Характеристика спутниковой системы

Системы спутниковой связи нашли широкое применение во всем мире.

Спутниковая система связи и вещания может функционировать при условии прямой видимости между спутником космическим аппаратом (КА) и соответствующими земными станциями (ЗС).

При спутниковой связи ретранслятор размещается на искусственном спутнике Земли (ИСЗ), который движется по достаточно высокой орбите, не затрачивая энергию на это движение. Энергоснабжение ретранслятора осуществляется от солнечных батарей.

Радиостанцию, расположенную на объекте, который находится за пределами основной части атмосферы Земли, называют космической, а расположенную на земной поверхности - земной. Радиосвязь с применением космических станций называют космической радиосвязью, а связь между земными станциями через спутник - спутниковой.

Системы спутниковой связи состоят из двух основных сегментов - космического и земного.

Под космическим сегментом обычно понимаются спутники-ретрансляторы, а также средства выведения их на орбиту и наземные комплексы управления. Спутники состоят из двух основных узлов: космической платформы и бортового ретранслятора, а также источников питания, системы терморегулирования, системы управления и телеметрии (рисунок 2.3).

 

 

Рисунок 2.3. Схема узлов спутника

 

Бортовые ретрансляторы, выполняют те же функции, что и радиорелейные ретрансляторы. Они принимают сигналы земных станций и ретранслируют их на Землю после усиления и переноса частоты. Антенны сконструированы так, чтобы обеспечивать покрытие участков поверхности Земли в пределах спутниковой сети.

Космическая платформа предназначена для поддержания работы спутника связи. Основными функциями космической платформы являются обеспечение бортового ретранслятора электропитанием и удержание спутника на заданной орбите.

Земной сегмент представляет собой сеть абонентских станций спутниковой связи, устанавливаемых у пользователей, а также центр управления сетью (при необходимости его использования). Абонентские станции могут быть как стационарными, так и подвижными.

Типовая земная станция (ЗС) системы фиксированной спутниковой связи (ФСС) состоит из следующих основных узлов (рисунок 2.4):

- станция космической связи (СКС);

- каналообразующая аппаратура (КОА);

- оконечное оборудование;

- аппаратура соединительных линий.

 

 

Рисунок 2.4. Структурная схема земной станции

 

Станция космической связи (СКС) обеспечивает прием и передачу информации по спутниковому каналу. Она включает в себя антенную систему, приемо-передающее оборудование и преобразователи частоты. Размеры антенны и мощность передатчика определяются ЭИИМ спутника и качеством его приемных антенн, а также частотной полосой передаваемого сигнала.

Каналообразующая аппаратура (КОА) формирует и обрабатывает модулирующий сигнал, обеспечивает процедуру многостанционного доступа (мультиплексирование/демультиплексирование сигналов), кодирование и декодирование сигналов, их модуляцию-демодуляцию. Связь каналообразующей аппаратуры с СКС осуществляется на промежуточной частоте.

Состав оконечного оборудования зависит от назначения земной станции и вида передаваемой информации. Для сетей передачи данных это могут быть сборщики/разборщики пакетов, пакетные коммутаторы и т.д.

Спутниковая связь характеризуется рядом особенностей: 

а) Покрытие. Спутниковые линии связи позволяют организовать связь между любыми пунктами на поверхности Земли без всяких промежуточных станций и в условиях (технических, экономических и т. д.), которые не зависят от географического расстояния между пунктами, если они размещены в пределах зоны покрытия спутника. Чтобы войти в зону охвата спутника, обслуживаемые пункты должны быть не только расположены в районе Земли, видимом с геостационарного спутника, но и в пределах географических зон, покрываемых лучами спутниковых антенн: эти зоны называются зонами покрытия системы спутниковой связи. Лучи спутниковых антенн могут иметь специальную форму для образования конкретных зон покрытия, соответствующих обслуживаемому району;

б) Многостанционный доступ. Самой значительной эксплуатационной особенностью использования связи является возможность многостанционного доступа. Многостанционный доступ - это способность нескольких земных станций передавать их соответствующие несущие одновременно через один и тот же спутниковый ретранслятор;

в) Повторное использование частоты. В настоящее время существует практика повторно использовать имеющуюся полосу несколько раз, что увеличивает общую фактически используемую полосу.

Виды спутниковой связи.

Фиксированная спутниковая связь (ФСС) - обеспечивает радиосвязь между земными радиостанциями, расположенными в определенных пунктах. Фиксированные спутниковые службы (ФСС) предназначены для организации связи с неподвижными земными станциями и обычно строятся на базе спутников-ретрансляторов, запускаемых на геостационарную орбиту.

Подвижная спутниковая связь (ПСС) - обеспечивает связь между подвижными земными радиостанциями. ПСС используется для связи с подвижными объектами.

