Принципы организации спутниковых каналов связи

 

 

 

 

 

 

 

 

Название диапазона	Частоты	Применение
L	1,5 ГГц	Подвижная спутниковая связь
S	2,5 ГГц	Подвижная спутниковая связь
С	4 ГГц, 6 ГГц	Фиксированная спутниковая  связь
X	Для спутниковой связи  в этом диапазоне частоты не определены. Для приложений радиолокации указан диапазон 8-12 ГГц.	Фиксированная спутниковая  связь (для военных целей)
Ku	11 ГГц, 12 ГГц, 14 ГГц	Фиксированная спутниковая  связь, спутниковое вещание
K	20 ГГц	Фиксированная спутниковая  связь, спутниковое вещание
Ka	30 ГГц	Фиксированная спутниковая  связь, межспутниковая связь

 
Ku-диапазон позволяет производить  прием сравнительно небольшими  антеннами, и поэтому используется  в спутниковом телевидении (DVB), несмотря на то, что в этом  диапазоне погодные условия оказывают  существенное влияние на качество  передачи. Для передачи данных  крупными пользователями (организациями)  часто применяется C-диапазон. Это  обеспечивает более высокое качество  приема, но требует довольно больших  размеров антенны. 
 
Модуляция и помехоустойчивое кодирование

Особенностью спутниковых систем связи является необходимость работать в условиях сравнительно низкого  отношения сигнал/шум, вызванного несколькими  факторами:

• значительной удаленностью приемника от передатчика,
• ограниченной мощностью спутника

Спутниковая связь плохо подходит для передачи аналоговых сигналов. Поэтому для передачи речи её предварительно оцифровывают, используя импульсно-кодовую модуляцию. 
Для передачи цифровых данных по спутниковому каналу связи они должны быть сначала преобразованы в радиосигнал, занимающий определенный частотный диапазон. Для этого применяется модуляция (цифровая модуляция называется также манипуляцией). 
 
Из-за низкой мощности сигнала возникает необходимость в системах исправления ошибок. Для этого применяются различные схемы помехоустойчивого кодирования, чаще всего различные варианты сверточных кодов, а также турбо-коды. 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Земные станции (ЗС) спутниковых систем связи

 

ЗС принято разделять  в зависимости от выполняемых  функций:

- приемо-передающие, работающие  в сети магистральной телефонной  связи и обмена другими видами  сообщений;

- приемные станции распределительных  систем (ТВ, звукового вещания, циркулярной  информации);

- передающие ЗС и приемные  установки систем спутникового  телевещания (СТВ);

- абонентские терминалы  подвижных служб.

Малые ЗС занимают промежуточное  положение между первыми двумя  категориями. Основными показателями для всех ЗС являются:

- диапазон частот на  передачу и прием;

- добротность станции  (отношение коэффициента усиления  к суммарной шумовой температуре  ВЧ-тракта);

- эквивалентная изотропно  излучаемая мощность.

 

7.1 Антенны ЗС

 

Антенна ЗС должна иметь  высокий коэффициент использования  поверхности, отличаться низкой температурой и уровнем боковых лепестков диаграммы направленности, не превышающим международных норм, давать возможность наведения луча на ИСЗ. В системах с разделением по поляризации антенна должна обеспечивать кроссполяризационную развязку более 27 дБ. Наилучшим образом этим требованиям удовлетворяет двухзеркальная антенная система Кассегрена, наиболее часто применяемая на ЗС. В простых приемных установках ТВ-вещания чаще используется однозеркальная схема. Для снижения уровня боковых лепестков антенну выполняют неосесимметричной с вынесенным облучателем, незатеняющим основное зеркало. Для снижения шумовой температуры фидерного тракта стремятся уменьшить потери в нем путем применения лучевода или выноса малошумящего усилителя (МШУ) к облучающей системе.

 

7.2 Построение типовой ЗС

 

Типовая ЗС Intelsat стандарта  В работает в диапазоне 6/4 ГГц  и содержит двухзеркальную антенну  Кассегрена с диаметром основного  зеркала 9 - 14 м. Среднеквадратичное отклонение профиля зеркала от расчетного не превышает 1 мм. Уровень боковых лепестков диаграммы направленности удовлетворяет типовым нормам. Автосопровождение ИСЗ осуществляется методом экстремального регулирования, точность наведения составляет 0,06 град. В качестве МШУ в зависимости от диаметра используются неохлаждаемые параметрические усилители или транзисторные. Для работы в системе добротность станции должна быть более 31,7 дБ/К.

Станция обеспечивает работу в режимах МДЧР/ЧМ с числом каналов  в стволе до 252, МДЧР/ОКН с ИКМ-ФМ с разносом несущих 45 кГц, МДВР со скоростью 120 Мбит/с, передачу данных со скоростями от 64 Кбит/с до 44 Мбит/с, обмен ТВ-программами  в полосе ствола 36 МГц.

