران کنند. استثنا آنتن های کوچکی است که برای دریافت تلویزیون ماهواره ای استفاده می شود: الگوی تابش آنها به اندازه ای گسترده است که ارتعاشات ماهواره ای را در نزدیکی نقطه ایده آل احساس نمی کنند.

قطبی - مداری که میل مدار به صفحه استوا نود درجه دارد.

3.3. مناطق تحت پوشش

از آنجایی که فرکانس های رادیویی یک منبع محدود هستند، لازم است اطمینان حاصل شود که فرکانس های مشابه می توانند توسط ایستگاه های زمینی مختلف استفاده شوند. این را می توان به دو روش انجام داد: جداسازی فضایی - هر آنتن ماهواره فقط یک سیگنال را از یک منطقه خاص دریافت می کند، در حالی که مناطق مختلف می توانند از فرکانس های یکسان استفاده کنند، جداسازی قطبی - آنتن های مختلف سیگنال را در صفحات قطبی متقابل عمود دریافت می کنند، در حالی که فرکانس های یکسان و یکسان را می توان دو بار (برای هر یک از صفحات) اعمال کرد.

یک نقشه پوشش معمولی برای یک ماهواره در مدار زمین ثابت شامل اجزای زیر است: پرتو جهانی - با ایستگاه های زمینی در سراسر منطقه تحت پوشش ارتباط برقرار می کند، فرکانس هایی را به آن اختصاص می دهد که با پرتوهای دیگر این ماهواره تقاطع ندارند. پرتوهای نیمکره غربی و شرقی - این پرتوها در صفحه A قطبی شده اند، با همان محدوده فرکانس مورد استفاده در نیمکره غربی و شرقی. پرتوهای ناحیه در صفحه B (عمود بر A) قطبی می شوند و از فرکانس های مشابه پرتوهای نیمکره استفاده می کنند. بنابراین، یک ایستگاه زمینی واقع در یکی از مناطق می تواند از پرتوهای نیمکره و یک پرتو جهانی نیز استفاده کند.

در این مورد، همه فرکانس‌ها (به استثنای فرکانس‌هایی که برای پرتو جهانی رزرو شده‌اند) به طور مکرر استفاده می‌شوند: در نیمکره غربی و شرقی و در هر یک از مناطق.

4. کاربرد ارتباطات ماهواره ای

4.1. ارتباطات ماهواره ای ستون فقرات

در ابتدا، ظهور ارتباطات ماهواره ای به دلیل نیاز به انتقال مقادیر زیادی از اطلاعات دیکته شد. اولین سیستم ارتباط ماهواره ای سیستم اینتلست بود، سپس سازمان های منطقه ای مشابه (یوتلست، عرب ست و دیگران) ایجاد شدند. با گذشت زمان، سهم انتقال صدا در حجم کل ترافیک ستون فقرات به طور مداوم کاهش می یابد و جای خود را به انتقال داده می دهد. با توسعه شبکه های فیبر نوری، شبکه دوم شروع به جابجایی ارتباطات ماهواره ای از بازار ارتباطات ستون فقرات کرد.

4.2. سیستم VSAT

در میان فناوری های ماهواره ای، توجه ویژه ای به توسعه فناوری های ارتباطی ماهواره ای مانند VSAT (ترمینال دیافراگم بسیار کوچک) معطوف شده است.

بر اساس تجهیزات VSAT، می توان شبکه های چند سرویسی ساخت که تقریباً تمام خدمات ارتباطی مدرن را ارائه می دهند: دسترسی به اینترنت؛ اتصال تلفنی؛ ادغام شبکه های محلی (ساخت شبکه های VPN)؛ انتقال اطلاعات صوتی و تصویری؛ افزونگی کانال های ارتباطی موجود؛ جمع آوری داده ها، نظارت و کنترل از راه دور تاسیسات صنعتی و بسیاری موارد دیگر.

کمی تاریخ توسعه شبکه های VSAT با پرتاب اولین ماهواره ارتباطی آغاز می شود. در اواخر دهه 60، در جریان آزمایشات با ماهواره ATS-1، یک شبکه آزمایشی متشکل از 25 ایستگاه زمینی، ارتباطات تلفنی ماهواره ای در آلاسکا ایجاد شد. Linkabit، یکی از سازندگان اصلی Ku-band VSAT، با M/A-COM ادغام شد، که بعداً به تامین کننده اصلی تجهیزات VSAT تبدیل شد. Hughes Communications این بخش را از M/A-COM خریداری کرد و آن را به سیستم های شبکه Hughes تبدیل کرد. Hughes Network Systems در حال حاضر پیشروترین ارائه دهنده شبکه های ارتباطی ماهواره ای پهن باند در جهان است. یک شبکه ارتباطی ماهواره ای مبتنی بر VSAT شامل سه عنصر کلیدی است: یک ایستگاه کنترل مرکزی (CCS)، یک ماهواره تکرار کننده و پایانه های VSAT مشترک.

4.3. ایستگاه کنترل مرکزی

NCC شامل تجهیزات فرستنده گیرنده، دستگاه های تغذیه آنتن و مجموعه ای از تجهیزات است که وظایف نظارت و مدیریت عملکرد کل شبکه، توزیع مجدد منابع آن، تشخیص عیوب، خدمات شبکه صورتحساب و ارتباط با خطوط ثابت را انجام می دهد. برای اطمینان از قابلیت اطمینان ارتباطات، تجهیزات حداقل 100٪ افزونگی دارند. ایستگاه مرکزی با هر گونه خطوط ارتباطی ستون فقرات زمینی ارتباط برقرار می کند و قابلیت سوئیچ کردن جریان اطلاعات را دارد که از تعامل اطلاعاتی کاربران شبکه با یکدیگر و با مشترکین شبکه های خارجی (اینترنت، شبکه های سلولی، PSTN و غیره) پشتیبانی می کند.

