أنظمة الاتصالات الفضائية الحديثة. أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في العالم. كيف تعمل أجهزة الاتصالات الفضائية الحديثة

محتوى المشروع:

مقدمة

3. نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية

4.تطبيقات الاتصالات الفضائية

5.تقنية الـVSAT

7. أنظمة الاتصالات الفضائية المتنقلة

8. عيوب الاتصالات عبر الأقمار الصناعية

9. الاستنتاج

مقدمة

تتحدث الحقائق الحديثة بالفعل عن حتمية استبدال الهواتف المحمولة التقليدية، وخاصة الهواتف الأرضية، بالاتصالات عبر الأقمار الصناعية. أحدث التقنياتتوفر الاتصالات الساتلية حلولاً فعالة ومجدية تقنيًا واقتصاديًا لتطوير خدمات الاتصالات التي يمكن الوصول إليها عالميًا وشبكات البث الصوتي والتلفزيوني المباشر. بفضل الإنجازات المتميزة في مجال الإلكترونيات الدقيقة، أصبحت الهواتف الفضائية مدمجة وموثوقة في الاستخدام بحيث يتزايد الطلب عليها بين مجموعات مختلفة من المستخدمين، وتعد خدمة تأجير الأقمار الصناعية واحدة من الخدمات الأكثر شعبية في سوق الاتصالات الفضائية الحديثة . آفاق التطوير الكبيرة والمزايا الواضحة مقارنة بالهواتف الأخرى والموثوقية والتواصل المضمون دون انقطاع - كل هذا يتعلق بالهواتف الساتلية.

تعد الاتصالات عبر الأقمار الصناعية اليوم الحل الوحيد الفعال من حيث التكلفة لتوفير خدمات الاتصالات للمشتركين في المناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة، وهو ما تؤكده عدد من الدراسات الاقتصادية. ويعتبر القمر الصناعي هو الحل الوحيد الممكن تقنيا والفعال من حيث التكلفة إذا كانت الكثافة السكانية أقل من 1.5 شخص/كم2.تتمتع الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بأهم المزايا اللازمة لبناء شبكات اتصالات واسعة النطاق. أولاً، يمكنك بمساعدتها إنشاء بنية تحتية للشبكة بسرعة تغطي مساحة كبيرة ولا تعتمد على وجود أو حالة قنوات الاتصال الأرضية. ثانيًا، إن استخدام التقنيات الحديثة للوصول إلى موارد أجهزة إعادة الإرسال عبر الأقمار الصناعية والقدرة على إيصال المعلومات إلى عدد غير محدود تقريبًا من المستهلكين في نفس الوقت يقلل بشكل كبير من تكلفة تشغيل الشبكة. إن مزايا الاتصالات عبر الأقمار الصناعية تجعلها جذابة للغاية وفعالة للغاية حتى في المناطق التي تتمتع باتصالات أرضية متطورة. تشير التوقعات الأولية لتطوير أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الشخصية إلى أنه في بداية القرن الحادي والعشرين، بلغ عدد المشتركين فيها حوالي مليون مشترك، وعلى مدار العقد التالي - 3 ملايين. ويبلغ عدد مستخدمي نظام القمر الصناعي إنمارسات حاليا 40 ألفا.

في السنوات الأخيرة، تم إدخال أنواع ووسائل الاتصال الحديثة بشكل متزايد في روسيا. ولكن، إذا أصبح الهاتف اللاسلكي الخلوي شائعًا بالفعل، فإن جهاز الاتصال الشخصي عبر الأقمار الصناعية (محطة الأقمار الصناعية) لا يزال نادرًا. يوضح تحليل تطور وسائل الاتصال هذه أننا سنشهد في المستقبل القريب الاستخدام اليومي لأنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الشخصية (PSCS). لقد اقترب الوقت لدمج الأنظمة الأرضية والأقمار الصناعية في نظام اتصالات عالمي. سيصبح التواصل الشخصي ممكنا على نطاق عالمي، أي أنه سيتم ضمان وصول المشترك إلى أي مكان في العالم عن طريق الاتصال به رقم التليفون، بغض النظر عن موقع المشترك. ولكن قبل أن يصبح هذا حقيقة واقعة، سيتعين على أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية اجتياز الاختبارات بنجاح وتأكيد الخصائص التقنية والمؤشرات الاقتصادية المذكورة أثناء التشغيل التجاري. أما بالنسبة للمستهلكين، ما يجب القيام به الاختيار الصحيح، سيتعين عليهم أن يتعلموا كيفية التنقل بين مجموعة متنوعة من الجمل بشكل جيد.

أهداف المشروع:

1. دراسة تاريخ نظام الاتصالات الفضائية.

2. تعرف على نفسكملامح وآفاق تطوير وتصميم الاتصالات الفضائية.

3. الحصول على معلومات حول الاتصالات الفضائية الحديثة.

أهداف المشروع:

1. تحليل تطور نظام الاتصالات الفضائية في كافة مراحله.

2. الحصول على فهم كامل للاتصالات الفضائية الحديثة.

1. تطوير شبكة الاتصالات الفضائية

في نهاية عام 1945، شهد العالم مقالًا علميًا صغيرًا تم تخصيصه للإمكانيات النظرية لتحسين الاتصالات (في المقام الأول المسافة بين جهاز الاستقبال والمرسل) عن طريق رفع الهوائي إلى أقصى ارتفاع له. أصبح استخدام الأقمار الصناعية كمرحلات للإشارات الراديوية ممكنًا بفضل نظرية العالم الإنجليزي آرثر سي. كلارك، الذي نشر مذكرة بعنوان "المرحلات خارج الأرض" في عام 1945. لقد توقع بالفعل جولة جديدة في تطور اتصالات التتابع الراديوي، واقترح جلب أجهزة إعادة الإرسال إلى أقصى ارتفاع يمكن الوصول إليه.

أصبح العلماء الأمريكيون مهتمين بالبحث النظري ورأوا في المقالة الكثير من المزايا من النوع الجديد من التواصل:

لم تعد هناك حاجة لبناء سلسلة من أجهزة إعادة الإرسال الأرضية؛

قمر صناعي واحد يكفي لتوفير مساحة تغطية كبيرة؛

القدرة على إرسال إشارة راديوية إلى أي مكان على هذا الكوكب، بغض النظر عن توفر البنية التحتية للاتصالات.

ونتيجة لذلك، بدأت الأبحاث العملية وتشكيل شبكة اتصالات عبر الأقمار الصناعية حول العالم في النصف الثاني من القرن الماضي. ومع تزايد عدد أجهزة إعادة الإرسال في المدار، تم إدخال تقنيات جديدة وتم تحسين معدات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية. الآن هذه الطريقةأصبح تبادل المعلومات متاحا ليس فقط للشركات الكبيرة والشركات العسكرية، ولكن أيضا للأفراد.

بدأ تطوير أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية مع إطلاق أول جهاز Echo-1 (مكرر سلبي على شكل كرة معدنية) إلى الفضاء في أغسطس 1960. وفي وقت لاحق، تم تطوير معايير الاتصالات الساتلية الرئيسية (العمل نطاقات التردد)، والتي تستخدم على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم.

