Принципы организации спутниковых каналов связи

Оглавление

 

Введение            2

1. История создания  спутниковых систем связи              3

1.1. Первые спутниковые линии связи и вещания через ИСЗ "Молния-1"          4

1.2. Первая в мире спутниковая система "Орбита" для распределения ТВ-программ                     5

1.3. Первая в мире система непосредственного ТВ-вещания "Экран"           6

1.4. Система спутникового ТВ-вещания в диапазоне 12 ГГц             7

1.5. Создание системы "Интерспутник"                7

1.6. Создание спутниковой линии правительственной связи             8

          1.7. В заключении о истории                                                                           9

2. Принципы организации спутниковых каналов связи           10

3. Орбиты спутников связи                11

4. Типовая схема организации услуг спутниковой связи                    12

5. Сферы применения спутниковой связи              12

5.1.Принципы организации спутниковой связи VSAT            13

5.2.Принципы организации подвижной спутниковой связи           14

 

6. Технологии, используемые  в спутниковой связи            15

 

7. Земные станции спутниковых систем связи                                                             18

          7.1. Антенны  ЗС                                                                                               18

          7.2. Построение  типовой ЗС                                                                             18

          7.3. Малые  ЗС                                                                                                  19

 

Вывод                   21

Список используемой литературы               22

 

 

Введение

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 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.

В нашей стране создается  единая автоматизированная система  связи. Для этого развиваются, совершенствуются и находят новые области применения различные технические средства связи.

В своем реферате я рассмотрю  принципы организации спутниковых  систем, сферы применения, историю  создания ССС. В наше время спутниковому вещанию уделяется большое внимание, поэтому мы должны знать принцип  работы системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. История создания спутниковых систем связи

Идея создания на Земле  глобальных систем спутниковой связи  была выдвинута в 1945 г. Артуром Кларком, ставшим впоследствии знаменитым писателем-фантастом. Реализация этой идеи стала возможной только через 12 лет после того, как появились баллистические ракеты, с помощью которых 4 октября 1957 г. на орбиту был запущен первый искусственный спутник Земли (ИСЗ). Для контроля за полетом ИСЗ на нем был помещен маленький радиопередатчик - маяк, работающий в диапазоне 27 МГц. Через несколько лет 12 апреля 1961 г. впервые в мире на советском космическом корабле "Восток" Ю.А. Гагарин совершил исторический облет Земли. При этом космонавт имел регулярную связь с Землей по радио. Так началась систематическая работа по изучению и использованию космического пространства для решения различных мирных задач.

Создание космической  техники сделало возможным развитие очень эффективных систем дальней  радиосвязи и вещания. В США начались интенсивные работы по созданию связных  спутников. Такие работы начали разворачиваться  и в нашей стране. Ее огромная территория и слабое развитие связи, особенно в малонаселенных восточных  районах, где создание сетей связи  с помощью других технических  средств (РРЛ, кабельные линии и  др.) сопряжено с большими затратами, делало этот новый вид связи весьма перспективным.

У истоков создания отечественных  спутниковых радиосистем стояли выдающиеся отечественные ученые и  инженеры, возглавлявшие крупные  научные центры: М.Ф. Решетнев, М.Р. Капланов, Н.И. Калашников, Л.Я. Кантор

Основные задачи, ставящиеся перед учеными, состояли в следующем:

•  разработка спутниковых ретрансляторов телевизионного вещания и связи ("Экран", "Радуга", "Галс"), с 1969 г. спутниковые ретрансляторы разрабатывались в отдельной лаборатории, возглавляемой М.В. Бродским;

•  создание системных проектов построения спутниковой связи и вещания;

•  разработка аппаратуры земных станций (ЗС) спутниковой связи: модуляторов, порогопонижающих демодуляторов ЧМ (частотной модуляции) сигналов, приемных и передающих устройств и др.;

•  проведение комплексных работ по оснащению оборудованием станций спутниковой связи и вещания;

•  разработка теории следящих ЧМ демодуляторов со сниженным шумовым порогом, методов многостанционного доступа, методов модуляции и помехоустойчивого кодирования;

•  разработка нормативно-технической документации на каналы, тракты телевизионного и связного оборудования спутниковых систем;

•  разработка систем управления и контроля ЗС и сетями спутниковой связи и вещания.

