Komunikacja bezprzewodowa - satelita
Satelita to obiekt, który obraca się wokół innego obiektu. Na przykład Ziemia jest satelitą Słońca, a Księżyc jest satelitą Ziemi.
ZA communication satellite jest microwave repeater stationw przestrzeni wykorzystywanej do sygnałów telekomunikacyjnych, radiowych i telewizyjnych. Satelita komunikacyjny przetwarza dane pochodzące z jednej stacji naziemnej, konwertuje je na inną formę i wysyła do drugiej stacji naziemnej.
Jak działa satelita
Dwie stacje na ziemi chcą się komunikować za pośrednictwem radia, ale są zbyt daleko, aby używać konwencjonalnych środków. Obie stacje mogą używać do komunikacji stacji przekaźnikowej. Jedna stacja naziemna przesyła sygnał do satelity.
Uplink frequencyjest częstotliwością, na której stacja naziemna komunikuje się z satelitą. Transponder satelitarny konwertuje sygnał i przesyła go do drugiej stacji naziemnej i tak się nazywaDownlink frequency. Druga stacja naziemna również komunikuje się z pierwszą w ten sam sposób.
Zalety satelity
Zalety komunikacji satelitarnej są następujące:
- Obszar pokrycia jest bardzo duży niż w przypadku systemów naziemnych.
- Koszt transmisji jest niezależny od obszaru zasięgu.
- Możliwe są wyższe przepustowości.
Wady satelity
Wady komunikacji satelitarnej są następujące -
- Wystrzeliwanie satelitów na orbity to kosztowny proces.
- Przepustowości są stopniowo wykorzystywane.
- Duże opóźnienie propagacji dla systemów satelitarnych niż konwencjonalne systemy naziemne.
Podstawy komunikacji satelitarnej
Proces komunikacji satelitarnej rozpoczyna się o godz earth station. Tutaj instalacja jest zaprojektowana do przesyłania i odbierania sygnałów z satelity na orbicie okołoziemskiej. Stacje naziemne wysyłają do satelitów informacje w postaci sygnałów o dużej mocy i wysokiej częstotliwości (zakres GHz).
Satelity receive i retransmit sygnały z powrotem na Ziemię, gdzie są odbierane przez inne stacje naziemne w obszarze zasięgu satelity. Satellite's footprint to obszar, który odbiera sygnał o użytecznej mocy z satelity.
System transmisji ze stacji naziemnej do satelity przez kanał nazywa się uplink. System od satelity do stacji naziemnej przez kanał nazywa siędownlink.
Pasma częstotliwości satelitów
Pasma częstotliwości satelitów, które są powszechnie używane do komunikacji, to Cband, Ku-band, i Ka-band. Pasmo C i pasmo Ku to powszechnie używane widma częstotliwości w dzisiejszych satelitach.
Należy zauważyć, że istnieje odwrotna zależność między częstotliwością a długością fali, tzn. Gdy częstotliwość wzrasta, długość fali maleje, pomaga to zrozumieć związek między antenna diameter i transmission frequency. Większe anteny (anteny satelitarne) są niezbędne do zbierania sygnału wraz ze wzrostem długości fali.
Orbity Ziemi
Satelita wystrzelony w kosmos musi zostać umieszczony na określonej orbicie, aby zapewnić określoną drogę do jego rewolucji, tak aby zachować dostępność i służyć celom naukowym, wojskowym lub komercyjnym. Takie orbity, które są przypisane do satelitów w odniesieniu do Ziemi, nazywane są asEarth Orbits. Satelity na tych orbitach to satelity na orbicie okołoziemskiej.
Ważnymi rodzajami orbit Ziemi są -
- Geosynchroniczna orbita Ziemi
- Geostacjonarna orbita Ziemi
- Średnia orbita okołoziemska
- Niska orbita okołoziemska
Satelity geosynchroniczne na orbicie Ziemi (GEO)
Satelita geosynchroniczny na orbicie Ziemi to satelita umieszczony na wysokości 22 300 mil nad Ziemią. Ta orbita jest zsynchronizowana zside real day(tj. 23 godziny 56 minut). Ta orbita możehave inclination and eccentricity. Może nie być okrągłe. Ta orbita może być przechylona na biegunach ziemi. Ale wydaje się stacjonarny, gdy jest obserwowany z Ziemi.