1.1 تاريخ تطور الاتصالات عبر الأقمار الصناعية والأنواع الرئيسية للاتصالات

يتكون تاريخ تطور نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية من خمس مراحل:

1957-1965 الفترة التحضيرية، والتي بدأت في أكتوبر 1957 بعد أن أطلق الاتحاد السوفييتي أول قمر صناعي للأرض في العالم، وبعد شهر أطلق الثاني. لقد حدث هذا في ذروة الحرب الباردة وسباق التسلح السريع، لذا فمن الطبيعي أن تصبح تكنولوجيا الأقمار الصناعية في المقام الأول ملكًا للجيش. وتتميز المرحلة قيد النظر بإطلاق أقمار صناعية تجريبية مبكرة، بما في ذلك أقمار الاتصالات، والتي تم إطلاقها بشكل رئيسي في مدارات أرضية منخفضة.

تم إنشاء أول قمر صناعي للتتابع الثابت بالنسبة للأرض، TKLSTAR، للجيش الأمريكي وتم إطلاقه في مداره في يوليو 1962. خلال نفس الفترة الزمنية، تم تطوير سلسلة من أقمار الاتصالات العسكرية الأمريكية SYN-COM (قمر الاتصالات المتزامن).

1965-1973 فترة تطوير أنظمة الشبكات العالمية القائمة على المكررات الثابتة بالنسبة للأرض. تميز عام 1965 بإطلاق القمر الصناعي SR INTELSAT-1 المستقر بالنسبة إلى الأرض في أبريل، وهو ما يمثل بداية الاستخدام التجاري للاتصالات عبر الأقمار الصناعية. قدمت سلسلة سواتل انتلسات المبكرة اتصالات عبر القارات ودعمت في المقام الأول وصلات التوصيل بين عدد صغير من المحطات الأرضية للبوابات الوطنية التي تتفاعل مع الشبكات الأرضية العامة الوطنية.

قدمت القنوات الرئيسية اتصالات يتم من خلالها نقل حركة الهاتف والإشارات التلفزيونية وتوفير اتصالات التلكس. بشكل عام، كان نظام Intelsat SSS مكملاً ومدعمًا لخطوط اتصالات الكابلات البحرية العابرة للقارات التي كانت موجودة في ذلك الوقت.

1973-1982 مرحلة الانتشار الواسع لنظام الضمان الاجتماعي الإقليمي والوطني. في هذه المرحلة من التطور التاريخي لنظام SSS، تم إنشاء المنظمة الدولية Inmarsat، التي قامت بنشر شبكة الاتصالات العالمية Inmarsat، والتي كان الغرض الرئيسي منها هو توفير الاتصالات مع السفن في البحر. وفي وقت لاحق، قامت إنمارسات بتوسيع خدماتها لتشمل جميع أنواع مستخدمي الهاتف المحمول.

1982-1990 فترة من التطور السريع وانتشار المحطات الأرضية الصغيرة. في الثمانينات، أدى التقدم في مجال التكنولوجيا وتكنولوجيا العناصر الرئيسية لنظام الأمن الاجتماعي، وكذلك الإصلاحات لتحرير صناعة الاتصالات وإزالة احتكارها في عدد من البلدان، إلى إمكانية استخدام القنوات الفضائيةفي شبكات الاتصالات التجارية للشركات، والتي تسمى VSAT.

أتاحت شبكات VSAT تركيب محطات أرضية مدمجة للاتصالات الساتلية على مقربة من مكاتب المستخدمين، وبالتالي حل مشكلة "الميل الأخير" لعدد كبير من مستخدمي الشركات، وخلقت الظروف لتبادل مريح وسريع للمعلومات، وجعلت من الممكن لتخفيف العبء على الشبكات الأرضية العامة، واستخدام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية “الذكية”.

منذ النصف الأول من التسعينيات، دخل نظام الضمان الاجتماعي مرحلة جديدة من الناحية الكمية والنوعية من تطوره.

وكان هناك عدد كبير من شبكات الاتصالات الساتلية العالمية والإقليمية قيد التشغيل أو الإنتاج أو التصميم. أصبحت تكنولوجيا الاتصالات عبر الأقمار الصناعية مجالًا ذا أهمية كبيرة ونشاط تجاري. شهدت هذه الفترة الزمنية نموًا هائلاً في سرعة المعالجات الدقيقة للأغراض العامة وحجم أجهزة تخزين أشباه الموصلات، مع زيادة الموثوقية في الوقت نفسه، فضلاً عن تقليل استهلاك الطاقة وتكلفة هذه المكونات.

الأنواع الرئيسية للاتصالات

نظرًا للنطاق الواسع للتطبيق، سأسلط الضوء على أكثر أنواع الاتصالات شيوعًا المستخدمة حاليًا في بلدنا وفي جميع أنحاء العالم:

مرحل الراديو

تردد عالي؛

بريدي؛

جي إس إم؛

الأقمار الصناعية؛

بصري.

غرفة التحكم

كل نوع لديه التكنولوجيا الخاصة به ومجموعة من المعدات اللازمة للتشغيل الكامل. اسمحوا لي أن أفكر في هذه الفئات بمزيد من التفصيل.

التواصل عبر الأقمار الصناعية

يبدأ تاريخ الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في نهاية عام 1945، عندما طور العلماء الإنجليز نظرية إرسال إشارة ترحيل راديوي من خلال أجهزة إعادة الإرسال التي ستكون موجودة على ارتفاعات عالية (المدار الثابت بالنسبة للأرض). بدأ إطلاق الأقمار الصناعية الأولى في عام 1957.

مزايا هذا النوع من التواصل واضحة:

الحد الأدنى لعدد أجهزة إعادة الإرسال (في الممارسة العملية، يكفي قمر صناعي واحد أو قمرين صناعيين لضمان اتصالات عالية الجودة)؛

تحسين خصائص الإشارة الأساسية (عدم التداخل، زيادة مسافة الإرسال، تحسين الجودة)؛

زيادة مساحة التغطية.

اليوم، تعد معدات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية مجمعًا معقدًا لا يتكون فقط من أجهزة إعادة الإرسال المدارية، ولكن أيضًا من المحطات الأرضية الأساسية الموجودة في أجزاء مختلفة من الكوكب.

2. الوضع الحالي لشبكة الاتصالات الفضائية

ومن بين جميع مشاريع MSS التجارية العديدة (الاتصالات الساتلية المتنقلة) في النطاق دون 1 جيجاهرتز، تم تنفيذ نظام Orbcomm واحد، والذي يتضمن 30 قمراً صناعياً غير مستقر بالنسبة إلى الأرض (non-GSO) توفر التغطية الأرضية.