Специалистами НИИР были созданы многие национальные спутниковые системы связи и вещания, находящиеся в эксплуатации и поныне. Приемо-передающее наземное и бортовое оборудование этих систем также было разработано в НИИР. Помимо оборудования специалисты института предложили методики проектирования как самих спутниковых систем, так и отдельных, входящих в их состав устройств. Опыт проектирования спутниковых систем связи специалистов НИИР отражен в многочисленных научных публикациях и монографиях.

1.1. Первые спутниковые линии связи и вещания через ИСЗ "Молния-1"

Первые эксперименты по спутниковой  связи путем отражения радиоволн  от американского отражающего спутника "Эхо" и Луны, используемых в  качестве пассивных ретрансляторов, проводились специалистами НИИР в 1964 г. Радиотелескопом в обсерватории в поселке Зименки Горьковской области были приняты телеграфные сообщения и простой рисунок из английской обсерватории "Джодрелл Бэнк".

Этот эксперимент  доказал возможность успешного  использования космических объектов для организации связи на Земле.

В лаборатории спутниковой  связи были подготовлены несколько  системных проектов, а затем она  приняла участие в разработке первой отечественной системы спутниковой  связи "Молния-1" в диапазоне частот ниже 1 ГГц. Головной организацией по созданию этой системы был Московский научно-исследовательский институт радиосвязи (МНИИРС). Главным конструктором системы "Молния-1" является М.Р. Капланов - заместитель руководителя МНИИРС.

В 60-е годы в НИИР велась разработка приемо-передающего комплекса  тропосферной радиорелейной системы "Горизонт", также работающей в  диапазоне частот ниже 1 ГГц. Этот комплекс был модифицирован и созданная  аппаратура, названная "Горизонт-К", использовалась для оснащения первой спутниковой линии связи "Молния-1", связавшей Москву и Владивосток. Эта линия предназначалась для  передачи ТВ-программы или группового спектра 60 телефонных каналов. При участии  специалистов НИИР в этих городах  были оборудованы две земные станции (ЗС). В МНИИРС был разработан бортовой ретранслятор первого искусственного спутника связи "Молния-1", успешный запуск которого состоялся 23 апреля 1965 г. Он был выведен на высокоэллиптическую орбиту с периодом обращения вокруг Земли 12 ч. Такая орбита была удобна для обслуживания территории СССР, рас положенной в северных широтах, так как в течение восьми часов на каждом витке ИСЗ был виден с любой точки страны. Кроме того, запуск на такую орбиту с нашей территории осуществляется с меньшими затратами энергии, чем на геостационарную. Орбита ИСЗ "Молния-1" сохранила свое значение до сих пор и используется, несмотря на преобладающее развитие геостационарных ИСЗ.

 

1.2. Первая в мире спутниковая система "Орбита" для распределения ТВ-программ

После завершения исследований технических возможностей ИСЗ "Молния-1" специалистами НИИР Н.В. Талызиным и Л.Я. Кантором было предложено решить проблему подачи ТВ-программ центрального телевидения в восточные районы страны путем создания первой в мире системы спутникового вещания "Орбита" в диапазоне 1 ГГц на базе аппаратуры "Горизонт-К".

В 1965-1967 гг. в рекордно короткие сроки в восточных районах нашей страны было одновременно сооружено и введено в действие 20 земных станций "Орбита" и новая центральная передающая станция "Резерв". Система "Орбита" стала первой в мире циркулярной, телевизионной, распределительной спутниковой системой, в которой наиболее эффективно использованы возможности спутниковой связи.

Следует отметить, что диапазон, в котором работала новая система "Орбита" 800-1000 МГц, не соответствовал тому, который был распределен  в соответствии с Регламентом  радиосвязи для фиксированной спутниковой  службы. Работа по переводу системы "Орбита" в С-диапазон 6/4 ГГц была выполнена  специалистами НИИР в период 1970-1972 гг. Станция, функционирующая в новом диапазоне частот, получила название "Орбита-2". Для нее был создан полный комплекс аппаратуры для работы в международном диапазоне частот - на участке Земля-Космос - в диапазоне 6 ГГц, на участке Космос-Земля - в диапазоне 4 ГГц. Под руководством В.М. Цирлина была разработана система наведения и автосопровождения антенн с программным устройством. В этой системе использовались экстремальный автомат и метод конического сканирования.

