Принципы построения спутниковых систем связи
Спутниковая сеть связи (рисунок 5.1) включает в себя:
- космический сегмент, состоящий из нескольких спутниковых ретрансляторов;
- наземный сегмент, (центр управления орбитальными спутниками, шлюзовые станции);
- абонентский сегмент (абонентские терминалы);
- интерфейсы сопряжения шлюзовых станций с наземными сетями связи.
С целью обеспечения отсутствия взаимных помех систем спутниковой связи использование частот и расположение спутниковых ретрансляторов регламентируется Международным консультативным комитетом по радио и Международным комитетом по регистрации частот. Диапазоны частот, выделенные под типы связи (см. рисунок 5.1) представлены в таблице 5.1.
Космический сегмент включает спутниковую группировку, состоящую из нескольких спутниковых ретрансляторов, равномерно размещенных на орбитах.
Космические аппараты (КА) включают:
- центральный процессор;
- радиоэлектронное оборудование бортового радиотрансляционного комплекса;
- антенные системы;
- системы ориентации и стабилизации;
- двигательные установки;
- система электропитания (аккумуляторы и солнечные батареи)
Диапазон |
Полоса частот, ГГц |
L |
1,452 - 1,500 1,61 - 1,71 |
S |
1,93 - 2,70 |
C |
3,40 - 5,25 5,725 - 7,075 |
Ku |
10,70 - 12,75 12,75 - 14,80 |
Ka |
14,40 - 26,50 27,00 - 50,20 |
K |
84,00 - 86,00 |
Количество спутников в орбитальной группировке определяется из соображений полного охвата обслуживаемой территории. Например, для низкоорбитальной группировки с орбитой 1000 км и при скорости спутника 7 км/с время видимости спутника составляет 14 минут; после этого спутник «уходит» за линию горизонта и, для обеспечения непрерывности связи, на смену ему должен приходить следующий, за ним – третий и т.д.
Таким образом количество спутников будет определяться отношением периода обращения спутника вокруг Земли к периоду нахождения спутника в зоне видимости. С увеличение высоты орбиты увеличивается время видимости спутника, соответственно, уменьшаются требования к численности орбитальной группировки, однако, из-за увеличения дальности связи (расстояния до КА) требуется более сложное и дорогостоящее оборудование. Численность орбитальной группировки определяется компромиссом между стоимостью оказываемых услуг и простотой и стоимостью подвижного спутникового терминала (космических аппаратов).
Обеспечение связи абонента, находящегося в зоне видимости одного спутника, с абонентом, находящимся в зоне видимости другого спутника, организуется посредством связи между спутниковыми ретрансляторами (по цепочке, пока информация не дойдёт до спутникового ретранслятора второго абонента). В некоторых системах эту функцию выполняют шлюзовые станции, транслирующие информацию с одного спутника на другой.
Наземный сегмент включает:
- центр управления системой;
- центр запуска КА;
- центр управления связью;
- шлюзовые станции.
Центр управления системой осуществляет слежение за КА, расчёт их координат, сверку и коррекцию времени, диагностику бортовой аппаратуры, передачу командной информации и т.д. функции управления осуществляются на основе телеметрической информации, получаемой от каждого КА группировки. Благодаря использованию территориально разнесённых контрольно-измерительных станций центр управления системой с достаточно высокой оперативностью выполняет:
- контроль запуска и точность вывода КА на заданную орбиту,
- контроль состояния каждого КА, контроль и управление орбитой каждого КА,
- разрешение нештатных ситуаций, вывод КА из состава орбитальной группировки.