Telecomunicații prin satelit

Această intrare sau secțiune privind telecomunicațiile nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . Comentariu : Această intrare lipsește complet de surse Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

Un satelit de telecomunicații pe orbită cu panouri solare la putere

Comunicațiile prin satelit sunt o formă de telecomunicații fără fir pentru radio , pentru comunicarea la distanță a informațiilor prin intermediul link - uri de radio , prin satelit între stațiile de sol cu două sensuri și sateliți pe orbită sub formă de link - uri de radio , prin satelit, emisiuni , emisiuni de televiziune , rețele de telecomunicații și sisteme de radiolocație și navigare .

Aceste sisteme, au făcut posibilă nașterea și dezvoltarea turnare tehnologii ( a se vedea de rachete ) , în a doua jumătate a secolului al XX - lea , de multe ori singura soluție viabilă în absența infrastructurii terestre sau dislocarea dificilă și reduce costurile totale în comparație cu realizarea comunicării terestre echivalente sisteme, astăzi găsirea aplicarea pe scară largă în domeniul telecomunicațiilor ( telefonie , televiziune și Telematics ), în navigația maritimă , aeriană și pe uscat, în teledetecție și în domeniul militar.

Istorie

Sputnik 1

Scriitorul Arthur C. Clarke (co-scenarist al filmului lui Stanley Kubrick 2001: A Space Odyssey ) este celebru menționată ca inventator al sistemelor de comunicații prin satelit așa-numitele geostaționari ; de fapt, într - un 1945 articol științific intitulat Extra-Terrestrial Relee ^[1] , Clarke a scris că un satelit artificial în orbita ecuatorială circulară cu o rază de aproximativ 42424 km (de centrul Pământului ) ar avea o viteză unghiulară exact egal cu cea a planetei, rămânând astfel relativ nemișcat pe cer în ceea ce privește solul și devenind astfel o posibilă legătură radio între două puncte ale emisferei vizibile din satelit. Mai mult, trei sateliți 120 ° spațiate ar putea (cu o oarecare suprapunere) acoperă întreaga circumferință a planetei; În acest caz, mesajele pot fi schimbate între sateliți (link întersateliți), sau printr - un dublu-hop la sol, care permite comunicarea directă între oricare două puncte ale globului.

Telstar

Ideea lui Clarke incredibil de inovatoare , dacă credeți că lansarea Sputnik de către " Uniunea Sovietică a avut loc abia în 1957 ; în acest caz, în plus, nu a fost suficient de tehnologie de rachete doar pentru a aduce satelitul pe o orbită joasă. Deci , a fost pentru primii sateliți de telecomunicații, care au fost: SCORUL Proiectului ( 1958 ), al " ECHO 1 ( 1960 ), The Courier 1B (1960) și Telstar ( 1962 ). Acesta va atinge orbita sincronă înainte de 1963 . Seria Syncom a fost primul sistem de comunicații prin satelit geostaționari și a început în 1963, doar sub 20 de ani după concepția ideii de Clarke. Syncom Am eșuat în faza de lansare, dar Syncom II și III au fost puse în orbită cu succes 26 iulie 1963 și la 19 iulie anul 1964 , respectiv , (cu efortul NASA și Departamentul Apărării).

Primul satelit geostaționar comercial a fost Intelsat I , dezvoltat de Comsat pentru Intelsat (1965-1969). Deoarece sateliții în orbită geostaționară nu sunt potrivite pentru site - urile de locuri în regiunile polare, în 1965 Uniunea Sovietică a lansat pe orbita primul satelit Molniya , plasat în orbită eliptică; inițial acești sateliți au fost utilizate pentru comunicații militare și mai târziu, de asemenea, pentru emisiunile de televiziune. Primele comunicări regulate între Statele Unite și Europa a început de 28 iunie 1965 , data nașterii comunicațiilor prin satelit comerciale. În 1979 a fost înființat sistemul de comunicații INMARSAT , destinat comunicațiilor maritime.

