Drahtlose Kommunikation - Satellit
Ein Satellit ist ein Objekt, das sich um ein anderes Objekt dreht. Zum Beispiel ist die Erde ein Satellit der Sonne und der Mond ein Satellit der Erde.
EIN communication satellite ist ein microwave repeater stationin einem Raum, der für Telekommunikations-, Radio- und Fernsehsignale verwendet wird. Ein Kommunikationssatellit verarbeitet die von einer Bodenstation kommenden Daten und wandelt sie in eine andere Form um und sendet sie an die zweite Bodenstation.
Wie ein Satellit funktioniert
Zwei Sender auf der Erde möchten per Funk kommunizieren, sind jedoch zu weit entfernt, um herkömmliche Mittel zu verwenden. Die beiden Stationen können eine Relaisstation für ihre Kommunikation verwenden. Eine Bodenstation sendet das Signal an den Satelliten.
Uplink frequencyist die Frequenz, mit der die Bodenstation mit dem Satelliten kommuniziert. Der Satellitentransponder wandelt das Signal um und sendet es an die zweite Bodenstation. Dies wird aufgerufenDownlink frequency. Die zweite Bodenstation kommuniziert auf die gleiche Weise auch mit der ersten.
Vorteile des Satelliten
Die Vorteile der Satellitenkommunikation sind folgende:
- Das Abdeckungsgebiet ist sehr hoch als das von terrestrischen Systemen.
- Die Übertragungskosten sind unabhängig vom Versorgungsgebiet.
- Höhere Bandbreiten sind möglich.
Nachteile des Satelliten
Die Nachteile der Satellitenkommunikation sind wie folgt:
- Das Starten von Satelliten in Umlaufbahnen ist ein kostspieliger Prozess.
- Die Bandbreiten werden nach und nach aufgebraucht.
- Hohe Ausbreitungsverzögerung für Satellitensysteme als bei herkömmlichen terrestrischen Systemen.
Grundlagen der Satellitenkommunikation
Der Prozess der Satellitenkommunikation beginnt an einem earth station. Hier soll eine Installation Signale von einem Satelliten im Orbit um die Erde senden und empfangen. Bodenstationen senden Informationen an Satelliten in Form von Hochleistungssignalen mit hoher Leistung (GHz-Bereich).
Die Satelliten receive und retransmit die Signale zurück zur Erde, wo sie von anderen Bodenstationen im Versorgungsbereich des Satelliten empfangen werden. Satellite's footprint ist der Bereich, der vom Satelliten ein Signal von nützlicher Stärke empfängt.
Das Übertragungssystem von der Bodenstation zum Satelliten über einen Kanal wird als bezeichnet uplink. Das System vom Satelliten zur Bodenstation über den Kanal heißtdownlink.
Satellitenfrequenzbänder
Die Satellitenfrequenzbänder, die üblicherweise für die Kommunikation verwendet werden, sind die Cband, Ku-band, und Ka-band. C-Band und Ku-Band sind die von heutigen Satelliten häufig verwendeten Frequenzspektren.
Es ist wichtig zu beachten, dass es eine umgekehrte Beziehung zwischen Frequenz und Wellenlänge gibt, dh wenn die Frequenz zunimmt, die Wellenlänge abnimmt, hilft dies, die Beziehung zwischen zu verstehen antenna diameter und transmission frequency. Größere Antennen (Satellitenschüsseln) sind erforderlich, um das Signal mit zunehmender Wellenlänge zu erfassen.
Erdumlaufbahnen
Ein Satellit muss beim Start in den Weltraum in eine bestimmte Umlaufbahn gebracht werden, um einen bestimmten Weg für seine Revolution zu finden, um die Zugänglichkeit aufrechtzuerhalten und seinen Zweck zu erfüllen, sei es wissenschaftlich, militärisch oder kommerziell. Solche Umlaufbahnen, die Satelliten in Bezug auf die Erde zugeordnet sind, werden als bezeichnetEarth Orbits. Die Satelliten in diesen Umlaufbahnen sind Erdumlaufbahnsatelliten.
Die wichtigsten Arten von Erdumlaufbahnen sind -
- Geosynchrone Erdumlaufbahn
- Geostationäre Erdumlaufbahn
- Mittlere Erdumlaufbahn
- Niedrige Erdumlaufbahn
GEO-Satelliten (Geo-Synchronous Earth Orbit)
Ein geosynchroner Erdumlaufbahnsatellit befindet sich in einer Höhe von 22.300 Meilen über der Erde. Diese Umlaufbahn ist synchronisiert mit aside real day(dh 23 Stunden 56 Minuten). Diese Umlaufbahn kannhave inclination and eccentricity. Es darf nicht kreisförmig sein. Diese Umlaufbahn kann an den Polen der Erde gekippt werden. Aber es scheint stationär, wenn es von der Erde aus beobachtet wird.
