6. Recent Technical Advances
Communications satellite systems have entered a period of transition from point-to-point high-capacity trunk communications between large, costly ground terminals to multipoint-to-multipoint communications between small, low-cost stations. The development of multiple access methods has both hastened and facilitated this transition. With TDMA, each ground station is assigned a time slot on the same channel for use in transmitting its communications; all other stations monitor these slots and select the communications directed to them. By amplifying a single carrier frequency in each satellite repeater, TDMA ensures the most efficient use of the satellite's onboard power supply.
A technique called frequency reuse allows satellites to communicate with a number of ground stations using the same frequency by transmitting in narrow beams pointed toward each of the stations. Beam widths can be adjusted to cover areas as large as the entire United States or as small as a state like Maryland. Two stations far enough apart can receive different messages transmitted on the same frequency. Satellite antennas have been designed to transmit several beams in different directions, using the same reflector.
A new method for interconnecting many ground stations spread over great distances is scheduled to be tested in 1993, with the launch of NASA's ACTS (Advanced Communications Technology Satellite). Known as the hopping spot beam technique, it combines the advantages of frequency reuse, spot beams, and TDMA. By concentrating the energy of the satellite's transmitted signal, ACTS can use ground stations that have smaller antennas and reduced power requirements.
The concept of multiple spot beam communications was successfully demonstrated in 1991 with the launch of Italsat, developed by the Italian Research Council. With six spot beams operating at 30 GHZ (uplink) and 20 GHZ (downlink), the satellite interconnects TDMA transmissions between ground stations in all the major economic centers of Italy. It does this by demodulating uplink signals routing them between up- and downlink beams, and combining and remodulating them for downlink transmission.
The application of laser technology to satellite communications has been studied for over a decade. Laser beams can be used to transmit signals between a satellite and earth, but the rate of transmission is limited because of absorption and scattering by the atmosphere. Lasers operating in the blue-green wavelength, which penetrates water, have been used for communication between satellites and submarines.
Спутники связи
1. Введение
Спутник связи - любой земной-орбитальный космический корабль, который обеспечивает коммуникацию по длинным расстояниям, размышляя или передавая сигналы радиочастоты.
2. История и Развитие
Некоторые из первых спутников связи были разработаны, чтобы работать в пассивном способе. Вместо того, чтобы активно передавать радио-сигналы, они служили просто, чтобы отразить сигналы, которые сиялись до них, передавая станции на основании. Сигналы были отражены во всех указаниях, таким образом они могли быть собраны, получая станции во всем мире. Отзовитесь эхом 1, начатый Соединенными Штатами в 1960, состоял из алюминированного пластмассового воздушного шара 30 м. (100 футов) в диаметре. Начат в 1964, Эхо 2, был 41 м. (135 футов) в диаметре. Вместимость таких систем была строго ограничена потребностью в мощных передатчиках и больших антеннах основания.
Спутниковые коммуникации в настоящее время делают исключительное использование активных систем, в которых каждый спутник несет это собственное оборудование для приема и передачи. Счет, начатый Соединенными Штатами в 1958, был первым активным спутником связи. Это было оборудовано магнитофоном, который хранил сообщения, полученные, передавая по передающей станции основания. Эти сообщения были повторно переданы, когда спутник передавал по станции получения. Telstar 1, начатый американской Компанией Телефона и Телеграфа в 1962, обеспеченный прямую телевизионную передачу между Соединенными Штатами, Европой, и Японией и мог также передать несколько сотен каналов голоса. Начатый краткая орбита склоняла 45 ° на экваториальный самолет, Telstar мог только передать сигналы между двумя станциями основания в течение короткого периода в течение каждой революции, когда обе станции были в ее луче обзора.
Сотни активных спутников связи находятся теперь в орбите. Они получают сигналы от одной станции основания, усиливают их, и затем повторно передают их в различной частоте к другой станции. Одна используемая полоса частоты, 500 мгц шириной, разделена на каналы ретранслятора различных полос пропускания (расположенный в 6 GHZ для восходящего, или uplink, передаче и 4 GHZ для нисходящего, или передаче информации из космоса, передача). Полоса в 14 GHZ (uplink) и 11 или 12 GHZ (передача информации из космоса) - также очень в использовании, главным образом с неподвижными (немобильными) станциями основания. Полоса Z-wide на 80 МИЛЛИГЕНРИ приблизительно в 1.5 GHZ (-и передаче информации из космоса) используется с маленькими, мобильными станциями основания (суда, наземные транспортные средства, и самолет). Солнечные ячейки энергии, установленные на больших группах, приложенных к спутнику обеспечивают власть для приема и передачи.
3. Орбита Geosynchronous
Спутник в geosynchronous орбите следует за круглой орбитой по экватору в высоте 35 800 км (22 300 ми) завершение одной орбиты каждые 24 часа, во время, когда требуется земля, чтобы вращаться однажды. Перемещаясь в то же самое руководство как вращение земли, спутник остается в неподвижном положении по пункту на экваторе, таким образом обеспечивая непрерывный контакт между станциями основания в его луче обзора. Первый спутник связи, который будет помещен в этот тип орбиты был Syncom 2, начатый Национальной Аэронавтикой и Космической Администрацией (НАСА) в 1963. Большинство из тех, которые следовали, было также размещено в geosynchronous орбиту.