Prin sateliți va rula întreaga apărare militară așa cum este prevăzut de protocoalele din Internet 2 , care , în acest scop a trebuit să rezolve problemele de robustețe și de securitate a TCP prezente. Prin mijlocul de satelit deja când trec criptat majoritatea tranzacțiilor comerciale din SUA.

Descriere

Acoperirea prin satelit (constelație) de Inmarsat

satelit de telecomunicații

Antena satelit de comunicații prin satelit cu sateliți în orbită

sonda spatiala

Avantaje și dezavantaje

Prin urmare , rețelele de satelit pot fi sisteme de comunicații radio pentru a sprijini rețelele terestre în formă de integrare în acoperișuri (radiorelee de ex. Intercontinental) , servicii sau redundanță de transport în rețeaua de transport utile în caz de nevoie (mai mare de transmitere a capacității de cerere, funcționare defectuoasă, defalcările) pentru de exemplu , din cauza unor evenimente , cum ar fi dezastrele naturale care pot apărea pe suprafața pământului subminează infrastructura lor de comunicații terestre.

În anii nouăzeci , sateliții comerciali și militare ale viitorului au condus experți de telecomunicații pentru a supraestima potențialul și simt că mediul viitorului în detrimentul a fibrei optice . În anii '90, cu toate acestea, a fost plasat în lume , o cantitate de fibre optice egale cu 10.000 de ori diametrul Pământului, în timp ce satelitul a fost lansat la TV prin satelit și mai mici costuri de acces a scăzut pe verticală. Ultimul deceniu a luat în considerare utilizarea serviciului prin satelit, în bandă largă . Cu toate acestea, trebuie să se țină seama de faptul că sateliții geostaționari introduc cel puțin 250 ms de latență în comunicare. Sateliții Intelsat au avut deja latență pentru trafic rubrica (a 4 kHz ) foarte mare, astfel încât acestea sunt preferate celor mult mai scumpe cabluri submarine ca un link pentru apeluri de peste mări.

Cantitatea de lățime de bandă de servicii Internet prin satelit poate fi mai mare decât o conexiune ADSL , dar are un cost mai mare; având în vedere latența nu este neglijabil, poate fi important de a utiliza tehnologia potrivită după cum este necesar. Cu au fost identificate adesea termenul de „ADSL prin satelit“ tehnologii diferite, care au puține lucruri în comun. Comparând conexiunea cablului la satelit, pentru punct-la-punct de comunicare (punct la punct) este de obicei mai convenabil primul. Există excepții în funcție de numărul de puncte care urmează să fie conectate și de tipul de trafic necesare.

Rămășițele satelit însă bătut în toate tipurile de cereri de difuzare , adică toate aplicațiile pentru care trebuie să fie trimise aceleași date de la mai multe receptoare, mult mai mult în comparație cu difuzarea de sisteme terestre (radiodifuziune și televiziune terestră). Sa scalabilitate , în comparație cu rețeaua terestră, nu este pur și simplu comparabile. Fie că este vorba de a trimite același / fluxul audio video ( de exemplu , pentru învățare la distanță aplicații în timp real) sau același fișier la un număr mare de stații care primesc, satelitul este capabil, la costuri , practic , independent de numărul de stații, pentru a servi toți destinatarii cu aceeași calitate. Acest avantaj imens este , de asemenea , datorită absenței practică a așa-numitei multicast peering în rețelele terestre. În cazul în care rețelele terestre la traficul de schimb multicast , de fapt, scalabilitatea soluțiilor terestre crește foarte mult. În momentul de față, cu toate acestea, furnizorii preferă să păstreze multicast limitate în rețelele lor, cu speranța de a obține un avantaj competitiv legat de difuzarea de conținut exclusiv (de exemplu, evenimente sportive sau spectacole).