Die gleiche geosynchrone Umlaufbahn, falls vorhanden circularund in der Äquatorebene wird es als geostationäre Umlaufbahn bezeichnet. Diese Satelliten befinden sich 35.900 km (wie geosynchron) über dem Erdäquator und drehen sich weiter in Richtung der Erdrichtung (West nach Ost). Diese Satelliten werden berücksichtigtstationary in Bezug auf die Erde und daher impliziert der Name.
Geostationäre Erdumlaufbahnsatelliten werden für Wettervorhersagen, Satellitenfernsehen, Satellitenradio und andere Arten der globalen Kommunikation verwendet.
Die obige Abbildung zeigt den Unterschied zwischen geosynchronen und geostationären Umlaufbahnen. Die Rotationsachse zeigt die Bewegung der Erde an.
Der wichtigste Punkt hierbei ist, dass jede geostationäre Umlaufbahn eine geosynchrone Umlaufbahn ist. Aber jede geosynchrone Umlaufbahn ist KEINE geostationäre Umlaufbahn.
Satelliten mit mittlerer Erdumlaufbahn (MEO)
MEO-Satellitennetzwerke (Medium Earth Orbit) werden in Entfernungen von etwa 8000 Meilen von der Erdoberfläche umkreisen. Von einem MEO-Satelliten übertragene Signale legen eine kürzere Strecke zurück. Dies führt zu einer verbesserten Signalstärke am Empfangsende. Dies zeigt, dass kleinere, leichtere Empfangsanschlüsse am Empfangsende verwendet werden können.
Da das Signal eine kürzere Strecke zum und vom Satelliten zurücklegt, ist die Übertragungsverzögerung geringer. Transmission delay kann als die Zeit definiert werden, die ein Signal benötigt, um zu einem Satelliten und zurück zu einer Empfangsstation zu gelangen.
Für die Echtzeitkommunikation ist das Kommunikationssystem umso besser, je kürzer die Übertragungsverzögerung ist. Wenn ein GEO-Satellit beispielsweise 0,25 Sekunden für eine Rundreise benötigt, benötigt der MEO-Satellit weniger als 0,1 Sekunden, um dieselbe Reise abzuschließen. MEOs arbeiten im Frequenzbereich von 2 GHz und höher.
LEO-Satelliten (Low Earth Orbit)
Die LEO-Satelliten werden hauptsächlich in drei Kategorien eingeteilt, nämlich kleine LEOs, große LEOs und Mega-LEOs. LEOs werden in einer Entfernung von 500 bis 1000 Meilen über der Erdoberfläche umkreisen.
Diese relativ kurze Strecke reduziert die Übertragungsverzögerung auf nur 0,05 Sekunden. Dies reduziert den Bedarf an empfindlichen und sperrigen Empfangsgeräten weiter. Kleine LEOs arbeiten im Bereich von 800 MHz (0,8 GHz). Große LEOs arbeiten im Bereich von 2 GHz oder höher, und Mega-LEOs arbeiten im Bereich von 20 bis 30 GHz.
Die höheren Frequenzen sind mit verbunden Mega-LEOs Dies führt zu mehr Informationstragfähigkeit und ergibt die Fähigkeit eines Echtzeit-Videoübertragungsschemas mit geringer Verzögerung.
HALE-Plattformen (High Altitude Long Endurance)
Experimentelle HALE-Plattformen sind im Grunde hocheffiziente und leichte Flugzeuge mit Kommunikationsausrüstung. Dies wird so wirkenvery low earth orbit geosynchronous satellites.
Diese Fahrzeuge werden von einer Kombination aus Batterie- und Solarenergie oder hocheffizienten Turbinentriebwerken angetrieben. HALE-Plattformen bietentransmission delays of less than 0.001 seconds in einer Höhe von nur 70.000 Fuß und sogar better signal strength für sehr leichte Handempfangsgeräte.
Orbitalschlitze
Hier kann sich eine Frage stellen, die mit mehr als 200 satellitesWie können wir sie dort oben im geosynchronen Orbit davon abhalten, ineinander zu rennen oder zu versuchen, denselben Ort im Weltraum zu nutzen? Um dieses Problem zu lösen, haben internationale Regulierungsbehörden wie die International Telecommunications Union (ITU) und nationale Regierungsorganisationen wie die Federal Communications Commission (FCC) bezeichnen die Orte auf der geosynchronen Umlaufbahn, an denen sich die Kommunikationssatelliten befinden können.
Diese Orte werden in Längengraden angegeben und als bezeichnet orbital slots. Die FCC und die ITU haben den erforderlichen Abstand für C-Band- und Ku-Band-Satelliten aufgrund der großen Nachfrage nach Orbitalschlitzen schrittweise auf nur 2 Grad reduziert.