4.4. ماهواره تکرار کننده

شبکه های VSAT بر اساس ماهواره های تکرار کننده زمین ثابت ساخته شده اند. مهم ترین ویژگی ماهواره، قدرت فرستنده های آنبرد و تعداد کانال های فرکانس رادیویی (ترانک یا فرستنده) روی آن است. ترانک استاندارد دارای پهنای باند 36 مگاهرتز است که با حداکثر توان خروجی در حدود 40 مگابیت در ثانیه مطابقت دارد. به طور متوسط ​​توان فرستنده ها بین 20 تا 100 وات است. در روسیه، ماهواره های ارتباطی و پخش یامال را می توان به عنوان نمونه هایی از ماهواره های تکرار کننده ذکر کرد. آنها برای توسعه بخش فضایی OAO Gascom در نظر گرفته شده اند و در موقعیت های مداری 49 درجه شرقی نصب شده اند. d. و 90 درجه اینچ د

4.5. پایانه های VSAT مشترک

پایانه VSAT مشترک یک ایستگاه ارتباطی ماهواره ای کوچک با آنتن با قطر 0.9 تا 2.4 متر است که عمدتاً برای تبادل اطلاعات قابل اعتماد از طریق کانال های ماهواره ای طراحی شده است. این ایستگاه از یک دستگاه تغذیه کننده آنتن، یک واحد فرکانس رادیویی خارجی در فضای باز و یک واحد داخلی (مودم ماهواره ای) تشکیل شده است. واحد خارجی یک فرستنده گیرنده کوچک یا فقط یک گیرنده است. واحد داخلی جفت شدن کانال ماهواره ای با تجهیزات ترمینال کاربر (کامپیوتر، سرور LAN، تلفن، فکس و غیره) را فراهم می کند.

5. تکنولوژی VSAT

دو نوع اصلی دسترسی به کانال ماهواره ای وجود دارد: دو طرفه (دوبلکس) و یک طرفه (ساده، نامتقارن یا ترکیبی).

هنگام سازماندهی دسترسی یک طرفه، همراه با تجهیزات ماهواره ای، لزوما از یک کانال ارتباطی زمینی (خط تلفن، فیبر نوری، شبکه های سلولی، اترنت رادیویی) استفاده می شود که به عنوان کانال درخواست استفاده می شود (به آن کانال معکوس نیز می گویند). کانال ماهواره ای به عنوان یک کانال مستقیم برای دریافت اطلاعات به پایانه مشترک (با استفاده از استاندارد DVB) استفاده می شود. به عنوان تجهیزات دریافت از یک کیت استاندارد استفاده می شود که شامل یک آنتن سهموی گیرنده، یک مبدل و یک گیرنده DVB ماهواره ای به شکل یک برد PCI نصب شده در رایانه یا یک بلوک USB خارجی است.

هنگام سازماندهی دسترسی دو طرفه، تجهیزات VSAT را می توان برای کانال های رو به جلو و معکوس استفاده کرد. وجود خطوط زمینی در این مورد ضروری نیست، اما می توان از آنها نیز استفاده کرد (مثلاً برای رزرو).

کانال مستقیم معمولاً مطابق با مشخصات استاندارد DVB-S تشکیل می شود و از طریق ماهواره ارتباطی به کلیه ایستگاه های مشترک شبکه واقع در منطقه کاری پخش می شود. جریان‌های TDMA نسبتاً پایین جداگانه در کانال معکوس تشکیل می‌شوند. در عین حال، برای افزایش توان عملیاتی شبکه، از فناوری به اصطلاح چند فرکانس TDMA (MF-TDMA) استفاده می شود که در هنگام بارگذاری بیش از حد یکی از کانال های معکوس، جهش فرکانس را فراهم می کند.

شبکه‌های VSAT را می‌توان بر اساس توپولوژی‌های زیر سازمان‌دهی کرد: توپولوژی کاملاً متصل ("هر یک با هر")، شعاعی ("ستاره") و توپولوژی شعاعی-گرهی (ترکیب). هر توپولوژی دارای مزایا و معایب خود است، انتخاب یک یا توپولوژی دیگر باید با در نظر گرفتن ویژگی های فردی پروژه انجام شود. ارتباط ماهواره ای نوعی ارتباط رادیویی است. سیگنال های ماهواره ای، به ویژه باندهای Ku و Ka با فرکانس بالا، در جو مرطوب (باران، مه، ابری) در معرض تضعیف قرار می گیرند. این نقص در هنگام طراحی سیستم به راحتی برطرف می شود.

ارتباطات ماهواره ای در معرض تداخل سایر امکانات رادیویی است. با این حال، برای ارتباطات ماهواره ای، باندهای فرکانسی اختصاص داده شده است که توسط سیستم های رادیویی دیگر استفاده نمی شود، و علاوه بر این، آنتن های با جهت باریک در سیستم های ماهواره ای برای حذف کامل تداخل استفاده می شود. بنابراین، بسیاری از کاستی های سیستم های ارتباطی ماهواره ای با طراحی شبکه مناسب، انتخاب فناوری و محل نصب آنتن برطرف می شود.

فناوری VSAT یک سیستم بسیار منعطف است که به شما امکان می‌دهد شبکه‌هایی ایجاد کنید که سخت‌ترین نیازها را برآورده کنند و طیف گسترده‌ای از خدمات داده را ارائه دهند. پیکربندی مجدد شبکه، از جمله تغییر پروتکل های تبادل، افزودن پایانه های جدید یا تغییر موقعیت جغرافیایی آنها، بسیار سریع انجام می شود. محبوبیت VSAT در مقایسه با سایر انواع ارتباطات در ایجاد شبکه های شرکتی با ملاحظات زیر توضیح داده می شود: برای شبکه هایی با تعداد پایانه های زیاد و با فواصل قابل توجه بین مشترکین، هزینه های عملیاتی بسیار کمتر از هنگام استفاده از شبکه های زمینی است.