Станции "Орбита-2" начали внедряться с 1972 г., а к концу 1986 г. их было построено около 100. Многие из них и в настоящее время являются действующими приемо-передающими станциями.

В дальнейшем для работы сети "Орбита-2" был создан и  выведен на орбиту первый советский  геостационарный ИСЗ "Радуга", многоствольный бортовой ретранслятор которого создавался в НИИР (руководитель работы А.Д. Фортушенко и ее участники  М.В. Бродский, А.И. Островский, Ю.М. Фомин  и др.) При этом были созданы и  освоены технология изготовления и  методы наземной обработки космических  изделий.

Для системы "Орбита-2" были разработаны новые передающие устройства "Градиент" (И.Э. Мач, М.З. Цейтлин и др.), а также параметрические  усилители (А.В. Соколов, Э.Л. Ратбиль, B.C. Санин, В.М. Крылов) и устройства приема сигналов (В.И. Дьячков, В.М. Доро феев, Ю.А. Афанасьев, В.А. Полухин и др.).

 

1.3. Первая в мире система непосредственного ТВ-вещания "Экран"

Широкое развитие системы "Орбита", как средства подачи ТВ-программ, в  конце 70-х годов стало экономически неоправданным из-за большой стоимости  ЗС, делающей нецелесообразной ее установку  в пункте с населением менее 100-200 тыс. человек. Более эффективной  оказалась система "Экран", работающая в диапазоне частот ниже 1 ГГц  и имеющая большую мощность передатчика  бортового ретранслятора(до 300 Вт). Целью создания этой системы было охват ТВ-вещанием малонаселенных пунктов в районах Сибири, Крайнего Севера и части Дальнего Востока. Для ее реализации были выделены частоты 714 и 754 МГц, на которых было возможно создать достаточно простые и дешевые приемные устройства. Система "Экран" стала фактически первой в мире системой непосредственного спутникового вещания.

Приемные установки этой системы должны были быть рентабельными  как для обслуживания небольших  населенных пунктов, так и для  индивидуального приема ТВ-программ.

Первый спутник системы "Экран" был запущен 26 октября 1976 г. на геостационарную орбиту в точку 99° в.д. Несколько позднее в Красноярске были выпущены станции коллективного приема "Экран-КР-1" и "Экран-КР-10" с мощностью выходного телевизионного передатчика 1 и 10 Вт. Земная станция, передающая сигналы на ИСЗ "Экран", имела антенну с диаметром зеркала 12 м, она была оборудована передатчиком "Градиент" мощностью 5 кВт, работающим в диапазоне 6 ГГц. Приемные установки этой системы, разработанные специалистами НИИР, были наиболее простыми и дешевыми приемными станциями из всех, реализованных в те годы. К концу 1987 г. число установленных станций "Экран" достигло 4500 шт.

 

1.4. Система спутникового ТВ-вещания в диапазоне 12 ГГц

С 1976 г. в НИИР начались работы по созданию принципиально новой в те годы системы спутникового телевидения в выделенном по международному плану для такого спутникового ТВ-вещания диапазоне частот 12 ГГц (СТВ-12), которая не имела бы ограничений по излучаемой мощности, присущих системам "Экран" и "Москва" и могла бы обеспечить охват всей территории нашей страны многопрограммным ТВ-вещанием, а также обмен программами и решение проблемы республиканского вещания. В создании этой системы НИИР являлся головной организацией.

Специалисты института провели  исследования, определившие оптимальные  параметры данной системы, и разработали  многоствольные бортовые ретрансляторы  и оборудование передающей и приемной ЗС. На первом этапе развития этой системы  использовался отечественный спутник "Галс", сигналы передавались в  аналоговом виде, использовалось импортное  приемное оборудование. Позже был  осуществлен переход на цифровое оборудование на базе иностранного спутника, а также передающего и приемного  оборудования.