Tipuri de sisteme

orbită geostaționară

Orbit MEO - orbita Pământului Mediu

Molniya.Centrarea orbită

Sistemele satelit pot fi clasificate în funcție de tipul de orbită și altitudinea pe care acestea sunt plasate:

• Orbit geostaționari - GEO
• Orbit mediu Pământ - MEO
• Orbita joasa Pamant - LEU
• Molniya.Centrarea orbită

Având unul definit de aceste tipuri, unii parametri de proiectare a constelației încă mai trebuie să fie specificate, cum ar fi:

• numărul de sateliți (de ansamblu și în fiecare orbită)
• numărul de avioane orbitale
• înclinarea planurilor orbitale
• distanța relativă dintre avioane
• distanța unghiulară între sateliți pe aceeași orbită

În general, cea mai mică altitudine pe orbită scade, cu atat mai eficienta de acoperire prin satelit scade și , prin urmare , numărul de sateliți necesar pentru acoperirea teritoriului care urmează să fie servit cu grinzi de antena lor crește ( de asemenea , datorită mișcării prin satelit)., Cu atât mai mult necesare puterea de transmisie scade (ceea ce se traduce prin panouri solare mai mici) , iar costul de lansare unică (în virtutea inferior altitudinii și greutatea), cu atât mai mult întârzierea sau latența ori ca urmare a propagării electromagnetice a scăderii semnalului și invers.

Setul de mai mulți sateliți artificiali utilizate pentru un anumit scop dă viață la o constelație de sateliți sau de sistem prin satelit. Exemple de sisteme de comunicații prin satelit pentru telecomunicații sunt Iridium , Globalstar , Teledesic , Hot Bird ca fiind unul dintre principalii furnizori de satelit trebuie să menționeze Intelsat , Eutelsat și Inmarsat .

Bazele teoriei transmisiei

satelit Iridium

Din 1947 totalul orbitează sateliți (luând în considerare , de asemenea , cei care au rămas neutilizate sau să devină) depășește 25 000. Pe satelitul sunt instalate mai multe sisteme, dintre care unele servesc funcționării aceluiași satelit (baterii, unități de putere, panouri solare , sistem de control de navigație, telemetrie,sistem decontrol termic ). Aceste sisteme sunt controlate de pe Pământ printr-un canal de bandă transmis. Restul din urmă este destinat în principal pentru sarcina utilă, și anume traficul de date necesare care face necesară pentru a utiliza această „legătură“.

• Satelitul este de asemenea echipat cu unul sau mai multe antene
• unități receptor și emițător (care ia numele lor cu transponder ) , care telecomunicano cu suprafața Pământului și / sau posturile de comandă / teren de sortare.
• calculatoare electronice , în cazul în care satelitul are un sistem de prelucrare a datelor la bord (prelucrarea la bord)

Semnalele transmise sunt modulate pe un transportator și de la satelit. În general, tipurile de sisteme de comunicații prin satelit pentru telecomunicații diferă una de alta în caracteristicile tehnice ale acestora , în funcție de aplicarea sau utilizarea prevăzută ( de ex. De radiodifuziune , telefonia prin satelit , internet de satelit, sisteme de radiolocație și de radionavigație ).

Frecvențe

Utilizarea unei anumite frecvențe de transmisie depinde de aplicarea unui sistem dat. Gama de frecvențe se extinde din banda P pentru Ka-band și dincolo:

• P-band (0,2-1 GHz)
• L-band (1-2 GHz)
• C-band (4-8 GHz)
• Ku-band (12-18 GHz)
• Banda Ka (26.5-40 GHz)

De regulă, s -ar putea crede că frecvența mai mare, cu atât mai mare trebuie să fie banda care este transmis și capabilități de conectare . În plus, cu cât frecvența este mare, mai mare atenuarea indusă de atmosfera și zgomotul care va fi adăugat la semnalul (acest lucru necesită o putere mai mare, deci mai multă energie, să fie în măsură să echilibreze / raportul de zgomot al semnalului ) . Cu toate acestea, utilizarea frecvențelor înalte oferă avantajul de a avea antenă câștiguri mai mari , care permit de a reduce dimensiunea acelorași antene, cu toate că acest lucru face mai îndreptat dificilă din cauza mai mare directionality a fasciculului de transmisie.