Ta sama orbita geosynchroniczna, jeśli tak circularaw płaszczyźnie równika nazywana jest orbitą geostacjonarną. Satelity te są umieszczone na wysokości 35 900 km (tak samo jak geosynchronicznie) nad równikiem Ziemi i nadal obracają się względem kierunku Ziemi (z zachodu na wschód). Te satelity są brane pod uwagęstationary w odniesieniu do ziemi i stąd nazwa wskazuje.
Satelity geostacjonarne na orbicie ziemskiej są wykorzystywane do prognozowania pogody, telewizji satelitarnej, radia satelitarnego i innych rodzajów globalnej komunikacji.
Powyższy rysunek pokazuje różnicę między orbitami geosynchronicznymi i geostacjonarnymi. Oś obrotu wskazuje ruch Ziemi.
Najważniejszą rzeczą, na którą należy tutaj zwrócić uwagę, jest to, że każda orbita geostacjonarna jest orbitą geosynchroniczną. Ale każda orbita geosynchroniczna NIE jest orbitą geostacjonarną.
Satelity średniej orbity okołoziemskiej (MEO)
Sieci satelitarne średniej orbity okołoziemskiej (MEO) będą krążyć po orbicie w odległości około 8000 mil od powierzchni Ziemi. Sygnały przesyłane z satelity MEO przemieszczają się na mniejszą odległość. Przekłada się to na lepszą siłę sygnału na końcu odbiorczym. Pokazuje to, że na końcu odbiorczym można zastosować mniejsze, lżejsze terminale odbiorcze.
Ponieważ sygnał przemieszcza się na krótszą odległość do i od satelity, opóźnienie transmisji jest mniejsze. Transmission delay można zdefiniować jako czas potrzebny na dotarcie sygnału do satelity i powrót do stacji odbiorczej.
W przypadku komunikacji w czasie rzeczywistym im krótsze opóźnienie transmisji, tym lepszy będzie system komunikacji. Na przykład, jeśli satelita GEO potrzebuje 0,25 sekundy na podróż w obie strony, satelita MEO potrzebuje mniej niż 0,1 sekundy na wykonanie tej samej podróży. MEO działają w zakresie częstotliwości 2 GHz i wyższych.
Satelity o niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO)
Satelity LEO są głównie podzielone na trzy kategorie, a mianowicie małe LEO, duże LEO i Mega-LEO. LEO będą krążyć w odległości od 500 do 1000 mil nad powierzchnią Ziemi.
Ta stosunkowo niewielka odległość zmniejsza opóźnienie transmisji do zaledwie 0,05 sekundy. To dodatkowo zmniejsza potrzebę stosowania czułego i nieporęcznego sprzętu odbiorczego. Małe LEO będą działać w paśmie 800 MHz (0,8 GHz). Duże LEO będą działać w zakresie 2 GHz lub wyższym, a Mega-LEO działają w zakresie 20-30 GHz.
Wyższe częstotliwości związane z Mega-LEOs przekłada się na większą pojemność informacji i daje możliwości schematu transmisji wideo w czasie rzeczywistym z niskim opóźnieniem.
Platformy wytrzymałościowe na dużych wysokościach (HALE)
Eksperymentalne platformy HALE to w zasadzie bardzo wydajne i lekkie samoloty wyposażone w sprzęt komunikacyjny. To będzie działać jakovery low earth orbit geosynchronous satellites.
Jednostki te będą napędzane połączeniem baterii i energii słonecznej lub wysokowydajnych silników turbinowych. Platformy HALE będą oferowaćtransmission delays of less than 0.001 seconds na wysokości zaledwie 70 000 stóp, a nawet better signal strength do bardzo lekkich ręcznych urządzeń odbiorczych.
Szczeliny orbitalne
Tutaj może pojawić się pytanie, które z więcej niż 200 satellitesna orbicie geosynchronicznej, jak powstrzymać ich przed zderzaniem się lub próbą użycia tego samego miejsca w przestrzeni? Aby odpowiedzieć na ten problem, międzynarodowe organy regulacyjne, takie jak Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) i krajowe organizacje rządowe, takie jak Federalna Komisja Łączności (FCC) wyznaczają lokalizacje na orbicie geosynchronicznej, w których mogą znajdować się satelity komunikacyjne.
Te lokalizacje są określone w stopniach długości geograficznej i nazywane są orbital slots. FCC i ITU stopniowo zmniejszały wymagane odstępy do zaledwie 2 stopni dla satelitów pasma C i pasma Ku, ze względu na ogromne zapotrzebowanie na szczeliny orbitalne.