Что значит спутниковая связь
Спутниковая связь: основные понятия, виды, назначение
История развития спутниковой связи
В 1945 году Артур Кларк — английский изобретатель, писатель, ученый — предложил создание системы расположенных на геостационарной орбите спутников, которые бы способствовали организации глобальной системы связи, однако изобретение так и не было им запатентовано.
Необходимость создания глобальной телефонной связи подтолкнула страны Запада, а также США к проведению первых исследований в области спутниковой связи, которые начали осуществляться во второй половине 50‑х годов.
Первый искусственный спутник Земли, оснащенный радиоаппаратурой, был запущен в СССР в 1957 году, а 12 августа 1960 года службы США вывели на орбиту высотой 1500 км космический аппарат «Эхо-1», выполнявший роль пассивного ретранслятора.
Первый активный спутник «Телстар», который транслировал одну телепрограмму или поддерживал двустороннюю телефонную связь по 60 каналам, был запущен 10 июля 1962 года.
Договор о создании международной организации Intelsat по вопросам спутниковой связи был подписан 11-ю странами 20 августа 1964 года без участия СССР, к тому времени имевшего собственную успешную программу реализации спутниковой связи для Министерства Обороны. Гражданская связь начала развиваться здесь только с 1971 года.
Первый спутник коммерческого назначения Early Bird корпорации COMSAT, который мог обеспечить уже до 240 каналов связи, был запущен на орбиту 6 апреля 1965 года. Он обладал полосой пропускания, равной 50 МГц, а созданный позднее Intelsat IX — 3456 МГц.
Спутниковая Радиосвязь — История, Основные Виды ИСЗ
Спутниковая связь — вид радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников Земли (ИСЗ) в качестве ретрансляторов.
В 1957 году запустили первый спутник. Там стояли два передатчика на разных частотах, который передавал сигнал “БИП, БИП, БИП”. Это был первый, официальный, известный спутник, который преодолел первую космическую скорость ( 7 844 м/с на высоте 100 км ) и вышел на орбиту сделав несколько витков. Это был шар в котором был аккумулятор, два передатчика и антенна.
Потом оказалось, что с помощью спутника можно осуществлять связь, причем связь практически не ограниченная по расстоянию в пределах Земного шара. Низкочастотные радиоволны не проходят за ионосферу, они отражаются либо огибают Земной шар.
Когда переходим в УКВ диапазон часть энергии начинает проходить через ионосферу и уходить в космическое пространство. Это ограничивает связь по дальности на Земном шаре, но позволяет связываться с космическими аппаратами, а космический аппарат может связаться с наземными станциями, которые могут передавать ему сигнал и принимать сигнал со спутника. В зависимости от системы связи, земная станция может быть стационарной и подвижной, что не ограничивает использование спутниковой связи никаким образом.
Спутники используются, как ретрансляторы. Использование ИСЗ позволяет резко увеличить дальность радиосвязи, так как ретранслятор располагается высоко над Землей, от сотен до десятков тысяч км.
Спутники связи эта та часть космической программы человечества от которой есть польза для всех людей. Вот Гагарин слетал в космос и этим было доказано, что человека можно запустить в космос и он вернется живым и с непомутненным рассудком. Хотя, когда отправили второго космонавта Титова, это на уровне слухов, у него с головой было не все в порядке, Гагарин сделал один виток, может быть испугаться не успел, а Титов 17 витков. Но теперь люди сидят год на космической станции и все нормально.
Преимущества спутниковой связи
История развития спутниковой связи
23 апреля 1965 года в СССР был успешно запущен на высокую эллиптическую орбиту спутник Молния-1. На марке виден Земной шар, Советский Союз, а спутник находится на эллиптической орбите.
В одном из фокусов орбиты стоит Земной шар, спутники вращаются по орбите, спутник выходит, устанавливает связь с антенной и пока он находится в зоне видимости, связь спутник поддерживает, потом спутник уходит из зоны видимости и в это время в зону видимости должен войти второй спутник. На высокой эллиптической орбите должны быть минимум 3 аппарата, чтобы связь была непрерывной.
В рамках международной программы Intelsat первый коммерческий спутник связи Early Bird (Ранняя Пташка), произведенный корпорацией COMSAT был запущен 6 апреля 1965 года.
