Спутниковая связь работает для строения высокоскоростных микроволновых длинных каналов. Так как такие каналы связи работают по прямой связи, а кривизна Земли не позволяет создавать связь на большие расстояния, то решением этого вопроса есть спутник как отражатель сигнала. Он показан на рис.1. Так, в системах радиорелейной связи длина канала в значительной степени зависит от наличия прямого осмотра между объектами и типа трассы (открытая, полуоткрытая, закрытая). В системах загоризонтной связи длина между станциями рассчитывается состоянием тропосферы или ионосферы, поскольку реализация этих систем состоит на эффекте рассеяния радиоволн на неоднородностях в тропосфере (ионосфере) или отражения от верхних слоев ионосферы. Размеры зоны обслуживания транкинговых и сотовых систем зависят от высоты подъема антенны станции. В системах спутниковой связи (ССС) основными показателями, определяющим размеры такой зоны, качество обслуживания и энергетику радиолиний, являются тип орбиты и ее характеристики.
Рисунок 1
Идея про искусственный спутник который бы решал проблему реализации каналов связи появилась задолго до первого запуска Советским Союзом (1957 г). Прошло более 40 лет со времен первого запуска телекоммуникационного спутника. Сегодня искусственный спутник может реализовывать функции узла первичной сети, маршрутизатора/коммутатора компьютерной сети а также телефонного коммутатора. Для такой реализации функций устройства спутников взаимодействуют не только с земными целями, но и между собой создавая прямые космические беспроводные каналы связи. Техника транспортировки микроволновых сигналов на земле и в космосе не отличаются, но у спутниковых каналов связи есть одна загвоздка — один из узлов канала находится постоянно в полете, причем находится на большом расстоянии.
Рисунок 2
Исторически сложилось, что первым был реализован диапазон С, 500 МГц достаточная ширина канала для большего числа каналов. Диапазоны S и L назначены для реализации мобильных услуг. Диапазоны Ka и Ku очень мало используемые, так как высокая стоимость оборудования. (концентратор, сетевой адаптер и тд.).
В соответствии с законами Йоханнесом Кеплером, искусственные спутники могу вращаться вокруг Земли. Орбита спутник вокруг земли есть эллиптической, но для поддержания постоянной высоты над Землей спутник может использовать круговую орбиту. На текущий момент используется три типа круговых орбит, которые отличаются высотой, это показано на рис.3.
Рисунок 3
Геостационарный спутник
Геостационарный спутник находится над заданной точкой экватора, которая имеет точную скорость вращения Земли. Это выгодно по следующим параметрам.
- 1/4 поверхности Земли становится в зоне прямой осязаемости, это упрощает организацию широковещания;
- Сам спутник неподвижен для наземных целей, таких как антенны, не нужно корректировать направление антенны в сторону спутника;
- геостационарный спутник меньше изнашивается, так как находится за пределами земной атмосферы. Низкоорбитальные спутники постоянно теряют высоту, из-за трения с воздухом.
Недостатки использования такого спутника тоже есть. Наиболее очевидны это задержка сигнала, так как спутник находится на большом расстоянии от Земли. Пинг бывает 230-280 мс. это может вызывать проблемы защиты информации в сетях. Также из-за большого расстояния бывают частые потери сигнала что создает дополнительные угрозы информационной безопасности. Также из-за постоянного нахождения спутника в одной точке над Экватором, создается плохая передача сигналов в области северного и южного полюсов (Эта проблема частично решена запуском Геостационарным спутником с эллиптической орбитой, #Молния, разработанная Россией). Также из-за большой стоимости запуска на такую высоту спутника, создается конкуренция за диапазон частот.
Низко- и среднеорбитальные спутники
Среднеорбитальные спутники малопопулярны и обеспечивают покрытие от 10 000 до 15 000 км с задержкой в 50 мс что приемлемо к примеру для реализации контроля удаленного доступа. Самое широкое использование спутника приходится на GPS, система определения текущих координат пользователя. Это очень популярная система, так как она задействована чуть ли не во все сферы деятельности человека.
Недостатками и достоинства низкоорбитальных спутников соответствуют противоположным качествам геостационарных спутников. Главный плюс низкоорбетальных спутников, это низка высота, а значит маленькая задержка сигнала(20 — 25 мс) а также использование менее мощных антенн. Также их легче запускать на орбиту. Недостаток вытекает из малой высоты, это малая площадь покрытия, 8000 км. Так как Период оборота вокруг Земли 1.5-2 часа, то время видимости спутника с Земли составляет 20 минут. Поэтому их должно быть нужное количество для поддержания постоянной связи. Кроме того срок службы 8-10 лет из-за трения с воздухом.
Системы контроля и управления
Подсистема управления и контроля являет собой целый комплекс наземных средств КИК (командно-измерительный комплекс), который поддерживает наблюдение и контроль за траекториями движения НС а также качеством работы их аппаратуры. Обычно КИК состоит из станций траекторных измерений и управления (СТИ), координационно-вычислительного центра (КВЦ), системного эталона времени и частоты (СЭВЧ).
Периодически при полете НС в зоне видимости СТИ, действует наблюдение за спутником, что разрешает с помощью КВЦ определять и прогнозировать необходимую информацию. Затем эту информацию вписывают в память бортовой ЭВМ и передают потребителям в служебном сообщении в видео кадров определенного формата.
Синхронизация разных процессов в СРНС поддерживается с помощью высокостабильного (атомного) системного эталона частоты и времени.
Из-за возможной потери сигнала нужно использовать специальные коды для передачи информации а так же Metodyi_obnarugheniya_oshibok учитывать Полосу пропускания и пропускную способность канала передачи, а так же характеристики проводных линий связи и коммутацию каналов и пакетов.
Оригинал статьи размещён здесь http://infoprotect.net/protect_network/Tipyi_sputnikovyih_sistem
