Геостационарные ретрансляторы.

Конфигурация типовой спутниковой сети связи, базирующейся на

геостационарных спутниках-ретрансляторах (ГССС), представлена на рис.38.

Рис.38

Уникальной особенностью геостационарных орбит является неподвижность геостационарных ретрансляторов (ГСР) относительно земной поверхности. Это позволяет:

• во многих практических приложениях использовать на земных станциях антенны с фиксированным наведением, что существенно удешевляет оборудование и позволяет отказаться от услуг высококвалифицированного обслуживающего персонала;

• минимизировать негативное влияние допплеровского сдвига частоты;

• обеспечить непрерывность связи с использованием единственного ГСР;

• обеспечить почти непрерывное питание бортовой аппаратуры от

первичного источника энергии («ночь» на ГО длится не более 72 минут).

В состав ГССС обычно входят:

1. Один или несколько ГСР, образующих космический сегмент сети.

2. Совокупность земных станций (ЗС), оборудованных приемо-передающей аппаратурой, являющихся по отношению к сети источниками и потребителями информации.

3. Одна или несколько центральных земных станций (ЦЗС), обеспечивающих управление процессами информационного обмена и функционирования сети.

4. Командно-измерительная станция (КИС), обеспечивающая управление

функционированием систем ГСР и коррекцию его движения по орбите.

Земные станции выполняют также функции узлов сопряжения (шлюзов)

между наземными сетями (пользователями) и ССС. С этой целью в ЗС

осуществляется преобразование форматов и протоколов передачи данных, используемых в наземных сетях, в форматы и протоколы, позволяющие эффективно использовать связные ресурсы спутниковых каналов. В зависимости от назначения и пропускной способности основные параметры и конструктивные особенности земных станций современных ГССС колеблются в широких пределах, начиная от портативных персональных терминалов типа «трубка в руке» с выходной мощностью в доли ватт и фиксированных малогабаритных станций с диаметром антенн 0,5-2 метра с выходной мощностью 1-20 Вт, до весьма громоздких конструкций с большими антеннами диаметром 25-30 метров и передатчиками мощностью до десятков кВт, оформленных в виде специально построенных зданий в специально выбранных местах.

ЦЗС центры управления сетью (NOC — Network Operation Center)

координируют и протоколируют процесс функционирования сети. В частности, через ЦЗС осуществляется синхронизация всех ЗС в составе сети, обеспечивается процедура включения новых ЗС в сеть, распределяются между ЗС связные ресурсы сети, архивируются данные об использовании этих ресурсов каждым пользователем, осуществляется маршрутизация информационных потоков по каналам связи сети, выполняется тарификация.

При помощи контрольно-измерительной станции (КИС) сети центр управления полетом (FCC — Flight Control Center) получает и обрабатывает данные траекторных измерений параметров орбиты ГСР и поступающую с него телеметрическую информацию. На основании анализа этих данных формируются соответствующие управляющие воздействия, обеспечивающие штатный режим работы бортовых систем ретранслятора, которые в виде цифровых команд передаются на ГСР.

Геостационарный ретранслятор (ГСР ), как космическая станция, включает в себя следующие основные системы:

1. Бортовой ретрансляционный комплекс (БРТК), являющийся полезной

нагрузкой ГСР, выполняющий все необходимые сетевые функции космического сегмента.

2. Систему коррекции орбиты.

3. Систему ориентации.

4. Систему энергообеспечения.

5. Систему терморегулирования, поддерживающую температурный режим

аппаратуры ГСР в пределах, обеспечивающих её нормальное функционирование.

6. Информационно-управляющую систему, обеспечивающую взаимодействие с командно-измерительной станцией, сбор и обработку измерительной информации, формирование, распределение и исполнение различных команд, обеспечивающих необходимые режимы работы систем ГСР.

Первичными источниками электроэнергии для питания ГСР являются

солнечные батареи (СБ), составленные из кремниевых полупроводниковых элементов. Коэффициент полезного действия преобразователей солнечной энергии в электрическую достигает 30%, что позволяет обеспечить энергоотдачу более 150 Вт на квадратный метр СБ. В результате бомбардировки космическими частицами и микрометеоритами энергоотдача СБ падает в 1,2—1,4 раза после семилетней эксплуатации и в 1,3-1,6 раз после 10 лет.

Рассмотрим характерные особенности радиоканалов связи через ГСР.

1. Спутниковые каналы из-за их значительной протяженности 35875-

41000 км задерживают сигналы на сравнительно большое время.

Задержка распространения — 120-136 мс в одном направлении. При направленной передаче информации такая задержка несущественна, но при интерактивной связи (телефония, видеоконференцсвязь, мультимедийные приложения и т.д.) она может приводить к ощутимым неудобствам. Наличие задержки усложняет и снижает эффективность управления процессом информационного обмена в сети, которое применяется с целью более экономного использования связных ресурсов.

2. Спутниковые радиоканалы в значительной степени подвержены

воздействию внешних источников шумов и помех естественного и искусственного происхождения.

3. Большая дальность связи приводит к значительному ослаблению сигналов в свободном пространстве (рассеянию энергии и поглощению мощности в различных слоях атмосферы), что в сочетании с большим уровнем внешних шумов требует для обеспечения заданной достоверности передачи информации весьма значительных затрат энергии. Стремление снизить эти затраты и повысить пропускную способность ГССС обуславливает необходимость использования оптимальных или близких к ним структур передаваемых радиосигналов и способов их обработки.

4. Спутниковые каналы связи являются каналами с переменными

параметрами, что обусловлено неопределенностью положения ГСР в

пространстве, его ориентации и, главным образом, разбросом параметров атмосферы Земли на трассе распространения радиосигналов. Коэффициент передачи по мощности канала изменяется во времени, причем характер этого изменения содержит регулярную и случайную составляющие.

Дата добавления: 2015-09-05