Современные направления развития систем спутниковой связи

      Государственное образовательное учреждение

 высшего  профессионального образования

«Волгоградский  государственный медицинский университет (ВолгГМУ) 
 

Факультет Социальной работы и клинической  психологии

Кафедра Социальной работы  
 
 
 

Р е ф  е р а т

по дисциплине «информатика» 

Тема: Современные  направления развития систем спутниковой  связи 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Выполнила:

студентка 1 курса,

      группы 101«Б»

     Уланова Кира

         Преподаватель: Шишкина М. С. 
 
 
 
 
 
 
 
 

                  Волгоград 2011 

Содержание: 
 
 

  Введение…………………………………………………………………..2

1. Спутниковая связь……………………………………………………….3

2.Системы спутниковой связи……………………………………………..3

3. Орбиты спутниковых ретрансляторов………………………………….5

4. Особенности системы спутниковой связи……………………………..6

5. Преимущества и ограничения ССС………………………………….....7

6. Космический сегмент …………………………………………………...8

7. Конструкция и технические характеристики…………………………..9

8. Сигнальная часть………………………………………………………..12

9. Наземный сегмент………………………………………………………13

10. Тенденции технологии………………………………………………...14

Литература 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                  1

  Введение

            Современные организации характеризуются большим объемом различной информации, в основном электронной и телекоммуникационной, которая проходит через них каждый день. Поэтому важно иметь высококачественный выход на коммутационные узлы, которые обеспечивают выход на все важные коммуникационные линии.

В России, где  расстояния между населенными пунктами огромное, а качество наземных линий  оставляет желать лучшего, оптимальным  решением этого вопроса является применение систем спутниковой связи (ССС).

            Сегодня растут потребности в  телекоммуникациях. Наземные радиорелейные  линии не могут в полной  мере удовлетворить обмен радиовещательных  и телевизионных программ, особенно  если они сильно удалены друг от друга. Между ретрансляторами не может быть больших расстояний, поэтому размещение наземных ретрансляторов связано со значительными техническими и экономическими сложностями, а связь через океаны и труднодоступные территории просто невозможна. От этих недостатков свободны спутниковые системы связи (ССС). Они могут ретранслировать сигналы с высоты в десятки тысяч километров. ССС обладают высокой пропускной способностью и позволяют обеспечить экономичную круглосуточную связь между любыми оконечными пунктами, обмен радиовещательными и телевизионными программами, одновременную работу без взаимных помех большого числа линий.

          В нашей стране создается единая  автоматизированная система связи.  Для этого развиваются, совершенствуются  и находят новые области применения различные технические средства связи. 
Еще недавно междугородняя телефонная связь осуществлялась исключительно по воздушным линиям связи; при этом на надежность связи влияли грозы и возможность обледенения проводов. В настоящее время все шире применяются кабельные и радиорелейные линии, повышается уровень автоматизации связи. 
           Все разнообразие используемых в технике и быту систем связи, в основном радиосвязи, можно свести к трем видам, отличающимся способами передачи сигнала от передатчика к приемнику. В первом случае используется ненаправленная радиосвязь от передатчика к приемнику, типичная для широкого вещания радио и телевидения. Такой способ радиосвязи имеет то преимущество, что позволяет охватить практически неограниченное число абонентов - потребителей информации. Недостатками такого способа являются неэкономное использование мощностей передатчика и мешающее влияния на другие аналогичные радиосистемы. В тех случаях, когда число абонентов ограничено и нет необходимости в широковещании, используется передача сигнала с помощью направленно излучающих антенн, а также при помощи специальных устройств, называемых линиями передачи сигнала. 

                                                      2

1 Спутниковая связь

Спутниковая связь — один из видов радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов. Спутниковая связь осуществляется между земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными.      Спутниковая связь является развитием традиционной радиорелейной связи путем вынесения ретранслятора на очень большую. Так как зона его видимости в этом случае — почти половина Земного шара, то необходимость в цепочке ретрансляторов отпадает — в большинстве случаев достаточно и одного.            В СССР долгое время спутниковая связь развивались только в интересах Министерства Обороны СССР. В силу большей закрытости космической программы развитие спутниковой связи в социалистических странах шло иначе чем в западных странах. Развитие гражданской спутниковой связи началось соглашением между 9 странами социалистического блока о создании системы связи «Интерспутник» которое было подписано только в 1971 г.         В первые годы исследований использовались пассивные спутниковые ретрансляторы (примеры — спутники «Эхо» и «Эхо-2»), которые представляли собой простой отражатель, не несущий на борту какого-либо приёмопередающего оборудования. Такие спутники не получили распространения. Все современные спутники связи являются активными. Активные ретрансляторы оборудованны электронной аппаратурой для приема, обработки, усиления и ретрансляции сигнала. Спутниковые ретрансляторы могут быть нерегенеративными и регенеративными.    Нерегенеративный спутник, приняв сигнал от одной земной станции, переносит его на другую частоту, усиливает и передает другой земной станции. Спутник может использовать несколько независимых каналов, осуществляющих эти операции, каждый из которых работает с определенной частью спектра.          Регенеративный спутник производит демодуляцию принятого сигнала и заново модулирует его. Благодаря этому исправление ошибок производится дважды: на спутнике и на принимающей земной станции. Недостаток этого метода — сложность (а значит, гораздо более высокая цена спутника), а также увеличенная задержка передачи сигнала. 