Радиовещательная спутниковая связь (РСС) - служба радиосвязи, в которой сигналы с космического ретранслятора предназначены для непосредственного (индивидуального либо коллективного) приема населением. РСС используется для распределения телевизионных и радио программ.

Структура радиолиний спутниковой связи (рисунок 2.5).

Радиолиния состоит из:

- восходящий участок (линия «вверх» от ЗС до спутника);

- нисходящий участок (линия «вниз» от спутника до ЗС);                                                                   

 

 

Рисунок 2.5. Структура радиолинии спутниковой связи

 

Характеристика технологий спутниковой связи и вещания.

В зависимости от технологий спутниковой связи, вида предоставляемых услуг, требований различных групп пользователей к оперативности связи и от взаимного расположения абонентов организуются следующие варианты взаимосвязи между абонентами: 

- связь в режиме реального времени, если абоненты находятся в зоне радиовидимости одного космического аппарата (КА). При передаче речевых сигналов задержка определяется только временем распространения сигнала и обработки сообщения на КА и наземной станции сопряжения;  

- ретрансляция через наземные станции сопряжения, расположенные в зоне радиовидимости двух КА одновременно; 

- межспутниковая связь, если абоненты находятся в зоне радиовидимости разных КА.

Организация связи через спутниковый ретранслятор (рисунок 2.6).

В соответствии с организацией связи между различными земными станциями сети подразделяются на односторонние и двусторонние.

В односторонних сетях информация передается в одном направлении, используя спутник с ретрансляцией сигнала для его распределения или сбора.

 

 

Рисунок 2.6. Организация связи через спутниковый ретранслятор

В распределительных сетях центральная земная станция является только передающей станцией, а удаленные станции являются только принимающими.

Основное применение спутниковых распределительных сетей: 

- для распределения телевизионных программ; 

- для распределения данных малым станциям VSAT.

Собирающие сети используются для передачи собранных данных в одну сторону от удаленных земных станций к одной центральной земной станции.

Двусторонние сети - наиболее общий случай применений спутниковой связи. Различают следующие типы двусторонних сетей: линии связи от пункта к пункту и от пункта ко многим пунктам, сети «mesh», «звезда» и смешанные.

Полносвязная сеть «mesh» способна обеспечить полное межсоединение значительного числа земных станций (линия от пункта ко многим пунктам).

Сети типа «звезда находят множество применений для двустороннего соединения между одним главным центром, в котором установлена центральная земная станция и рядом удаленных терминалов с относительно низкими потребностями трафика, на которых установлены малые станции VSAT.

Для проектируемой системы передачи данных выбран космический сегмент «KazSat-2». На рисунке 2.7 изображен вид спутника «KazSat2».

 

 

Рисунок 2.7. Внешний вид спутника «KazSat-2»

 

На рисунке 2.8 показана зона охвата спутника «KazSat-2». В таблице 2.5 приведены характеристики спутника «KazSat-2».

 

 

Рисунок 2.8. Зона охвата спутника «KazSat-2»

Таблица 2.5 - Основные характеристики спутника «KazSat-2».

Основные характеристики	Показатели
Точка стояния на ГСО, 0С в.д.	86,5
Точность ориентации, град	0,1
Точность позиционирования, град	±0,05
Мощность СБ, Вт	4600
Диапазон частот	Ku
Количество стволов	16
Полоса пропускания, МГц	54
Добротность, дБ/К	5,3
ЭИИМ, дБВт	49

 

Для центральной станции в городе Атырау выбран спутниковый комплект абонентского терминала Jupiter Hughes. Выбранный комплект абонентского терминала Jupiter Hughes Кu-диапазона (рисунок 2.6) включает:

- спутниковую антенну диаметром 1,8 м;

- приемопередатчик мощностью 20 Вт;

- спутниковый модем ht1100;

- универсальную опору для крепления антенны на стену.

Технические данные комплекта:

- скорость передачи информации со спутника, поддерживаемая модемом - до 45 Мбит/с;

- скорость передачи информации на спутник, поддерживаемая модемом - до 10 Мбит/с;

- электропитание терминала - 220 вольт, 50 Гц;

- потребляемая мощность - не более 75 Вт;

- рекомендуемая длина кабеля от спутниковой антенны до модема - 30 м (не входит в стандартный комплект поставки).

Для удаленных станций выбран спутниковый терминал Hughes 9502 BGAN M2M. Это полностью IP, BGAN машинно-машинный спутниковый терминал со встроенной антенной и наивысшей степенью промышленной защиты IP-66 для наружной установки. Hughes 9502 является наиболее экономически эффективным решением, постоянно находящемся в режиме онлайн с доступом к высокоскоростному интернету. Он идеально подходит для подключения к маломощным удаленным устройствам мониторинга и управления.

Hughes 9502 идеально подходит для систем SCADA и объектов без персонала, оборудованных для межмашинных (M2M) приложений, таких как экологический мониторинг, мониторинг/управления трубопроводами, автоматизации и контроля буровой площадки.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: