Dolorosos problemas son resueltos por una cadena de estaciones espaciales con un período de revolución de 24 horas, ocupando una altura de 42.000 km con respecto al centro de la Tierra... en el plano del ecuador.
A.Clark, 1945
En la Edad de Piedra, la red de comunicación funciona repitiendo repetidamente acciones para regular la cantidad de humo emitido por un incendio. La tierra conocía a los caminantes rápidos, el mejor era Little Muk. El sistema actual utiliza naves espaciales. La ventaja del satélite es la gran cobertura del territorio. Se utilizan principalmente ondas cortas, capaces de propagarse en línea recta. El mundo es uno - en todas partes sus precios...
La idea de retransmisión nació de Emil Guarini-Foresio en 1899. El concepto de transmisión de señales mediada fue publicado por el German Journal for Electrical Engineering (vol. 16, 35-36). Arthur Clark en 1945 expresó el concepto de un sistema de comunicación entre naves espaciales geoestacionarias. El escritor se negó a tomar una patente, negando dos conclusiones:
Al mismo tiempo, el científico indicó las coordenadas de mejor cobertura de las áreas superficiales del planeta:
El escritor subestimó la frecuencia de operación, expresando la intención de utilizar 3 MHz, reduciendo los reflectores hipotéticos (varios pies).
El consorcio anglo-francés, liderado por André Clavier, fue más allá. Los primeros intentos exitosos de utilizar el rango de microondas por comunicación se remontan a 1931. El Canal de la Mancha demostró la transmisión de información a una frecuencia de 1,7 GHz (banda celular moderna) durante 64 kilómetros mediante estaciones equipadas con antenas parabólicas de 3 metros de diámetro, conectando Dover y Calais.
¡Interesante! El primer canal de televisión comercial VHF utilizó una frecuencia de 300 MHz.
Los historiadores tienden a considerar la Segunda Guerra Mundial como el caballo que llevó a la industria a la cima. La invención del klystron y la mejora de las tecnologías de fabricación de paraboloides han supuesto una contribución inestimable. El apogeo de las relaciones transatlánticas se remonta a la década de 1950.
¡Para referencia! La primera línea de relevos, formada por ocho repetidores, Nueva York - Boston, se construyó en 1947.
América y Europa han establecido la transmisión de información por repetidores (radiocomunicación, llamados repetidores). La televisión comercial comenzó de inmediato. Una característica de la comunicación por microondas es la capacidad de predecir con precisión el resultado ya en la etapa de diseño del sistema.
¡Para referencia! La comunicación por retransmisión es una tecnología para transmitir señales digitales y analógicas entre receptores en el campo de visión.
El primer satélite soviético (1957) llevaba equipo de comunicaciones. Tres años más tarde, los estadounidenses elevaron un globo inflable a una altura de 1500 km, que sirvió como repetidor pasivo, gracias al revestimiento metalizado de la esfera. El 20 de agosto de 1964, 11 países, incluida la URSS, firmaron un acuerdo sobre la creación de Intelsat (comunicaciones internacionales). El bloque soviético siguió el camino del secreto mientras Occidente ganaba dinero. El Bloque del Este creó su propio programa en 1971.
Los satélites fueron un verdadero hallazgo, permitiéndote conectar las orillas opuestas del océano. La fibra óptica es una alternativa.
Los militares fueron los primeros en lanzar el caballo oscuro junto con las comunicaciones troposféricas, que utilizaron el efecto de la reflexión de las ondas en las capas superiores. Las comunicaciones de microondas soviéticas fueron interceptadas por el grupo celestial Rhyolite. Un sistema desarrollado para la CIA (EE.UU.). El dispositivo tomó una posición capturada por el haz de tierra de la comunicación de retransmisión soviética, grabando mensajes. Los territorios de China y Europa del Este fueron controlados. El diámetro de los reflectores en forma de paraguas alcanzó los 20 metros.
El liderazgo de los EE. UU. Siempre ha sabido las intenciones de los líderes de la URSS, escuchando todo, hasta las llamadas telefónicas. Hoy sistemas satelitales permiten, gracias al efecto Doppler, asistir a distancia a cualquier conversación "confidencial" mantenida en salas equipadas con una típica ventana de doble acristalamiento.
Se registraron los primeros intentos de implementar las ideas de Nikola Tesla en el espacio: transmisión inalámbrica de electricidad por antenas parabólicas. La epopeya comenzó en 1975. Ahora el concepto ha vuelto a casa. La Torre Wardenclyffe ha sido destruida durante mucho tiempo, pero la isla principal de Hawái recibió su parte de 20 vatios de forma inalámbrica.
¡Para referencia! El uso de las comunicaciones espaciales ha demostrado ser una alternativa económicamente viable a la fibra óptica.
No es de extrañar el uso de satélites, dado eso.
El fenómeno de la absorción de ondas por la atmósfera se conoce desde hace mucho tiempo. Los científicos, después de haber estudiado el fenómeno, concluyeron:
Por ejemplo, la banda milimétrica (30-100 GHz) está fuertemente inhibida por la lluvia. Cerca de la frecuencia de 60 GHz, las moléculas de oxígeno son absorbidas, 22 GHz, por el agua. Las frecuencias por debajo de 1 GHz son cortadas por la radiación de la galaxia. El ruido de temperatura de la atmósfera tiene un efecto negativo.
Lo anterior explica la elección de las modernas frecuencias de comunicación espacial. En la figura se muestra una lista completa de las características de la señal de banda Ku.
También se utiliza la banda C.
El haz, al cruzar la superficie del globo, forma curvas isotrópicas de recepción equivalente. Las pérdidas totales son:
La interferencia solar puede interferir con la captura de paquetes. Las peores condiciones que duran 5-6 días se crean durante la temporada baja (invierno, otoño). La interferencia del sol proporciona a los técnicos de la estación terrestre un trabajo garantizado. Los sistemas de seguimiento se apagan mientras dura el fenómeno natural. De lo contrario, los platos pueden atrapar el sol, dando órdenes incorrectas a los sistemas de estabilización a bordo. Bancos, aeropuertos reciben una advertencia: la conexión se interrumpirá temporalmente.
Los obstáculos alrededor de la torre de comunicación provocan la adición de ondas, formando zonas de atenuación/subida de la señal. El fenómeno explica la necesidad de un espacio limpio cerca del transceptor. Afortunadamente, los microondas no tienen esta desventaja. Gracias a una característica importante, todos los residentes de verano atrapan NTV + con un plato.
Los cambios impredecibles en la atmósfera hacen que la señal cambie constantemente. Las fluctuaciones de hasta 12 dB de amplitud afectan a un ancho de banda de 500 MHz. El fenómeno dura 2-3 horas como máximo. Los parpadeos interfieren con las estaciones terrestres que siguen al satélite, lo que requiere una acción preventiva.
Una característica de las microondas es la trayectoria rectilínea del haz. El fenómeno permite concentrar el poder, reduciendo los requisitos para los sistemas de a bordo. Seguramente la tarea original era el espionaje. Más tarde, las antenas dejaron de tener un enfoque estrecho, cubriendo vastos territorios, como Rusia.
Los ingenieros llaman a la propiedad una desventaja: es imposible rodear montañas, barrancos.
Prácticamente no hay patrón de interferencia. Es posible condensar significativamente los canales de frecuencia adyacentes.
El teorema de Kotelnikov define el límite superior del espectro de la señal transmitida. El umbral lo establece directamente la frecuencia portadora. El microondas, debido a sus altos valores, puede contener hasta 30 veces más información que el VHF.
El desarrollo de las tecnologías digitales ha abierto el camino a las técnicas de corrección de errores. Satélite artificial:
La excelente calidad de las comunicaciones por satélite se ha convertido en el tema de conversación de la ciudad.
Las antenas parabólicas se llaman paraboloides. El diámetro alcanza los 4 metros. Además de las anteriores, se encuentran disponibles 2 tipos de antenas de comunicación repetidoras (ambas terrestres):
Los paraboloides proporcionan una alta selectividad, lo que permite establecer comunicación con un haz que ha viajado miles de kilómetros. Un plato típico no puede transmitir una señal, se requiere un mayor rendimiento.
Los satélites espía se movían constantemente, proporcionando una relativa invulnerabilidad y secreto de observación. El uso de tecnologías pacíficas fue por otro camino. Implementado el concepto de Clark:
El dispositivo cubre parte del planeta.
El sistema Intelsat está formado por 19 satélites agrupados en cuatro regiones. El suscriptor ve 2-4 al mismo tiempo.
La vida útil del sistema es de 10 a 15 años, luego se cambia el equipo obsoleto. Los efectos gravitatorios de los planetas, el Sol revelan la necesidad de utilizar sistemas de estabilización. El proceso de corrección reduce significativamente la vida útil del combustible de los vehículos. El complejo Intelsat permite desviaciones de posición de hasta 3 grados, extendiendo la vida del enjambre orbital (más de tres años).
La ventana de transparencia está limitada al rango de 2-10 GHz. Intelsat utiliza la región de 4-6 GHz (banda C). El aumento de carga provocó la transferencia de parte del tráfico a la banda Ku (14, 11, 12 GHz). El área de trabajo se distribuye en porciones a los transpondedores. La señal de tierra se recibe, se amplifica y se irradia de vuelta.
En parte, las desventajas se eliminan mediante la introducción de una órbita inclinada. El satélite deja de ser geoestacionario (ver arriba los satélites espía de la Guerra Fría). Se requiere un mínimo de tres dispositivos equidistantes para garantizar la comunicación durante todo el día.
La órbita polar por sí sola es capaz de cubrir la superficie. Sin embargo, se requerirán varios períodos orbitales de la nave espacial. Un enjambre de satélites espaciados a la vuelta de la esquina puede resolver el problema. Las órbitas polares pasaron por alto la transmisión comercial, convirtiéndose en un fiel asistente de los sistemas:
La pendiente fue utilizada con éxito por los satélites soviéticos. La órbita se caracteriza por los siguientes parámetros:
Visible 8/12 horas, tres satélites proporcionan comunicación a las regiones polares, inaccesibles desde el ecuador.
El dispositivo móvil captura directamente el espacio, sin pasar por las torres de tierra. El primer Inmarsat en 1982 proporcionó acceso a los marineros. Siete años después, se creó una vista terrestre. Canadá fue el primero en darse cuenta de los beneficios de equipar las áreas desérticas con habitantes escasos. Siguiendo el programa dominó los Estados Unidos.
El problema se resuelve lanzando satélites de bajo vuelo:
Dados los parámetros físicos, la duración de una sesión de comunicación individual cubre el rango de 4 a 15 minutos. Mantener el rendimiento requiere un poco de esfuerzo. Un par de comerciantes estadounidenses quebraron en los años 90 al no poder obtener suficientes suscriptores.
Las características dimensionales de la masa se mejoran continuamente. Globalstar ofrece un software patentado para teléfonos inteligentes que, a través de Bluetooth, capta la señal de un receptor de satélite relativamente voluminoso.
Los teléfonos satelitales requieren una antena receptora poderosa, preferiblemente fija. Equipar principalmente edificios, transporte.
Los proyectos comerciales son limitados.
GlobalStar es una creación conjunta de Qualcomm y Loral Corporation, más tarde apoyada por Alcatel, Vodafone, Hyundai, AirTouch, Deutsche Aerospace. Se interrumpió el lanzamiento de 12 satélites, la primera llamada tuvo lugar el 1 de noviembre de 1998. El costo inicial (febrero de 2000) fue de $1.79/min. Habiendo sufrido una serie de quiebras y transformaciones, la empresa ofrece clientes en 120 países.
Proporciona el 50% del tráfico de EE. UU. (más de 10.000 llamadas). La operatividad está soportada por repetidores terrestres. 40 en total, incluidos 7 alojados por América del Norte. Los territorios desprovistos de repetidores terrestres forman una zona de silencio (sur de Asia, África). Aunque los dispositivos navegan regularmente por las alturas celestiales.
Los suscriptores reciben American números de teléfono, excepto Brasil, donde el código es +8818.
Lista de servicios:
Los teléfonos utilizan la tecnología CDMA de Qualcomm, con la excepción de Ericsson y Telit, que aceptan tarjetas SIM tradicionales. Las estaciones base están obligadas a admitir ambos estándares.
El proveedor utiliza una órbita polar, proporcionando una cobertura del 100% del planeta. Los organizadores quebraron, la empresa revivió en 2001.
¡Esto es interesante! Iridium es el culpable de las llamaradas del cielo nocturno. Los satélites voladores son claramente visibles a simple vista.
La flota de la compañía incluye 66 satélites que utilizan 6 trayectorias de órbita baja con una altitud de 780 km. Los dispositivos se comunican mediante la banda Ka. La parte del león es lanzada por ex quiebras. A partir de enero de 2017, se han actualizado 7 unidades. La regeneración continúa: el primer grupo (10 piezas) voló el 14 de enero, el segundo, el 25 de junio, el tercero, el 9 de octubre.
¡Esto es interesante! El satélite Iridium 33 chocó contra el Cosmos 2251 ruso el 10 de febrero de 2009. Los desechos del cielo vuelan hoy sobre Siberia.
La empresa continúa prestando servicios a 850.000 suscriptores. 23% de las ganancias pagadas por el estado. El costo de una llamada es de 0,75 - 1,5 dólares / min. Las devoluciones de llamada son relativamente caras a $4/min (Google Voice). Áreas típicas de actividad de los empleadores:
Los residentes de la Estación del Polo Sur Amundsen-Scott pidieron un agradecimiento especial. La empresa vende paquetes de llamadas que duran 50-5000 minutos en todas partes. La vigencia de los primeros deja mucho que desear, los costosos (5000 minutos = $4000) permanecen operativos por 2 años. Renovación mensual - $45:
Los antiguos propietarios proporcionaron a los clientes aparatos telefónicos de dos fabricantes:
Motorola 9500 se convirtió en socio de la primera prueba comercial de la empresa. La actual versión móvil a prueba de golpes del 9575 nació en 2011, complementada con un botón de llamada de emergencia GSM, una interfaz de ubicación avanzada. El dispositivo configura un punto de acceso Wi-Fi, lo que permite a los usuarios de teléfonos inteligentes ordinarios enviar correos electrónicos, SMS y navegar por Internet.
El equipo de Kyocera es abandonado por el fabricante. Los modelos son vendidos por revendedores. El KI-G100 basado en un teléfono GSM de 900 MHz está equipado con una carcasa equipada con una potente antena que capta la transmisión. Se proporciona la posibilidad de recibir SMS, solo ciertos modelos (9522) pueden envenenar. El SS-66K está equipado con una antena de bola atípica.
El otro equipo de la compañía incluía:
Las boyas flotantes, que recuerdan a un sistema de rastreo de tsunamis, son capaces de recibir/transmitir mensajes cortos. La interfaz le permitirá utilizar la funcionalidad de un teléfono de marca que se niega a captar satélites.
Los estudiantes, estudiantes de posgrado, jóvenes científicos que utilizan la base de conocimientos en sus estudios y trabajos le estarán muy agradecidos.
Publicado en http://www.allbest.ru/
Trabajo de curso sobre el tema: "Redes de comunicación por satélite"
Introducción
1. Arquitectura CCC
1.1 Segmento espacial
1.2 Segmento terrestre
1.3 Bandas de frecuencia
1.4 Topologías
2. Tecnologías de comunicación por satélite
2.1 VSAT (terminal de apertura muy pequeña)
2.2 SCPC (canal único por operador)
Conclusión
Lista de fuentes utilizadas
Glosario
Introducción
Las redes de comunicación son complejas. medios tecnicos, que proporcionan intercambio de información a través de canales de comunicación entre objetos distribuidos geográficamente. En la actualidad se están creando en el mundo redes de comunicación, con una estructura compleja que depende tanto de las capacidades técnicas y medios empleados en su creación, como de las características requeridas de estas redes. En general, la red de comunicación incluye los siguientes nodos: abonado, concentración, conmutación, enrutamiento y retransmisión. En las redes basadas en el principio de conmutación de circuitos, el mensaje enviado se transmite de un nodo de red a otro en la dirección del destinatario. Los nodos de dicha red consisten en unidades de búfer que desempeñan la función de coordinar la entrada flujos de información y su velocidad de transmisión.
La idea de las comunicaciones por satélite es bastante sencilla, y radica en que el repetidor intermedio de la red de radiocomunicaciones se encuentra instalado a bordo del Satélite de la Tierra Artificial (AES), que se desplaza en la órbita terrestre, casi sin consumo energético para ello. movimienot. Debido al hecho de que el área de visibilidad del satélite es casi la mitad del globo, no hay necesidad de una cadena de repetidores. En los primeros años de la era de las comunicaciones por satélite, se utilizaban transpondedores de satélite pasivos (por ejemplo, los satélites Echo y Echo-2), que eran un simple reflector de señales de radio y no llevaban ningún equipo transceptor a bordo. Los satélites de comunicación modernos son transceptores activos. Están equipados con equipos electrónicos para recibir, procesar, amplificar y retransmitir una señal. Desde mediados de la década de 1970, comenzó la difusión de los Sistemas de Comunicación por Satélite (SCS) regionales y nacionales. Estas redes se construyeron sobre la base de sus propios repetidores geoestacionarios o canales de comunicación por satélite arrendados a Intelsat. Las principales funciones de estas redes se reducían a la distribución de señales de televisión y telefonía. Las estaciones terrestres CCC requerían poco ancho de banda, por lo que se hicieron más pequeñas, simples y económicas.
Las órbitas en las que se encuentran los transpondedores de satélite se dividen en tres clases:
* Ecuatorial;
* Inclinado;
* Polares.
Una variación importante de la órbita ecuatorial es la órbita geoestacionaria, en la que el satélite gira a una velocidad angular igual a la velocidad angular de la Tierra, en una dirección que coincide con la dirección de rotación de la Tierra. La ventaja obvia de la órbita geoestacionaria es que el receptor en el área de servicio "ve" el satélite todo el tiempo.
Sin embargo, solo hay una órbita geoestacionaria y es imposible colocar todos los satélites en ella. Otra desventaja es su gran altitud y, por lo tanto, el alto costo de poner en órbita un satélite. Además, un satélite en órbita geoestacionaria no puede dar servicio a estaciones terrenas en la región circumpolar.
Una órbita inclinada resuelve estos problemas, sin embargo, debido al movimiento del satélite en relación con el observador terrestre, es necesario lanzar al menos tres satélites por órbita para proporcionar acceso a la comunicación las 24 horas.
La órbita polar es el caso límite de una inclinada (con una inclinación de 90º).
Cuando se utilizan órbitas inclinadas, las estaciones terrenas están equipadas con sistemas de seguimiento que apuntan la antena al satélite. Las estaciones que operan satélites en órbita geoestacionaria también suelen estar equipadas con tales sistemas para compensar las desviaciones de la órbita geoestacionaria ideal. La excepción son las antenas pequeñas utilizadas para recibir televisión via satélite: Su patrón de haz es lo suficientemente amplio como para que no sientan que el satélite se tambalea alrededor del punto ideal.
Dado que las radiofrecuencias son un recurso limitado, es necesario garantizar que diferentes estaciones terrenas puedan utilizar las mismas frecuencias. Puede hacer esto de dos maneras:
Separación espacial: cada antena de satélite recibe una señal solo de un área determinada, mientras que diferentes áreas pueden usar las mismas frecuencias;
Separación de polarización: diferentes antenas reciben y transmiten una señal en planos de polarización mutuamente perpendiculares, mientras que las mismas frecuencias se pueden aplicar dos veces (para cada uno de los planos).
Un mapa de cobertura típico para un satélite en órbita geoestacionaria incluye los siguientes componentes:
Haz global: se comunica con estaciones terrestres en toda el área de cobertura, se le asignan frecuencias que no se cruzan con otros haces de este satélite;
Haces Oeste y Este -- Estos haces están polarizados en el plano A, con el mismo rango de frecuencia usado en los hemisferios oeste y este.
Los haces zonales están polarizados en el plano B (perpendicular a A) y utilizan las mismas frecuencias que los haces hemisféricos. Así, una estación terrena situada en una de las zonas también puede utilizar haces hemisféricos y un haz global.
1 . arquitectura CCC
1.1 Segmento espacial
Cuando se habla del segmento espacial, generalmente se refieren a satélites de retransmisión y medios para ponerlos en órbita, así como a complejos de control en tierra. Los satélites de retransmisión representan la parte principal del segmento espacial. Constan de dos unidades principales: una plataforma espacial y un repetidor a bordo. El repetidor aerotransportado recibe señales de las estaciones terrenas, las amplifica y las transmite a tierra. Con la ayuda de antenas a bordo, la señal emitida por el satélite se enfoca en uno o más haces, asegurando así la formación del área de cobertura necesaria. Las principales características de los satélites de comunicaciones son: el número de canales de radiofrecuencia (repetidores) o troncales, la potencia de los transmisores en cada troncal (normalmente presentada como potencia isotrópica radiada equivalente o EIRP), el número y tamaño de las áreas de servicio.
Para reducir la interferencia mutua, la transmisión de la señal desde el satélite (Enlace descendente) se realiza a una frecuencia diferente de la frecuencia de transmisión de la señal desde el suelo al satélite (Enlace ascendente). Por lo tanto, los repetidores de satélite incorporan convertidores de frecuencia. Normalmente, la frecuencia de enlace descendente es más baja que las líneas de enlace ascendente. Para los sistemas de comunicación por satélite, se asignan ciertos rangos de frecuencia, cada uno de los cuales tiene sus propias características. El número, tamaño y forma de las áreas de servicio están determinados por el diseño de las antenas. La plataforma espacial está diseñada para soportar la operación de un satélite de comunicaciones. Las funciones principales de la plataforma espacial son proporcionar energía al repetidor a bordo y mantener el satélite en una órbita determinada. El suministro de energía de los equipos de a bordo generalmente se realiza desde paneles solares y baterías de respaldo.
Bajo la influencia de las fuerzas gravitatorias, el satélite se desvía de la órbita dada, por lo que es necesario corregirlo periódicamente utilizando motores a reacción especiales instalados en el satélite. Por lo tanto, una proporción significativa del peso de los satélites geoestacionarios es el peso del sistema de propulsión y el combustible para los motores correctivos. El suministro de combustible para la corrección de la órbita, junto con la confiabilidad y durabilidad del equipo a bordo, determina el período de existencia activa de los satélites de comunicación. La gestión operativa de los sistemas de a bordo y su control se lleva a cabo mediante una computadora de a bordo. Además, toda la información de telemetría sobre el estado de los sistemas satelitales se transmite a tierra. Con base en los resultados del control de telemetría y la medición de los parámetros de la órbita del satélite, el complejo de control terrestre (GCC) le transmite comandos para la corrección de la órbita y el control del equipo a bordo.
1.2 segmento de tierra
El segmento terrestre es una red de estaciones de suscriptores satelitales instaladas en los sitios de los usuarios, así como un centro de control de la red (si es necesario). Las estaciones de abonado pueden ser tanto estacionarias como móviles. Hasta el 90% del costo de la mayoría de los sistemas de comunicaciones por satélite generalmente recae en el segmento terrestre.
Una estación terrena típica (ES) de un sistema fijo de comunicaciones por satélite (FSS) consta de los siguientes nodos principales:
* estación de comunicación espacial (SCS);
* equipo formador de canales (KOA);
* equipos terminales;
* equipo de línea de conexión.
La estación de comunicación espacial asegura la recepción y transmisión de información a través de un canal satelital. Incluye un sistema de antena, equipo transceptor y convertidores de frecuencia. El tamaño de la antena y la potencia del transmisor están determinados por la EIRP del satélite y la calidad de sus antenas receptoras, así como por la banda de frecuencia de la señal transmitida.
El equipo de formación de canales genera y procesa la señal moduladora, proporciona el procedimiento para el acceso multiestación (multiplexación / demultiplexación de señales), codificación y decodificación de señales, su modulación-demodulación.
La conexión del equipo formador de canales con el SCS se realiza a una frecuencia intermedia, normalmente 70 MHz, a veces 140 MHz.
La composición del equipo terminal depende del propósito de la estación terrena y del tipo de información transmitida. Para las redes de datos, estos pueden ser ensambladores/analizadores de paquetes, conmutadores de paquetes, etc. En los sistemas de comunicación telefónica, esto incluye módems, codificadores y decodificadores, conmutadores y PBX.
El equipo troncal está diseñado para interconectar estaciones terrenas con líneas de comunicación terrestres y equipos de usuario.
1.3 Bandas de frecuencia
En 1977 se llevó a cabo la Conferencia Administrativa Mundial de Radiocomunicaciones (WARC-77) para planificar el servicio de radiodifusión por satélite, en la que se adoptó el Reglamento de Radiocomunicaciones vigente. De acuerdo con él, todo el territorio de la Tierra se divide en tres regiones, cada una de las cuales tiene sus propias bandas de frecuencia para la transmisión.
Región 1: incluye África, Europa, Rusia, Mongolia y los países de la CEI.
Región 2: cubre el territorio de América del Norte y del Sur.
La Región 3 son los territorios del Sur y Sudeste de Asia, Australia y los países de las Islas del Pacífico.
De acuerdo con este reglamento, se han asignado varias bandas de frecuencias para los sistemas de comunicaciones por satélite, cada una de las cuales ha recibido símbolo letra del alfabeto latino:
Rango L 1.452-1.550 y 1.610-1.710;
Rango S 1,93 - 2,70;
Rango C 3,40 -5,25 y 5,725 - 7,075;
Rango X 7,25 - 8,40;
Rango Ku 10,70 - 12,75 y 12,75 - 14,80;
Rango Ka 15.40 - 26.50 y 27.00 -30.20.
La mayoría de los sistemas de comunicación por satélite existentes basados en satélites geoestacionarios operan en las bandas C (6/4 GHz) y Ku (14/11 GHz). La gama Ka aún no es muy utilizada en nuestro país, pero se está desarrollando rápidamente en América y Europa. La eficiencia de recepción de las antenas reflectantes ("platos") es proporcional al número de longitudes de onda que caben en su diámetro. Y la longitud de onda disminuye al aumentar la frecuencia. Por lo tanto, para la misma eficiencia, las dimensiones de las antenas disminuyen al aumentar la frecuencia. Si para la recepción en la banda C se requiere una antena de 2,4 a 4,5 m, entonces para la banda Ku el tamaño se reducirá a 0,6 a 1,5 m, para la banda Ka ya puede ser de 30 a 90 cm y para la banda K - solo 10 - 15 cm.
Para el mismo tamaño, una antena de banda Ku tiene aproximadamente 9,5 dB más de ganancia que una antena de banda C. Por lo general, la EIRP del satélite en la banda C no supera los 40-42 dB, mientras que los niveles de EIRP de la banda Ku de 50-54 dB no son infrecuentes para sistemas fijos de comunicación por satélite, e incluso 60-62 dB para satélites de sistemas NTV. Por las mismas razones, la ganancia de las antenas receptoras en los satélites transpondedores en la banda Ku es mayor que en la banda C. Como resultado, el tamaño de las antenas y la potencia de transmisión de la estación terrena en la banda Ku son en la mayoría de los casos menores que en la banda C.
Por ejemplo, para trabajar con el satélite Horizon en la banda C se requieren estaciones terrenas con antenas de al menos 3,5 m y un transmisor de unos 20 watts. Al mismo tiempo, las estaciones terrestres con la misma capacidad para trabajar con el satélite "Intelsat" (Intelsat) en la banda Ku pueden equiparse con antenas de 1,2 m de diámetro y un transmisor de 1 W. El costo de la primera estación es aproximadamente el doble que el de la segunda con las mismas características de usuario. A favor de la banda Ku también está el hecho de que la banda de frecuencia asignada por la UIT para los sistemas de comunicación por satélite en esta banda es más del doble de la banda en la banda C, lo que requiere la creación de un margen de ganancia de antena para compensar para ellos. Esto limita el uso de la banda Ku en regiones tropicales y subtropicales. Para la mayoría de las regiones de Rusia, el margen requerido no supera los 3-4 dB, para crear lo suficiente para aumentar el diámetro de la antena en un 20-30% en comparación con las regiones con clima seco.
En relación con lo anterior, la mayoría de las redes de comunicaciones por satélite basadas en VSAT están construidas en la banda Ku. Para el funcionamiento de los sistemas de comunicación por satélite, se asignan determinadas bandas de frecuencia, dentro de las cuales se pueden ubicar una gran cantidad de canales. Con las técnicas de modulación actualmente en uso, el ancho de banda de un solo canal símplex (unidireccional), expresado en kilohercios (KHz), es aproximadamente igual a la tasa de transmisión, expresada en kilobits por segundo (Kbit/s). Así, para la transmisión de datos en una dirección a una velocidad de 64 Kbps, se requiere un ancho de banda de unos 65 KHz, y para un canal E1 (2048 Kbps), se requiere un ancho de banda de unos 2 MHz.
Para comunicaciones bidireccionales (dúplex), se debe duplicar el ancho de banda requerido. Por tanto, para organizar un canal dúplex con una tasa de transmisión de 2 Mbit/s, se requiere una banda de frecuencias de unos 4 MHz. Esta proporción es válida para la mayoría de los demás canales de radio, no solo para los de satélite. Para un enlace de satélite estándar con un ancho de banda de 36 MHz, la tasa de transmisión máxima es de unos 36 Mbps. Pero la mayoría de los usuarios no necesitan velocidades tan altas y utilizan solo una parte de este ancho de banda.
1.4 Topologías
Dependiendo de la distribución del tráfico entre los abonados, la arquitectura de las redes de comunicaciones por satélite se diferencia de las siguientes formas: en la configuración del tráfico y en la estructura de control.
Según la configuración del tráfico, se distinguen:
Red punto a punto. Permite la comunicación dúplex directa entre dos estaciones de suscriptores remotas a través de canales dedicados. Tal esquema de comunicación es más efectivo cuando los canales están muy cargados (al menos 30 - 40%). La ventaja de esta arquitectura es la simplicidad de organizar los canales de comunicación y su total transparencia para varios protocolos de intercambio. Además, dicha red no requiere un sistema de control.
Red estrella. Es la arquitectura más común para construir CCC con estaciones de suscriptores de la clase VSAT. Dicha red proporciona tráfico radial multidireccional entre la estación terrena central (DSC o HUB en la literatura inglesa) y las estaciones periféricas remotas (terminales) en un esquema de eficiencia energética: ES pequeño - DSC grande equipado con una antena diametro largo y potente transmisor. La desventaja de la arquitectura en estrella es la presencia de un doble salto en la comunicación entre los terminales de la red, lo que provoca notables retrasos en la señal.
Las redes VSAT de arquitectura similar se utilizan ampliamente para organizar el intercambio de información entre un número grande terminales remotas que no tienen un tráfico mutuo significativo, y la oficina central de la empresa, varias instituciones de transporte, industriales y financieras. De manera similar, las redes telefónicas se construyen para dar servicio a suscriptores remotos, a quienes se les proporciona acceso a la red telefónica pública conmutada a través de una estación central conectada a un centro de conmutación en tierra o central telefónica automática (ATS). Las funciones de monitoreo y control en una red en estrella generalmente están centralizadas y concentradas en la estación de control central (NCS) de la red. El NCC realiza las funciones de servicio de establecer conexiones entre los suscriptores de la red (terminales tanto terrestres como satelitales) y mantener el estado de funcionamiento de todos los dispositivos periféricos.
En la red "cada uno con cada uno". Se proporcionan conexiones directas entre cualquier estación de abonado (el llamado modo de comunicación "one-hop"). El número de canales de radio dúplex necesarios es N x (N - 1), donde N es el número de estaciones de abonado en la red. En este caso, cada estación de abonado debe tener N - 1 canales de transmisión. Esta arquitectura es óptima para redes telefónicas creadas en áreas remotas o de difícil acceso, así como para redes de transmisión de datos con un número relativamente pequeño de terminales remotas.
Debido a que VSAT requiere más recursos energéticos para operar entre dos terminales pequeños en comparación con una red en estrella, en redes del tipo "cada uno con cada uno" las estaciones de abonado tienen que utilizar transmisores más potentes y antenas de mayor diámetro, lo cual es notablemente reflejado en su precio.
Cada una de estas topologías tiene sus propias ventajas y desventajas. Las situaciones del mundo real a menudo requieren la provisión de una amplia gama de servicios, cada uno de los cuales se implementa mejor en diferentes topologías. Por lo tanto, muchas redes se construyen sobre topologías mixtas.
Los tipos de gestión son:
Tipo de control centralizado, en este caso, el centro de control de la red (NCC) realiza las funciones de control y gestión del servicio necesarias para establecer una conexión entre los suscriptores de la red, pero no participa en la transmisión del tráfico. Por lo general, el NCC se instala en una de las estaciones de suscriptores de la red, que representa el mayor tráfico.
Tipo de control descentralizado, aquí no hay control de la red NCC, y los elementos del sistema de control son parte de cada estación VSAT. Redes similares con Sistema distribuido Los controles se caracterizan por una mayor "capacidad de supervivencia" y flexibilidad debido a la complicación del equipo, la expansión de su funcionalidad y alza en el precio de terminales VSAT. Este esquema de control es conveniente solo cuando se crean redes pequeñas (hasta 30 terminales) con alto tráfico entre suscriptores.
2 . Tecnologías de comunicación por satélite
2.1 VSAT (terminal de apertura muy pequeña)
Estación VSAT: una estación de comunicación por satélite con una antena de pequeño diámetro, aproximadamente 1,8 ... 2,4 m. La estación VSAT se utiliza para intercambiar información entre puntos de tierra, así como en sistemas de recopilación y distribución de datos. Los CCC con una red de estaciones terrenas como VSAT brindan comunicación telefónica con transmisión de voz digital, así como la transmisión de información digital. Al transmitir tráfico telefónico, los sistemas de satélite forman caminos de grupo (un conjunto de medios técnicos que aseguran el paso de una señal de grupo, es decir, varios subcanales telefónicos se combinan en un satélite) y canales de transmisión (un conjunto de medios que aseguran la transmisión de señales de un punto a otro).
Los canales CCC y las rutas de grupo se utilizan ampliamente en secciones de las redes telefónicas principales e intrazonales. En una serie de casos, en las líneas de comunicación locales, los CCC permiten: organizar canales fijos directos y caminos entre cualquier punto de comunicación en el área de servicio del satélite. Y también funciona en el modo de canales no fijos, en los que los canales y las rutas satelitales pueden cambiar rápidamente de una dirección a otra cuando el tráfico necesita cambiar en la red, y también pueden usarse de manera más eficiente, por paquetes totalmente accesibles.
Hasta la fecha, se han creado varios CCC utilizando VSAT. Uno de los sistemas típicos de este tipo es un sistema organizado sobre la base de satélites geoestacionarios. Los VSAT que funcionan como parte de este sistema están instalados en varios países, incluida Rusia.
Una característica atractiva de las estaciones VSAT es la capacidad de ubicarlas muy cerca de los usuarios, quienes pueden prescindir de las líneas fijas.
Además de los sistemas con canal dedicado, efectivos en la transmisión constante de información a altas velocidades (10 kbit/s o más), existen sistemas que utilizan división de tiempo, frecuencia, código o canal combinado entre muchos ES de suscriptores.
Otro parámetro que te permite clasificar CCC es el uso del protocolo. Los primeros sistemas de satélite no eran protocolares y ofrecían un canal transparente al usuario. La desventaja de tales sistemas era, por ejemplo, la transmisión de información del usuario sin, por regla general, confirmación de su entrega por parte de la parte receptora. En otras palabras, en dichos sistemas no se especifican las reglas de diálogo entre los participantes en el intercambio de información. En este caso, la calidad del CCC está determinada por la calidad del canal del satélite. Con valores típicos de probabilidad de error por símbolo en el rango de 10-6..10-7, la transmisión de archivos grandes a través de sistemas satelitales, incluso con el uso de varios códigos de corrección de errores, es difícil, si no imposible. .
Una estación de satélite del tipo VSAT, por diseño, consta de un módulo de alta frecuencia (ODU) y uno de baja frecuencia (IDU). Una ODU, que consta de una antena y un transceptor, está ubicada fuera del edificio en el que está instalada una IDU, que consta de un módem y un multiplexor (equipo de formación de canales).
La configuración estándar incluye una antena parabólica de pequeño diámetro y un transceptor. Dependiendo de la ubicación de la estación de satélite en relación con el centro del área de cobertura del satélite y la velocidad de transmisión en el canal, se utilizan transmisores más potentes o antenas más grandes. Un módem y un multiplexor están instalados en la habitación. La ODU y la IDU están interconectadas por cables de radiofrecuencia (RF). Llevan una señal de frecuencia intermedia (IF). SI es 70 o 140 MHz.
Bloque externo. La unidad externa, o como a veces se le llama, la unidad de alta frecuencia, consta de una antena y una unidad transceptora, que se instala en esta antena. La unidad transceptora asegura la conversión de la señal de baja frecuencia, su amplificación y transmisión "hacia arriba". Además, recibir una señal de alta frecuencia de un satélite, convertirla en una señal de baja frecuencia y transmitirla a la unidad interior. Antena. Una antena de espejo único generalmente se realiza de acuerdo con el esquema de compensación (con un centro desplazado). El esquema de compensación le permite reducir el nivel de los lóbulos laterales que corren paralelos al suelo y brindan la máxima interferencia. Además, este esquema evita la acumulación de precipitaciones sobre la superficie del reflector. señal digital de satélite de comunicación
La antena consta de:
* reflector (espejos);
* sistemas de irradiación;
* base giratoria (SRO).
La terminal principal consta de:
* unidad de conversión de frecuencia de microondas;
* amplificador de potencia (SSPA o TWT);
* convertidor de bajo ruido (LNC);
* unidad de fuente de alimentación (PS);
* cables de conexión.
La función del transceptor es convertir, después del modulador, la señal de FI, en el convertidor ascendente, en una señal de RF para su transmisión a través de la antena, y convertir la señal de RF recibida en una señal de FI, en el convertidor descendente, para la unidad utilizada como demodulador.
Bloque interior. La unidad interior es un rack de 19” con un módem satelital y un multiplexor instalado en él. A veces se instala en un rack y equipamiento opcional combinadores, ventiladores, UPS, etc. El SAI también se puede instalar fuera del rack, por separado.
módem satelital. El módem satelital, en cuanto al modulador, está diseñado para codificar el flujo digital transmitido proveniente del multiplexor, modular la señal por FI, la amplificación necesaria y la transmisión de la señal a la unidad externa. Y recibir la señal de FI de la unidad externa, amplificarla, demodularla a señal digital, decodificarla y transmitirla al multiplexor, en la parte del demodulador.
multiplexor. El multiplexor está diseñado para multiplexar voz, información de facsímil y datos transmitidos. El multiplexor le permite combinar mensajes telefónicos y de fax diarios con transmisión de datos síncrona y asíncrona en un canal transmitido a través de redes locales, líneas terrestres o satelitales. Esto le permite reducir los costos de telecomunicaciones al aumentar las capacidades de transmisión. información importante y al mismo tiempo reduciendo el ancho de banda del canal.
Puerta de enlace satelital. Para acceder a las redes de telecomunicaciones terrestres se utilizan pasarelas satelitales (grandes estaciones a las que se conectan estaciones VSAT vía satélite).
La puerta de enlace puede proporcionar proporciona:
* acceso a redes telefónicas;
* servicios de comunicación de larga distancia con acceso a la red pública;
* servicios telefónicos internacionales;
* Acceso a redes telefónicas especiales, como "Iskra-2";
* acceso a redes de datos (ROSNET, INTERNET, RELCOM, etc.);
* la posibilidad de alquilar un canal terrestre a cualquier punto.
Acceso de alta velocidad a INTERNET y otras redes de datos.
La pasarela permite proporcionar acceso a INTERNET de alta velocidad, hasta 2 Mbps. EN esta opción posiblemente obtenga acceso a todos los servicios de INTERNET (WWW, TelNet, E-mail, FTP, etc.). Todo lo descrito anteriormente también se aplica a otras redes de datos globales. VSAT es una pequeña estación de comunicaciones por satélite con un diámetro de antena de 0,9 a 3,7 m, diseñada principalmente para el intercambio fiable de datos a través de canales por satélite. No requiere mantenimiento y se conecta directamente al equipo terminal del usuario, actuando como un módem inalámbrico.
Cómo funciona la red VSAT. Una red de comunicación por satélite basada en VSAT incluye tres elementos principales: una estación terrestre central (si es necesario), un satélite de retransmisión y terminales VSAT de abonado.
Estación terrena central (CES). La estación terrena central en la red de comunicaciones por satélite en la base realiza las funciones de un nodo central y proporciona control sobre el funcionamiento de toda la red, la redistribución de sus recursos, la resolución de problemas, la facturación de los servicios de red y la interfaz con las líneas de comunicación terrestre. Por lo general, el DSC se instala en el nodo de la red, que representa el mayor tráfico (Fig. 16).
El equipo de formación de canales proporciona la formación de canales de radio satelital y su acoplamiento con líneas de comunicación terrestre. Cada uno de los proveedores de sistemas de comunicación por satélite utiliza sus propias soluciones originales para esta parte del DSC, lo que a menudo excluye la posibilidad de utilizar equipos y estaciones de suscriptores de otras empresas para construir una red. Por lo general, este subsistema se construye sobre una base modular, lo que facilita agregar nuevos bloques para aumentar su rendimiento a medida que crece el tráfico y la cantidad de estaciones de suscriptores en la red. El Centro de Control de Red brinda control sobre el funcionamiento de la red, solución de problemas, redistribución de sus recursos entre suscriptores, tarificación de los servicios prestados, etc.
Estación de abonado VSAT. El terminal VSAT de abonado suele incluir un dispositivo alimentador de antena, una unidad exterior de radiofrecuencia externa y una unidad interior (módem). La unidad exterior es un pequeño transceptor o receptor. La unidad interior proporciona emparejamiento del canal de satélite con el equipo terminal del usuario (ordenador, servidor LAN, teléfono, fax PBX, etc.).
Repetidor de satélite. Las redes VSAT se construyen sobre la base de satélites repetidores geoestacionarios. Esto permite simplificar al máximo el diseño de los terminales de usuario y dotarlos de antenas fijas sencillas sin sistema de seguimiento por satélite. El satélite recibe la señal de la estación terrestre, la amplifica y la envía de regreso a la Tierra. Las características más importantes del satélite son la potencia de los transmisores a bordo y el número de canales de radiofrecuencia (troncales o transpondedores) en él. El troncal estándar tiene un ancho de banda de 36 MHz, lo que corresponde a un rendimiento máximo de unos 40 Mbps. La potencia del transmisor varía de 20 a 100 o más vatios. Se requieren transmisores con una potencia de salida de aproximadamente 40 W para garantizar el funcionamiento a través de estaciones de abonado de tamaño pequeño del tipo VSAT. Los satélites rusos operativos tienen transmisores de menor potencia, por lo que una gran cantidad de redes rusas se construyen sobre la base de satélites extranjeros.
2.2 SCPC(Canal único por operador)
SCPC (Single Channel per Carrier, un canal por operador) es una tecnología clásica de comunicación por satélite. Su esencia es muy simple: para la comunicación entre dos estaciones terrenas A y B, se asignan dos bandas de frecuencia en el satélite: una para transmisión en la dirección A-B, la otra para transmisión en la dirección B-A.
