Типы спутниковых систем

Спутниковая связь используется для организации высокоскоростных микровол­новых протяженных линий. Так как для таких линий связи нужна прямая види­мость, которую из-за кривизны Земли невозможно обеспечить на больших рас­стояниях, то спутник как отражатель сигнала является естественным решением этой проблемы (рис. 10.10).

Первый спутник, запущенный Советским Союзом в годы холодной войны, обла­дал очень ограниченными телекоммуникационными возможностями — он толь­ко передавал радиосигнал «бип-бип», извещая мир о своем присутствии в космо­се. Однако успех России в космосе подхлестнул усилия Америки, и в 1962 году она запустила первый телекоммуникационный спутник Telstar-1, который под­держивал 600 голосовых каналов

Сегодня спутник может играть роль узла первичной сети, а также телефонного коммутатора и коммутатора/маршрутизатора компьютерной сети.
Для этого аппаратура спутников может взаимодействовать не только с наземными станциями, но и между собой, образуя прямые космические беспроводные линии связи. Принципиально техника передачи микроволновых сигналов в кос­мосе и на Земле не отличается, однако у спутниковых линий связи есть и оче­видная специфика — один из узлов такой линии постоянно находится в полете, причем на большом расстоянии от других узлов.

Орбита вращения спутника в общем случае является эллиптической, но для сохранения постоянной высоты над Землей спутники могут переходить на почти круговую орбиту.

Сегодня используется три группы круговых орбит, отличающихся высотой над Землей (рис. 10.11):

· геостационарная орбита (Geostationary Orbit, GEO) — 35 863 км;

· средневысотная орбита (Medium Earth Orbit, MEO) — 5000-15000 км;

• маловысотная орбита (Low Earth Orbit, LEO) — 100-1000 км.

Геостационарный спутниквисит над определенной точкой экватора, в точности
следуя скорости вращения Земли. Такое положение выгодно по следующим
обстоятельствам. •

Во-первых, четверть поверхности Земли оказывается с такой высоты в зоне пря­мой видимости, поэтому с помощью геостационарных спутников просто органи­зовать широковещание в пределах страны или даже континента.

Во-вторых, сам спутник неподвилсен для наземных антенн, что значительно облегчает организацию связи, так как не нужно автоматически корректироватьнаправление наземной антенны.

В.-третьих, геостационарный спутник находится за пределами земной атмосферы и меньше «изнашивается», чем низкоорбитальные и средневысотные спутники. Низкоорбитальные спутники из-за трения о воздух постоянно теряют высоту и им приходится восстанавливать ее с помощью двигателей.

Геостационарные спутники обычно поддерживают большое количество каналов за счет наличия нескольких антенн. Раньше для работы с геостационарными спутниками в качестве антенн требовались очень большие тарелки (диаметром до 10 м). Это затрудняло использование геостационарных спутников для не­больших организаций и личных целей. Однако ситуация изменилась с появ­лением направленных антенн, устанавливаемых на спутниках. Такие антенны создают сигнал, который можно принимать с помощью сравнительно небольших наземных антенн ( около 1м).

Наряду с достоинствами у геостационарных спутников есть и недостатки. Наи­более очевидные связаны с большим удалением спутника от поверхности Земли. Это приводит к большим задержкам распространения сигнала — от 230 до 280 мс. При использовании спутника для передачи разговора или телевизионного диа­лога возникают неудобные паузы, мешающие нормальному общению.

Кроме того, на таких расстояниях потери сигнала высоки, что означает необхо­димость использования мощных передатчиков и тарелок больших размеров.

Принципиальным недостатком геостационарного спутника с его круговой орби­той является также плохая связь для районов, близких к Северному и Южному по­люсам. Сигналы для таких районов проходят большие расстояния, чем для рай­онов, расположенных в экваториальных и умеренных широтах, и, естественно, больше ослабляются. Решением является спутник с ярко выраженной эллипти­ческой орбитой, который приближается к Земле как раз в районе Северного и Южного полюсов. Примером такого спутника являются спутники серии «Мол­ния», которые запускаются Россией, имеющей большие территории на Крайнем Севере.

Место на орбите геостационарного спутника также регулируется союзом ITU. Сегодня наблюдается определенный дефицит таких мест, так как геостационар­ные спутники не могут располагаться на орбите ближе, чем 2° друг к другу. Из этого следует, что на орбите может находиться не более 180 геостационарных спутников. Так как не все страны в состоянии (пока) запустить геостационар­ный спутник, то здесь наблюдается та же ситуация, что и в конкурсе на получение определенного диапазона частот, только еще усиленная политическими ам­бициями стран.