6. سیستم ارتباط ماهواره ای جهانی Globalstar

سیستم Globalstar یک کنسرسیوم Globalstar L.P از شرکت های مخابراتی بین المللی Loral Space & Telecommunications، Qualcomm، Elsag Baily، Space Systems/Loral، Daimler-Benz Aerospace، Alenia، Alcatel، Hyundai، Dacom و اپراتورهای مخابراتی - France Telecom، Vodafone Goup است. این کنسرسیوم در سال 1991 تاسیس شد. سیستم گلوبالاستار به عنوان یک سیستم طراحی شده برای تعامل با شبکه های سلولی موجود، تکمیل و گسترش قابلیت های آنها از طریق ارتباطات خارج از مناطق تحت پوشش، شکل گرفت. علاوه بر این، این سیستم امکان استفاده از آن را به عنوان جایگزینی برای ارتباطات تلفن ثابت در مناطق دورافتاده که استفاده از ارتباطات سلولی یا شبکه عمومی به هر دلیلی امکان پذیر نیست، فراهم می کند.
در روسیه، اپراتور سیستم ارتباط ماهواره ای Globalstar، شرکت سهامی بسته GlobalTel است. CJSC GlobalTel به عنوان ارائه دهنده انحصاری خدمات ارتباط ماهواره ای سیار جهانی سیستم گلوبالاستار، خدمات ارتباطی را در سراسر فدراسیون روسیه ارائه می دهد. به لطف ایجاد CJSC "GlobalTel"، ساکنان روسیه فرصت دیگری برای برقراری ارتباط از طریق ماهواره از هر نقطه روسیه تا تقریباً هر نقطه جهان دارند.

سامانه گلوبال استار با کمک 48 ماهواره فعال و 8 ماهواره یدکی مدار پایین واقع در ارتفاع 1410 کیلومتری، ارتباطات ماهواره ای با کیفیت بالایی را برای مشترکین خود فراهم می کند. (876 مایل) از سطح زمین. این سیستم پوشش جهانی تقریباً کل سطح کره زمین را بین 700 عرض جغرافیایی شمالی و جنوبی با گسترش تا 740 فراهم می کند. به استثنای مناطق قطبی و برخی مناطق از بخش مرکزی اقیانوس ها. ماهواره های سیستم ساده و قابل اعتماد هستند.

6.1. بخش زمینی Globalstar

بخش زمینی سیستم گلوبالاستار شامل مراکز کنترل فضاپیما، مراکز کنترل ارتباطات، شبکه ای از دروازه های زمینی منطقه ای و شبکه تبادل داده است.
ایستگاه های دروازه برای سازماندهی دسترسی رادیویی برای کاربران سیستم گلوبالاستار به مراکز سوئیچینگ سیستم در هنگام برقراری ارتباط بین کاربران سیستم و همچنین با کاربران شبکه های ثابت و سیار زمینی و ماهواره ای که با اپراتورهای آنها ارتباط متقابل انجام می شود، طراحی شده اند. دروازه ها بخشی از سیستم گلوبالاستار هستند و خدمات مخابراتی قابل اعتمادی را به پایانه های مشترکین ثابت و سیار در سراسر منطقه خدمات جهانی ارائه می دهند.مراکز کنترل زمینی برنامه های ارتباطی برای دروازه ها را برنامه ریزی می کنند و تخصیص منابع ماهواره ای به هر دروازه را کنترل می کنند. مرکز کنترل بخش ماهواره ای سیستم ماهواره را نظارت می کند. همراه با ابزار مرکز ذخیره، مدارها را کنترل می کند، اطلاعات تله متری را پردازش می کند و دستورات را به صورت فلکی ماهواره صادر می کند. ماهواره های سیستم گلوبال استار به طور مداوم داده های تله متری را که سلامت سیستم را رصد می کند و همچنین اطلاعاتی در مورد وضعیت کلی ماهواره ها ارسال می کنند. این مرکز همچنین پرتاب ماهواره و روند استقرار آنها در فضا را رصد می کند. مرکز کنترل بخش ماهواره‌ای و مراکز کنترل زمینی از طریق شبکه انتقال داده‌های گلوبالاستار، تماس دائمی با یکدیگر دارند.

6.2. بخش زمینی Globalstar در روسیه

بخش زمینی روسیه از سیستم گلوبالاستار شامل 3 دروازه است که در نزدیکی مسکو، نووسیبیرسک و خاباروفسک قرار دارند. آنها قلمرو روسیه را از مرز جنوبی تا 74 گرم پوشش می دهند. با. ش و از مرز غربی تا نصف النهار 180 ارائه کیفیت تضمینی خدمات در جنوب موازی 70.

دروازه‌های روسی Globalstar از طریق گره‌های سوئیچینگ خودکار به شبکه PSTN متصل می‌شوند، دارای خطوط اتصال با مراکز سوئیچینگ بین‌المللی هستند، و همچنین توسط مسیرهای دیجیتال "هر یک به هر" به هم متصل می‌شوند. هر دروازه با شبکه های ثابت و سلولی موجود در روسیه یکپارچه شده است. ایستگاه های دروازه وضعیت یک ایستگاه راه دور شبکه ملی فدراسیون روسیه را دارند. بخش روسی سیستم ماهواره ای گلوبالاستار به عنوان یک شبکه ارتباطی جدید در قلمرو فدراسیون روسیه در نظر گرفته می شود.

6.3. فناوری سیستم گلوبالاستار

ماهواره ها بر اساس معماری "خم لوله" کار می کنند - دریافت سیگنال مشترک، چندین ماهواره با استفاده از فناوری CDMA، به طور همزمان آن را به نزدیکترین ایستگاه دروازه زمینی پخش می کنند. دروازه زمین قوی ترین سیگنال را انتخاب می کند، آن را مجاز می کند و آن را به طرف فراخوان هدایت می کند.

6.4. زمینه های کاربرد سیستم گلوبالاستار

سیستم گلوبالاستار برای ارائه خدمات ماهواره ای با کیفیت بالا به طیف گسترده ای از کاربران از جمله: صدا، پیام کوتاه، رومینگ، موقعیت یابی، فکس، داده، اینترنت موبایل طراحی شده است.

مشترکینی که از دستگاه‌های قابل حمل و سیار استفاده می‌کنند می‌توانند مشاغل و افرادی باشند که در مناطقی کار می‌کنند که تحت پوشش شبکه‌های تلفن همراه نیستند، یا کار خاص آنها شامل سفرهای کاری مکرر به مکان‌هایی است که هیچ ارتباطی وجود ندارد یا کیفیت پایینی از ارتباطات وجود دارد.