Основные разновидности ИСЗ
Конфигурация системы спутниковой связи зависит от типа ИСЗ, вида связи и параметров земной станции. Три основных разновидности ИСЗ в зависимости от орбиты спутника:
ИСЗ на высокой эллиптической орбите (ВЭО)
Спутники типа “Молния” с периодом обращения 12 часов, наклоном орбиты 63 градуса, высотой апогея над северным полушарием 40 тыс. км.
У спутника переменная скорость. В области апогея скорость движения ИСЗ замедляется и обеспечивает радиовидимость 6…8 часов. 6…8 часов это то время, когда один спутник находится в рабочей зоне. Для обеспечения непрерывной связи на одной орбите необходимо расположить не менее трех спутников, а лучше 4.
Преимущества ИСЗ с ВСО большой размер зоны обслуживания.
Недостатки: необходимость слежения земных антенн за спутниками и переориентация этих антенн с заходящего спутника на восходящий.
ИСЗ на геостационарной орбите (ГСО)
ГСО это орбита, на которую если поставить спутник, он будет вращаться вместе с Землей с одинаковой скоростью. Он находится неподвижно относительно земной точки.
ГСО — круговая орбита с периодом обращения ИСЗ 24 часа, расположенная в плоскости экватора на высоте 35 875 км с поверхности Земли. Орбита синхронно вращается с вращением Земли, поэтому спутник находится неподвижно относительно земной поверхности.
Но если в южном полушарии это не так страшно, то в северном Скандинавские страны, Россия, Канада находятся достаточно близко к полюсу и там геостационарные спутники связь не обеспечивают.
ИСЗ на низковысотной орбите (НВО)
В настоящее время развиваются спутники связи на низковысотной орбите.Спутники запускаются на круговые орбиты, бывает полярная орбита, которая проходит через нулевой меридиан, плоскость которых наклонена к плоскости экватора. Наличие большого количества спутников на разных орбитах, позволяет добиться высокого покрытия поверхности Земли этими системами связи.
Высота орбиты 200…2000 км над поверхностью Земли. Спутники относятся к легкому классу и для их запуска можно использовать недорогой носитель, либо дорогой носитель, который сразу забросит на орбиту два десятка аппаратов, которые потом выводятся в нужной точке. Покрытие может быть глобальное.
Главный недостаток ИСЗ на НВО, спутники вращаются по круговым низким орбитам на достаточно высокой линейной скорости и от момента, когда спутник выходит в ту зону, где находится абонент, до того момента, когда он из этой зоны выходит, может проходить 20-40 минут. Для того, чтобы обеспечить хорошее покрытие, нужно много спутников.
Проблема космического мусора
Еще одна проблема, так называемая проблема космического мусора или засорения околоземного пространства остатками различных летательных аппаратов. Когда, какой-либо космический аппарат выводится из эксплуатации, в доброе старое время его просто отключали, на спутниках “Молния” с помощью пиропатронов отстреливали солнечные панели и спутник терял питание, превращался в кусок железа, который вращается на орбите, а потом с этой орбиты сходит. Когда спутников было 1, 2, 3 это было не страшно для человечества, хотя были печальные случаи, когда довольно массивные космические аппараты, не целиком сгорали при сходе с орбиты и падали туда, куда не надо.
Спутники, как правило имеют систему питания основанную на солнечных батареях. Но в свое время проводили эксперименты над спутниками у которых в качестве источника питания использовался генератор, который работает на основе ядерной реакции, т.е. распад какого-нибудь урана или плутония, при этом выделяется энергия, которая преобразуется в электричество, грубо говоря спутник с ядерным реактором. И такой советский спутник, содержащий радиоактивные материалы, приземлился на территорию Канады и был грандиозный скандал международный.
Сейчас в космосе вращается несколько десятков тысяч старых спутников и их остатков. Поэтому построение систем в которых используется большое количество спутников, оно чревато плачевными последствиями.
Также, наличие большого количества спутников на орбите приводит к тому, что эти спутники, создают световой экран, который мешает наблюдению ученым, через астрономические телескопы с Земли. Эти спутники создают яркие точки, которые все время находятся перед объективами телескопов.
Диапазоны частот спутниковой связи
Диапазоны частот, которые отведены в соответствии с Международным Союзом Электросвязи ITU, которые регламентировали использование частот. Частоты, как правило высокие СВЧ, потому что более низкие частоты хуже себя ведут, отражаются от ионосферы, а ВЧ хорошо затухают в этой атмосфере.
Чем выше подниматься по диапазону частот, тем хуже работает электроника.
