 |
Построение спутниковых связных комплексов
|
|
|
|
Построение спутниковых связных комплексов
Рис. 1 Типовая структура спутниковой радиолинии.
Рис. 2 Комплексирование глобальной ССС с наземным сегментом сети связи.
Принципы построения и функционирования спутниковых систем связи, зоны взаимной видимости определяются параметрами орбиты спутника. Параметрами орбиты являются: высота орбиты от поверхности Земли в перигее и апогее, наклонение плоскости орбиты к плоскости экватора, эллипсность орбиты, смешение ее центра или фокуса (для эллипсовидных орбит) от Центра Земли.
Типы используемых орбит.
По этому признаку все ССС делятся на
- системы с космическими аппаратами (КА) на геостационарной орбите,
- системы с космическими аппаратами на высокоэллиптической орбите,
- системы с космическими аппаратами на низких и средних высотах орбиты.
Таблица 1
| Показатель | Геостационарная орбита | Средневысотная орбита | Низкоорбитальная орбита |
| Высота орбиты, км | 36 000 | 5000-15 000 | 500-2000 |
| Количество КА в ОГ | 8-12 | 48-66 | |
| Зона покрытия одного КА (угол радиовидимости 50), % от поверхности Земли | 25-28 | 3-7 | |
| Время пребывания КА в зоне радиовидимости (в сутки) | 24 ч | 1, 5-2 ч | 10-15 мин |
| Время переключения с одного спутника на другой, мин | Не требуется | 8-10 | |
| Время переключения из одного луча в другой, мин | 10-15 | 5-6 | 1, 5-2, 0 |
| Относительный максимальный доплеровский сдвиг | 610-8 | 66 10-6 | 6(1, 8-2, 4) 10-5 |
| Угол радиовидимости КА на границе зоны обслуживания, 0 | 15-25 | 10-15 |
Орбиты
Геостационарная орбита
Большинство существующих ССС используют наиболее выгодную для размещения спутников геостационарную орбиту, основными достоинствами которой являются возможность непрерывной круглосуточной связи в глобальной зоне обслуживания и практически полное отсутствие доплеровского сдвига частоты, обусловленного движением спутника относительно Земной станции.
Геостационарные спутники, располагаясь на высоте примерно 36 тыс. км в плоскости экватора и двигаясь со скоростью вращения Земли, как бы " зависают" над определенной точкой земной поверхности, которая располагается на экваторе (так называемой подспутниковой точкой). В действительности положение геостационарного спутника на орбите не является неизменным: он испытывает незначительный " дрейф" под воздействием ряда факторов, вызывающих деградацию орбиты. При этом изменение положения орбиты за год может достигать 0, 920. Основными параметрами, определяющими угловой разнос между соседними КА, являются пространственная избирательность бортовых и наземных антенн, а также точность удержания КА на орбите.
Зоны взаимной видимости земных станций через спутники на геостационарной орбите, расположенные под углом 120°, показаны на рис. 3.
|
|
|
Рис. 3 ССС в составе 3-х ИСЗ на стационарной орбите и зоны видимости (Карта в меркаторской проекции)
Из рисунка видно, что зона охвата геостационарных ИСЗ не включает в себя высокоширотные районы (выше 76, 50 с. ш. и ю. ш. ), т. е. действительно глобальное обслуживание не гарантируется.
Связь через геостационарный ИСЗ не имеет перерывов в обслуживании, обусловленных взаимным перемещением спутника и наземной станции, а система из трех спутников обеспечивает охват практически всей территории земной поверхности. Однако на краях зоны видимости антенна должна быть направлена на спутник под углом места около нуля около 0 градусов, что делает связь неустойчивой. Обычно считают нормальным угол наклона оси диаграммы направленности к земной поверхности 3 - 7 градусов, что соответственно уменьшает зону взаимной радиовидимости земных станций.
Другой недостаток - задержка сигнала. Спутники на геостационарных орбитах оптимальны для систем радио- и телевизионного вещания, где задержки в 250 мс (в каждом направлении) не сказываются на качественных характеристиках сигналов. Системы радиотелефонной связи более чувствительны к задержкам, а поскольку суммарная задержка в системах данного класса составляет около 600 мс (с учетом времени обработки и коммутации в наземных сетях), даже современная техника эхоподавления не всегда позволяет обеспечить связь высокого качества. В случае " двойного скачка" (ретрансляции через наземную станцию - шлюз) задержка становится неприемлемой уже более чем для 20% пользователей.
Бурное развитие спутниковой связи, особенно в последнее десятилетие, привело к тому, что на геостационарной орбите стало очень " тесно" и возникли проблемы с размещением новых КА. Дело в том, что в соответствии с существующими международными нормами орбитальный разнос между геостационарными КА должен составлять не менее 1 градуса. Это означает, что на орбите можно разместить не более 360 спутников. Что же касается сокращения углового разноса между точками стояния ИСЗ на орбите, то на современном уровне развития техники это невозможно из-за взаимных помех.
|
|
|
|
|
|