Antene

antenă microstrip

Toate sistemele de comunicații prin satelit ca sisteme de radiocomunicații sunt echipate cu antene în interfața radio pentru transducție / iradiere a semnalelor electrice de informații sub formă de semnale electromagnetice care urmează să fie transmise pe canalul de radio și să prezinte atât pe sateliți pe orbită pentru a servi traficului în legătură în jos , atât pe teren stații pentru a servi secțiunile respective în legătura descendentă și legătura ascendentă la și de la satelit. De obicei aceste antene sunt antene direcționale, deoarece acestea trebuie să arate sol Pământului de satelitul doar pentru anumite zone de interes, cu o suprafață mai mult sau mai puțin extinsă și variabilă în funcție de aplicație sau serviciul dorit. Intersecția iradierea fasciculului antenei și suprafața pământului determină o zonă numită în mod obișnuit amprenta. Stațiile terestre folosesc de obicei antene satelit pariuri pe satelitul dorit și antenele de pe sateliți pot fi antene corn special fazate antena patch - uri , etc.

Multi-beam acoperire

Adesea , multe sisteme de comunicații prin satelit adopta o antenă de acoperire spațială Multibeam (Multibeam) sau au mai multe directive de transmisie antene cu fascicule respective fiecare dedicat acoperirea porțiunilor de suprafață ale Pământului care implementează reutilizarea de frecvență ca și pentru sistemele celulare terestre și prin aceasta crescând " spectrală a eficienței sistemului la avantajul numărului de utilizatori în același timp , de asemenea , contracarând servibili " interferența dintre grinzi prin coajă tipic de cluster. În acest fel, este de asemenea posibil să se evite în mod inutil care acoperă porțiuni din teritoriu, cum ar fi suprafața oceanului, care nu sunt destinate să folosească anumite tipuri de servicii de comunicații prin satelit și, în același timp, având grinzi cu o mai mare directivitate și, prin urmare, cu mai puțină putere în emisie pentru același a primit putere.

Modularea și tehnici de multiplexare

Transmisia prin satelit utilizează două modulații diferite , în funcție de faptul dacă transmisia este analogică sau digitală : transmisii analogice adopta modulații de frecvență (FM), în timp ce cele adopta modulații faze digitale , cum ar fi modularea QPSK. În ceea ce privește multiplexarea în downlink și " accesul multiplu pe legătură în sus sunt larg răspândite mecanisme de tip TDM / TDMA în banda de serviciu alocat.

Buget legătură radio

Evident , din cauza distanței mari dintre satelit și stația de emisie - recepție de bază pe utilizatorii de la sol sau de simplu, și apoi puternic atenuarea suferit de semnalul pe calea Pământului prin satelit (și invers), puterea de transmisie va fi în mod necesar foarte mare și sub rezerva dimensionarea adecvată prin comunicare radio de buget .

Tulburări Propagarea

Ca orice altă formă de comunicare radio, o transmisie prin satelit poate fi perturbată de evenimente atmosferice , cum ar fi precipitații ( ploaie , zăpadă , grindină ) pe canalul radio: Anomalia crește odată cu frecvența transportatorului și poate duce la o creștere a BER sus la indisponibilitatea serviciului. în cazul transmisiilor deosebit de critice (frecvență înaltă). Datorită frecvențelor radio superioare utilizate și caracteristicile lor de propagare, transmisiunilor prin satelit suferă mult mai multe dintre aceste probleme decât sistemele de radiodifuziune , de televiziune radiodifuziune sisteme radio mobile terestre și celulare. La sol constituie tulburări radiopropagation prin satelit prezența munților sau clădiri înalte (zgârie - nori) , care cauza umbrire (shadowing) , adică obstrucționării semnalului de-a lungul ei linie de vedere .

Link - uri întersateliți

Unele sisteme de comunicații prin satelit , de asemenea , capacitatea de a pune diferiților sateliți pe orbită de aceeași constelație în comunicarea între ele , cu legături inter-satelit (link întersateliți) cu scopul de a transmisiv redundanță și toleranță / robustețea oricăror defecțiuni / defecțiuni , astfel , asigurând o mai mare disponibilitate a serviciului.