Спутниковые службы
В зависимости от назначения систем спутниковой связи и типа земной станции различают следующие службы:
Фиксированные спутниковые службы
Начиналось всё с фиксированных спутниковых служб. Это связь с использованием космического ретранслятора между наземными станциями. И основное назначение это обеспечение связи в первую очередь для государственных нужд.
Фиксированные спутниковые службы начали использоваться государством для центральных телевизионных программ на удаленную территорию советского союза. Первоначально ФСС развивалась в направлении создания систем магистральной связи с применением наземных станций с диаметром антенн порядка 12…30 метров.
Фиксированная антенна с приемной станцией “Орбита”, диаметр антенны 12 метров. Система “Орбита” использовала спутники на высокоэллиптической орбите, это были первоначально спутники серии “Молния”. На эллипсе надо иметь 3 аппарата, как правило 4, чтобы обеспечить постоянную связь.
В настоящее время для фиксированных служб функционирует около 50 систем ФСС. Например, “Молния 3”.
На высокоэллиптической орбите используются аппараты, которые называются “Меридиан”. Спутники “Радуга” и “Горизонт” это геостационарные аппараты, которые обеспечивают фиксированную спутниковую связь. Intelsat это международная система.
Подвижные спутниковые службы
Особенностью большинства систем ПСС является маленький размер антенны терминала, что затрудняет прием сигнала. Востребованы на морском транспорте. Для того, чтобы мощность сигнала достигающего приемника была достаточной, применяют одно из двух решений:
Спутниковая система Iridium
Система базируется на 66 лёгких (масса 689 кг) ИСЗ, равномерно размещенных на 6 НВО. Орбиты через 60 градусов охватывают всю Землю. И на каждой орбите находится по 11 спутников, которые по очереди выходят в зону в которой находится абонент. Высота основной орбиты 780 км.
Орбиты разнесены на 30 или 60 градусов и каждый спутник поддерживает связь с тем спутником, который идет впереди и с тем, который идет сзади по его орбите. И с двумя спутниками, которые находятся на двух соседних орбитах. Такая связь позволяет передать сигнал с любого спутника на любой. Одновременно обеспечивается до 11 000 телефонных соединений.
Если у Вас есть терминал Iridium, где бы вы не находились, вы можете установить связь. Если вы находитесь в обычной зоне, где мобильная связь работает, то ваш терминал перейдет в режим работы мобильной связи и не нужно будет нагружать спутник. Кроме основных спутников, есть 4 резервных, которые находятся на резервной орбите.
Радиовещательная спутниковая служба
РСС реализует персонализацию, передачу радио и телепрограмм непосредственно на индивидуальные приемники абонентам.
Прохождение радиосигналов в спутниковых линиях связи имеют особенности. Запаздывание сигнала в спутниковой связи с искусственных определена временем прохождения сигнала Земля — спутник — Земля. tз=2Н/С₀
Для геостационарной орбиты tз =238 мс.
Также имеется эффект Доплера это изменение частоты сигнала, который мы принимаем от движущегося источника или изменение частоты при движении. Для скоростей много меньше скорости света Vr/с˂˂1 изменение частоты составляет Δf=±f₀(Vr/с) для спутников “Молния” не более 6 кГц. Это нужно учитывать при настройке. В принципе для широкополосной системы 6 кГц может ничего не значит, а для стандартного телефонного канала в декаметровом диапазоне, если будет смещение 6 кГц, то вы вывалились бы из него, потому что там вся полоса пропускания может быть 3 кГц.
Что такое спутниковая связь, простыми словами
Вступление
Спутниковая связь не противопоставляется сотовой связи, даже не является её альтернативой. Сотовая связь отдельный вид связи для решения иных задач с иным принципом работы. Для связи через спутник используются спутниковые телефоны и работают специальные операторы. Однако спутниковые телефоны Хабаровска такие же, как спутниковые телефоны Милана.
Основы спутниковой связи – спутники
Спутники являются ретрансляционными станциями в космосе для передачи голоса, видео и передачи данных. Они идеально подходят для удовлетворения глобальных коммуникационных требований военных, правительственных и коммерческих организаций. Поскольку предоставляют экономичные, масштабируемые и высоконадежные услуги передачи в обширных географических районах.
Передача через спутниковые системы связи может обойти существующую наземную сотовую инфраструктуру вышек, которая часто ограничена и ненадёжна во многих частях мира.
