4.4. Типы спутниковых систем
Спутниковая связь используется для организации высокоскоростных микроволновых протяженных линий. Так как для таких линий связи нужна прямая видимость, которую из-за кривизны Земли невозможно обеспечить на больших расстояниях, то спутник как отражатель сигнала является естественным решением этой проблемы (рис. 10.10).
Рис. 10.10. Спутник как отражатель сигнала
Для спутниковой связи союз ITU выделил несколько частотных диапазонов (L,S,C,Ku,Ka). Каждый диапазон состоит из потоков Земля-спутник (восходящая частота) и спутник-Земля (нисходящая частота).
Сегодня используют три группы круговых орбит, отличающихся высотой над Землей (рис. 10.11):
геостационарная орбита (Geostationary Orbit, GEO) — 35 863 км:
средневысотная орбита (Medium Earth Orbit, MEO) — 5000-15 000 км;
маловысотная орбита (Low Earth Orbit, LEO) — 100-1000 км.
Рис. 10.11. Типы орбит спутников
Геостационарный спутник
Геостационарный спутник «висит» над определенной точкой экватора, в точности следуя скорости вращения Земли. При этом:
в зоне прямой видимости оказывается четверть поверхности Земли, и возможно организовать широковещание в пределах страны или даже континента
сам спутник неподвижен для наземных антенн, что значительно облегчает организацию связи, так как не нужно автоматически корректировать направление наземной антенны.
такой спутник находится за пределами земной атмосферы и меньше изнашивается.
Место на орбите геостационарного спутника также регулируется союзом ITU. Сегодня наблюдается определенный дефицит таких мест, так как геостационарные спутники не могут располагаться на орбите ближе, чем 2° друг к другу. Из этого следует, что на орбите может находиться не более 180 геостационарных спутников.
Средне- и низкоорбитальные спутники
Обеспечивают диаметр покрытия от 10000 до 15000 км и задержку распространения сигнала 50 мс. Наиболее известной услугой, является глобальная система навигации (Global Positioning System, GPS). GPS — это всеобщая система определения текущих координат пользователя на поверхности Земли или в околоземном пространстве. GPS состоит из 24 спутников — это то минимальное число спутников, которое необходимо для 100- процентного покрытия территории Земли.
Достоинства и недостатки низкоорбитальных спутников противоположны соответствующим качествам геостационарных спутников. Главное их достоинство — близость к Земле, а значит, пониженная мощность передатчиков, малые размеры антенн и небольшое время распространения сигнала (около 20-25 мс). Кроме того, их легче запускать. Основной недостаток — малая площадь покрытия, диаметр которой составляет всего около 8000 км. Период оборота такого спутника вокруг Земли составляет 1,5-2 часа, а время видимости спутника наземной станцией — всего 20 минут. Это значит, что постоянная связь с помощью низкоорбитальных спутников может быть обеспечена, только когда на орбите находится достаточно большое их количество. Кроме того, атмосферное трение снижает срок службы таких спутников до 8-10 лет.
Основным назначением низкоорбитальных спутников - поддержание мобильной связи.