1 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕММ СВЯЗИ
В современных системах связи, вещания или навигации искусственные спутники Земли (ИСЗ) исполняют роль ретрансляционной радиостанции.
Система радиосвязи при наличии бортовой аппаратуры называется системой с активной ретрансляцией сигнала или системой с активным спутником.
Система с активной ретрансляцией сигнала в зависимости от высоты орбиты h и расстояния R между корреспондентами может быть выполнена как система с мгновенной ретрансляцией (система в реальном масштабе времени) и как система с задержанной ретрансляцией. На рисунке 1.1 изображено принцип организации связи через ИСЗ.
Рисунок 1.1 - принцип организации связи через ИСЗ.
Обеспечение длительной непрерывной связи на невысоких орбитах ИСЗ требует увеличение количества спутников.
Совокупность ИСЗ, снабженных соответствующей аппаратурой, или космическая группировка образуют космический сегмент системы, масштабы которого определяются назначением системы связи, вещания или навигации.
Наземная часть системы объединяет всю совокупность наземных сооружений и оборудования, и состоит из наземного сегмента управления и пользовательского сегмента.
Наземный сегмент управления решает задачу передачи и коммутации информационных потоков, но чаще функции управления и передачи решаются отдельными составляющими наземного сегмента. Для этого сооружаются специальные земные шлюзы и станции управлении. Номенклатура пользовательского сегмента широка и включает: переносные терминалы пользователя; станции для индивидуального приема ТВ вещания и многие другие варианты.
Структурная схема радиосвязи через ИСЗ изображена на рисунке 1.2
Рисунок 1.2 - структурная схема радиосвязи через ИСЗ
Структурная схема дуплексной связи между ЗС, размещенными в точках А и Б при активной ретрансляции сигнала. Здесь сообщение С1 подводится к модулятору М станции ЗСА, в результате чего осуществляется модуляция колебаний с несущей частотой f1 . Эти колебания от передатчика П подводятся к антенне АА1 и излучаются в сторону ИСЗ, где принимаются бортовой антенной А ретранслятора. Затем колебания с частотой f1 поступают на разделительный фильтр (РФ), усиливаются приемником Пр1 , преобразуются к частоте f2, и поступают к передатчику П1. С выхода передатчика колебания с частотой f2 через РФ подводятся к бортовой антенне А и излучаются в сторону Земли. Эти колебания принимаются антенной АБ1 станцией ЗСБ, подводятся к приемнику (Пр) и детектору (Дет), на выходе которого выделяется сообщение С1. Передача от ЗСБ к станции ЗСА сообщения С2 происходит по частоте f3 аналогичным образом, причем на бортовом ретрансляторе осуществляется преобразование колебаний с несущей частотой f 3 в колебания с частотой f4 .
Службы спутниковой связи.
Радиослужбы (службы радиосвязи) - определенные Регламентом радиосвязи Международного союза электросвязи службы передачи и (или) приема радиоволн соответствующими радиоэлектронными средствами пользователей радиочастотного ресурса.
На рисунке 1.3 изображены службы радиосвязи.
Рисунок 1.3 - службы радиосвязи
Фиксированная спутниковая служба.
Системы фиксированной спутниковой службы (ФСС) предназначены для обеспечения связи между стационарными пользователями. Для систем ФСС выделены следующие диапазоны частот: C (4/6 ГГц), Ku (11/14 ГГц) и Ka (20/30 ГГц). К разряду ФСС относят также связь по фидерным линиям, которые формируют высокоскоростные каналы между наземными станциями (центральными, сопряжения и др.). Эти каналы работают в тех же диапазонах частот.
Услуги ФСС предоставляют пять крупных международных организаций и около 50 региональных и национальных компаний (по информации на 2005 год).
К наиболее значимым коммерческим системам фиксированной связи можно отнести: “Intelsat”, “Интерспутник”, “Eutelsat”, “Arabsat” и “Asiasat”.
Радиовещательная спутниковая служба.
Радиовещательная спутниковая служба (РСС) предназначена для приема телевизионных и радиовещательных программ и является главной службой систем спутникового непосредственного телевизионного (СНТВ или НТВ) и спутникового непосредственного радиовещания (СНРВ).
В настоящее время все системы телерадиовещания строятся на базе геостационарных спутников. В этой области телекоммуникаций, где основное требование к системе - сплошное покрытие обслуживаемых территорий, преимущества спутниковых систем перед другими средствами связи проявляются в наибольшей степени.
Перспективные направления развития спутникового телерадиовещания:
интерактивное вещание, обеспечиваемое путем трансляции по спутниковым каналам заказных телерадиопрограмм;
прямое спутниковое вещание на компьютеры (служба “Direct PC”).
Подвижная (и персональная) спутниковая службы.
Системы подвижной (и персональной) спутниковой службы (ПСС) появились около 40 лет назад и предназначены для обеспечения связи между подвижными пользователями. Основная отличительная особенность современных спутниковых систем для подвижной (и персональной) связи состоит в использовании низко - и среднеорбитальных группировок ИСЗ, позволяющих снизить энергетический запас радиолиний.
Регламентом Радиосвязи для систем ПСС выделены следующие диапазоны частот до 1 ГГц, а также полосы частот в диапазонах L (1,5/1,6 ГГц) и S (1,9/2,2 и 2,4/2,5 ГГц). В перспективе разработчики систем ПСС намерены использовать более высокочастотные диапазоны Ka (20/30 ГГц).
Сейчас в мире насчитывается более 30 международных (региональных и глобальных) проектов, использующие ИСЗ на низких орбитах (по информации на 2005 год). Наиболее известны “Globalstar”, “Iridium”, а также российские “Гонец” и “Сигнал”.
Спутниковая служба радиоопределения.
Спутниковая служба радиоопределения (ССР) включает спутниковую радионавигационную службу, которая позволяет пользователю по сигналам ИСЗ определить свои координаты на поверхности Земли или в околоземном пространстве.
Для решения этих задач сегодня используются несколько десятков различных спутниковых глобальных и локальных радионавигационных систем. Наиболее значимыми из глобальных систем являются “Navstar” (GPS) и “Глонасс”.
Другой важной задачей службы радиоопределения является обнаружение судов и самолетов, терпящих бедствие. В этой области наиболее распространенной сегодня является международная система “Коспас-Sarsat”.