این سیستم برای یک مصرف کننده گسترده طراحی شده است: نمایندگان رسانه ها، زمین شناسان، کارگران استخراج و فرآوری نفت و گاز، فلزات گرانبها، مهندسان عمران، مهندسان قدرت. کارمندان ساختارهای دولتی روسیه - وزارتخانه ها و ادارات (به عنوان مثال، وزارت موقعیت های اضطراری) می توانند به طور فعال از ارتباطات ماهواره ای در فعالیت های خود استفاده کنند. کیت های ویژه برای نصب بر روی وسایل نقلیه می تواند هنگام استفاده در وسایل نقلیه تجاری، ماهیگیری و سایر انواع کشتی های دریایی و رودخانه ای، حمل و نقل ریلی و غیره موثر باشد.

7. طراحی شبکه ارتباطی ماهواره ای.

7.1. محاسبه هزینه های سرمایه ای برای پرتاب ماهواره و نصب تجهیزات لازم.

جدول 1.1 - داده های اولیه برای محاسبه هزینه های سرمایه

K o - سرمایه گذاری سرمایه برای خرید تجهیزات برای سرویس ماهواره.

K ج - سرمایه گذاری سرمایه برای دستیابی به ماهواره.

K m - هزینه نصب تجهیزات؛

K tr - هزینه های حمل و نقل؛

ایده ایجاد سیستم های ارتباطی ماهواره ای جهانی بر روی زمین در سال 1945 مطرح شد. آرتور کلارککه بعدها به یک نویسنده مشهور علمی تخیلی تبدیل شد. اجرای این ایده تنها 12 سال پس از ظهور موشک های بالستیک امکان پذیر شد که با آن 4 اکتبر 1957اولین ماهواره مصنوعی زمین (AES) به مدار زمین پرتاب شد. برای کنترل پرواز ماهواره، یک فرستنده رادیویی کوچک روی آن قرار داده شد - یک فانوس دریایی که در محدوده کار می کند 27 مگاهرتز. بعد از چند سال 12 آوریل 1961. برای اولین بار در جهان در فضاپیمای شوروی "Vostok" Yu.A. گاگارین یک پرواز تاریخی به دور زمین انجام داد. در همان زمان، فضانورد ارتباط منظمی با زمین از طریق رادیو داشت. بدین ترتیب کار سیستماتیک بر روی مطالعه و استفاده از فضای بیرونی برای حل مسائل مختلف صلح آمیز آغاز شد.

ایجاد فناوری فضایی توسعه سیستم های بسیار کارآمد برای ارتباطات و پخش رادیویی دوربرد را ممکن کرد. در ایالات متحده، کار فشرده بر روی ایجاد ماهواره های ارتباطی آغاز شد. چنین کارهایی در کشور ما آغاز شد. قلمرو وسیع آن و توسعه ضعیف ارتباطات، به ویژه در مناطق کم جمعیت شرقی، که ایجاد شبکه های ارتباطی با استفاده از سایر ابزارهای فنی (RRL، خطوط کابلی و غیره) با هزینه های بالایی همراه است، این نوع ارتباط جدید را بسیار امیدوارکننده کرده است. .

در خاستگاه ایجاد سیستم های رادیویی ماهواره ای داخلی دانشمندان و مهندسان برجسته داخلی بودند که سرپرستی مراکز تحقیقاتی بزرگ را بر عهده داشتند: م.ف. رشتنف، M.R. کاپلانوف، N.I. کلاشینکف، ال.یا. کانتور

وظایف اصلی پیش روی دانشمندان به شرح زیر بود:

توسعه تکرارکننده های ماهواره ای برای پخش تلویزیونی و ارتباطات ("صفحه نمایش"، "رنگین کمان"، "هالز")، از سال 1969، تکرار کننده های ماهواره ای در یک آزمایشگاه جداگانه به سرپرستی M.V. برادسکی;

ایجاد پروژه های سیستمی برای ساخت ارتباطات ماهواره ای و پخش.

توسعه تجهیزات برای ایستگاه های زمینی (ES) ارتباطات ماهواره ای: مدولاتورها، دمولاتورهای کاهش آستانه سیگنال های FM (مدولاسیون فرکانس)، دستگاه های دریافت و ارسال و غیره.

انجام کارهای پیچیده برای تجهیز ایستگاه های ارتباطی و پخش ماهواره ای به تجهیزات.

توسعه تئوری ردیابی دمدولاتورهای FM با کاهش آستانه نویز، روش‌های دسترسی چندگانه، روش‌های مدولاسیون و کدگذاری تصحیح خطا.

توسعه اسناد نظارتی و فنی برای کانال ها، مسیرهای تلویزیون و تجهیزات ارتباطی سیستم های ماهواره ای؛

توسعه سیستم های کنترل و مانیتورینگ AP و شبکه های ارتباطی و پخش ماهواره ای.

متخصصان NIIR بسیاری از سیستم‌های ارتباطی و پخش ماهواره‌ای ملی ایجاد شد که هنوز هم فعال هستند. تجهیزات فرستنده و گیرنده زمینی و هوابرد این سیستم ها نیز در NIIR توسعه یافته است. علاوه بر تجهیزات، متخصصان مؤسسه روش‌هایی را برای طراحی خود سیستم‌های ماهواره‌ای و دستگاه‌های منفرد موجود در آنها پیشنهاد کردند. تجربه طراحی سیستم های ارتباطی ماهواره ای متخصصان NIIR در نشریات علمی و تک نگاری های متعدد منعکس شده است.

6.1. اولین خطوط ارتباطی و پخش ماهواره ای از طریق ماهواره "مولنیا-1"

اولین آزمایش‌ها بر روی ارتباطات ماهواره‌ای با انعکاس امواج رادیویی از ماهواره بازتابنده آمریکایی "اکو" و ماه، که به عنوان تکرارکننده‌های غیرفعال استفاده می‌شوند، توسط متخصصان NIIR انجام شد. در سال 1964. تلسکوپ رادیویی در رصدخانه روستای زیمنکی، منطقه گورکی، پیام های تلگراف و یک نقاشی ساده از رصدخانه انگلیسی "Jodrell Bank" دریافت کرد.