Estas bandas de frecuencia son utilizadas "exclusivamente" solo por las estaciones A y B y no pueden ser utilizadas por nadie más. Por lo tanto, SCPC es un canal de comunicación físico dedicado.
En Rusia y Europa, existen redes de estaciones VSAT que funcionan según el principio SCPC. La variante estándar de la comunicación SCPC donde se utiliza la comunicación "punto a punto" son dos estaciones VSAT conectadas por un canal satelital y ubicadas en los usuarios.
Con dicho canal, los usuarios pueden comunicarse entre sí en cualquier momento. Más a menudo, debe lidiar con una configuración de red de tipo "estrella" (principio de "centro con cada"), cuando hay una estación en la oficina central (sucursal, oficina de representación, etc.) y varias estaciones en sucursales remotas, sucursales. Al utilizar este esquema, es posible organizar flujos de información digital a una velocidad de 32 kbps a 8 Mbps y proporcionar comunicación telefónica, telefax entre el centro y la periferia. Este sistema abre la posibilidad de acceso a través de estaciones satelitales al telepuerto internacional de Berlín y más allá a cualquier país del mundo. Además, es posible recibir un número directo de Moscú y, a través de un telepuerto en Moscú, es posible realizar conversaciones telefónicas en los países de la antigua URSS. En general, cabe señalar que el sistema SCPC es una alternativa muy potente a los circuitos alquilados no conmutados, líneas privadas, etc. Es muy atractivo como medio para transferir grandes cantidades de información a alta velocidad. Debido al uso de canales digitales satelitales, no es crítico en términos de alcance y a prueba de ruido.
Conexión de una estación base celular remota. Esta es la única forma de conectar una estación base celular remota vía satélite, lo que garantiza una comunicación de alta calidad y el funcionamiento completo de todos los servicios de un operador celular. Se utiliza un par de módems con interfaces serie síncrona G.703, a través de los cuales se transmite el flujo digital E1 (2048 kbps), completo o fraccionario.
Canal de acceso a Internet. canal satelital SCPC se puede utilizar como un canal de acceso a Internet externo para un nodo ISP en una región. Como regla general, en este caso, el canal de comunicación por satélite "aterriza" en el nodo de un gran operador de telecomunicaciones en Moscú. Por lo general, dicho operador tiene una estación terrena central con una antena grande y un transmisor potente. Debido a esto, su cliente en la región puede usar una estación terrestre con una antena un poco más pequeña.
Red de radiodifusión por satélite. PC Audio es una tecnología clásica para entregar señales desde una estación de radio FM en red a sus socios repetidores en otras ciudades. El uso de SCPC es especialmente relevante para las estaciones de radio regionales cuyos estudios no se encuentran en Moscú. Alquilar un canal satelital SCPC es más económico que alquilar el mismo canal de velocidad de cualquier otra tecnología. Es cierto que en las estaciones receptoras es necesario utilizar equipos específicos bastante costosos. Sin embargo, por regla general, no hay muchas estaciones repetidoras y el costo del equipo comprado una vez se compensa rápidamente con los ahorros en las tarifas de comunicación. La estación terrena de satélite instalada en el estudio funciona únicamente para transmisión. Está equipado con un módem satelital convencional con una interfaz serial RS-449 y un codificador ComStream DAC700, que convierte el audio en un flujo digital serial a una velocidad de 128…392 kbit/s. Se utiliza compresión de audio digital MPEG-1 Layer3. En las estaciones repetidoras, se instalan antenas satelitales receptoras convencionales, al igual que para la televisión satelital. A la antena se conecta un receptor ComStream ABR202 específico, que combina un módem satelital unidireccional y un decodificador MPEG. Se instala un enrutador entre el módem de la estación terrena y el equipo de red del proveedor.
2.3 TES
El sistema TES está diseñado para el intercambio de información telefónica y digital en redes que se basan en el principio de "malla" ("cada uno con cada uno") o, en otras palabras, en redes con acceso completo. Esto significa que la comunicación telefónica es posible entre dos suscriptores cualquiera de la red, además, los suscriptores tienen acceso a la red pública internacional a través del telepuerto (Gateway) en Berlín. La configuración más simple proporciona comunicación a través de un solo canal telefónico o de fax. El suscriptor se proporciona oportunidad adicional organizar la transmisión de información digital entre dos estaciones incluidas en la red. La red funciona según el principio de DAMA: cuando el suscriptor no tiene un canal satelital asignado rígidamente, y este canal se le proporciona a pedido y con una probabilidad alta (más del 99%). Este método le permite reducir la cantidad de canales de satélite alquilados y ofrecer precios asequibles para los suscriptores. En general, el uso del sistema TES es el más eficiente y de manera eficiente acceso a la red telefónica internacional, así como un buen medio de comunicación con aquellas áreas que tienen una infraestructura de comunicaciones poco desarrollada o ninguna.
2.4 PSE
El Sistema de Estación Terrena Personal (PES™) es una red de conmutación de paquetes de diálogo satelital diseñada para intercambiar información telefónica y digital dentro del CCC con una topología en estrella, con la posibilidad de dúplex completo. El sistema tiene una estación HUB grande y costosa y muchos PES pequeños y económicos o estaciones remotas. Gran potencia radiada efectiva La alta calidad de recepción de la estación central permite utilizar antenas pequeñas con un diámetro de 0,5-1,8 m y transmisores de baja potencia con una potencia de 0,5-2 W en PES.
Esto reduce significativamente el costo del AP de suscriptor. A diferencia de los otros sistemas mencionados anteriormente, en este la información siempre se transmite a través del HUB. Desde el punto de vista de la energía del sistema y su coste (respectivamente, el coste de los servicios ofrecidos), la ubicación óptima del AP central es en el centro de la zona de iluminación del satélite. Por ejemplo, en una red que opera a través del satélite INTELSAT-904, la estación central está ubicada en Moscú.
Ventajas de SCS:
Los sistemas de comunicación por satélite también pueden diferir en el tipo de señal transmitida, que puede ser digital o analógica. La transmisión de información en forma digital tiene una serie de ventajas sobre otros métodos de transmisión. Éstas incluyen:
* simplicidad y eficiencia de combinar muchas señales independientes y convertir mensajes digitales en "paquetes" para facilitar la conmutación;
* menor consumo de energía en comparación con la transmisión de señales analógicas;
* relativa insensibilidad de los canales digitales al efecto de acumulación de distorsiones durante las retransmisiones, lo que suele ser un problema grave en los sistemas de comunicación analógicos;
* el potencial para obtener probabilidades de error de transmisión muy bajas y lograr una alta fidelidad en la reproducción de los datos transmitidos mediante la detección y corrección de errores;
* confidencialidad de la comunicación;
* flexibilidad en la implementación de equipos digitales, permitiendo el uso de microprocesadores, conmutación digital y el uso de microcircuitos con mayor grado de integración de componentes.
Desventajas de SCS:
Inmunidad al ruido débil. Las enormes distancias entre las estaciones terrenas y el satélite hacen que la relación señal/ruido en el receptor sea muy baja (mucho menor que para la mayoría de los enlaces de microondas). Para proporcionar una probabilidad de error aceptable en estas condiciones, es necesario utilizar antenas grandes, elementos de bajo ruido y códigos complejos de corrección de errores. Este problema es especialmente agudo en los sistemas de comunicaciones móviles, ya que tienen un límite en el tamaño de la antena y, por regla general, en la potencia del transmisor.
Influencia de la atmósfera. La calidad de la comunicación por satélite está fuertemente influenciada por los efectos en la troposfera y la ionosfera. absorción en la troposfera. La absorción de una señal por la atmósfera depende de su frecuencia. Los máximos de absorción están en 22,3 GHz (resonancia de vapor de agua) y 60 GHz (resonancia de oxígeno). En general, la absorción afecta significativamente la propagación de señales por encima de 10 GHz (es decir, a partir de la banda Ku). Además de la absorción, durante la propagación de las ondas de radio en la atmósfera, se produce un efecto de desvanecimiento causado por la diferencia en los índices de refracción. diferentes capas atmósfera.
efectos ionosféricos. Los efectos en la ionosfera se deben a fluctuaciones en la distribución de electrones libres. Los efectos ionosféricos que afectan la propagación de las ondas de radio incluyen: parpadeo, absorción, retardo de propagación, dispersión, cambio de frecuencia, rotación del plano de polarización. Todos estos efectos se atenúan a medida que aumenta la frecuencia. Para señales con frecuencias superiores a 10 GHz, su influencia es pequeña.
Retardo de propagación de la señal. El problema del retraso en la propagación de la señal, de una forma u otra, afecta a todos los sistemas de comunicación por satélite. Los sistemas que utilizan un transpondedor de satélite en órbita geoestacionaria tienen la latencia más alta. En este caso, el retardo debido a la finitud de la velocidad de propagación de la onda de radio es de aproximadamente 250 ms, y teniendo en cuenta los retardos de multiplexación, conmutación y procesamiento de la señal, el retardo total puede ser de hasta 400 ms. El retraso de propagación es más indeseable en aplicaciones en tiempo real como la telefonía. En este caso, si el tiempo de propagación de la señal por el canal de comunicación por satélite es de 250 ms, la diferencia de tiempo entre las réplicas de los abonados no puede ser inferior a 500 ms.
En algunos sistemas (por ejemplo, sistemas VSAT que utilizan una topología en estrella), la señal se transmite dos veces a través de un enlace satelital (desde una terminal a un sitio central y desde un sitio central a otra terminal). En este caso, el retraso total se duplica.
3 Características generalizadas del estado y tendencias en el desarrollo de la CCC
Para organizar los canales de comunicación se utilizan principalmente naves espaciales (SC) ubicadas en órbita geoestacionaria (GSO). Las posibilidades de crear redes de telecomunicaciones basadas en satélites en órbitas no geoestacionarias están limitadas por un área de servicio insignificante, la imposibilidad de prestar servicios de forma permanente y una serie de otros factores. La mayoría de estos factores pueden eliminarse utilizando una constelación de satélites, pero es necesario rastrearlos. La mayoría de estas agrupaciones se utilizan para organizar las comunicaciones móviles y la radiodifusión. Los más grandes son Iridium (88 SC), Globalstar (48 SC), Orbcomm (31 SC). Los sistemas de comunicación por satélite geoestacionario se utilizan para prestar servicios de telecomunicaciones, en particular de radiodifusión.
Cada año, se lanzan de 15 a 30 naves espaciales a la OSG y de 10 a 15 satélites completan su trabajo. Durante los últimos 10 años, el aumento promedio anual en el número de naves espaciales ha sido de alrededor del 3%. Sin embargo, al considerar la cuestión del crecimiento de la demanda de canales por satélite, que provoca los lanzamientos de naves espaciales, no se debe tener en cuenta el aumento absoluto, sino las capacidades de los satélites lanzados a la OSG. Hay una tendencia a lanzar naves espaciales "pesadas" que son más eficientes en términos de beneficio/precio, con una carga útil de telecomunicaciones de unos 50 troncales o más. De las 83 naves espaciales "pesadas" en funcionamiento, 69 se pusieron en órbita después de 2000 (33% del número total de lanzamientos).
A principios de marzo de 2011, hay 319 satélites transpondedores civiles que operan en órbita geoestacionaria (OSG) en varios servicios. Los servicios de telecomunicaciones son prestados por 67 operadores internacionales y nacionales, que poseen 89 sistemas de comunicación por satélite. Los CCC están registrados en 35 países, cuya lista se incluye en el Apéndice A.
La lista de países que figura en el Apéndice A debe incluir a Kazajstán, Nigeria y Argentina, que ya han perdido sus satélites, pero están restableciendo el funcionamiento del CCC. Este año, Kazajstán, en el marco del sistema nacional de comunicación por satélite Kazsat, lanzará dos satélites al GEO, Nigeria, en el marco de Nigcomsat, tres satélites. Argentina está construyendo un nuevo sistema de comunicación por satélite Arsat que consta de tres satélites. Los satélites OSG cuentan con unos once mil transpondedores de diferentes servicios, potencia y capacidad, de los que intervienen unas 8000 tablas. Dado que los transpondedores difieren significativamente en el ancho de banda, un criterio más aceptable para estimar la distribución es el ancho de banda total de los troncales.
A fines de febrero de 2011, el recurso de frecuencia total de los transpondedores de los satélites OSG lanzados alcanzó aproximadamente los 450 GHz de la banda de frecuencias, de los cuales más de la mitad en la banda Ku (51,4 %), el 35,1 % en la banda C y el 12,0 % en la banda C. % en el rango de Ka.
Con un aumento anual en el número de naves espaciales operativas del 3%, el aumento anual en el recurso de frecuencia es notablemente mayor, aproximadamente un 13%, lo que está asociado con el lanzamiento de naves espaciales "pesadas". En diez años, el ancho de banda total de los canales por satélite se ha duplicado aproximadamente. En las bandas Ku y C se observa un aumento casi lineal en la capacidad total, la banda Ka se está introduciendo a un ritmo más intenso.
Las tendencias de monopolización en el mercado de las telecomunicaciones por satélite comenzaron a aparecer en 2001 tras la fusión de SES Astra con GE Americom y la formación de SES Global Corporation. En 2006, la corporación adquirió CCC NSS, en 2009, parte de CCC Protostar disuelta, y en marzo de 2010 compró por completo CCC Sirius. Además, SES Global posee una participación del 70% en CCC Ciel y una participación del 49% en Quetzsat, que planea lanzar su primera nave espacial en 2011.
La organización internacional INTELSAT, tras adquirir en 2003 parte de CCC Telstar (4 satélites) y fusionarse con PanAmSat (2005), se convirtió en el mayor operador de satélites. Además, en 2009, la organización compró tres naves espaciales Amos 1, Protostar 2 y JCSat 4R.
EUTELSAT, el tercer operador más grande, ha mostrado interés en adquirir Satmex CCC, que controla alrededor de un tercio de los activos de Hispasat.
El operador canadiense Telesat en 2007 adquirió los remanentes de CCC Telstar (4 KA) y se convirtió en el cuarto operador internacional del mundo.
En 2008, los operadores japoneses JSAT y SCC (SCC Superbird) formaron JSAT Perfec Pro Corporation, que también incluye CCC NSat y parcialmente CCC Horizons.
En 2006, Cablevision fue absorbida por Echostar, que es en gran parte parte de Dish Network Corporation, controlada por el grupo DIRECTV que posee CCC DTV y controla CCC Spaceway. Podemos hablar de la integración práctica de los tres sistemas DTV, Echostar y Spaceway.
En 2010, tres operadores de sistemas chinos, Chinasat, Sinosat y Chinastar, se fusionaron para formar una nueva organización, Chinasat.
En 2010, se anunció la formación de una nueva organización, Sirius XM Radio, luego de la fusión de XM Satellite Radio y Sirius FM Radio. La flota espacial de este operador, además de seis satélites geoestacionarios, incluye cuatro naves espaciales de órbita baja.
La tendencia actual hacia la monopolización no es un impedimento para el desarrollo de pequeñas naves espaciales SSS. Está previsto no solo lanzar satélites para reemplazar los que han caducado, sino también crear nuevos sistemas, incluidos los satélites nacionales.
Durante los próximos tres años, se espera que se reponga la lista de países que crean sistemas nacionales de comunicación por satélite:
2011, Irán: CCC Zohreh (2 SC);
2011, Emiratos Árabes Unidos: CCC Yachsat (2 naves espaciales);
2011, Emiratos Árabes Unidos junto con Jordania: CCC SmartSat (1 SC);
2012, Ucrania: CCC Lybid (1 SC);
2012, Azerbaiyán: CCC AzerSpace, (2 SC), un SC junto con Malasia;
2013 Qatar: CCC Eshail (1 SC), conjuntamente con Eutelsat;
2013, Bolivia: CCC Tupac Katani (1 SC);
2013 u/? Kfjc^ CCC Laosat (1 RF)
Los países con constelaciones de satélites, de acuerdo con las necesidades del mercado, crean nuevos sistemas:
2011, Rusia: CCC Luch (3 SC) para servicios de datos;
2011, EE. UU.: Viasat (2 SC) para brindar servicios de acceso de alta velocidad;
2011 México: CCC QuetzSat (1 SC) para brindar servicios de transmisión y línea fija;
2012, EE. UU.: CCC Jupiter (1 SC) y CCC OHO (3 SC) para proporcionar acceso de alta velocidad y servicios HDTV;
2012 México: Mexsat CCC (3 satélites) que operarán en los servicios móvil, fijo y radiodifusión;
2012 Australia: CCC Jabiru (1 KA) para servicios de transmisión y de línea fija;
2013, EAU: S2M (1 SC) para brindar servicios de transmisión a usuarios móviles;
2013 Canadá: Canuk CCC (1 SC) para Sistema de Acceso de Alta Velocidad.
Como parte del sistema de comunicaciones móviles de Inmarsat, una nueva serie de satélites de quinta generación y dos satélites Alfasat y Europesat están orientados hacia un nuevo tipo de servicio para este operador: la transmisión a objetos móviles.
La radiodifusión por satélite sigue siendo el tipo de servicio prioritario. Excepto conjunto estándar los servicios de radiodifusión directa, la distribución de programas en redes de radiodifusión terrestres y por cable a través de satélites ETS 8 y MBSat, la radiodifusión de televisión experimental a objetos móviles ya está en marcha. Para brindar este tipo de servicio, estaba previsto el lanzamiento de tres satélites (Eutelsat 2A, Echostar 13 o CMBstar y S2M 1), de los cuales se lanzó Eutelsat 2A, pero problemas con el despliegue de antenas impidieron el inicio de los servicios en la región europea. Los canales de satélite se utilizan intensamente para proporcionar servicios de radiodifusión interactivos y de alta calidad, y ha comenzado la introducción de la televisión en 3D.
La segunda prioridad fue la provisión de servicios de acceso de alta velocidad. Además de los satélites especializados en funcionamiento WildBlue 1, Spaceway 3, IPStar 1, los satélites Eutelsat KaSat e Hylas GEO lanzados recientemente, los satélites Viasat (2 SC), OHO (3 SC), Canuk, 3 SC Inmarsat de quinta generación, Júpiter y otros
La dirección adicional del desarrollo de los sistemas de telecomunicaciones por satélite está asociada con la convergencia de servicios y funciones de sistemas que están lejos en términos de principios y propósitos de operación, a través de la interpenetración y el uso de soluciones técnicas y tecnológicas comunes. La convergencia desdibujará cada vez más las diferencias entre los distintos tipos de servicios, todas las redes ofrecerán cualquiera de sus tipos en una gama significativamente ampliada y en mayor medida sobre la base de una plataforma tecnológica única que asegure el desarrollo de la radiodifusión interactiva y directa, de alta calidad. radiodifusión de calidad, sistemas de acceso de alta velocidad, educación a distancia, telemedicina, telebanca y otras aplicaciones multiservicio. El carácter corporativo de estos servicios desde un único centro hasta una red de usuarios hace que los sistemas de comunicaciones por satélite sean los más adecuados para su prestación. Los nuevos servicios tomarán hasta el 80% del recurso satelital.
El incremento total en el volumen de servicios de canales satelitales en los cinco años es del 76%, y el incremento en los ingresos por servicios de telecomunicaciones, respectivamente, es: CER - 82%, FSS - 97%, PSS - 29%. Nótese que los datos sobre los servicios de acceso que se dan en la Tabla 2 se refieren a los proporcionados a través de los canales de transmisión. Este tipo de servicio también se brinda en gran medida por canales de comunicación de línea fija, lo que no se indica en la tabla en una columna separada debido a la falta de información. La mayor parte de los ingresos de CCC en 2009 (81%) la proporciona el servicio de radiodifusión por satélite (BSS), lo que subraya el grado de su prioridad. La distribución de la rentabilidad entre servicios según datos publicados por Satellite Industry Association en los últimos cinco años se presenta en el Anexo B. Cabe destacar que los servicios de telecomunicaciones por canales satelitales determinan los principales ingresos de las actividades de la industria espacial. De los ingresos totales de $ 160,9 mil millones, la participación de los ingresos de telecomunicaciones es del 58,2%.
La relación potencia-peso de la nave espacial ha aumentado. La potencia de los troncales en las gamas más utilizadas es en promedio: Ku 120 - 150 W, C - 50 - 60 W. La potencia específica por unidad de ancho de banda ha alcanzado los 1,2 W/MHz, lo que permite utilizar señales multiposición más eficientes y códigos concatenados de alta velocidad en el canal.
Conclusión
Anteriormente, hemos discutido en términos generales la arquitectura de los sistemas de comunicación por satélite, así como las tendencias de desarrollo recientes en esta industria. Dado que el número de canales de transmisión por satélite está creciendo en un promedio del 15 % anual, esto requiere un aumento correspondiente en los recursos de frecuencia, tanto troncales de satélite como estaciones terrenas diseñadas para recibir y transmitir programas de transmisión e información multimedia.
El número de satélites en la OSG aumenta anualmente en un 3 % aproximadamente, con un aumento total del recurso de frecuencia CCC en un 13 % anual.
El recurso de frecuencia de la órbita geoestacionaria es limitado, el factor de utilización de los troncales SC, especialmente los que sirven a la región europea, se utiliza casi en su totalidad, además, el costo del ancho de banda de los canales satelitales es alto.
Introducción de nuevos tipos de servicios, radiodifusión interactiva y de alta calidad, radiodifusión tridimensional, acceso de banda ancha etc. requieren la operación de redes terrestres con flujos de información de alta velocidad, es decir, canales de banda ancha.
El uso de canales satelitales de banda ancha genera costos financieros significativos para el arrendamiento de recursos de canales satelitales.
El recurso de frecuencia limitado, los costos significativos para su arrendamiento o uso requieren la introducción de tecnologías eficientes en frecuencia para generar y transmitir señales.
De todas las tecnologías que se utilizan en el mundo, y más aún en Europa, la más eficaz y aplicable es la combinación del estándar de acondicionamiento de señal DVB-S2 y el estándar de streaming digital MPEG-4.
A fines de febrero de 2011, más del 11,5% de los canales de transmisión ya están formados en el estándar DVB-S2. El nivel de uso del estándar MPEG-4 ya alcanza el 26% del volumen total de los canales de emisión.
La tasa de implementación del estándar DVB-S2 es casi el doble que la tasa de aumento en el número de canales de transmisión.
La base para la construcción de redes de radiodifusión por satélite deben ser los estándares de transmisión DVB-S2 y los estándares de transmisión MPEG-4, mientras que es necesario prever la posibilidad de trabajar con señales y formatos de transmisión anteriores.
Lista de fuentes utilizadas
1. "Comunicaciones y radiodifusión por satélite: un libro de referencia" - Bartenev V.A.
2. "Cartografía informática y zonas de comunicación por satélite" - Mashbits L.M.
3. "Compatibilidad electromagnética de los sistemas de comunicación por satélite" - Dyachkova M.N., Ermilov V.T., Zheltonogov I.V., Kantor L.Ya., Mysev M.V.
...Transmisión de datos digitales vía canal de comunicación satelital. Principios de construcción de sistemas de comunicación por satélite. El uso de la retransmisión por satélite para la radiodifusión de televisión. Descripción general del sistema de acceso múltiple. El esquema de la ruta digital para convertir una señal de TV.
resumen, añadido el 23/10/2013
La historia del desarrollo de las comunicaciones por satélite. Terminales VSAT de abonado. Órbitas de transpondedores de satélite. Cálculo de costos para el lanzamiento de un satélite e instalación del equipo necesario. Estación central de control. Sistema global de comunicaciones por satélite Globalstar.
documento final, agregado el 23/03/2015
Intercambio de programas de radiodifusión y televisión. Colocación de repetidores terrestres. La idea de colocar un repetidor en una nave espacial. Características del sistema de comunicación por satélite (SSS), sus ventajas y limitaciones. Segmentos espaciales y terrestres.
resumen, añadido el 29/12/2010
Información general sobre los sistemas personales de comunicación por satélite. Conocimiento del desarrollo de la constelación de satélites del estado ruso y el programa de lanzamiento de naves espaciales. Características de las estaciones espaciales y terrenas de transmisión y recepción de señales.
presentación, agregada el 16/03/2014
Problemas de construir una interestatal sistema corporativo comunicaciones por satélite y sus indicadores. Desarrollo de una red de comunicación desde Almaty para dirigir canales de comunicación internacionales a través de Londres. Parámetros de línea de satélite, línea de retransmisión de radio, área de servicio IRT.
tesis, agregada el 22/02/2008
Principios de construcción de un sistema de comunicación territorial. Análisis de métodos para organizar las comunicaciones por satélite. Requisitos básicos para el terminal de abonado de comunicaciones por satélite. Definición especificaciones modulador Los principales tipos de señales manipuladas.
tesis, agregada el 28/09/2012
Cálculo de la intensidad de campo de la onda de radio terrestre de polarización vertical para un rango dado de comunicación por radio en dos tipos de superficie terrestre homogénea. Cálculo de la intensidad de campo en la línea de comunicación por una onda ionosférica. Nivel de señal en el enlace de radio satelital.
documento final, agregado el 15/04/2014
Rangos de frecuencia transmitidos por los principales tipos de sistemas de guiado. Parámetros de los canales de las líneas de comunicación. Designaciones en líneas de comunicación. Selector de canales con multiplexación en el tiempo. Características de los canales en un cable coaxial, cables ópticos.
presentación, añadido el 19/10/2014
Principios de funcionamiento del satélite. sistemas de navegación. Requisitos para el SNS: globalidad, disponibilidad, integridad, continuidad del servicio. Espacio, gestión, segmentos de consumidores. Estructura orbital NAVSTAR, GLONASS.
informe, añadido el 18/04/2013
Estado de implantación de la ATN en la práctica del tránsito aéreo. Satélite tecnologías de la información en los sistemas CNS/ATM. Sistemas de radionavegación por satélite. Coordenadas, tiempo, movimiento de satélites de navegación. Formación de una señal de información en GPS.
Introducción. 2
El propósito del trabajo.. 3
1. Desarrollo de una red de comunicaciones por satélite. 4
2. El estado actual de la red de comunicaciones por satélite. 7
3. Sistema de comunicación por satélite. 12
3.1. Repetidores de satélite.. 12
3.2. Órbitas de transpondedores de satélite. 13
3.3. áreas de cobertura. 15
4. El uso de las comunicaciones por satélite. dieciséis
4.1. Red troncal de comunicaciones por satélite. dieciséis
4.2. sistema VSAT. dieciséis
4.3. Estación central de control. 17
4.4. Repetidor de satélite. 17
4.5. Terminales VSAT de abonado.. 18
5. tecnología VSAT. 18
6. Sistema global de comunicación por satélite Globalstar 20
6.1. Segmento terrestre de Globalstar 21
6.2. Segmento terrestre de Globalstar en Rusia. 22
6.3. Tecnología del sistema Globalstar 23
6.4. Áreas de aplicación del sistema Globalstar 23
7. Diseño de una red de comunicaciones por satélite. 24
7.1. Cálculo de costos de capital para lanzar un satélite e instalar el equipo necesario. 24
7.2. Cálculo de costos de operación. 25
7.3. Nómina.. 25
7.4. Primas de seguros.. 26
7.5. Deducciones por depreciación. 26
7.6. Costos de electricidad para las necesidades de producción. 26
7.7. Cálculo de ingresos. 27
7.8. Cálculo de indicadores de desempeño. 28
7.9. Cálculo de la eficacia del proyecto de inversión. 31
Conclusión. 35
Lista de fuentes utilizadas. 40
Introducción
Las realidades modernas ya hablan de la inevitabilidad de reemplazar los teléfonos móviles convencionales y, además, los teléfonos fijos por comunicaciones satelitales. Las últimas tecnologías de comunicación por satélite ofrecen soluciones técnicas viables y rentables para el desarrollo de servicios de comunicación universales y redes de radiodifusión directa de voz y televisión. Gracias a logros destacados en el campo de la microelectrónica. teléfonos satelitales se han vuelto tan compactos y confiables en uso que todos los grupos de usuarios están haciendo todas las demandas, y el servicio de alquiler de satélites es uno de los servicios más populares en el mercado moderno de comunicaciones por satélite. Perspectivas de desarrollo significativas, ventajas obvias sobre otros teléfonos, confiabilidad y comunicación ininterrumpida garantizada: todo esto se trata de teléfonos satelitales.
Hoy en día, la comunicación por satélite es la única solución rentable para proporcionar servicios de comunicación a suscriptores en áreas con baja densidad de población, lo que está confirmado por una serie de estudios económicos. El satélite es la única solución técnicamente viable y rentable si la densidad de población es inferior a 1,5 personas/km2. Esto indica perspectivas significativas para el desarrollo de servicios de comunicación por satélite, especialmente para regiones con baja densidad de población en un área extensa.
objetivo del trabajo
Familiarizarse con la historia de las comunicaciones por satélite, características y perspectivas para el desarrollo y diseño de las comunicaciones por satélite.
1. Desarrollo de una red de comunicación por satélite.
Historia del desarrollo de las comunicaciones por satélite.
La historia de cuarenta y cinco años del desarrollo de la CCC tiene cinco etapas características:
· 1957-1965 El período preparatorio, que comenzó en octubre de 1957 tras el lanzamiento por parte de la Unión Soviética del primer satélite artificial terrestre del mundo, y un mes después, el segundo. Esto sucedió en el apogeo de la Guerra Fría y la rápida carrera armamentista, por lo que, naturalmente, la tecnología satelital se convirtió en propiedad de los militares en primer lugar. La etapa que se examina se caracteriza por el lanzamiento de los primeros satélites experimentales, incluidos los satélites de comunicaciones, que se lanzaron principalmente a órbitas terrestres bajas.
El primer satélite de retransmisión geoestacionario TKLSTAR se creó en interés del Ejército de los EE. UU. y se puso en órbita en julio de 1962. Durante el mismo período de tiempo, se desarrolló una serie de satélites de comunicaciones militares estadounidenses SYN-COM (Satélite de comunicaciones síncronas).
Los dos primeros satélites se lanzaron en órbitas elípticas geosincrónicas. El satélite geoestacionario de esta serie SYNCOM-3 fue puesto en órbita en febrero de 1963 y fue el prototipo del primer GSR comercial civil INTELSAT-1 (otro nombre es EARLY BIRD), que se convirtió en el primer SR de la organización internacional Intelsat (International Telecommunications Organización de satélites), establecida en agosto 1964 del año. Durante este período aún no se disponía de servicios comerciales de comunicaciones por satélite, pero se probó experimentalmente la posibilidad de fabricar, lanzar y comunicar con éxito vía satélites en órbita terrestre baja.
· 1965-1973 El período de desarrollo del SSN global basado en repetidores geoestacionarios. El año 1965 estuvo marcado por el lanzamiento en abril del geoestacionario SR INTELSAT-1, que marcó el inicio del uso comercial de las comunicaciones por satélite. Los primeros satélites de la serie INTELSAT proporcionaban comunicaciones transcontinentales y apoyaban principalmente las comunicaciones troncales entre un pequeño número de estaciones terrenas de entrada nacionales que proporcionaban una interfaz a las redes terrestres públicas nacionales.
Los principales canales proporcionaban conexiones a través de las cuales se transmitía tráfico telefónico, señales de televisión y comunicaciones por télex. En general, el CCC de Intelsat complementaba y respaldaba las líneas de comunicación por cable transcontinental submarino existentes en ese momento. Hasta principios de la década de 1970, casi todos los CCC existentes se utilizaban para transmitir tráfico telefónico internacional y emitir programas de televisión.
· 1973-1982 La etapa de amplia difusión de la CCC regional y nacional. Durante este período, se desplegaron con bastante intensidad redes de comunicación por satélite regionales, por ejemplo, Eulelsat, Aussat y nacionales, por ejemplo, Skynet en los EE. UU., cuyos servicios principales seguían siendo telefonía y televisión, así como transmisión de datos a una pequeña medida. Pero ahora estos servicios se prestaban a un gran número de terminales terrestres, y en algunos casos la transmisión se realizaba directamente a los terminales de los usuarios.
En esta etapa del desarrollo histórico de la CCC, se creó la organización internacional Inmarsat, que desplegó la red global de comunicaciones Inmarsat, cuyo objetivo principal era proporcionar comunicación con las embarcaciones marítimas en navegación. Posteriormente, Inmarsat extendió sus servicios a todo tipo de usuarios móviles.
· 1982-1990 El período de rápido desarrollo y difusión de pequeños terminales terrestres. En la década de 1980, los avances en el campo de la ingeniería y la tecnología de los elementos clave de la CCC, así como las reformas para liberalizar y desmonopolizar la industria de las comunicaciones en varios países, hicieron posible el uso de canales satelitales en las redes corporativas de comunicación comercial. llamado VSAT. Al principio, estas redes, en presencia de canales de comunicación con un ancho de banda promedio (no más de 64 kbit / s), proporcionaron la única transmisión de datos de información, un poco más tarde se implementó transmisión digital discurso y luego video.
Las redes VSAT permitieron instalar estaciones terrenas de satélite compactas muy cerca de las oficinas de los usuarios, resolviendo así el problema de la "última milla" para un gran número de usuarios corporativos, crearon las condiciones para un intercambio de información cómodo y eficiente y permitieron descargar redes públicas terrestres.
El uso de satélites de comunicación "inteligentes".
· Desde la primera mitad de la década de 1990, SSS entró en una nueva etapa cuantitativa y cualitativamente en su desarrollo.
Un gran número de mundial y regional redes satelitales las comunicaciones estaban en la etapa de operación, producción o diseño. La tecnología de las comunicaciones por satélite se ha convertido en un área de gran interés y actividad empresarial. Durante este período de tiempo, se observó un crecimiento explosivo en la velocidad de los microprocesadores. propósito general y volúmenes de dispositivos de almacenamiento de semiconductores al tiempo que mejora la confiabilidad, además de reducir el consumo de energía y el costo de estos componentes. La electrónica de semiconductores para aplicaciones espaciales debe ser resistente a la radiación. que se logra mediante métodos tecnológicos especiales y un cuidadoso blindaje de los circuitos electrónicos.
La aparición de microprocesadores resistentes a la radiación con una frecuencia de reloj de (1-4) MHz y circuitos RAM de alta velocidad con una capacidad de (10 ^ 5-10 ^ 6) Mbit sirvieron como base tecnológica para la implementación práctica de verdaderamente " inteligente" BR "GC con capacidades y características que a primera vista parecían simplemente fantásticas.
2. El estado actual de la red de comunicación por satélite.
De los muchos proyectos comerciales de SMS (satélite móvil) por debajo de 1 GHz, se ha implementado un sistema Orbcomm, que incluye 30 satélites no geoestacionarios (no OSG) que brindan cobertura terrestre.
Debido al uso de bandas de frecuencia relativamente bajas, el sistema permite la provisión de servicios de transmisión de datos de baja velocidad a dispositivos de abonados simples y de bajo costo, como Correo electrónico, paginación bidireccional, servicios de control remoto. Los principales usuarios de Orbcomm son las empresas de transporte, para las cuales este sistema proporciona una solución rentable para el control y gestión del transporte de carga.
El operador más conocido en el mercado de MSS es Inmarsat. Existen alrededor de 30 tipos de dispositivos de abonado en el mercado, tanto portátiles como móviles: para uso terrestre, marítimo y aéreo, que brindan transmisión de voz, fax y datos a velocidades de 600 bps a 64 kbps. Inmarsat compite con tres sistemas MSS, incluidos Globalstar, Iridium y Thuraya.
Los dos primeros proporcionan una cobertura casi completa de la superficie terrestre mediante el uso de grandes constelaciones, respectivamente, que consisten en 40 y 79 satélites no OSG. Se espera que Thuraya se globalice en 2007 con el lanzamiento de un tercer satélite geoestacionario (GEO) para cubrir las Américas, donde actualmente no está disponible. Los tres sistemas brindan telefonía y servicios de datos de baja velocidad a dispositivos receptores comparables en peso y tamaño a teléfonos móviles G/M.
También hay cuatro sistemas PSS regionales en el mundo. En América del Norte, se trata de Mobile Satellite Ventures (MVS) que utiliza dos satélites MSAT. En el año 2000, comenzó a operar el sistema Asia Cellular Satellite (Indonesia) con el satélite Garuda, brindando servicios MSS en la región asiática. En el mismo año, dos satélites N-Star comenzaron a dar servicio a los suscriptores de MSS marinos en la zona costera de 200 millas de Japón. Australia tiene un sistema marítimo similar, Optus.
La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) define el futuro del SMS como el segmento satelital de los sistemas de servicio móvil de tercera generación IMT-200. Las redes satelitales pueden cubrir áreas de servicio en las que no es económicamente viable desarrollar una red terrestre, como en áreas remotas y rurales, y crear una reserva activa para ella.
La estrategia de desarrollo del MSS se basa en la creación del llamado Additional Ground Component (en los EE. UU. - Ancillary Terrestrial Component (ATC) y en Europa - Complementary Ground Component (CGC)) - esto es parte del MSS, que incluye estaciones que tienen una posición fija y se utilizan para mejorar la disponibilidad de los servicios de red del SMS en áreas de servicio donde las estaciones de satélite no pueden proporcionar la calidad requerida.
Dispositivos de suscriptores en el área de cobertura estaciones base trabajará con la red terrestre, y al salir de ella, cambiará para trabajar con el satélite utilizando la misma banda de frecuencia asignada al MSS. Al mismo tiempo, los sistemas MSS deben conservar su funcionalidad y brindar los servicios requeridos independientemente del ATC. También se prevé que el componente satelital de las IMT-2000 proporcione enlaces de conexión, redes centrales y espera activa en caso de falla o congestión de la red terrenal.
Según la previsión de la UIT, para el año 2010 el segmento satelital de las IMT-2000 requerirá unos 70 MHz en ambas direcciones. De conformidad con el Reglamento de Radiocomunicaciones, la banda 1980-2010/2170-2200 MHz debe utilizarse como banda raíz. Si se necesitan frecuencias adicionales, las administraciones pueden elegir cualquiera de las frecuencias atribuidas al SMS en el rango de 1-3 GHz, en particular:
1525-1544/1626,5-1645,5 MHz;
1545-1559/1646,5-1660,5 MHz;
1610-1626,5/2483,5-2500 MHz;
2500-2520/2670-2690 MHz.
Hasta la fecha, ya se han esbozado los programas para la implementación de los conceptos para el desarrollo de los sistemas SSS existentes. En diciembre de 2005, Inmarsat anunció el lanzamiento de la red de área amplia de banda ancha (BGAN). El sistema brinda servicios a unidades de suscriptores móviles y portátiles con velocidades de transmisión de hasta 432 kbps y será compatible con redes móviles terrestres. Globalstar, Iridium y MVS asumen para 2012-2013. actualización completa del grupo.
Las tres compañías planean crear un componente terrestre adicional. Sin embargo, se deben tener en cuenta varios hechos que pueden afectar significativamente las conclusiones generales sobre la rentabilidad y las perspectivas de desarrollo del PSS:
Los servicios SMS son demandados principalmente por grupos especializados de abonados, en particular por compañías marítimas y de aviación, varios departamentos gubernamentales y servicios especiales. Por ejemplo, el usuario corporativo más grande del sistema Iridium es el Departamento de Defensa de EE. UU., un contrato de dos años por $72 millones proporciona conexión ilimitada 20.000 usuarios. Globalstar anunció un aumento del 300 % en las conexiones diarias de suscriptores durante los esfuerzos de rescate y recuperación tras los recientes huracanes en EE. UU. y el tsunami en el sudeste asiático;
Globalstar e Iridium pasaron por concurso de acreedores, por lo que la eficiencia económica de los proyectos en la práctica se logró a expensas de la ruina de los inversionistas;
el desarrollo tecnológico puede mejorar significativamente el rendimiento de los receptores de abonado por satélite. Sin embargo, debido a la necesidad de proporcionar receptores a bordo de alta energía y al espectro limitado utilizado, será económicamente poco rentable o técnicamente imposible proporcionar los mismos servicios a una unidad de abonado móvil que cuando se trabaja con una red de comunicación móvil terrestre.
Por lo tanto, las tecnologías satelitales no pueden considerarse competidores reales de las redes móviles terrestres. La implementación de dichos proyectos puede justificarse económicamente solo en el caso de financiación estatal. El despliegue del segmento ATC en la práctica solo significará que los operadores de redes terrestres podrán desarrollar sus redes en las bandas asignadas al SMS.
Los sistemas PSS seguirán desempeñando un papel importante para el trabajo de los organismos encargados de hacer cumplir la ley y después de los desastres naturales y diversas catástrofes. La Unión Internacional de Telecomunicaciones, por ejemplo, ha firmado un acuerdo especial sobre los términos y condiciones para el uso de terminales Thuraya para proporcionar comunicaciones mientras ayuda a los países afectados en tales casos.
comercialmente dirección prometedora en el desarrollo del SMS, puede que no sea la transmisión de voz o datos a los receptores de abonados, sino la provisión de varios servicios de radiodifusión. En este caso, se crearán redes superpuestas para redes móviles terrestres que puedan, de manera eficiente, tanto en términos de economía como de uso de espectro, brindar servicios en una topología punto a multipunto. Esto puede incluir la transmisión de programas de sonido y televisión y la transmisión de varios tipos de datos a todas o ciertas categorías de suscriptores.
BSkyB, el mayor operador de televisión por satélite del Reino Unido, por ejemplo, firmó un acuerdo con Vodafon para crear un paquete SKY Mobile TV que ofrece a los suscriptores de la red móvil recibir varios programas de transmisión. Alcatel y SFR en Francia han lanzado un proyecto similar de TV móvil ilimitada, que implica la creación de una red de radiodifusión híbrida terrestre-satélite.
Otra aplicación particular de los servicios MSS, que actualmente se está explorando en Europa, podría ser la prestación de todo tipo de servicios a receptores de grupo instalados en vehículos de alta velocidad como trenes y autobuses interurbanos e internacionales.
3. Sistema de comunicación por satélite
3.1. Repetidores de satélite
Por primera vez años de investigación, se utilizaron transpondedores satelitales pasivos (ejemplos son los satélites Echo y Echo-2), que eran un simple reflector de señal de radio (a menudo una esfera de metal o polímero con un revestimiento de metal) que no llevaba ningún transceptor. equipo a bordo. Dichos satélites no han recibido distribución.
Todos los satélites de comunicación modernos están activos. Los repetidores activos están equipados con equipos electrónicos para recibir, procesar, amplificar y retransmitir una señal. Los repetidores de satélite pueden ser no regenerativos y regenerativos. Un satélite no regenerativo, habiendo recibido una señal de una estación terrena, la transfiere a otra frecuencia, la amplifica y la transmite a otra estación terrena. Un satélite puede utilizar varios canales independientes para realizar estas operaciones, cada uno operando en una parte específica del espectro (estos canales de procesamiento se denominan transpondedores).
El satélite regenerativo demodula la señal recibida y la modula de nuevo. Debido a esto, la corrección de errores se realiza dos veces: en el satélite y en la estación terrena receptora. La desventaja de este método es la complejidad (y, por lo tanto, el costo mucho mayor del satélite), así como el mayor retraso en la transmisión de la señal.
3.2. Órbitas de transpondedores de satélite
Las órbitas en las que se encuentran los transpondedores de satélite se dividen en tres clases:
ecuatorial
oblicuo
polar
Una variación importante de la órbita ecuatorial es la órbita geoestacionaria, en la que el satélite gira a una velocidad angular igual a la velocidad angular de la Tierra, en una dirección que coincide con la dirección de rotación de la Tierra. La ventaja obvia de la órbita geoestacionaria es que el receptor en el área de servicio "ve" el satélite todo el tiempo.