ونظرًا لاستخدام نطاقات تردد منخفضة نسبيًا، يتيح النظام توفير خدمات نقل البيانات منخفضة السرعة، مثل بريد إلكتروني، الترحيل في اتجاهين، الخدمات جهاز التحكم. المستخدمون الرئيسيون لـ Orbcomm هم شركات النقل، التي يوفر لها هذا النظام تكلفة اقتصادية حل فعاللمراقبة وإدارة نقل البضائع.

المشغل الأكثر شهرة في سوق خدمات MSS هو Inmarsat. يقدم السوق حوالي 30 نوعًا من أجهزة المشتركين، المحمولة والمتنقلة: للاستخدام البري والبحري والجوي، مما يوفر نقل الصوت والفاكس والبيانات بسرعات تتراوح من 600 بت في الثانية إلى 64 كيلوبت في الثانية. تواجه إنمارسات منافسة من ثلاثة أنظمة MSS، وهي Globalstar وIridium وThuraya.

يوفر الأولان تغطية كاملة تقريبًا لسطح الأرض من خلال استخدام كوكبات كبيرة تتكون على التوالي من 40 و79 قمرًا صناعيًا غير مستقر بالنسبة إلى الأرض. قبل أن تصبح شركة الثريا عالمية في عام 2007 مع إطلاق القمر الصناعي الثالث المستقر بالنسبة إلى الأرض (GS O)، والذي سيغطي القارة الأمريكية، حيث لا يتوفر حاليًا. جميع الأنظمة الثلاثة توفر الخدمات الاتصالات الهاتفيةونقل البيانات بسرعة منخفضة إلى أجهزة الاستقبال مماثلة في الوزن والحجم للهواتف المحمولة GSM.

يلعب تطوير أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية دورًا مهمًا في تشكيل مساحة معلوماتية موحدة على أراضي الدولة ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بالبرامج الفيدرالية لإزالة الفجوة الرقمية وتطوير البنية التحتية والمشاريع الاجتماعية على مستوى الدولة. أهم البرامج المستهدفة الفيدرالية على أراضي الاتحاد الروسي هي مشاريع "تطوير البث التلفزيوني والإذاعي" و"القضاء على عدم المساواة الرقمية". تتمثل الأهداف الرئيسية للمشاريع في تطوير التلفزيون الأرضي الرقمي وشبكات الاتصالات وأنظمة الوصول ذات النطاق العريض إلى شبكات المعلومات العالمية وتوفير خدمات متعددة الخدمات على الأجهزة المحمولة والمتنقلة. بجانب المشاريع الفيدرالية، فإن تطوير أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية يوفر فرصًا جديدة لحل مشاكل سوق الشركات. تتوسع مجالات تطبيق تقنيات الأقمار الصناعية وأنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المختلفة بسرعة كل عام.

أحد العوامل الرئيسية في التطوير الناجح لتقنيات الأقمار الصناعية في روسيا هو تنفيذ برنامج تطوير كوكبة مدارية من أقمار الاتصالات والبث الفضائية للأغراض المدنية، بما في ذلك الأقمار الصناعية في مدارات إهليلجية للغاية.

تطوير أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية

المحركات الرئيسية لتطوير صناعة الاتصالات الساتلية في روسيا اليوم هي:

إطلاق شبكات في النطاق Ka (على الأقمار الصناعية الروسية "EXPRES-AM5"، "EXPRES-AM6")،

التطوير النشط لقطاع الاتصالات المتنقلة والمتنقلة على منصات النقل المختلفة،

دخول مشغلي الأقمار الصناعية إلى السوق الشامل،

تطوير حلول لتنظيم القنوات الأساسية للشبكات الخلوية في تطبيقات Ka-band وM2M.

الاتجاه العام في سوق خدمات الأقمار الصناعية العالمية هو الزيادة السريعة في سرعات نقل البيانات المقدمة على موارد الأقمار الصناعية، مما يلبي المتطلبات الأساسية لتطبيقات الوسائط المتعددة الحديثة ويستجيب لتطور البرمجيات والنمو في حجم البيانات المنقولة في الشركات و قطاعات خاصة.
في شبكات الاتصالات الساتلية العاملة في النطاق Ka، يرتبط الاهتمام الأكبر بتطوير الخدمات للقطاع الخاص والشركات في سياق تقليل تكلفة السعة الساتلية المنفذة على سواتل النطاق Ka ذات الإنتاجية العالية (High-Throughput) القمر الصناعي - هيئة تحرير الشام).

استخدام أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية

تم تصميم أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية لتلبية احتياجات الاتصالات والوصول إلى الإنترنت عبر الأقمار الصناعية في أي مكان في العالم. وهي ضرورية عندما تكون هناك حاجة إلى زيادة الموثوقية والتسامح مع الأخطاء، ويتم استخدامها لنقل البيانات بسرعة عالية عند تنظيم اتصالات هاتفية متعددة القنوات.

تتمتع أنظمة الاتصالات المتخصصة بعدد من المزايا، ولكن المفتاح هو القدرة على تنفيذ اتصالات هاتفية عالية الجودة خارج مناطق تغطية المحطات الخلوية.

تتيح لك أنظمة الاتصالات هذه العمل بالطاقة المستقلة لفترة طويلة وتكون في وضع انتظار المكالمات، ويرجع ذلك إلى مؤشرات الطاقة المنخفضة لمعدات المستخدم والوزن الخفيف والهوائي متعدد الاتجاهات.

يوجد حاليًا العديد من أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المختلفة. كل شخص لديه إيجابيات وسلبيات. بالإضافة إلى ذلك، يقدم كل مصنع للمستخدمين مجموعة فردية من الخدمات (الإنترنت والفاكس والتلكس)، ويحدد مجموعة من الوظائف لكل منطقة تغطية، ويحسب أيضًا تكلفة معدات الأقمار الصناعية وخدمات الاتصالات. في روسيا، أهمها:إنمارسات وإيريديوم والثريا.

مجالات استخدام SSS (أنظمة الاتصالات الفضائية): الملاحة والوزارات والإدارات والهيئات والمؤسسات الحكومية ووزارة حالات الطوارئ ووحدات الإنقاذ.

عرض أول نظام اتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة في العالم طقم كاملخدمات حديثة للمستخدمين حول العالم:، وفي العربة روح.

يتمتع نظام الاتصالات الفضائية إنمارسات بعدد من المزايا:

منطقة التغطية – كامل أراضي الكرة الأرضية، باستثناء المناطق القطبية

جودة الخدمات المقدمة

سرية

ملحقات إضافية (أطقم السيارة، الفاكسات، إلخ.)

مكالمات واردة مجانية

إمكانية الوصول في الاستخدام

نظام عبر الإنترنت للتحقق من حالة الحساب (الفوترة)

مستوى عالٍ من الثقة بين المستخدمين، تم اختباره عبر الزمن (أكثر من 25 عامًا من التواجد و210 ألف مستخدم حول العالم)

الخدمات الرئيسية لنظام الاتصالات الفضائية إنمارسات:

هاتف

فاكس

بريد إلكتروني

نقل البيانات (بما في ذلك السرعة العالية)

التلكس (لبعض المعايير)

نظام تحديد المواقع

أول نظام عالمي للاتصالات عبر الأقمار الصناعية في العالم يعمل في أي مكان في العالم، بما في ذلك القطبين الجنوبي والشمالي. تقدم الشركة المصنعة خدمة عالمية متاحة للعمل والحياة في أي وقت من اليوم.