4. Коммерческие Спутники связи
Развертывание и операция спутников связи на коммерческом основании начались с основания Корпорации Спутника связи (СИСТЕМА СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ КОМСАТ) в 1963. Когда Международная Телекоммуникационная Организация Спутника (ИНТЕЛСАТ) была сформирована в 1964, СИСТЕМА СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ КОМСАТ стала американским членом. Базируемый в Вашингтоне, округ Колумбия, ИНТЕЛСАТ принадлежит больше чем 120 нациям. Интелсат 1, известный как Ранняя Птица, начатая в 1965, обеспеченный или 2400 кругооборотов голоса или один двухсторонний телевизионный канал между Соединенными Штатами и Европой. В течение 1960-ых и 1970-ых, вместимость сообщения и власть передачи Интелсата 2, 3, и 4 поколений были прогрессивно увеличены сияющим спутниковая власть только к земле и сегментации спектра радиопередачи в единицы приемоответчика определенной полосы пропускания. Первый из Интелсата 4s, начатый в 1971, обеспечил 4000 кругооборотов голоса. С Интелсатом 5 рядов (1980), введение многократной операции луча привело к дополнительным увеличениям вместимости. Власть спутника могла теперь быть сконцентрирована на маленьких областях земли, делая возможную меньшую апертуру, станции основания меньшей стоимости. Интелсат 5 спутников может типично нести 12 000 кругооборотов голоса. Интелсат 6 спутников, которые вошли в обслуживание в 1989, может нести 24 000 кругооборотов и показывать динамическое бортовое переключение телефонной вместимости среди шести лучей, используя технику, названную Секретной-службой-TDMA (переключенное спутником разделение времени многократный доступ). К началу 1990-ых, Интелсат имел 15 спутников в орбите, обеспечивая всемирную самую обширную телекоммуникационную систему. Другие системы также обеспечивают международное обслуживание на соревновании с Интелсатом. К 1997, все регулирующие ограничения на такое соревнование будут сняты. Рост международных систем был сравнен внутренними и региональными системами, типа США. Telstar, Галактика, и программы Spacenet и Eutalsat Европы и Телекоммуникация.
5. Услуги
Коммерческие спутники обеспечивают широкий диапазон услуг коммуникаций. Телевизионные программы переданы интернационально, давая начало явлению, известному как "глобальная деревня." Спутники также программы реле к системам кабельного телевидения так же как к домам, оборудованным спутниковыми антеннами. Кроме того, очень маленькие терминалы апертуры (VSATs) реле цифровые данные для множества деловых услуг. Спутники Интелсата теперь переносят 100 000 телефонных кругооборотов, с растущим использованием цифровой передачи. Цифровой источник, кодирующий методы (см. Телекоммуникации) привел к десятикратному сокращению нормы передачи, должен был нести канал голоса, таким образом увеличивая вместимость существующих средств обслуживания и уменьшая размер станций основания, которые обеспечивают телефонное обслуживание.
Международная Мобильная Спутниковая Организация (ИНМАРСАТ), основанный в 1979 как Международная Морская Спутниковая Организация, является мобильной телекоммуникационной сетью, обеспечивая цифровые каналы связи, телефон, и фототелеграфную передачу, или факс, обслуживание между судами, оффшорными средствами обслуживания, и базирующимися на берегу станциями во всем мире. Это также теперь расширяет спутниковые связи для голоса и передачи факса на самолет на международных маршрутах.
6. Недавние Технические Авансы
Системы спутника связи вошли в период перехода от коммуникаций ствола высокой производительности пункта-к-пункту между большими, дорогостоящими терминалами основания к многоточечным-к-многоточечному коммуникациям между маленькими, дешевыми станциями. Развитие многократных методов доступа и ускорило и облегчило этот переход. С TDMA, каждая станция основания назначена щель времени на том же самом канале для использования в передаче его коммуникаций; все другие станции контролируют эти щели и выбирают коммуникации, направленные к ним. Усиливая единственную несущую частоту в каждом спутниковом ретрансляторе, TDMA гарантирует самое эффективное использование бортового электропитания спутника.
Техника звонила, повторное использование частоты позволяет, что спутники, чтобы общаться с множеством станций основания, используя ту же самую частоту, передавая в узких лучах указали к каждой из станций. Луч widths может быть приспособлен, чтобы покрыть области такого размера, как все Соединенные Штаты или всего государство как Штат Мэриленд. Две станции достаточно далеко обособленно могут получить различные сообщения, переданные на той же самой частоте. Спутниковые антенны были разработаны, чтобы передать несколько лучей в различных указаниях, используя тот же самый отражатель.
Новый метод для того, чтобы связывать много распространений станций основания по большим расстояниям, как намечают, будет проверен в 1993, с запуском ДЕЙСТВИЙ НАСА (Передовой Спутник Технологии Коммуникаций). Известный как прыгающая техника луча пятна, это комбинирует преимущества повторного использования частоты, лучей пятна, и TDMA. Концентрируя энергию переданного сигнала спутника, ДЕЙСТВИЯ могут использовать станции основания, которые имеют меньшие антенны и уменьшенные требования власти.
Понятие многократных коммуникаций луча пятна успешно демонстрировалось в 1991 с запуском Italsat, развитого итальянским Советом Исследования. шестью лучами пятна, работающими в 30 GHZ (uplink) и 20 GHZ (передача информации из космоса), спутник связывает передачи TDMA между станциями основания во всех главных экономических центрах Италии. Это делает это, демодулируя uplink направление сигналов их между - и передает из космоса лучи, и объединяясь и повторно модулируя их для передачи передачи информации из космоса.
Заявление лазерной технологии к спутниковым коммуникациям было изучено в течение более чем десятилетия. Лазерные лучи могут использоваться, чтобы передать сигналы между спутником и землей, но норма передачи ограничена из-за поглощения и рассеивания атмосферой. Лазеры, работающие в синей-зеленой длине волны, которая проникает через воду, использовались для коммуникации между спутниками и субмаринами.