Sin embargo, solo hay una órbita geoestacionaria y es imposible colocar todos los satélites en ella. Otra desventaja es su gran altitud y, por lo tanto, el alto costo de poner en órbita un satélite. Además, un satélite en órbita geoestacionaria no puede dar servicio a estaciones terrenas en la región circumpolar.
Una órbita inclinada resuelve estos problemas, sin embargo, debido al movimiento del satélite en relación con el observador terrestre, es necesario lanzar al menos tres satélites por órbita para proporcionar acceso a la comunicación las 24 horas.
Cuando se utilizan órbitas inclinadas, las estaciones terrenas están equipadas con sistemas de seguimiento que apuntan la antena al satélite. Las estaciones que operan satélites en órbita geoestacionaria también suelen estar equipadas con tales sistemas para compensar las desviaciones de la órbita geoestacionaria ideal. La excepción son las antenas pequeñas que se utilizan para recibir televisión por satélite: su patrón de radiación es lo suficientemente amplio como para no sentir las vibraciones del satélite cerca del punto ideal.
Polar - una órbita que tiene una inclinación de la órbita al plano del ecuador de noventa grados.
3.3. áreas de cobertura
Dado que las radiofrecuencias son un recurso limitado, es necesario garantizar que diferentes estaciones terrenas puedan utilizar las mismas frecuencias. Esto se puede hacer de dos maneras: separación espacial: cada antena de satélite recibe una señal solo de un área determinada, mientras que diferentes áreas pueden usar las mismas frecuencias, separación de polarización: diferentes antenas reciben y transmiten una señal en planos de polarización mutuamente perpendiculares, mientras que el Se pueden aplicar dos veces las mismas frecuencias (para cada uno de los planos).
Un mapa de cobertura típico para un satélite en órbita geoestacionaria incluye los siguientes componentes: haz global: se comunica con las estaciones terrestres en toda el área de cobertura, se le asignan frecuencias que no se cruzan con otros haces de este satélite. Haces de los hemisferios occidental y oriental: estos haces están polarizados en el plano A, con el mismo rango de frecuencia utilizado en los hemisferios occidental y oriental. Los haces zonales están polarizados en el plano B (perpendicular a A) y utilizan las mismas frecuencias que los haces hemisféricos. Así, una estación terrena situada en una de las zonas también puede utilizar haces hemisféricos y un haz global.
En este caso, todas las frecuencias (a excepción de las reservadas para el haz global) se utilizan repetidamente: en los hemisferios occidental y oriental y en cada una de las zonas.
4. Aplicación de las comunicaciones por satélite
4.1. Comunicaciones por satélite troncales
Inicialmente, la aparición de las comunicaciones por satélite estuvo dictada por la necesidad de transmitir grandes cantidades de información. El primer sistema de comunicación por satélite fue el sistema Intelsat, luego se crearon organizaciones regionales similares (Eutelsat, Arabsat y otras). Con el tiempo, la participación de la transmisión de voz en el volumen total de tráfico de la red troncal ha ido disminuyendo constantemente, dando paso a la transmisión de datos. Con el desarrollo de las redes de fibra óptica, estas últimas comenzaron a desplazar las comunicaciones por satélite del mercado de las comunicaciones troncales.
4.2. sistema VSAT
Entre las tecnologías satelitales, se llama especial atención al desarrollo de tecnologías de comunicación satelital como VSAT (Very Small Aperture Terminal).
Sobre la base de equipos VSAT, es posible construir redes multiservicio que brindan casi todos los servicios de comunicación modernos: acceso a Internet; conexión telefónica; consolidación de redes locales (construcción de redes VPN); transmisión de información de audio y vídeo; redundancia de los canales de comunicación existentes; recopilación de datos, seguimiento y control remoto instalaciones industriales y mucho más.
Un poco de historia. El desarrollo de las redes VSAT comienza con el lanzamiento del primer satélite de comunicaciones. A fines de los años 60, en el curso de experimentos con el satélite ATS-1, se creó una red experimental que consta de 25 estaciones terrestres, comunicaciones telefónicas por satélite en Alaska. Linkabit, uno de los creadores originales de VSAT de banda Ku, se fusionó con M/A-COM, que luego se convirtió en el principal proveedor de equipos VSAT. Hughes Communications adquirió la división de M/A-COM, transformándola en Hughes Network Systems. En este momento Hughes Network Systems es un proveedor mundial líder de redes de banda ancha comunicaciones por satélite. Una red de comunicaciones por satélite basada en VSAT incluye tres elementos clave: una estación de control central (CCS), un satélite repetidor y terminales VSAT de suscriptor.
4.3. estación central de control
El NCC incluye equipos transceptores, dispositivos antena-alimentador y un conjunto de equipos que realizan las funciones de monitorear y administrar la operación de toda la red, redistribuir sus recursos, identificar fallas, facturar servicios de red e interconectar con líneas fijas. Para garantizar la confiabilidad de la comunicación, el equipo tiene al menos 100% de redundancia. La estación central interactúa con cualquier línea de comunicación troncal terrestre y tiene la capacidad de cambiar los flujos de información, lo que respalda la interacción de información de los usuarios de la red entre sí y con suscriptores de redes externas (Internet, redes celulares, PSTN, etc.).
4.4. satélite repetidor
Las redes VSAT se construyen sobre la base de satélites repetidores geoestacionarios. Las características más importantes del satélite son la potencia de los transmisores a bordo y el número de canales de radiofrecuencia (troncales o transpondedores) en él. El troncal estándar tiene un ancho de banda de 36 MHz, lo que corresponde a un rendimiento máximo de unos 40 Mbps. En promedio, la potencia de los transmisores oscila entre 20 y 100 vatios. En Rusia, los satélites de comunicación y radiodifusión Yamal pueden citarse como ejemplos de satélites repetidores. Están destinados al desarrollo del segmento espacial de OAO Gascom y fueron instalados en posiciones orbitales 49° E d. y 90 ° pulg. d.
4.5. Terminales VSAT de abonado
El terminal VSAT de suscriptor es una pequeña estación de comunicación por satélite con una antena con un diámetro de 0,9 a 2,4 m, diseñada principalmente para el intercambio fiable de datos a través de canales por satélite. La estación consta de un dispositivo alimentador de antena, una unidad exterior de radiofrecuencia exterior y una unidad interior (módem satélite). La unidad exterior es un pequeño transceptor o simplemente un receptor. La unidad interior proporciona emparejamiento del canal de satélite con el equipo terminal del usuario (ordenador, servidor LAN, teléfono, fax, etc.).
5. Tecnología VSAT
Existen dos tipos principales de acceso a un canal de satélite: bidireccional (dúplex) y unidireccional (simple, asimétrico o combinado).
Al organizar el acceso unidireccional, junto con el equipo satelital, se utiliza necesariamente un canal de comunicación terrestre (línea telefónica, fibra óptica, redes celulares, radio ethernet), que se utiliza como canal de solicitud (también se denomina canal inverso). El canal de satélite se utiliza como canal directo para recibir datos en el terminal de abonado (utilizando el estándar DVB). Como equipo receptor se utiliza un kit estándar compuesto por una antena parabólica receptora, un convertidor y un receptor DVB de satélite en forma de placa PCI instalada en un ordenador o bloque USB externo.
Al organizar el acceso bidireccional, el equipo VSAT se puede utilizar tanto para los canales directos como para los inversos. La presencia de líneas fijas en este caso no es necesaria, pero también se pueden utilizar (por ejemplo, con fines de reserva).
El canal directo generalmente se forma de acuerdo con las especificaciones del estándar DVB-S y se transmite a través de un satélite de comunicación a todas las estaciones de suscriptores de la red ubicadas en el área de trabajo. En el canal inverso se forman flujos separados de TDMA de tasa relativamente baja. Al mismo tiempo, para aumentar el rendimiento de la red, se utiliza la llamada tecnología TDMA multifrecuencia (MF-TDMA), que proporciona saltos de frecuencia cuando uno de los canales inversos está sobrecargado.
Las redes VSAT se pueden organizar de acuerdo con las siguientes topologías: totalmente conectada ("cada una con cada una"), topología radial ("estrella") y radial-nodal (combinada). Cada topología tiene sus ventajas y desventajas, la elección de una u otra topología debe realizarse teniendo en cuenta las características individuales del proyecto. La comunicación por satélite es un tipo de comunicación por radio. Las señales de los satélites, especialmente las bandas Ku y Ka de alta frecuencia, están sujetas a atenuación en una atmósfera húmeda (lluvia, niebla, nubosidad). Esta deficiencia se supera fácilmente al diseñar el sistema.
Las comunicaciones por satélite están sujetas a interferencias de otras instalaciones de radio. Sin embargo, para las comunicaciones por satélite, se asignan bandas de frecuencia que no son utilizadas por otros sistemas de radio y, además, se utilizan antenas de dirección estrecha en los sistemas de satélite para eliminar completamente la interferencia. Por lo tanto, la mayoría de las deficiencias de los sistemas de comunicación por satélite se eliminan mediante un diseño de red competente, la selección de tecnología y la ubicación de instalación de la antena.
La tecnología VSAT es un sistema muy flexible que le permite crear redes que cumplen con los requisitos más estrictos y brindan una amplia gama de servicios de datos. La reconfiguración de la red, incluido el cambio de protocolos de intercambio, la adición de nuevos terminales o el cambio de su ubicación geográfica, se lleva a cabo muy rápidamente. La popularidad de VSAT en comparación con otros tipos de comunicación en la creación de redes corporativas se explica por las siguientes consideraciones: para redes con una gran cantidad de terminales y con distancias significativas entre suscriptores, los costos operativos son mucho más bajos que cuando se utilizan redes terrestres.
6. Sistema global de comunicación por satélite Globalstar
El sistema Globalstar es un consorcio de Globalstar L.P de empresas de telecomunicaciones internacionales Loral Space & Telecommunications, Qualcomm, Elsag Baily, Space Systems/Loral, Daimler-Benz Aerospace, Alenia, Alcatel, Hyundai, Dacom y operadores de telecomunicaciones - France Telecom, Vodafone Goup. El consorcio fue fundado en 1991. El sistema Globalstar se formó como un sistema diseñado para interactuar con los redes celulares, complementando y ampliando sus capacidades a través de la comunicación fuera de las áreas de cobertura. Además, el sistema brinda la posibilidad de usarlo como una alternativa a las comunicaciones fijas en áreas remotas donde el uso comunicación celular o red pública por alguna razón no es posible.
En Rusia, el operador del sistema de comunicación por satélite Globalstar es la sociedad anónima cerrada GlobalTel. Como proveedor exclusivo de servicios globales de comunicaciones móviles por satélite del sistema Globalstar, CJSC GlobalTel ofrece servicios de comunicaciones en todo el Federación Rusa. Gracias a la creación de CJSC "GlobalTel", los habitantes de Rusia tienen otra oportunidad de comunicarse vía satélite desde cualquier lugar de Rusia a casi cualquier parte del mundo.
El sistema Globalstar proporciona comunicaciones satelitales de alta calidad para sus suscriptores con la ayuda de 48 satélites de órbita baja en funcionamiento y 8 de repuesto ubicados a una altitud de 1410 km. (876 millas) de la superficie de la Tierra. El sistema proporciona una cobertura global de casi toda la superficie del globo entre las latitudes 700 Norte y Sur con una extensión de hasta 740. Los satélites son capaces de recibir señales hasta el 80% de la superficie terrestre, es decir, desde casi cualquier parte del globo, con excepción de las regiones polares y algunas áreas de la parte central de los océanos. Los satélites del sistema son simples y confiables.
6.1. Segmento terrestre de Globalstar
El segmento terrestre del sistema Globalstar consta de centros de control de naves espaciales, centros de control de comunicaciones, una red de puertas de enlace terrestres regionales y una red de intercambio de datos.
Las estaciones de puerta de enlace están diseñadas para organizar el acceso de radio de los usuarios del sistema Globalstar a los centros de conmutación del sistema al establecer la comunicación entre los usuarios del sistema, así como con los usuarios de redes fijas y móviles terrestres y satelitales, con los operadores de los cuales se realiza la interconexión. Las puertas de enlace son parte del sistema Globalstar y brindan servicios de telecomunicaciones confiables a terminales de suscriptores fijos y móviles en toda el área de servicio global.Los centros de control en tierra planifican los horarios de comunicación para las puertas de enlace y también controlan la asignación de recursos satelitales a cada puerta de enlace. El centro de control del segmento satelital monitorea el sistema satelital. Junto con los medios del Centro de reserva, controla órbitas, procesa información telemétrica y da órdenes a la constelación de satélites. Los satélites del sistema Globalstar transmiten continuamente datos de telemetría que monitorean la salud del sistema, así como información sobre condición general satélites El centro también monitorea los lanzamientos de satélites y su despliegue en el espacio. El centro de control del segmento satelital y los centros de control en tierra mantienen un contacto constante entre sí a través de la red de transmisión de datos Globalstar.
6.2. Segmento terrestre de Globalstar en Rusia
El segmento terrestre ruso del sistema Globalstar incluye 3 puertas de enlace ubicadas cerca de Moscú, Novosibirsk y Khabarovsk. Cubren el territorio de Rusia desde la frontera sur hasta 74 gr. Con. sh. y desde la frontera occidental hasta el meridiano 180, brindando una calidad de servicio garantizada al sur del paralelo 70.
Las puertas de enlace Globalstar rusas están conectadas a la red PSTN a través de nodos de conmutación automática, tienen líneas de conexión con centros de conmutación internacionales y también están interconectadas por rutas digitales "cada uno a cada uno". Cada puerta de enlace está integrada con las redes fijas y celulares existentes en Rusia. Las estaciones de entrada tienen el estatus de una estación de larga distancia de la red nacional de la Federación Rusa. El segmento ruso del sistema satelital Globalstar se considera como una nueva red de comunicación en el territorio de la Federación Rusa.
6.3. Tecnología del sistema Globalstar
Los satélites operan en una arquitectura de "tubo doblado": al recibir la señal de un suscriptor, varios satélites, utilizando tecnología CDMA, la transmiten simultáneamente a la estación terrestre más cercana. La puerta de enlace terrestre selecciona la señal más fuerte, la autoriza y la enruta a la parte llamada.
6.4. Áreas de aplicación del sistema Globalstar
El sistema Globalstar está diseñado para brindar servicios satelitales de alta calidad a una amplia gama de usuarios, incluidos: voz, servicio de mensajes cortos, roaming, posicionamiento, facsímil, datos, Internet móvil.