يتمتع نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية Iridium بعدد من المزايا:

منطقة التغطية – كامل أراضي العالم

خطط التعريفة المنخفضة

مكالمات واردة مجانية

الخدمات الأساسية لنظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية Iridium (إيريديوم) :

هاتف

نقل البيانات

الترحيل

مشغل الأقمار الصناعية الذي يقدم الخدمة على 35% من الكرة الأرضية. الخدمات المنفذة في هذا النظام: الهواتف المحمولة عبر الأقمار الصناعية وGSM، بالإضافة إلى الهواتف العمومية عبر الأقمار الصناعية. غير مكلفة اتصال المحمولمن أجل حرية الاتصال والحركة.

يتمتع نظام الاتصالات الفضائية الثريا بعدد من المزايا:

حجم مضغوط

القدرة على التبديل بين القمر الصناعي و الاتصالات الخلويةتلقائيا

انخفاض تكلفة الخدمات والهواتف

مكالمات واردة مجانية

الخدمات الرئيسية لنظام الثريا للاتصالات الفضائية:

هاتف

بريد إلكتروني

نقل البيانات

نظام تحديد المواقع

3. نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية

3. 1. أجهزة إعادة الإرسال عبر الأقمار الصناعية

لأول مرة، وبعد سنوات من البحث، تم استخدام مكررات الأقمار الصناعية السلبية (من الأمثلة على ذلك الأقمار الصناعية Echo وEcho-2)، والتي كانت عبارة عن عاكس بسيط لإشارة الراديو (غالبًا ما يكون عبارة عن كرة معدنية أو بوليمر مع طلاء معدني) لا تحمل أي إشارة راديوية. معدات الإرسال والاستقبال على متن الطائرة. مثل هذه الأقمار الصناعية لم تنتشر على نطاق واسع.

3.2 مدارات مرحلات الأقمار الصناعية

تنقسم المدارات التي توجد فيها مرحلات الأقمار الصناعية إلى ثلاث فئات:

· استوائي

· يميل

القطبية

أحد الاختلافات المهمة في المدار الاستوائي هو المدار الثابت بالنسبة للأرض، حيث يدور القمر الصناعي بسرعة زاوية تساوي السرعة الزاوية للأرض، في اتجاه يتطابق مع اتجاه دوران الأرض

يحل المدار المائل هذه المشاكل، ومع ذلك، نظرًا لحركة القمر الصناعي بالنسبة لمراقب على الأرض، فمن الضروري إطلاق ثلاثة أقمار صناعية على الأقل في مدار واحد لتوفير إمكانية الوصول إلى الاتصالات على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.

قطبي - مدار يميل المدار إلى المستوى الاستوائي بمقدار تسعين درجة.

4. نظام الـVSAT

من بين تقنيات الأقمار الصناعية، يجذب تطوير تقنيات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية مثل VSAT (الطرفية ذات الفتحة الصغيرة جدًا) اهتمامًا خاصًا.

بناءً على معدات VSAT، من الممكن بناء شبكات متعددة الخدمات توفر جميع خدمات الاتصالات الحديثة تقريبًا: الوصول إلى الإنترنت؛ الاتصالات الهاتفية اتحاد الشبكات المحلية(بناء شبكات VPN)؛ نقل المعلومات الصوتية والمرئية؛ حجز قنوات الاتصال الموجودة؛ جمع البيانات والمراقبة والتحكم عن بعد في المنشآت الصناعية وغير ذلك الكثير.

قليلا من التاريخ. يبدأ تطوير شبكات VSAT بإطلاق أول قمر صناعي للاتصالات. في أواخر الستينيات، خلال تجارب القمر الصناعي ATS-1، تم إنشاء شبكة تجريبية تتكون من 25 محطة أرضية للاتصالات الهاتفية عبر الأقمار الصناعية في ألاسكا. اندمجت Linkabit، وهي واحدة من أوائل الشركات التي أنشأت نظام VSAT لنطاق Ku، مع M/A-COM، التي أصبحت فيما بعد المورد الرئيسي لمعدات VSAT. استحوذت Hughes Communications على القسم من M/A-COM، وحولته إلى Hughes Network Systems. تعد شركة Hughes Network Systems حاليًا المزود الرائد عالميًا لشبكات الاتصالات الفضائية ذات النطاق العريض. تشتمل شبكة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المعتمدة على VSAT على ثلاثة عناصر رئيسية: محطة تحكم مركزية (CCS)، وقمر صناعي للترحيل، ومحطات مستخدم VSAT.

4.1.تتابع الأقمار الصناعية

يتم بناء شبكات VSAT على أساس أقمار الترحيل الثابتة بالنسبة للأرض. أهم خصائص القمر الصناعي هي قوة أجهزة الإرسال الموجودة على متنه وعدد قنوات التردد اللاسلكي (جذوع أو أجهزة الإرسال والاستقبال) الموجودة عليه. يبلغ عرض النطاق الترددي للقناة القياسية 36 ميجاهرتز، وهو ما يتوافق مع الحد الأقصى للإنتاجية الذي يبلغ حوالي 40 ميجابت/ثانية. في المتوسط، تتراوح قوة جهاز الإرسال من 20 إلى 100 واط. في روسيا، تشمل أمثلة أقمار الترحيل الأقمار الصناعية للاتصالات والبث يامال. وهي مخصصة لتطوير القطاع الفضائي لشركة OJSC Gazcom وتم تركيبها في مواقع مدارية تبلغ 49 درجة شرقًا. د و 90 درجة شرقا. د.

4.2 محطات المشتركين VSAT

محطة المشتركين في VSAT هي محطة اتصالات فضائية صغيرة بهوائي يبلغ قطره من 0.9 إلى 2.4 متر، وهي مصممة في المقام الأول لتبادل البيانات بشكل موثوق عبر القنوات الفضائية. تتكون المحطة من جهاز تغذية هوائي ووحدة ترددات راديوية خارجية ووحدة داخلية (مودم القمر الصناعي). الوحدة الخارجية عبارة عن جهاز إرسال واستقبال صغير أو جهاز استقبال فقط. تضمن الوحدة الداخلية اتصال القناة الفضائية بالأجهزة الطرفية الخاصة بالمستخدم (الكمبيوتر، خادم LAN، الهاتف، الفاكس، إلخ).

5. تقنية الفيسات

هناك نوعان رئيسيان للوصول إلى القناة الفضائية: ثنائي الاتجاه (مزدوج) وأحادي الاتجاه (بسيط أو غير متماثل أو مدمج).

عند تنظيم الوصول في اتجاه واحد مع معدات الأقمار الصناعيةيلزم وجود قناة اتصال أرضية (خط هاتف، ألياف ضوئية، شبكات خلوية، إنترنت لاسلكي) تُستخدم كقناة طلب (وتسمى أيضًا قناة العودة).