Этапы спутниковой связи
Чтобы понять основы спутниковой связи, нужно понимать, что спутниковая связь включает четыре этапа передачи:
Спутники построены с использованием сложных электронных и механических компонентов, которые должны выдерживать вибрации запуска ракеты, а затем работать в космическом пространстве, без технического обслуживания, в течение 15 и более лет.
Спутник состоит из шины космического корабля. Шина является основной структурой космического корабля, содержащей управление температурой и направленные двигатели. Также на спутнике есть полезная нагрузка связи. Она принимает, усиливает и ретранслирует сигналы в обозначенной географической зоне.
Полоса пропускания и мощность транспондера определяют, сколько информации может быть передано через ретранслятор и насколько большим должно быть наземное оборудование для приёма сигнала. Кроме того, спутниковые антенны направляют сигнал по определённой географической области, создавая зоны охвата.
Типы спутников спутниковой связи
Коммерческие основы спутниковой связи подразделяются на три основные категории услуг:
Фиксированные спутниковые службы (ФСС, FSS): используют наземное оборудование в установленных местах для приёма и передачи спутниковых сигналов. Спутники FSS поддерживают большинство наших внутренних и международных услуг, для от международных интернет-соединения до частных деловых сетей.
Подвижные спутниковые службы (ПСС, MSS): используют различные переносные приёмные и передающие устройства для предоставления услуг связи сухопутным подвижным, морским и авиационным пользователям.
Вещательные спутниковые службы (ВСС, FSS): предлагают высокую мощность передачи для приёма с использованием очень небольшого наземного оборудования. FSS используется для телевидения и широкополосных приложений, таких как DIRECTV.
Частоты спутниковой связи
Коммерческие спутниковые службы в основном используют три полосы радиочастот:
С-диапазон: обеспечивает более низкую мощность передачи в широких географических зонах. Как правило, требует больше наземного оборудования для приёма.
Ku-диапазон: предлагает более высокую мощность передачи в меньших географических областях и может быть получен с меньшим наземным оборудованием.
L-диапазон: используется для мобильных приложений, таких как морская и авиационная связь, с использованием различного наземного оборудования.
Кроме того, спутниковые операторы в настоящее время разрабатывают приложения в полосах частот Ka-диапазона, которые будут способствовать высокой скорости передачи и значительной передаче информации с использованием небольшого наземного оборудования.
GEO против LEO
Большинство спутников, которые используются для сотовой связи, расположены на геостационарной орбите.
Геостационарные спутники на геостационарной орбите (GEO)
Концепция геостационарных спутниковых систем связи обычно приписывается футуристу Артуру Кларку. В 1945 году г-н Кларк написал статью о том, что сигналы связи могут передаваться на Землю с помощью ретрансляционной станции, выведенной на орбиту на расстоянии около 36 000 км над экватором Земли.
С этой высоты спутник будет перемещаться с той же скоростью вращения, что и Земля, и, по-видимому, будет оставаться неподвижным в месте относительно земли, обеспечивая тем самым стационарную платформу для непрерывной ретрансляции сигналов связи.
Низкая околоземная орбита (НОО, LEO)
В дополнение к геостационарным космическим кораблям, несколько коммерческих систем спутниковой связи работают на низких околоземных орбитах (low Earth orbit). Низкая орбита значительно уменьшает задержку, возникающую при прохождении сигнала между Землей и спутником.
Этот подход особенно выгоден для глобальных услуг мобильной телефонной связи, в которых задержки сигнала во время двусторонней связи могут быть неприемлемы.
В отличие от геостационарных спутников, низко орбитальные спутники не остаются в фиксированном положении на небе относительно Земли. В результате спутник должен иметь возможность передавать сигнал другому спутнику или локальному наземному шлюзу, когда он выходит за пределы прямого обзора.
Заключение
В этой статье я ответил на вопрос, что такое спутниковая связь и каковы основы спутниковой связи. Постарался сделать это простыми словами, без сложной терминологии.
Чем мобильная связь отличается от спутниковой
Развитие связи продолжается каждый день. Наверняка вы слышали про спутниковый интернет Starlink от Илона Маска и задались вопросом, чем же он отличается от обычной сотовой связи? За исключением того, что связано с Илоном Маском, становится мегапопулярным и интересует всех подряд. Его проект называют чуть ли не убийцей сотовой связи — ах, сколько «убийц» всего уже было! Но так ли хороша спутниковая связь? У нее есть какие-то особенности? В общем, очень интересно разобраться, чем же привычная мобильная связь отличается от спутниковой.