این آزمایش امکان استفاده موفقیت آمیز از اجرام فضایی برای سازماندهی ارتباطات روی زمین را ثابت کرد.

چندین پروژه سیستمی در آزمایشگاه ارتباطات ماهواره ای آماده شد و سپس در توسعه اولین سیستم ارتباطات ماهواره ای داخلی "Molniya-1" شرکت کرد. محدوده فرکانس زیر 1 گیگاهرتزسازمان اصلی برای ایجاد این سیستم، موسسه تحقیقاتی ارتباطات رادیویی مسکو (MNIIRS) بود. طراح ارشد سیستم مولنیا-1 است آقای. کاپلانوف- معاون رئیس MNIIRS.

در دهه 1960، NIIR در حال توسعه یک مجتمع فرستنده گیرنده برای سیستم رله رادیویی تروپوسفر Horizont بود که همچنین در محدوده فرکانس زیر 1 گیگاهرتز کار می کرد. این مجموعه اصلاح شد و تجهیزات ایجاد شده به نام "Horizon-K" برای تجهیز اولین خط ارتباطی ماهواره ای "Molniya-1" که مسکو و ولادیوستوک را به هم متصل می کرد، استفاده شد. این خط برای انتقال یک برنامه تلویزیونی یا یک طیف گروهی از 60 کانال تلفن در نظر گرفته شده بود. با مشارکت متخصصان NIIR دو ایستگاه زمینی (ES) در این شهرها تجهیز شد. MRIRS برای اولین ماهواره ارتباطی مصنوعی Molniya-1 که با موفقیت به فضا پرتاب شد، یک تکرارکننده داخلی توسعه داد. 23 آوریل 1965. در مداری بسیار بیضوی با دوره چرخش به دور زمین 12 ساعت پرتاب شد. چنین مداری برای خدمت به قلمرو اتحاد جماهیر شوروی واقع در عرض های جغرافیایی شمالی مناسب بود، زیرا به مدت هشت ساعت در هر مدار ماهواره قابل مشاهده بود. از هر نقطه از کشور علاوه بر این، پرتاب به چنین مداری از قلمرو ما با انرژی کمتری نسبت به مدار زمین ثابت انجام می شود. مدار ماهواره مولنیا-1 اهمیت خود را تا به امروز حفظ کرده است و علیرغم توسعه غالب ماهواره های زمین ایستا مورد استفاده قرار می گیرد.

6.2. اولین سامانه ماهواره ای جهان «اوربیتا» برای توزیع برنامه های تلویزیونی

پس از تکمیل تحقیقات بر روی قابلیت های فنی ماهواره "Molniya-1" توسط متخصصان NIIR N.V. Talyzin و L.Ya. کانتورپیشنهاد شد با ایجاد اولین سامانه پخش ماهواره ای جهان "اوربیتا" مشکل تامین برنامه های تلویزیونی از تلویزیون مرکزی به مناطق شرق کشور حل شود. در باند 1 گیگاهرتز بر اساس تجهیزات "Horizon-K".

در سال 1965-1967.در مدت زمان بی سابقه ای در مناطق شرقی کشورمان، 20 ایستگاه زمینی «اوربیتا» و یک ایستگاه فرستنده مرکزی جدید «رزرو» به طور همزمان ساخته و به بهره برداری رسید. سیستم Orbita به اولین سیستم توزیع دایره ای، تلویزیونی و ماهواره ای در جهان تبدیل شده است که در آن از امکانات ارتباطات ماهواره ای به طور موثر استفاده می شود.

لازم به ذکر است که باندی که در آن سیستم جدید Orbita در فرکانس 800-1000 مگاهرتز کار می‌کرد، با باندی که مطابق با مقررات رادیویی برای سرویس ماهواره ثابت اختصاص داده شده بود مطابقت نداشت. کار بر روی انتقال سیستم Orbita به باند C 6/4 گیگاهرتز توسط متخصصان NIIR در دوره 1970-1972 انجام شد. این ایستگاه که در محدوده فرکانس جدید کار می کند، Orbita-2 نام گرفت. برای آن، مجموعه کاملی از تجهیزات برای کار در محدوده فرکانس بین المللی - در بخش زمین-فضا - در باند 6 گیگاهرتز، در بخش فضا-زمین - در باند 4 گیگاهرتز ایجاد شد. تحت هدایت V.M. سیرلیناسیستمی برای اشاره و ردیابی خودکار آنتن ها با یک دستگاه نرم افزاری توسعه داده شد. این سیستم از یک اتومات اکسترمال و روش اسکن مخروطی استفاده می کرد.

ایستگاه "Orbita-2" شروع به ریشه یابی کرد از سال 1972.، آ تا پایان سال 1986. حدود 100 مورد از آنها ساخته شده است.بسیاری از آنها در حال حاضر ایستگاه های فرستنده گیرنده را کار می کنند.

بعداً، برای بهره برداری از شبکه Orbita-2، اولین ماهواره رادوگا زمین ثابت شوروی ایجاد و به مدار پرتاب شد، که تکرارکننده چند بشکه ای آن در NIIR (رهبر کار A.D. Fortushenko و شرکت کنندگان آن M.V. Brodsky, A. I. Ostrovsky، Yu.M. Fomin، و غیره) در همان زمان، فن آوری ساخت و روش های پردازش زمینی محصولات فضایی ایجاد و تسلط یافت.

برای سیستم Orbita-2، فرستنده های Gradient جدید (I.E. Mach، M.Z. Zeitlin، و غیره)، و همچنین تقویت کننده های پارامتریک (A.V. Sokolov، E.L. Ratbil، B.C. Sanin، V.M. Krylov) و دستگاه های دریافت سیگنال (V.I. Dyachkov، V.M.) توسعه یافتند. دوروفیف، یو.آ. افاناسیف، وی.آ. پولوخین و غیره).