نظام وصول أحادي الاتجاه باستخدام بطاقة DVB وخط هاتف كقناة عودة.

مخطط وصول ثنائي الاتجاه باستخدام معدات HughesNet (أنظمة شبكات Hughes).

يوجد اليوم في روسيا العديد من مشغلي شبكات VSAT المهمين الذين يخدمون حوالي 80.000 محطة VSAT. تقع 33% من هذه المحطات في المنطقة الفيدرالية المركزية، و13% في كل من منطقتي سيبيريا والأورال الفيدرالية، و11% في الشرق الأقصى و5-8% في كل من المقاطعات الفيدرالية المتبقية. من بين أكبر المشغلين يجب أن نسلط الضوء على:

6. النظام العالمي للاتصالات عبر الأقمار الصناعية Globalstar

في روسيا، مشغل نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية Globalstar هو شركة مساهمة مغلقة GlobalTel. باعتبارها المزود الحصري لخدمات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة العالمية لنظام Globalstar، توفر شركة GlobalTel CJSC خدمات الاتصالات في جميع أنحاء العالم. الاتحاد الروسي. بفضل إنشاء شركة CJSC GlobalTel، أصبح لدى سكان روسيا فرصة أخرى للتواصل عبر الأقمار الصناعية من أي مكان في روسيا مع أي مكان في العالم تقريبًا.

يوفر نظام Globalstar اتصالات عبر الأقمار الصناعية عالية الجودة لمشتركيه باستخدام 48 أقمار صناعية عاملة و 8 أقمار صناعية احتياطية منخفضة المدار تقع على ارتفاع 1410 كم. (876 ميلاً) عن سطح الأرض. يوفر النظام تغطية عالمية لكامل سطح الكرة الأرضية تقريبًا بين خطي عرض 700 شمالًا وجنوبًا ويمتد إلى 740. والأقمار الصناعية قادرة على استقبال الإشارات من ما يصل إلى 80% من سطح الأرض، أي من أي مكان تقريبًا على الكرة الأرضية مع باستثناء المناطق القطبية وبعض مناطق المحيطات الوسطى. الأقمار الصناعية للنظام بسيطة وموثوقة.

6.1. مجالات تطبيق نظام Globalstar

تم تصميم نظام Globalstar لتوفير خدمات الأقمار الصناعية عالية الجودة لمجموعة واسعة من المستخدمين، بما في ذلك: الصوت، خدمة الرسائل القصيرة، التجوال، تحديد المواقع، الفاكس، البيانات، الإنترنت عبر الهاتف المحمول.

يمكن أن يكون المشتركون الذين يستخدمون الأجهزة المحمولة والمحمولة من رجال الأعمال والأفراد العاملين في المناطق التي لا تغطيها الشبكات الخلوية، أو الذين يتضمن عملهم المحدد رحلات عمل متكررة إلى أماكن لا يوجد فيها اتصال أو ذات جودة اتصال رديئة.

تم تصميم النظام لمجموعة واسعة من المستهلكين: ممثلو وسائل الإعلام والجيولوجيين والعاملين في إنتاج ومعالجة النفط والغاز والمعادن الثمينة والمهندسين المدنيين والعاملين في مجال الطاقة. يمكن لموظفي الوكالات الحكومية الروسية - الوزارات والإدارات (على سبيل المثال، وزارة حالات الطوارئ) استخدام الاتصالات الساتلية بنشاط في أنشطتهم. أطقم خاصةللتثبيت على مركباتيمكن أن تكون فعالة عند استخدامها في المركبات التجارية، وفي صيد الأسماك والأنواع الأخرى من السفن البحرية والنهرية، وفي النقل بالسكك الحديدية، وما إلى ذلك.

7.1. أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة

من سمات معظم أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة الحجم الصغير للهوائي الطرفي، مما يجعل استقبال الإشارة صعبًا. للتأكد من أن قوة الإشارة الواصلة إلى جهاز الاستقبال كافية، يتم استخدام أحد الحلين:

· تقع الأقمار الصناعية في المدار الثابت بالنسبة للأرض. وبما أن هذا المدار يبعد عن الأرض 35,786 كيلومترا، فلا بد من تركيب جهاز إرسال قوي على القمر الصناعي. يتم استخدام هذا النهج من قبل شركة إنمارسات (التي تتمثل مهمتها الرئيسية في توفير خدمات الاتصالات للسفن) وبعض مشغلي الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الشخصية الإقليمية (على سبيل المثال، شركة الثريا).

7.1. الإنترنت عبر الأقمار الصناعية

الإنترنت عبر الأقمار الصناعية هو وسيلة لتوفير الوصول إلى الإنترنت باستخدام تقنيات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية (عادةً في معيار DVB-S أو DVB-S2).

خيارات الوصول

هناك طريقتان لتبادل البيانات عبر الأقمار الصناعية:

• أحادية الاتجاه، وتسمى أحيانًا "غير متماثلة" - عندما يتم استخدام قناة فضائية لتلقي البيانات، ويتم استخدام القنوات الأرضية المتاحة للإرسال

  ثنائية الاتجاه (ثنائية الاتجاه)، وتسمى أحيانًا "متماثلة" - عند استخدام القنوات الفضائية للاستقبال والإرسال؛

إنترنت عبر الأقمار الصناعية في اتجاه واحد

الإنترنت عبر الأقمار الصناعية في اتجاه واحد يعني أن المستخدم لديه نوع من الطريقة الموجودةاتصال بالإنترنت. كقاعدة عامة، هذه قناة بطيئة و/أو باهظة الثمن (GPRS/EDGE، اتصال ADSL حيث تكون خدمات الوصول إلى الإنترنت ضعيفة التطور ومحدودة السرعة، وما إلى ذلك). يتم إرسال الطلبات إلى الإنترنت فقط من خلال هذه القناة.

إنترنت عبر الأقمار الصناعية في اتجاهين

يتضمن الإنترنت عبر الأقمار الصناعية ثنائي الاتجاه تلقي البيانات من القمر الصناعي وإرسالها مرة أخرى عبر القمر الصناعي أيضًا. تتميز هذه الطريقة بجودة عالية جدًا، حيث تتيح لك تحقيق سرعات عالية عند الإرسال والإرسال، ولكنها مكلفة للغاية وتتطلب الحصول على إذن لمعدات الإرسال اللاسلكي (ومع ذلك، غالبًا ما يتم الاعتناء بهذه الأخيرة من قبل المزود). تبين أن التكلفة العالية للإنترنت ثنائي الاتجاه لها ما يبررها تمامًا، وذلك أولاً وقبل كل شيء، بسبب الاتصال الأكثر موثوقية. على عكس الوصول أحادي الاتجاه، لا يتطلب الإنترنت عبر الأقمار الصناعية ثنائي الاتجاه أي موارد إضافية (باستثناء الطاقة بالطبع).