Рассказываем все об отличиях спутниковой связи от мобильной
Что такое спутниковая связь
Спутниковая связь — это один из видов связи, осуществляемый между Земными станциями, а для ретрансляции используются искусственные спутники Земли. Тема активно начала развиваться еще в 1945 году Артуром Кларком, который пердложил создать систему спутников, которые помогли бы создать глобальную систему связи.
Спутниковая связь гораздо надежнее сотовой связи
Искусственные спутники бывают нерегенеративными (принимают сигнал от одной станции на Земле, переводя в другую частоту, усиливают и транслируют на другую Земную станцию) и регенеративными (модулируют сигнал заново, исправляя ошибки при передачи, но с увеличенной задержкой сигнала). Зона видимости, которая способна передать сигнал со спутников на землю для качественного приема, называется зоной покрытия. У той же Starlink сейчас на орбите более 1700 спутников.
Чем отличается мобильная связь от спутниковой
Сотовые операторы охватывают все больше новых территорий. Но из-за особенностей рельефа базовые станции не получится установить в отдаленных районах: во-первых, их сложно устанавливать, во-вторых, так же сложно обслуживать, в-третьих, они не принесут никакой выгоды компаниям. В таких случаях спутниковая связь очень выручает — сигнал с земли идет на спутник, а спутник возвращает его обратно по назначению.
Удивительно, но можно арендовать спутниковую связь
Такой вид связи подойдет для человека, который часто путешествует — телефон не даст остаться без связи. Единственный минус — спутниковая связь является весьма дорогой, но в некоторых странах абонентская плата не сильно отличается от стоимости мобильной связи. Тот же Starlink обходится первым пользователям в 99 долларов абонентской платы и почти 500 долларов нужно заплатить за оборудование.
Минусы спутникового интернета
Для стационарного пользования придется помучаться с установкой оборудования: диаметр спутниковой тарелки весьма велик, к этому добавляется еще ресивер и вереница проводов. В общем, роутер будет попроще в установке, чем этот вариант. Кроме того, спутниковые телефоны по-прежнему являются громоздкими — с этим, увы, никто ничего не сделал, но вся надежда на новомодный Starlink. будем надеяться, что у Илона Маска есть какой-то план, как сделать спутниковые телефоны привычных нам размеров.
Спутниковый интернет Starlink от Илона Маска — надежда на бурное развитие
Спутниковый интернет — отличная альтернатива мобильной связи, но в сельской местности или труднодоступных районах. Есть надежда, что однажды этот вид связи вытеснит сотовую, но это произойдет еще не скоро. О новостях мобильной связи пишем в нашем Яндекс.Дзен — не забудьте подписаться!
Особенности спутниковой связи
Если привычная нам сотовая связь, можно сказать, не оставляет углеродный след и не наносит ущерба окружающей среде, то спутниковый интернет устроен иначе — рано или поздно срок жизни спутника подойдет к концу, его отключат, превратив в кусок космического мусора. При отключении спутник сходит с орбиты: часты случаи, когда «останки» спутника падали туда, куда не надо. Однажды советский спутник, содержащий радиоактивные элементы для бесперебойной работы, приземлился в Канаде, в результате чего произошел международный скандал.
Сколько стоит спутниковый телефон
Взяв в руки такой телефон может показаться, что вернулся в 90-е: настолько они огромные и неудобные. Основная причина, почему они так отличаются от современных смартфонов — такие телефоны существуют только для звонков из труднодоступных районов, где нет другого способа связи.
Спутниковые телефоны выглядят так, будто на дворе начало нулевых
Почему спутниковые телефоны стоят так дорого? В этой отрасли попросту нет конкуренции, которая могла бы подстегивать производителей к инновациям. В этом нет смысла: спутниковый телефон должен быть простым в использовании, надежным, с понятным меню и с очень мощным аккумулятором, который никогда не подведет. По этой же причине их не оснащают теми же функциями, которые есть сейчас в обычных телефонах — зачем это всё, когда телефон существует для определенной цели? Похоже, что спутниковые телефоны еще не скоро станут похожими на обычные. А вы держали в руках или пользовались спутниковым телефоном? Расскажите в нашем Telegram-чате, каково это?
Спутниковая связь очень надежная и выручит в любой непонятной ситуации, являясь прекрасным дополнением к привычной нам сотовой связи. На данный момент это очень дорогая услуга, которая подойдет далеко не всем. Будем наблюдать за этой отраслью: она развивается очень медленно, но ей и не нужно развитие, самое главное — это надежность.