6.3. اولین سیستم پخش مستقیم تلویزیون جهان "اکران"

توسعه گسترده سیستم Orbita به عنوان وسیله ای برای ارائه برنامه های تلویزیونی در اواخر دهه 70 به دلیل هزینه بالای AP از نظر اقتصادی غیرقابل توجیه شد، که نصب آن را در نقطه ای با جمعیت کمتر از 100-200 هزار نفر غیرمناسب می کند. مردم. سیستم Ekran با عملکرد در محدوده فرکانس زیر 1 گیگاهرتز و داشتن قدرت فرستنده بالای تکرارکننده داخلی (تا 300 وات) مؤثرتر بود. هدف از ایجاد این سیستم پوشش دادن مناطق کم جمعیت در سیبری، شمال دور و بخشی از شرق دور با پخش تلویزیونی بود. برای اجرای آن، فرکانس های 714 و 754 مگاهرتز اختصاص داده شد که در آن امکان ایجاد دستگاه های گیرنده نسبتاً ساده و ارزان وجود داشت. سامانه اکران در واقع به اولین سیستم پخش مستقیم ماهواره ای جهان تبدیل شد.

امکانات پذیرایی این سیستم باید هم برای خدمات رسانی به جوامع کوچک و هم برای دریافت انفرادی برنامه های تلویزیونی مقرون به صرفه باشد.

اولین ماهواره سامانه اکران پرتاب شد 26 اکتبر 1976. به مدار زمین ثابت در 99 درجه شرقی. کمی بعد در کراسنویارسک، ایستگاه های دریافت جمعی "Ekran-KR-1" و "Ekran-KR-10" با قدرت فرستنده تلویزیونی خروجی 1 و 10 وات تولید شدند. ایستگاه زمینی ارسال سیگنال به ماهواره "اکران" دارای آنتنی با قطر آینه 12 متر بود که مجهز به فرستنده "Gradient" با توان 5 کیلووات بود که در باند 6 گیگاهرتز کار می کرد. واحدهای دریافت این سیستم که توسط متخصصان NIIR توسعه یافته است، ساده‌ترین و ارزان‌ترین ایستگاه‌های دریافت در آن سال‌ها بودند. تا پایان سال 87 تعداد ایستگاه های اکران نصب شده به 4500 رسید.

6.4 سیستم های توزیع برنامه های تلویزیونی "مسکو" و "مسکو-گلوبال"

پیشرفت بیشتر در توسعه سیستم های پخش تلویزیونی ماهواره ای در کشور ما با ایجاد سیستم "Moskva" همراه است که در آن ES های منسوخ شده سیستم Orbita با ES های کوچک جایگزین شدند. توسعه ES های کوچک آغاز شد. در سال 1974در ابتکار عمل N.V. تالیزینا و L.Ya. کانتور.

برای سیستم Moskva در ماهواره Gorizont، یک ترانک با قدرت بالا ارائه شد که در باند 4 گیگاهرتز به یک آنتن با هدایت باریک کار می کرد. نسبت های انرژی در سیستم به گونه ای انتخاب شدند که استفاده از یک آنتن سهموی کوچک با قطر آینه 2.5 متر را بدون هدایت خودکار در گیرنده ES تضمین می کردند. ویژگی اصلی سیستم "مسکو" رعایت دقیق هنجارهای چگالی شار توان طیفی در سطح زمین بود که توسط مقررات به منظور ارتباط برای سیستم های خدمات ثابت تعیین شده بود.. این امکان استفاده از این سیستم را برای پخش تلویزیونی در سراسر اتحاد جماهیر شوروی فراهم کرد. این سیستم با کیفیت بالایی از برنامه تلویزیون مرکزی و برنامه رادیویی دریافت می کرد. متعاقباً کانال دیگری در سیستم ایجاد شد که برای انتقال صفحات روزنامه طراحی شده بود.

این ایستگاه ها همچنین در موسسات داخلی مستقر در خارج از کشور (در اروپا، شمال آفریقا و تعدادی از مناطق دیگر) گسترده شده است که امکان دریافت برنامه های داخلی را برای شهروندان ما در خارج از کشور فراهم می کند. هنگام ایجاد سیستم "Moskva" از تعدادی اختراع و راه حل های اصلی استفاده شد که امکان بهبود ساخت خود سیستم و مجتمع های سخت افزاری آن را فراهم کرد. این سیستم به عنوان نمونه اولیه بسیاری از سیستم‌های ماهواره‌ای بود که بعداً در ایالات متحده و اروپای غربی توسعه یافتند، که از ماهواره‌های با توان متوسط ​​که در باند خدمات ماهواره‌ای ثابت کار می‌کردند برای ارائه برنامه‌های تلویزیونی به ESهای کوچک و با هزینه متوسط ​​استفاده می‌کردند.

طی سالهای 1986-1988.یک سیستم ویژه "Moscow-Global" با APهای کوچک ایجاد شد که برای تامین برنامه های تلویزیون مرکزی به دفاتر نمایندگی داخلی در خارج از کشور و همچنین برای انتقال مقدار کمی از اطلاعات گسسته طراحی شده است. این سیستم نیز فعال است. سازماندهی یک کانال تلویزیونی، سه کانال برای انتقال اطلاعات گسسته با سرعت 4800 bps و دو کانال با سرعت 2400 bps را فراهم می کند. کانال های انتقال اطلاعات گسسته به نفع کمیته پخش تلویزیونی و رادیویی، TASS و APN (خبرگزاری سیاسی) مورد استفاده قرار گرفت. از دو ماهواره در مدار زمین ثابت در 11 درجه غربی برای پوشش تقریباً کل کره زمین استفاده می کند. و 96 درجه شرقی ایستگاه های دریافت دارای آینه ای به قطر 4 متر هستند، تجهیزات را می توان هم در یک ظرف مخصوص و هم در داخل خانه قرار داد.

خدمات ماهواره ای ثابت(FSS) برای سازماندهی ارتباط با ایستگاه های زمینی ثابت طراحی شده اند و معمولاً بر اساس ماهواره های رله پرتاب شده به مدار زمین ثابت ساخته می شوند. با توجه به ارتفاع زیاد مدار و تلفات سیگنال قابل توجه مرتبط با آن در خط فضا به زمین، آنتن های سهموی باریک ("ظروف") با قطر آینه از 60 سانتی متر تا 12 متر یا بیشتر، بسته به ویژگی ها، برای کار با ماهواره های ارتباطی زمین ایستا، تکرار کننده های داخلی استفاده می شود.