من ميزات الوصول إلى الإنترنت عبر الأقمار الصناعية "ثنائي الاتجاه" تأخير كبير إلى حد ما في قناة الاتصال. وحتى وصول الإشارة للمشترك إلى القمر الصناعي ومن القمر الصناعي إلى محطة الاتصالات الفضائية المركزية سوف يستغرق حوالي 250 مللي ثانية. ويلزم نفس المبلغ لرحلة العودة. بالإضافة إلى التأخير الحتمي في معالجة الإشارة ومرورها عبر الإنترنت. ونتيجة لذلك، يبلغ زمن اختبار الاتصال على قناة فضائية ثنائية الاتجاه حوالي 600 مللي ثانية أو أكثر. وهذا يفرض بعض التفاصيل على تشغيل التطبيقات عبر الإنترنت عبر الأقمار الصناعية وهو أمر محزن بشكل خاص للاعبين المتحمسين.

ميزة أخرى هي أن المعدات من مختلف الشركات المصنعة غير متوافقة عمليا مع بعضها البعض. أي، إذا قمت بتحديد مشغل واحد يعمل على نوع معين من المعدات (على سبيل المثال، ViaSat، Hughes، Gilat EMS، Shiron، وما إلى ذلك)، فيمكنك فقط التبديل إلى مشغل يستخدم نفس المعدات. تم دعم محاولة تنفيذ توافق المعدات من مختلف الشركات المصنعة (معيار DVB-RCS) من قبل عدد صغير جدًا من الشركات، وهي اليوم عبارة عن تقنية "خاصة" أخرى أكثر من كونها معيارًا مقبولًا بشكل عام.

معدات للإنترنت عبر الأقمار الصناعية في اتجاه واحد

8. عيوب الاتصالات الفضائية

ضعف المناعة ضد الضوضاء

تتسبب المسافات الشاسعة بين المحطات الأرضية والقمر الصناعي في انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء عند جهاز الاستقبال (أقل بكثير من معظم وصلات الموجات الدقيقة). ومن أجل ضمان احتمال خطأ مقبول في ظل هذه الظروف، من الضروري استخدام هوائيات كبيرة وعناصر منخفضة الضوضاء ورموز معقدة مقاومة للضوضاء. هذه المشكلة حادة بشكل خاص في أنظمة الاتصالات المتنقلة، حيث أن لديهم قيود على حجم الهوائي، وكقاعدة عامة، على قوة المرسل.

تأثير الغلاف الجوي

تتأثر جودة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بشدة بالتأثيرات في طبقة التروبوسفير والأيونوسفير.

الامتصاص في طبقة التروبوسفير

يعتمد امتصاص الغلاف الجوي للإشارة على ترددها. يحدث الحد الأقصى للامتصاص عند 22.3 جيجا هرتز (رنين بخار الماء) و60 جيجا هرتز (رنين الأكسجين). بشكل عام، للامتصاص تأثير كبير على انتشار الإشارات بترددات أعلى من 10 جيجا هرتز (أي بدءًا من النطاق Ku). بالإضافة إلى الامتصاص، عندما تنتشر موجات الراديو في الغلاف الجوي، هناك تأثير التلاشي، والذي يحدث بسبب الاختلاف في مؤشرات الانكسار لطبقات الغلاف الجوي المختلفة.

التأثيرات الأيونوسفيرية

تأخير انتشار الإشارة

مشكلة تأخر انتشار الإشارة تؤثر بشكل أو بآخر على كافة أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية. يحدث التأخير الأكبر في الأنظمة التي تستخدم مكرر الأقمار الصناعية في المدار الثابت بالنسبة للأرض. في هذه الحالة، يبلغ التأخير الناتج عن السرعة المحدودة لانتشار الموجات الراديوية حوالي 250 مللي ثانية، ومع الأخذ في الاعتبار تأخيرات تعدد الإرسال والتحويل ومعالجة الإشارات، يمكن أن يصل إجمالي التأخير إلى 400 مللي ثانية. يعد تأخير الانتشار أمرًا غير مرغوب فيه على الإطلاق في تطبيقات الوقت الفعلي مثل المهاتفة. علاوة على ذلك، إذا كان زمن انتشار الإشارة عبر قناة الاتصال الفضائية هو 250 مللي ثانية، فلا يمكن أن يكون الفارق الزمني بين النسخ المتماثلة للمشتركين أقل من 500 مللي ثانية. في بعض الأنظمة (على سبيل المثال، أنظمة VSAT التي تستخدم طوبولوجيا النجمة)، يتم إرسال الإشارة مرتين عبر وصلة القمر الصناعي (من محطة إلى عقدة مركزية، ومن عقدة مركزية إلى محطة أخرى). وفي هذه الحالة، يتضاعف إجمالي التأخير.

9. الاستنتاج

بالفعل في المراحل المبكرة جدًا من إنشاء أنظمة الأقمار الصناعية، أصبح تعقيد العمل الذي ينتظرنا واضحًا. كان من الضروري إيجاد الموارد المادية، وبذل الجهود الفكرية للعديد من فرق العلماء، وتنظيم العمل على المسرح التنفيذ العملي. ولكن على الرغم من ذلك، شاركت الشركات عبر الوطنية ذات رأس المال الحر بنشاط في حل المشكلة. علاوة على ذلك، لا يتم حاليًا تنفيذ مشروع واحد، بل العديد من المشاريع الموازية. تتنافس شركات التطوير بشدة على المستهلكين المستقبليين وعلى الريادة العالمية في مجال الاتصالات.

حاليًا، يتم دمج محطات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في شبكات نقل البيانات. إن دمج مجموعة من المحطات الموزعة جغرافيًا في الشبكة يجعل من الممكن تزويد المستخدمين بمجموعة واسعة من الخدمات والإمكانيات، فضلاً عن الاستخدام الفعال لموارد الأقمار الصناعية. عادةً ما تحتوي هذه الشبكات على محطة تحكم واحدة أو أكثر توفر تشغيل المحطات الأرضية في الوضعين اليدوي والآلي بالكامل.

تعتمد ميزة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية على خدمة المستخدمين البعيدين جغرافيًا دون التكاليف الإضافية للتخزين الوسيط والتحويل.

تتم مقارنة شبكات الأمان الاجتماعي بشكل مستمر وغيرة بشبكات اتصالات الألياف الضوئية. ويتسارع اعتماد هذه الشبكات بسبب التطورات التكنولوجية السريعة في المجالات ذات الصلة بالألياف الضوئية، مما يثير تساؤلات حول مصير شبكات الأمان الاجتماعي. على سبيل المثال، التطوير والتخطيط، والأهم من ذلك، أن إدخال الترميز المتسلسل (المركب) يقلل بشكل كبير من احتمال حدوث خطأ بت غير مصحح، والذي بدوره يجعل من الممكن التغلب عليه المشكلة الرئيسية SSS - الضباب والمطر.

12. قائمة المصادر المستخدمة

Baranov V. I. Stechkin B. S. مشاكل اندماجية متطرفة و

التطبيقات، م: ناوكا، 2000، ص. 198.

Bertsekas D. Gallagher R. شبكات نقل البيانات. م: مير، 2000، ص. 295.