2 Системы спутниковой связи

     Спутниковые системы связи (ССC) известны давно, и используются для передачи различных  сигналов на протяженные расстояния. С момента своего появления спутниковая  связь стремительно развивалась, и  по мере накопления опыта, совершенствования аппаратуры, развития методов

                                                      3

передачи сигналов произошел переход от отдельных  линий спутниковой связи к  локальным и глобальным системам.       Такие темпы развития ССC объясняются рядом достоинств которыми они обладают. К ним, в частности, относятся большая пропускная способность, неограниченные перекрываемые пространства, высокое качество и надежность каналов связи. Эти достоинства, которые определяют широкие возможности спутниковой связи, делают ее уникальным и эффективным средством связи. 
          Спутниковая связь в настоящее время является основным видом международной и национальной связи на большие и средние расстояния. Использование искусственных спутников Земли для организации связи продолжает расширяться по мере развития существующих сетей связи. Многие страны создают собственные национальные сети спутниковой связи. Все системы можно разделить на системы двух видов: работающие через спутники на негеостационарных и геостационарных орбитах.  Негеостационарные спутники используются в основном для военных, научных и метеорологических исследований. Их главная особенность - невозможность поддержания круглосуточной связи с ЗС. Однако, перемещаясь по заданной орбите относительно поверхности Земли, они могут собирать данные с большой площади земной поверхности.  Геостационарные спутники выводятся на такую орбиту в плоскости экватора, при которой их угловая скорость совпадает со скоростью вращения 
Земли вокруг своей оси. Высота над поверхностью Земли, где выполняются условия постоянства скоростей и равенства центробежной и гравитационной сил, составляет 36 тысяч километров. Теоретически, один расположенный таким образом спутник может обеспечить качественную связь для трети земной поверхности. В действительности обслуживаемые территории существенно меньше. Особенностью спутников на геостационарных орбитах является значительная временная задержка (порядка 240 мс) в спутниковом канале, вызванная необходимостью два раза преодолевать расстояние в 36 тысяч километров от ЗС до спутника.       Ранее, при использовании не синхронных спутников, существовала необходимость периодического переключения антенной системы каждой земной станции с одного спутника на другой, что естественно вызывало перерывы связи. К тому же, значительную часть стоимости ЗС составляла не очень надежная аппаратура слежения. Использование стационарных спутников связи обеспечивает бесперебойную связь, но требует дополнительного запаса рабочего тела для проведения многократных коррекцией орбиты ИСЗ. Считается, что этот дополнительный запас рабочего тела для коррекции орбиты является сравнительно небольшой платой за простоту эксплуатации системы и отсутствие перерывов связи. Земные станции при использовании стационарных спутников упрощаются за счет отказа от сложной и дорогой системы слежения.

                                         4

     Спутниковые системы связи могут различаться  также и типом передаваемого  сигнала, который может быть цифровым или аналоговым. Передача информации в цифровой форме обладает рядом  преимуществ по сравнению с другими методами передачи. К ним относятся:

1. простота и  эффективность объединения многих  независимых сигналов и преобразования  цифровых сообщений в “пакеты”  для удобства коммутации;

2. меньшие энергозатраты  по сравнению с передачей аналогового  сигнала;

3. относительная нечувствительность цифровых каналов к эффекту накопления искажений при ретрансляциях, обычно представляющему серьезную проблему в аналоговых системах связи;

4. потенциальная  возможность получения очень  малых вероятностей ошибок передачи  и достижения высокой верности воспроизведения переданных данных путем обнаружения и исправления ошибок;

5. конфиденциальность  связи;

6. гибкость реализации  цифровой аппаратуры, допускающая  использование микропроцессоров, цифровую  коммутацию и применение микросхем  с большей степенью интеграции компонентов. 

3 Орбиты спутниковых ретрансляторов

   Орбиты, на которых размещаются спутниковые  ретрансляторы, подразделяют на три  класса:

• экваториальные,
• наклонные,
• полярные.

   Важной  разновидностью экваториальной орбиты является геостационарная орбита, на которой спутник вращается с угловой скоростью, равной угловой скорости Земли, в направлении, совпадающем с направлением вращения Земли. Очевидным преимуществом геостационарной орбиты является то, что приемник в зоне обслуживания «видит» спутник постоянно.          Однако геостационарная орбита одна, и все спутники вывести на неё невозможно. Другим её недостатком является большая высота, а значит, и большая цена вывода спутника на орбиту. Кроме того, спутник на

                                            5

геостационарной орбите неспособен обслуживать земные станции в приполярной области.         Наклонная орбита позволяет решить эти проблемы, однако, из-за перемещения спутника относительно наземного наблюдателя необходимо запускать не меньше трех спутников на одну орбиту, чтобы обеспечить круглосуточный доступ к связи. Полярная орбита — предельный случай наклонной (с наклонением 90º).        При использовании наклонных орбит земные станции оборудуются системами слежения, осуществляющими наведение антенны на спутник. Станции, работающие со спутниками, находящимися на геостационарной орбите, как правило, также оборудуются такими системами, чтобы компенсировать отклонение от идеальной геостационарной орбиты. Исключение составляют небольшие антенны, используемые для приема спутникового телевидения: их диаграмма направленности достаточно широкая, поэтому они не чувствуют колебаний спутника возле идеальной точки.