Stații terestre

Centrul Spațial Fucino

Toate sistemele de comunicații prin satelit trebuie să fie interfațat și într - un fel întrețesut cu stații la sol pentru primirea datelor de încărcare de la suprafața Pământului și retransmisia descărcări utilizatorilor pe suprafața Pământului. În general, stațiile de sol pot fi stații de emisie-recepție sau mai multe stații care primesc pur și simplu. În orice caz, acestea sunt indicate prin antene direcționale cum ar fi antenele parabolice a subliniat în mod direct pe satelit, alungare - l cât mai mult posibil de-a lungul orbitei sale și capabile să , eventual ton la sateliți diferiți de o constelație în sine la trecerea acestora în raza sa de acoperire Datorită procedurilor de transfer prin satelit (în cazul sateliților negeostaționari pe orbită).

Sistemul Exemplu VSAT

În special în timpul încărcării, adică în timpul trimiterea de date către satelitul înainte de retransmiterea lor pe suprafața pământului, stațiile de satelit la sol complexe sunt adesea necesare, adică reale centre de transmisie prin satelit și de control dedicate sau prin satelit dedicat stații fixe / mobile.. În descărcarea, în cazul în care cererea este destinat să servească oricărui utilizator, ca și în cazul radio, TV și internet prin satelit, stațiile de emisie pe coincid sol cu stațiile de recepție ale utilizatorului final (interne sau private) , în general , numite sisteme VSAT (Foarte terminale cu deschidere mică) (cu excepția telefoane prin satelit care au antenele de sârmă omnidirecțională conectate în primul rând terestre wireless sisteme sau pliate în mod corespunzător spre satelit). Sateliții pentru teledetecție în schimb trimite datele colectate direct în primire și centre de prelucrare dedicate sol.

Stațiile de sol sunt la rândul lor , întrețesut la rețele de telecomunicații terestre , cum ar fi rețelele celulare de telefonie mobilă pentru supplirne orice găuri de acoperire sau interalacciate direct la rețelele de transport prin cablu . Una dintre cele mai mari și mai importante centre din lume pentru comunicații prin satelit este centrul de Telespazio în Fucino : în aceste centre are control / gestionare a sateliți în orbită și de gestionare a aspectului transmisiv / operare radio , receptiv și calitatea serviciilor oferite specificațiilor.

Arhitectura protocolului

Din moment ce acest lucru este de toate punctele de vedere ale unei rețele de telecomunicații, complexul funcționalitatea logică este organizată într - un tipic de arhitectura de rețea în straturi sau cu o stivă de protocol inspirat de standardul ISO / OSI din stratul fizic până la stratul de aplicare , inclusiv funcționalitatea acces multiplu ( nivelul 2 ), internetworking ( stratul 3 ), transport ( de control al transmisiei) ( nivelul 4 ) și siguranța ( nivelul 6 ).

Servicii / aplicații de rețele de comunicații prin satelit

Principalele servicii și aplicații oferite de o rețea de telecomunicații prin satelit sunt:

• Voce ( telefonie prin satelit )
• Date ( DVB-S sau TV prin satelit , radio prin satelit și internet prin satelit)
• Servicii de radiolocație și de transport aerian, maritim și pe uscat ( de ex. GPS )

Performanță și costuri

Performanța transmisiilor prin satelit, și , prin urmare , de asemenea, calitatea serviciilor oferite utilizatorilor pentru aceste servicii în termeni de lățime de bandă , astfel încât ratele de transmisie cu cel puțin ceea ce privește serviciile de voce și transfer de date, pot fi , de asemenea , mai mare, dar lățimea de bandă totală, așa cum este în cazul rețelelor celulare , este apoi împărțită între utilizatori și viteza reală scade considerabil. Absolut negative și nedorite sunt perioadele de timp de latență semnificativ mai mare , cu repercusiuni asupra TCP. Chiar și costurile de utilizare sunt impozabile mai mari în comparație cu serviciile oferite de rețelele prin cablu pe teritoriul acoperit în prezent. Evident, ceea ce a fost spus anterior se aplică, adică, costurile ar fi, în principiu, în cazul în care mai mici în comparație cu cele oferite de orice și echivalente infrastructuri terestre situate în teritoriile dificile sau slab locuite.

Unul și două mod de internet prin satelit

Același subiect în detaliu: Conectați -vă la bandă largă prin satelit .