بلاك يو شبكات الكمبيوتر: البروتوكولات والمعايير والواجهات، م: مير، 2001، ص. 320.

Bolshova G. "الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في روسيا: Pamir، Iridium، Globalstar ..." "الشبكات" - 2000 - رقم 9. - مع. 20-28.

Efimushkin V. A. الجوانب الفنية لأنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية "الشبكات" - 2000 - رقم 7. - مع. 19-24.

Nevdyaev L. M. التقنيات الحديثة للاتصالات عبر الأقمار الصناعية // "نشرة الاتصالات" - 2000 - العدد 12. – ص. 30-39.

Nevdyaev L. M. Odyssey على ارتفاعات متوسطة "الشبكة" - 2000 - رقم 2. - مع. 13-15.

NPC "Elsov"، بروتوكول تنظيم ومنطق تشغيل شبكة نقل البيانات عبر الأقمار الصناعية "Banker". – 2004، ص. 235.

سميرنوفا أ. مشاريع الانظمةاتصالات الأقمار الصناعية و HF موسكو، 2000، ص.

سميرنوفا أ. أ. الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الشخصية، المجلد 64، موسكو، 2001، ص.

تدخل أقمار الاتصالات التي يتم إطلاقها في الفضاء، كقاعدة عامة، في مدارات ثابتة بالنسبة للأرض، أي أنها تطير بسرعة دوران الأرض وتجد نفسها في وضع ثابت بالنسبة لسطح الكوكب. يدور أحد هذه الأقمار الصناعية على ارتفاع 22300 ميل فوق خط الاستواء، ويمكنه استقبال إشارات الراديو من ثلث الكوكب.

الأقمار الصناعية الأصلية، مثل إيكو، التي تم إطلاقها في مدارها عام 1960، كانت تعكس ببساطة إشارات الراديو الموجهة إليها. ولا تستقبل النماذج المحسنة الإشارات فحسب، بل تعمل أيضًا على تضخيمها ونقلها إلى نقاط محددة على سطح الأرض. منذ إطلاق أول قمر صناعي للاتصالات التجارية، إنتلسات، في عام 1965، أصبحت هذه الأجهزة أكثر تطوراً. أحدث طراز من الأقمار الصناعية التي تعمل على طاقة شمسية، تعمل بـ 30.000 اتصالات هاتفيةأو يخدم أربعة برامج تلفزيونية في وقت واحد. تصل الإشارات من هوائيات محطة اتصالات Earth-LA ويتم استقبالها بواسطة جهاز الإرسال والاستقبال عبر الأقمار الصناعية. يقوم هذا الجهاز الإلكتروني بتضخيم الإشارة وتحويلها إلى هوائي ينقلها إلى أقرب محطة اتصالات LA-Earth. لتجنب التداخل، يتم إرسال إشارات المنبع والمصب على ترددات مختلفة.

تقوم ثلاثة أقمار إنتلسات (يسار) التي تم إطلاقها في مدارات ثابتة بالنسبة للأرض، بإرسال إشارات راديوية طويلة الموجة حول العالم. تخدم الأقمار الصناعية مناطق المحيط الهادئ والمحيط الهندي والأطلسي، مما يجعل الاتصالات الهاتفية والتلفزيونية والبرقية عالية السرعة ممكنة. وتعاني الإشارات الراديوية عالية التردد في هذا الصدد، لأنها تتنافر مع الجسيمات المشحونة التي تشكل الطبقتين E وF من الغلاف الجوي.

يمكن لهذا الهوائي المكافئ أن يستقبل حتى الإشارات الضعيفة جدًا من القمر الصناعي، كما يمكن لمعظم الأنظمة المشابهة أن تخدم أيضًا الاتصالات من الأرض إلى الطائرات.

إنتلسات-6

تضعف إشارات الراديو التي تصل إلى القمر الصناعي تدريجياً خلال الرحلة الطويلة إلى مستوى يصعب معه إرسالها مرة أخرى إلى الأرض. تعمل الأقمار الصناعية مثل إنتلسات، التي يظهر نموذجها أعلاه، على تضخيم الإشارات الواردة باستخدام الطاقة الشمسية. ويمتلك كل قمر صناعي أيضًا مخزونًا من الوقود الصلب، مما يسمح له بالحفاظ على مداره.

في الصورة في أعلى المقال:

1. عنصر إمداد طاقة البطارية الشمسية
2. عاكسات مكافئة
3. عاكسات مكافئة
4. عاكسات مكافئة
5. عاكسات مكافئة

مثل الهوائيات الأرضية، هذا هوائي الأقمار الصناعيةيتكون من جهاز على شكل سن يسمى الباعث الأساسي ودرع مكافئ عاكس. هناك عنصران في هذا النظام يضمنان قبول موجات الراديو الواردة وتدمير الموجات الأجنبية.

تتواصل المحطات الموجودة على سطح الكوكب مع إنتلسات من خلال هوائيات مكافئة ضخمة يبلغ عرضها 30 قدمًا مثل تلك الموضحة في الشكل. فوق.

يعد الاتصال الفضائي أو عبر الأقمار الصناعية في الأساس نوعًا من اتصالات الترحيل الراديوي (التروبوسفيري) ويتميز بحقيقة أن أجهزة إعادة الإرسال الخاصة به ليست على سطح الأرض، ولكن على الأقمار الصناعية في الفضاء الخارجي.

ظهرت فكرة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية لأول مرة في عام 1945 على يد الإنجليزي آرثر كلارك. نشر مقالاً في مجلة الهندسة الراديوية حول آفاق الصواريخ مثل V-2 لإطلاق الأقمار الصناعية الأرضية للأغراض العلمية والعملية. الفقرة الأخيرة من هذا المقال لها دلالة: "قمر صناعي على مسافة معينة من الأرض سيقوم بدورة واحدة خلال 24 ساعة. سيبقى بلا حراك فوق مكان معين وفي حدود الرؤية البصرية من نصف سطح الأرض تقريبًا. " سيكون بمقدور ثلاثة أجهزة إعادة إرسال موضوعة في مدار تم اختياره بشكل مناسب مع فصل زاوي قدره 120 درجة تغطية الكوكب بأكمله بالبث التلفزيوني والإذاعي ذي التردد العالي جدًا؛ وأخشى أن الذين يخططون للعمل بعد الحرب لن يعتبروا هذا الأمر بسيطا، لكنني أعتبر هذا المسار هو الحل النهائي للمشكلة”.