Los suscriptores que usan dispositivos portátiles y móviles pueden ser empresas y personas que trabajan en territorios que no están cubiertos por redes celulares, o cuyo trabajo específico implica viajes de negocios frecuentes a lugares donde no hay conexión o mala calidad de comunicación.
El sistema está diseñado para un amplio consumidor: representantes de los medios de comunicación, geólogos, trabajadores de la extracción y procesamiento de petróleo y gas, metales preciosos, ingenieros civiles, ingenieros energéticos. Los empleados de las estructuras estatales de Rusia: ministerios y departamentos (por ejemplo, el Ministerio de Situaciones de Emergencia) pueden utilizar activamente las comunicaciones por satélite en sus actividades. Los kits especiales para instalación en vehículos pueden ser efectivos cuando se utilizan en vehículos comerciales, pesqueros y otros tipos de embarcaciones marítimas y fluviales, transporte ferroviario, etc.
7. Diseño de una red de comunicaciones por satélite.
7.1. Cálculo de costos de capital para lanzar un satélite e instalar el equipo necesario.
Tabla 1.1.- Datos iniciales para el cálculo de los costos de capital
K o - inversiones de capital para la compra de equipos para el servicio del satélite;
K c - inversiones de capital para la adquisición de un satélite;
K m - el costo de instalación de equipos;
K tr - costos de transporte;
Los fundamentos de las comunicaciones por satélite fueron propuestos en forma de teoría por el científico inglés Arthur C. Clarke, quien en 1945 publicó un artículo titulado "Extraterrestrial Relays". El inglés no patentó su invento, porque en ese momento consideraba irrealizable su idea. La teoría de Clarke se convirtió en una especie de salto en el campo de la tecnología de las comunicaciones y la siguiente etapa en el desarrollo de las comunicaciones por retransmisión de radio. El científico propuso llevar el módulo de relés más allá de la superficie del planeta, colocándolo en órbita. Así, la nueva tecnología en teoría podría aportar una serie de ventajas:
El último punto fue de particular interés para los científicos estadounidenses, quienes, una década después, comenzaron a dominar activamente la nueva tecnología. Casi simultáneamente, la Unión Soviética se interesó por los desarrollos del científico inglés, y el comienzo de la era de las comunicaciones por satélite se puede considerar los años sesenta del siglo pasado desde el momento en que se lanzaron los primeros satélites. El principio de funcionamiento era bastante simple: se envía una señal desde la estación terrestre al repetidor al espacio, y el satélite la envía directamente al receptor, que se encuentra en su área de cobertura.
Hoy en día, esta industria se mejora constantemente, se están introduciendo nuevas tecnologías que brindan no solo comunicaciones satelitales de alta velocidad, sino también una recepción de señal estable en casi cualquier lugar de nuestro planeta.
Para garantizar el rendimiento estable del sistema y su pleno funcionamiento, se requieren las siguientes comunicaciones por satélite y ciertos equipos:
El rango de frecuencia de las comunicaciones por satélite está en el rango de 1 a 40 GHz, lo que permite separar los canales privados de los militares y corporativos, garantizando la seguridad de las líneas y un recurso casi infinito en cuanto a número de usuarios.
Hay muchos criterios por los cuales se clasifican las comunicaciones por satélite:
Los tipos existentes de comunicaciones por satélite se desarrollaron para tareas específicas. Por ejemplo, las comunicaciones marítimas por satélite proporcionan un intercambio estable de información entre el barco y varios objetos terrestres. Este tipo de comunicación es ampliamente utilizado en la navegación civil y militar, desde el control de barcos cerqueros hasta la coordinación de submarinos nucleares.
Independientemente de la variedad, las comunicaciones espaciales por satélite tienen tres direcciones condicionales:
Los beneficios que nos brinda la nueva tecnología de intercambio de información no pueden sobreestimarse. Según las previsiones de los expertos, la industria de perfiles mejorará, lo que hará que las comunicaciones por satélite sean más accesibles para los usuarios privados.
Puede obtener más información sobre las últimas tendencias en esta área en la exposición especializada "Svyaz", que se lleva a cabo regularmente en los espaciosos pabellones equipados del recinto ferial Expocentre. Un evento internacional a gran escala es garantía de una amplia exposición con nuevos equipos de alta tecnología y otros logros de la industria de empresas líderes nacionales y extranjeras.
Servicios satelitales fijos(FSS) están diseñados para organizar la comunicación con estaciones terrestres fijas y generalmente se construyen sobre la base de satélites de retransmisión lanzados a la órbita geoestacionaria. Debido a la gran altitud de la órbita y las importantes pérdidas de señal asociadas en la línea espacio-tierra, se utilizan satélites de enfoque estrecho para trabajar con satélites de comunicaciones geoestacionarios. antenas parabolicas("platos") con un diámetro de espejo de 60 cm a 12 metros o más, dependiendo de las características de los repetidores a bordo.
Las antenas de tamaño medio (1,2 - 3,8 m) se utilizan para organizar la comunicación bidireccional en redes de telecomunicaciones por satélite (redes de comunicación regionales, locales y corporativas, transmisión de datos, distribución de programas de televisión, etc.) basadas en satélites de potencia media.
Halladas antenas de menos de 1 m aplicación amplia en sistemas de transmisión directa de televisión por satélite (NTV) basados en potentes satélites especializados, así como en redes de acceso a Internet de alta velocidad.
Los satélites "Gorizon" y "Express" son sistemas troncales de baja potencia, se requieren antenas de 4,5-12 m de tamaño para trabajar con ellos.
Los sistemas de potencia media también incluyen los satélites Express-M, Kupon y Yamal, que permiten utilizar pequeñas estaciones terrenas con antenas de 1,2 a 2,4 m de diámetro para trabajar con ellos. Los satélites domésticos son un ejemplo de un sistema NTV. Gals ", "Bonum-1" y extranjeros "Astra" y "DirekTV", trabajando con antenas con un diámetro de 45-90 cm.
Actualmente, en el mundo se operan más de un centenar de satélites geoestacionarios de comunicaciones para diversos fines. Hasta el 80% de los recursos de los sistemas de satélites geoestacionarios se utilizan para la distribución de programas de televisión. El resto de recursos se cargan con transmisión de datos y comunicaciones telefónicas.
Servicios móviles por satélite(MCS) se utilizan para comunicarse con objetos en movimiento. Actualmente, el sistema más popular es el MSS "Inmarsat" (Inmarsat), construido sobre satélites geoestacionarios. Inicialmente, el sistema se creó para brindar comunicación con embarcaciones marítimas, pero luego comenzó a usarse en tierra. Existe una amplia gama de estaciones de abonado de Inmarsat, instaladas en barcos, automóviles, aeronaves, así como portátiles, del tamaño de un maletín, utilizadas en zonas remotas y en zonas de desastre. Otro desarrollo del MSS es la creación de sistemas capaces de operar con pequeñas estaciones de abonado, del tamaño de un teléfono celular, lo que requiere el uso de satélites especializados, generalmente ubicados en órbitas bajas (500-1500 km). La altitud relativamente baja de su órbita puede reducir significativamente el tamaño y la potencia de los dispositivos de los suscriptores. En este caso, los satélites se mueven con respecto a la superficie terrestre, estando en la zona de visibilidad del abonado sólo 10-15 minutos, por lo tanto, para mantener la continuidad de la comunicación, debe haber muchos satélites en órbita.
Ya ha comenzado la operación del primer sistema de este tipo, el Iridium MSS, y varios otros sistemas similares. Debido al poco tiempo que pasa un satélite en la zona de visibilidad del suscriptor (para el sistema Iridium son solo 7 minutos), para garantizar la continuidad de la comunicación, la constelación de satélites debe constar de varias docenas de satélites.
Por ejemplo, el proyecto ruso "Gonets" prevé el lanzamiento de 36 satélites, mientras que los sistemas internacionales consisten en 48 (Globalstar), 66 (Iridium) e incluso 288 (Teledesic) satélites.
La desventaja de los sistemas de órbita baja es la complejidad de la constelación espacial y su gestión, así como la necesidad de un reemplazo constante de los satélites debido al corto período de su existencia en órbitas bajas (5-7 años frente a 12-15 años). para los geoestacionarios), lo que aumenta significativamente el costo de los servicios de dichos sistemas. Los sistemas SMS basados en potentes satélites geoestacionarios, así como los sistemas de satélites en órbitas muy elípticas, pueden competir seriamente con los de órbita baja. Los modernos sistemas satelitales ofrecen una amplia gama de servicios de comunicación desde la distribución de programas de televisión y radio, regionales, corporativos y redes globales comunicación e intercambio de datos hasta la comunicación personal con cualquier punto del planeta mediante terminales portátiles de satélite. Dependiendo de las necesidades de los usuarios, se utilizan varias combinaciones de sistemas de comunicación terrestres y satelitales. En muchos casos, los sistemas de comunicación por satélite son los más baratos y rentables en comparación con los sistemas terrestres.
Bandas de frecuencia
El uso de diversas frecuencias para los sistemas de radiodifusión y comunicación por radio, incluido el satélite, está estrictamente regulado por organizaciones internacionales. Esto es necesario para lograr la compatibilidad entre diferentes sistemas, así como para evitar interferencias mutuas en la operación de varios servicios. En 1977 se llevó a cabo la Conferencia Administrativa Mundial de Radiocomunicaciones (WARC-77) para planificar el servicio de radiodifusión por satélite, en la que se adoptó el Reglamento de Radiocomunicaciones vigente. De acuerdo con él, todo el territorio de la Tierra se divide en tres regiones, cada una de las cuales tiene sus propias bandas de frecuencia para la transmisión.
La Región 1 incluye África, Europa, Rusia, Mongolia y los países de la CEI.
La Región 2 cubre las Américas.
La Región 3 es el territorio del Sur y Sudeste de Asia, Australia y los estados insulares de la región del Océano Pacífico.
De acuerdo con este reglamento, se han asignado varias bandas de frecuencia para los sistemas de comunicación por satélite, cada una de las cuales ha recibido una designación simbólica con una letra del alfabeto latino.
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Nombre de rango |
Ancho de banda en GHz |
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banda L |
1.452-1.550 y 1.610-1.710 |
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S-rango |
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C-rango |
3,40 -5,25 y 5,725 - 7,075 |
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X - rango |
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Ki - rango |
10.70 - 12.75 y 12.75 - 14.80 |
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Ka - gama |
15.40 - 26.50 y 27.00 - 30.20 |
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rango K |
La mayoría de los sistemas de comunicación por satélite existentes basados en satélites geoestacionarios operan en las bandas C (6/4 GHz) y Ku (14/11 GHz). La gama Ka aún no es muy utilizada en nuestro país, pero se está desarrollando rápidamente en América y Europa.
La eficiencia de recepción de las antenas reflectantes ("platos") es proporcional al número de longitudes de onda que caben en su diámetro. Y la longitud de onda disminuye al aumentar la frecuencia. Por lo tanto, para la misma eficiencia, las dimensiones de las antenas disminuyen al aumentar la frecuencia. Si para la recepción en la banda C se requiere una antena de 2,4 a 4,5 m, entonces para la banda Ku su tamaño disminuirá a 0,6 a 1,5 m, para la banda Ka ya puede ser de 30 a 90 cm y para el rango K - solo 10 - 15 cm.
Para el mismo tamaño, una antena de banda Ku tiene aproximadamente 9,5 dB más de ganancia que una antena de banda C. Por lo general, la EIRP del satélite en la banda C no supera los 40-42 dB, mientras que los niveles de EIRP de la banda Ku de 50-54 dB no son infrecuentes para sistemas fijos de comunicación por satélite, e incluso 60-62 dB para satélites de sistemas NTV. Por las mismas razones, la ganancia de las antenas receptoras en los satélites transpondedores en la banda Ku es mayor que en la banda C. Como resultado, el tamaño de las antenas y la potencia de transmisión de la estación terrena en la banda Ku son en la mayoría de los casos menores que en la banda C.
Por ejemplo, para trabajar con el satélite Horizon en la banda C se requieren estaciones terrenas con antenas de al menos 3,5 m y un transmisor de unos 20 watts. Al mismo tiempo, las estaciones terrestres con la misma capacidad para trabajar con el satélite "Intelsat" (Intelsat) en la banda Ku pueden equiparse con antenas de 1,2 m de diámetro y un transmisor de 1 W. El costo de la primera estación es aproximadamente el doble que el de la segunda con las mismas características de usuario.
A favor de la banda Ku también está el hecho de que el ancho de banda asignado por la UIT para los sistemas de comunicación por satélite en esta banda es más del doble del ancho de banda en la banda C.
Las desventajas de la banda Ku incluyen mayores pérdidas, en comparación con la banda C, durante la lluvia, lo que requiere la creación de un margen de ganancia de antena para compensarlas. Esto limita el uso de la banda Ku en regiones tropicales y subtropicales. Para la mayoría de las regiones de Rusia, el margen requerido no supera los 3-4 dB, para crear lo suficiente para aumentar el diámetro de la antena en un 20-30% en comparación con las regiones con clima seco.
En relación con lo anterior, la mayoría de las redes de comunicaciones por satélite basadas en VSAT están construidas en la banda Ku.
Para el funcionamiento de los sistemas de comunicación por satélite, se asignan determinadas bandas de frecuencia, dentro de las cuales se pueden ubicar una gran cantidad de canales.
Con las técnicas de modulación actuales, el ancho de banda de un solo canal símplex (unidireccional), expresado en kilohercios (kHz), es aproximadamente igual a la tasa de transmisión, expresada en kilobits por segundo (kbit/s). Por lo tanto, para la transmisión de datos en una dirección a una velocidad de 64 kbps, se requiere un ancho de banda de aproximadamente 65 kHz, y para un canal E1 (2048 kbps), se requiere un ancho de banda de aproximadamente 2 MHz.
Para comunicaciones bidireccionales (dúplex), se debe duplicar el ancho de banda requerido. Por tanto, para organizar un canal dúplex con una tasa de transmisión de 2 Mbit/s, se requiere una banda de frecuencias de unos 4 MHz. Esta proporción es válida para la mayoría de los demás canales de radio, no solo para los de satélite.
Para un enlace de satélite estándar con un ancho de banda de 36 MHz, la tasa de transmisión máxima es de unos 36 Mbps. Pero la mayoría de los usuarios no necesitan velocidades tan altas y utilizan solo una parte de este ancho de banda. Por lo tanto, decenas de usuarios pueden trabajar en un troncal de satélite y es necesario tomar medidas para separar las señales de diferentes usuarios.