آنتن های با اندازه متوسط ​​(1.2 - 3.8 متر) برای سازماندهی ارتباطات دو طرفه در شبکه های مخابراتی ماهواره ای (شبکه های ارتباطی منطقه ای، محلی و شرکتی، انتقال داده ها، توزیع برنامه های تلویزیونی و غیره) بر اساس ماهواره های با قدرت متوسط ​​استفاده می شود.

آنتن هایی با اندازه کمتر از 1 متر به طور گسترده در سیستم های پخش مستقیم تلویزیون ماهواره ای (NTV) مبتنی بر ماهواره های قدرتمند تخصصی و همچنین در شبکه های دسترسی به اینترنت پرسرعت استفاده می شوند.

ماهواره های "Gorizon" و "Express" سیستم های ستون فقرات کم مصرف هستند، آنتن هایی با اندازه 4.5-12 متر برای کار با آنها مورد نیاز است.

سیستم های توان متوسط ​​نیز شامل ماهواره های Express-M، Kupon و Yamal هستند که امکان استفاده از ایستگاه های زمینی کوچک با آنتن هایی به قطر 1.2-2.4 متر را برای کار با آنها فراهم می کند. ماهواره های داخلی نمونه ای از سیستم NTV هستند. Gals "، "Bonum-1" و خارجی "Astra" و "DirekTV"، کار با آنتن هایی با قطر 45-90 سانتی متر.

در حال حاضر بیش از صد ماهواره ارتباطی زمین ثابت برای مقاصد مختلف در جهان بهره برداری می شود. تا 80 درصد از منابع سیستم های ماهواره ای زمین ایستا برای توزیع برنامه های تلویزیونی استفاده می شود. منابع باقی مانده با انتقال داده و ارتباطات تلفنی بارگیری می شوند.

خدمات ماهواره ای سیار(MCS) برای برقراری ارتباط با اجسام متحرک استفاده می شود. در حال حاضر، محبوب ترین سیستم MSS "Inmarsat" (Inmarsat) است که بر روی ماهواره های geostationary ساخته شده است. در ابتدا، این سیستم برای برقراری ارتباط با کشتی های دریایی ایجاد شد، اما سپس شروع به استفاده در خشکی کرد. طیف گسترده‌ای از ایستگاه‌های مشترک Inmarsat وجود دارد که بر روی کشتی‌ها، اتومبیل‌ها، هواپیماها و همچنین ایستگاه‌های قابل حمل نصب شده‌اند که به اندازه یک جعبه وابسته هستند که در مناطق دورافتاده و در مناطق فاجعه‌بار استفاده می‌شوند. توسعه بیشتر MSS ایجاد سیستم هایی است که قادر به کار با اندازه کوچک هستند تلفن همراه، ایستگاه های مشترکی که نیاز به استفاده از ماهواره های تخصصی دارد که معمولاً در مدارهای پایین (500-1500 کیلومتر) قرار می گیرند. ارتفاع نسبتا پایین مدار آنها می تواند اندازه و قدرت دستگاه های مشترک را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. در این حالت، ماهواره ها نسبت به سطح زمین حرکت می کنند و تنها 10-15 دقیقه در منطقه دید مشترک قرار می گیرند، بنابراین، برای حفظ تداوم ارتباط، باید ماهواره های زیادی در مدار باشند.

عملیات اولین سیستم از این دست، Iridium MSS و چندین سیستم مشابه دیگر در حال حاضر آغاز شده است. با توجه به زمان کوتاهی که یک ماهواره در منطقه دید مشترک سپری می کند (برای سیستم ایریدیوم فقط 7 دقیقه است)، برای اطمینان از تداوم ارتباط، صورت فلکی ماهواره باید از چندین ده ماهواره تشکیل شده باشد.

به عنوان مثال، پروژه روسیه "Gonets" پرتاب 36 ماهواره را فراهم می کند، در حالی که سیستم های بین المللی از 48 ماهواره (Globalstar)، 66 (Iridium) و حتی 288 (Teledesic) تشکیل شده است.

نقطه ضعف سیستم های مدار پایین پیچیدگی صورت فلکی فضایی و مدیریت آن و همچنین نیاز به جایگزینی دائمی ماهواره ها به دلیل کوتاه بودن مدت زمان وجود آنها در مدارهای پایین (5-7 سال نسبت به 12-15 سال) است. برای geostationary)، که به طور قابل توجهی هزینه خدمات چنین سیستم هایی را افزایش می دهد. سیستم‌های MSS مبتنی بر ماهواره‌های قدرتمند زمین‌ایستا، و همچنین سیستم‌های ماهواره‌ای در مدارهای بسیار بیضوی، می‌توانند به طور جدی با ماهواره‌های مدار پایین رقابت کنند. سیستم‌های ماهواره‌ای مدرن طیف گسترده‌ای از خدمات ارتباطی از توزیع برنامه‌های تلویزیونی و رادیویی، شبکه‌های ارتباطی منطقه‌ای، شرکتی و جهانی و تبادل داده تا ارتباط شخصی با هر نقطه از جهان را با استفاده از پایانه‌های ماهواره‌ای قابل حمل ارائه می‌دهند. بسته به نیاز کاربران از ترکیب های مختلفی از سیستم های ارتباطی زمینی و ماهواره ای استفاده می شود. در بسیاری از موارد، سیستم های ارتباطی ماهواره ای ارزان ترین و مقرون به صرفه ترین در مقایسه با سیستم های زمینی هستند.

باندهای فرکانس

استفاده از فرکانس های مختلف برای سیستم های ارتباطی و پخش رادیویی، از جمله ماهواره، به شدت توسط سازمان های بین المللی تنظیم می شود. این امر برای دستیابی به سازگاری بین سیستم های مختلف و همچنین جلوگیری از تداخل متقابل در عملکرد سرویس های مختلف ضروری است. در سال 1977، کنفرانس جهانی رادیو اداری (WARC-77) برای برنامه ریزی سرویس ماهواره ای پخش برگزار شد که در آن مقررات رادیویی فعلی به تصویب رسید. مطابق با آن، کل قلمرو زمین به سه منطقه تقسیم می شود که هر کدام دارای باندهای فرکانسی خاص خود برای پخش است.