Для работы в диапазоне 30/20 ГГц в Японии используются ЗС с антенной диаметром 5 м, что равносильно 25 м в диапазоне б/4ГГц. лая компенсации затухания в осадках применяется управление мощностью на передаче. Скорость передачи составляет 1,544 Мбит/с на несущую, что обеспечивает одновременную передачу речевых сообщений, данных, факсимиле, неподвижных изображений.

В рамках Международного консультативного комитета по радиосвязи (МККР) проведены  работы по унификации требований к  ЗС, что позволило получить рациональные схемные решения. В настоящее  время многими компаниями выпускаются специализированные интегральные микросхемы отдельных узлов приемных и передающих устройств, что снизило стоимость ЗС. Стоимость приемной установки с антенной диаметром 1,8 м составляет 1000 -2000 долларов.

 

7.3 Малые ЗС

 

Еще одной новой формой использования спутниковой связи  являются системы, ориентированные  на пользователя. С ростом энергетических возможностей ИСЗ, формированием многолучевых диаграмм направленности бортовых антенн становится возможным применение при скоростях передачи до 2 - 8 Мбит/с простых и недорогих малых ЗС, размещаемых непосредственно на здании пользователя, что повышает оперативность, гибкость и надежность связи, исключает необходимость наземной соединительной линии и в конечном счете повышает экономическую эффективность использования спутниковых каналов. Малые ЗС могут использоваться для связи периферийных ЭВМ и персональных компьютеров с центральной большой ЭВМ, дирекции предприятия с филиалами, для периодической передачи собираемой информации и во всех других случаях, когда требуется обеспечить связь с большим числом станций, трафик которых невелик. По данным США, создание в рамках компании частной спутниковой сети оправдано в любом из следующих случаев: товарооборот превышает 500 млн. долл.; численность персонала более 10 тыс. человек; число производственных объектов более 500; затраты на услуги связи превышают 2 млн долл. в год; объем экспорта составляет более 20% от общего товарооборота.

Первые сети малых ЗС создавались  в диапазоне 6/4 ГГц, однако, для подавления помех от соседних ИСЗ приходилось  применять либо антенны довольно большого диаметра (3...4,5 м), либо неэффективные методы многостанционного доступа. Скорость передачи не превышала 9,6 Кбит/с. В этом диапазоне работают международные системы деловой связи и передачи данных IBS, VISTA, Intelnet. С переходом в диапазон 14/11 ГГц стало возможным обмениваться информацией со скоростью до 64 Кбит/с с малой станцией, имеющей антенну диаметром 1,2...1,8 м. Стоимость данной ЗС составляет около 10000 долларов и продолжает быстро снижаться.

В зависимости от назначения и энергетики ИСЗ сеть малых ЗС может иметь радиальную (с одним  или двумя скачками), смешанную  или узловую структуры. В сети с одним скачком периферийные станции связываются с центральной, а та, в свою очередь, соединяется по наземным линиям связи с телефонной сетью или сетью передачи данных. В сетях с двумя скачками периферийные ЗС могут связываться между собой через центральную ЗС, выполняющую функции коммутатора, при этом из-за большой задержки сигналов передачи речевых сообщений затруднена. В смешанной сети возможны два варианта организации связи. Наибольшей эффективностью обладает узловая структура сети, когда каждая станция может связываться с каждой напрямую, на одном скачке, а центральная станция выполняет функции контроля и предоставления каналов. В последнем варианте требуется наличие ИСЗ с повышенной энергетикой, например, за счет формирования узких направленных лучей, и обработкой сигналов на борту.

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод

Современные организации  характеризуются большим объемом  различной информации, в основном электронной и телекоммуникационной, которая проходит через них каждый день. Поэтому важно иметь высококачественный выход на коммутационные узлы, которые  обеспечивают выход на все важные коммуникационные линии. В России, где  расстояния между населенными пунктами огромное, а качество наземных линий  оставляет желать лучшего, оптимальным  решением этого вопроса является применение систем спутниковой связи (ССС).

Изначально ССС использовались для передачи ТВ-сигнала. Наша страна характеризуется обширной территорией, которую нужно охватить средствами коммуникации. Сделать это стало  проще после появления спутниковой  связи, а именно системы Орбита-2. Позже появились спутниковые  телефоны, главным преимуществом  которых является независимость  от наличия каких-либо местных телефонных сетей. Качественная телефонная связь  доступна из практически любой точки  земного шара.

В рамках президентской программы  «Универсальная услуга связи» в каждом населенном пункте были установлены  таксофоны, в особо отдаленных районах  были использованы именно спутниковые  таксофоны.

Согласно федеральной  целевой программы «Развитие  телерадиовещания в Российской Федерации  на 2009-2015 годы» происходит внедрение  цифрового вещания в России. Программа  полностью профинансирована, в том  числе средства пойдут и на создание многофункциональных спутников.

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1. Интернет-ресурс «История  спутниковой связи» http://sviazist.nnov.ru/modules/myarticles/article.php?storyid=1026

 

2.Интернет-ресурс «Принципы  организации спутниковой связи» http://vsatinfo.ru/index.php?option=com_sobi2&catid=30&Itemid=0

 

3. Интернет ресурс «Свободная  энциклопедия» 

http://ru.wikipedia.org