6.3 Структура супутникових систем персонального зв'язку

До будь-якої супутникової системи зв'язку входять:

- космічний сегмент, який складається із декількох супутників-ретрансляторів;

- наземний сегмент, який складається із центра управління системою, центра запуску КА, командно-вимірювальних станцій, центра управління зв'язком і шлюзових станцій;

- користувацький (абонентський) сегмент, який здійснює зв'язок за допо­могою персональних супутникових терміналів;

- наземні мережі зв'язку, з якими через інтерфейс зв'язку сполучають шлю­зові станції космічного зв'язку.

До наземних мереж зв'язку належать телефонна мережа загального при­значення, канали стільникових мереж, окремі канали зв'язку.

Швидкий розвиток супутникових систем зв'язку вимагав розроблення і прий­няття ряду міжнародних конвенцій, угод та норм. Технічні питання, пов'язані з використанням частот і розташуванням супутників-ретрансляторів на орбітах, які забезпечують відсутність взаємних перешкод один одному, вирішуються в рамках Міжнародного консультативного комітету по радіо (МККР) і Міжна­родного комітету по реєстрації частот (МКРЧ). Для супутникових систем виді­лені смуги частот, подані в табл. 6.3.

Таблиця 6.3 Діапазони частот супутникових систем зв'язку

Назва діапазону	Смуга частот, ГГц
L	1,452... 1,500 і 1,61...1,71
S	1,93...2,70
С	3,40...5,25 і 5,725...7,075
Ku	10,70... 12,75 і 12,75...14,80
Ка	14,40...26,50 і 27,00...50,20
К	84,00...86,00

На рис. 6.2а показано приклад практичного використання деяких із пере­лічених діапазонів. Але в окремих супутникових системах зв'язку, як буде показано далі, практичне використання діапазонів частот не завжди відпові­дає розглянутій структурній схемі.

6.3.1 Космічний сегмент

Космічний сегмент включає в себе декілька супутників-ретрансляторів, які утворюють космічне групування. Супутники-ретранслятори, як правило, розміщаються рівномірно на визначених орбітах.

До складу будь-якого КА зв'язку входять такі основні елементи (рис. 6.2, б): центральний процесор; радіоелектронне обладнання БРТК; антенні системи; система орієнтації та стабілізації; рушійна установка; система електроживлення (акумулятори і сонячні батареї).

Рис. 6.2 Структура супутникових систем зв'язку (а)

та загальна структурна схема КА (б)

До кожного КА (рис. 6.3) висуваються цілком визначені вимоги до жорст­кості конструкції, витрат електроенергії, орієнтації, стабілізації і т. д. Низькоорбі­тальний супутник знаходиться на висоті близько 1000 км і рухається по орбіті зі швидкістю приблизно 7 км/с. Час, протягом якого його можна спостерігати із деякої точки поверхні Землі (час видимості), не перевищує 14 хв. Після цього супутник "відходить" за лінію горизонту. Для підтримання безперервного зв'язку (наприклад, при телефонній розмові) необхідно, щоб у той момент, коли перший супутник покине зону обслуговування, на зміну йому приходив другий, за ним - третій і т. д.

Рис. 6.3 Супутники-ретранслятори:

а — низькоорбітальні; б — середньоорбітальні; в - геостаціонарні

Глобальні супутникові системи мають постійно тримати в полі зору своїх антен всю поверхню планети. Це нагадує принцип стільникового телефонного зв'язку, тільки роль базових станцій тут відіграють супутники.

Щоб забезпечити зв'язком абонентів не тільки в зоні видимості одного КА, але і на всій території Землі, сусідні супутники зв'язуються між собою і пере­дають інформацію по ланцюжку, поки вона не дійде до адресата. Цю задачу в деяких системах виконують наземні шлюзові станції, які транслюють інфор­мацію з одного КА на інший.

Для надійного охоплення всієї території Землі треба мати більшу кількість супутників (зазвичай декілька десятків, хоча відомий проект Teledesic, в якому їх кількість наближається до тисячі).

Зі збільшенням висоти орбіти зменшується необхідна кількість супутників, оскільки збільшується час і зона видимості, що зумовлює зниження вартості орбітального групування і, відповідно, послуг. Але при цьому неминуче ускладнюються і дорожчають персональні супут­никові термінали (через збільшення дальності зв'язку Земля - Космос - Земля).

Таким чином, кількість супутників в орбітальному групуванні є результатом компромісу між вартістю і бажаним обсягом послуг зв'язку з одного боку, і простотою та вартістю персонального супутникового терміналу - з іншого. Ці відомості потрібно враховувати при орієнтації на ту чи іншу систему зв'язку.