منطقه 1 شامل آفریقا، اروپا، روسیه، مغولستان و کشورهای مستقل مشترک المنافع است.

منطقه 2 قاره آمریکا را پوشش می دهد.

منطقه 3 قلمرو جنوب و جنوب شرق آسیا، استرالیا و کشورهای جزیره ای منطقه اقیانوس آرام است.

بر اساس این آیین نامه، چندین محدوده فرکانسی برای سیستم های ارتباطی ماهواره ای در نظر گرفته شده است که هر یک با یک حرف از الفبای لاتین یک نام نمادین دریافت کرده اند.

نام محدوده	پهنای باند بر حسب گیگاهرتز
باند L	1.452-1.550 و 1.610-1.710
S - محدوده
ج - محدوده	3.40 -5.25 و 5.725 - 7.075
X - محدوده
کی - محدوده	10.70 - 12.75 و 12.75 - 14.80
کا - محدوده	15.40 - 26.50 و 27.00 - 30.20
K - محدوده

اکثر سیستم های ارتباطی ماهواره ای موجود مبتنی بر ماهواره های زمین ایستا در باندهای C (6/4 گیگاهرتز) و Ku (14/11 گیگاهرتز) کار می کنند. Ka-range هنوز در کشور ما به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته است، اما در آمریکا و اروپا به سرعت در حال توسعه است.

بازده دریافت آنتن های بازتابنده ("ظروف") متناسب با تعداد طول موج هایی است که در قطر آن مناسب است. و با افزایش فرکانس طول موج کاهش می یابد. بنابراین برای همین کارایی، ابعاد آنتن ها با افزایش فرکانس کاهش می یابد. اگر برای دریافت در باند C یک آنتن 2.4 - 4.5 متر مورد نیاز است ، برای باند Ku اندازه آن به 0.6 - 1.5 متر کاهش می یابد ، برای باند Ka از قبل می تواند 30 - 90 سانتی متر باشد و برای محدوده K - - فقط 10-15 سانتی متر

برای همان اندازه، یک آنتن باند Ku حدود 9.5 دسی بل بهره بیشتری نسبت به آنتن باند C دارد. به طور معمول، EIRP ماهواره های باند C از 40-42 دسی بل تجاوز نمی کند، در حالی که سطوح EIRP باند Ku 50-54 دسی بل غیر معمول نیست. سیستم های ارتباط ماهواره ای ثابت و حتی 60-62 دسی بل برای ماهواره های سیستم های NTV. به همین دلایل، بهره دریافت آنتن‌ها در ماهواره‌های فرستنده در باند Ku بیشتر از باند C است. در نتیجه، اندازه آنتن و قدرت ارسال ایستگاه زمینی در باند Ku در اکثر موارد کوچک‌تر از باند C است.

به عنوان مثال، برای کار با ماهواره Horizon در باند C، ایستگاه های زمینی با آنتن حداقل 3.5 متر و فرستنده حدود 20 وات مورد نیاز است. در عین حال، ایستگاه های زمینی با ظرفیت مشابه برای کار با ماهواره "Intelsat" (Intelsat) در باند Ku می توانند به آنتن هایی با قطر 1.2 متر و فرستنده 1 وات مجهز شوند. هزینه ایستگاه اول حدود دو برابر ایستگاه دوم با همان مشخصات کاربری است.

به نفع باند Ku نیز این واقعیت است که پهنای باند اختصاص داده شده توسط ITU برای سیستم های ارتباطی ماهواره ای در این باند بیش از دو برابر پهنای باند در باند C است.

از معایب باند Ku می توان به افزایش تلفات در هنگام بارندگی در مقایسه با باند C اشاره کرد که برای جبران آنها نیاز به ایجاد حاشیه افزایش آنتن دارد. این امر استفاده از باند Ku را در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری محدود می کند. برای اکثر مناطق روسیه، حاشیه مورد نیاز از 3-4 دسی بل تجاوز نمی کند، برای ایجاد آن کافی است قطر آنتن را 20-30٪ در مقایسه با مناطق با آب و هوای خشک افزایش دهید.

در ارتباط با موارد فوق اکثر شبکه های ارتباطی ماهواره ای مبتنی بر VSAT در باند Ku ساخته شده اند.

برای عملکرد سیستم های ارتباطی ماهواره ای، باندهای فرکانسی خاصی اختصاص داده شده است که می توان تعداد زیادی کانال را در داخل آنها قرار داد.

با تکنیک‌های مدولاسیون فعلی، پهنای باند یک کانال سیمپلکس منفرد (یک جهته)، که بر حسب کیلوهرتز (کیلوهرتز) بیان می‌شود، تقریباً برابر با نرخ انتقال است که بر حسب کیلوبیت بر ثانیه (کیلوبیت بر ثانیه) بیان می‌شود. بنابراین، برای انتقال داده در یک جهت با سرعت 64 کیلوبیت بر ثانیه، پهنای باند حدود 65 کیلوهرتز و برای کانال E1 (2048 کیلوبیت بر ثانیه)، پهنای باند حدود 2 مگاهرتز مورد نیاز است.

برای ارتباط دو طرفه (دوطرفه) پهنای باند مورد نیاز باید دو برابر شود. بنابراین، برای سازماندهی یک کانال دوبلکس با نرخ انتقال 2 مگابیت بر ثانیه، باند فرکانسی حدود 4 مگاهرتز مورد نیاز است. این نسبت برای اکثر کانال های رادیویی دیگر، نه فقط کانال های ماهواره ای، صادق است.

برای یک مخزن ماهواره استاندارد با پهنای باند 36 مگاهرتز، حداکثر سرعت انتقال حدود 36 مگابیت بر ثانیه است. اما اکثر کاربران به چنین سرعت بالایی نیاز ندارند و تنها از بخشی از این پهنای باند استفاده می کنند. بنابراین ده ها کاربر می توانند در یک ترانک ماهواره کار کنند و لازم است اقداماتی برای جداسازی سیگنال های کاربران مختلف انجام شود.