În 2001 primele conexiuni prin satelit cu două căi, complet independente de la linia telefonică a fost născut pereche decât în sens unic care servește pentru " încărcare . Satelitul a avut o bandă de ansamblu 2 GHz să fie împărțită între diferite utilități, astăzi cu diferitele sisteme multiplex și antene pentru deplasarea axială, este posibil să se realizeze o acoperire mai largă și benzi. Acest lucru crește spațiu pentru conexiuni noi si multiple cu utilizatorii distribuite pe teritoriul acoperit de satelitul. benzile Ka si Ku vor fi umplute cu semnale digitale care pot fi utilizate de acest tip de sistem de transmitere a datelor și navigarea pe internet.

Numărul de sateliți, care poate insista și geostate pe o suprafață a Pământului a fost limitată și nu incrementable. Până în prezent, putem afirma nu mai că banda de satelit este o resursă rară, de fapt, cu noile tehnici de transmisie digitală și tehnicile de compresie a datelor aferente, noi frontiere au fost deschise pentru acest tip de transmitere, până la punctul de a da naștere proiecte care prevăd trecerea unor cantități mari de date prin intermediul tehnologiei digitale prin satelit. tarife ridicate nu mai sunt atribuite acestui tip de serviciu (în comparație cu o conexiune de televiziune prin satelit), iar acest lucru încurajează utilizarea sa în cazul în care este necesar, în zone care nu a atins printr-un semnal de ADSL sau pentru stații de internet nomade.

Modem prin satelit

Bidirecțional oferte prin satelit mai mare lățime de bandă la costuri mai mici: nu are nevoie de o rată ISDN , deoarece nu utilizează perechea de fire răsucite (linia telefonică normală) și oferă până la 2064 kbit în descărcare (10 240 kbit până în 2010 , cu noul satelit) și 512 în kbit încărcare acest lucru face ca acum să poată fi folosite ca orice rețea ADSL cu avantajul de fiabilitate și continuitatea serviciului în continuare. Satelitul bidirecțional are o latență de cel puțin 450 ms ; un canal a fost de 45 megabiți de lățime de bandă (multiplexat la timp și comprimat atinge mai mult în ordinea de 4 ori benzi) si costa 200 de mii de dolari pe an. O bandă de 2 megabiți, care costă în jur de 600 de euro pe lună, acum costă în jur de 100 de euro pe lună.

Magellano de internet prin satelit se alătură Telecom Italia și NetSYstem care nu mai singurii operatori sunt în acest segment de piață, din 2008 Eutelsat le - a unit cu un sistem dedicat prin satelit bidirecțional , care nu necesită nici o legătură terestră , cum ar fi o linie telefonică sau similar, prin urmare , mult mai puțin scumpe decât sistemele propuse până în prezent de concurs. Există kit - ul de pornire , care oferă viteze de download de 10 Mbit / s și încărcare de 4 Mbit / s

Telecom Italia, NetSYstem și de câțiva ani au fost preparate și modemuri prin satelit, oferind o conexiune prin satelit vândute numai la reducerea lățimii de bandă de 640 kbit / s în descărcare și 256 în încărcarea de la 39 de euro lunar fix sau la un consum cu 15 de euro de comision lunar , răspuns și rata pe minut de doi cenți euro, dublu a unei conexiuni analogice. încărcați 256 kbit este pentru utilizatorii de afaceri (cu numărul TVA) care pot activa până la un maxim de 2 ISDNs. Pentru utilizatorii casnici este de 128 kbit / s, fiind capabil să activeze doar o singură linie ISDN. La această cifră trebuie adăugați costul liniei ISDN, care este tocmai necesară pentru încărcare.

Acest articol sau secțiune despre subiectul televiziunii este considerat a fi verificat . Motivul: la fața locului Alăturați-vă discuției și / sau corectați intrarea. Urmați sfaturile de proiectare de referință .

Notă

Elemente conexe

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe telecomunicații prin satelit

linkuri externe

• (RO) telecomunicații prin satelit , de Encyclopedia Britannica , Encyclopaedia Britannica, Inc.

Portalul astronauticii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de astronautică