في 4 أكتوبر 1957، أطلق اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية أول قمر صناعي للأرض في العالم، وهو أول جسم فضائي تم استقبال إشاراته على الأرض. كان هذا القمر الصناعي بمثابة بداية عصر الفضاء. ولم تُستخدم الإشارات الصادرة عن القمر الصناعي لتحديد الاتجاه فحسب، بل أيضًا لنقل معلومات حول العمليات التي تتم على القمر الصناعي (درجة الحرارة والضغط وما إلى ذلك). تم إرسال هذه المعلومات عن طريق تغيير مدة الرسائل التي تبثها أجهزة الإرسال (تعديل عرض النبضة). في 12 أبريل 1961، في الاتحاد السوفيتي، ولأول مرة في تاريخ البشرية، تم تنفيذ رحلة بشرية إلى الفضاء الخارجي. تم إطلاق مركبة فوستوك الفضائية وعلى متنها رائد الفضاء يو.أ.جاجارين إلى مدار القمر الصناعي الأرضي. لقياس المعلمات المدارية لسفينة الأقمار الصناعية ومراقبة تشغيل المعدات الموجودة على متنها، تم تركيب العديد من أجهزة القياس والقياس الراديوي عليها. للعثور على اتجاه السفينة ونقل معلومات القياس عن بعد، تم استخدام نظام راديو الإشارة الذي يعمل بتردد 19.955 ميجاهرتز. تم توفير الاتصال ثنائي الاتجاه بين رائد الفضاء والأرض عن طريق نظام هاتف لاسلكي يعمل في نطاقات الطول الموجي القصير (19.019 و20.006 ميجا هرتز) والقصير جدًا (143.625 ميجا هرتز). وقام نظام التلفزيون بنقل صور رائد الفضاء إلى الأرض، مما أتاح التحكم البصري في حالته. ونقلت إحدى الكاميرات التليفزيونية صورة الطيار من الأمام والأخرى من الجانب.

إن إنجازات العلوم الروسية في مجال استكشاف الفضاء مكنت من تحقيق تنبؤات آرثر سي كلارك. في نهاية الخمسينيات من القرن الماضي، بدأ إجراء دراسات تجريبية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية والولايات المتحدة الأمريكية حول إمكانيات استخدام الأقمار الصناعية الأرضية كمكررات راديو (نشطة وسلبية) في أنظمة الاتصالات الأرضية. أتاحت التطورات النظرية في مجال قدرات الطاقة لخطوط الاتصالات عبر الأقمار الصناعية صياغة المتطلبات التكتيكية والفنية لأجهزة إعادة الإرسال عبر الأقمار الصناعية والأجهزة الأرضية، بناءً على الخصائص الفعلية للوسائل التقنية التي كانت موجودة في ذلك الوقت.

وبالنظر إلى هوية المقاربات، سنقدم بحثاً تجريبياً في مجال إنشاء خطوط اتصالات عبر الأقمار الصناعية باستخدام مثال الولايات المتحدة. تم إطلاق أول مكرر راديو نشط "Score" في 18 ديسمبر 1958 في مدار إهليلجي مائل بارتفاع أوج يبلغ 1481 كم وارتفاع الحضيض 177 كم. وتتكون معدات القمر الصناعي من جهازي إرسال واستقبال يعملان على الترددين 132.435 و132.095 ميجاهرتز. تم تنفيذ العمل في وضع الترحيل البطيء. تم تخزين الإشارة المرسلة من محطة الإرسال الأرضية عن طريق التسجيل على شريط مغناطيسي. تم استخدام بطاريات الفضة والزنك بسعة 45 أمبير في الساعة بجهد 18 فولت كمصادر للطاقة. وكانت مدة الاتصال حوالي 4 دقائق لكل دورة قمر صناعي. تمت إعادة إرسال هاتف واحد أو 7 قنوات teletype. كانت مدة خدمة القمر الصناعي 34 يومًا. احترق القمر الصناعي عند عودته إلى الأرض في 21 يناير 1959. تم إطلاق مكرر الراديو النشط الثاني "Courier" في 4 أكتوبر 1960 في مدار بيضاوي مائل بارتفاع أوج يبلغ 1270 كم وارتفاع الحضيض 970 كم. وتتكون معدات القمر الصناعي من 4 أجهزة إرسال واستقبال (تردد 150 ميجاهرتز لإرسال الأوامر و1900 ميجاهرتز للاتصالات)، وجهاز ذاكرة مغناطيسي ومصادر للطاقة - خلايا شمسية وبطاريات كيميائية. تم استخدام خلايا السيليكون الشمسية بكمية 19,152 قطعة كمصدر أساسي للطاقة. تم استخدام بطاريات النيكل والكادميوم بسعة 10 أمبير في الساعة بجهد 28-32 فولت كسلسلة عازلة. وكانت مدة جلسة الاتصال 5 دقائق لكل دورة قمر صناعي. كانت مدة خدمة القمر الصناعي سنة واحدة. في 10 يوليو 1962، تم إطلاق مكرر Telstar النشط في مدار بيضاوي مائل مع أوج يبلغ 5600 كم وحضيض يبلغ 950 كم، والذي كان مخصصًا للترحيل النشط للإشارات الراديوية في الوقت الفعلي. وفي الوقت نفسه، كان ينقل إما 600 قناة هاتفية بسيطة، أو 12 قناة هاتفية مزدوجة، أو قناة تلفزيونية واحدة. وفي جميع الحالات تم تنفيذ العمل باستخدام طريقة تعديل التردد. ترددات الاتصال: على الخط الأرضي القمري 4169.72 ميجا هرتز، على الخط الأرضي القمري 6389.58 ميجا هرتز. وكانت مدة جلسة الاتصال على الخط الأمريكي الأوروبي عبر هذا القمر الصناعي حوالي ساعتين يوميا. وتراوحت جودة الصور التلفزيونية المنقولة من الجيد إلى الممتاز. قدم المشروع فترة خدمة كبيرة جدًا للقمر الصناعي - عامين، ولكن بعد أربعة أشهر من التشغيل الناجح، فشل سطر الأوامر. وتبين أن سبب الفشل هو تلف السطح بسبب الإشعاع أثناء مرور القمر الصناعي عبر حزام الإشعاع الداخلي.

في 14 فبراير 1963، تم إطلاق أول قمر صناعي متزامن لنظام سينكوم بمعلمات مدارية: ارتفاع الأوج 37022 كم، ارتفاع الحضيض 34185، الفترة المدارية 1426.6 دقيقة. تردد التشغيل على الخط الأرضي-القمر الصناعي هو 7360 ميجاهرتز، وعلى الخط الأرضي-القمر الصناعي 1820 ميجاهرتز. كان مصدر الطاقة الأساسي على القمر الصناعي هو 3840 خلية شمسية بقدرة إجمالية تبلغ 28 واط بجهد 27.5 فولت. وتم الحفاظ على الاتصال بالقمر الصناعي لمدة 20.077 ثانية فقط، وبعد ذلك تم إجراء عمليات الرصد باستخدام الطرق الفلكية.

في 23 أبريل 1965، تم إطلاق أول قمر صناعي للاتصالات "مولنيا-1" في الاتحاد السوفييتي. ومع إطلاق قمر الاتصالات الثاني "مولنيا-2" في 14 أكتوبر 1965، بدأ التشغيل المنتظم لخط اتصالات لمسافات طويلة عبر الأقمار الصناعية. وفي وقت لاحق، تم إنشاء نظام الاتصالات الفضائية لمسافات طويلة أوربيتا. وتتكون من شبكة من المحطات الأرضية والأقمار الصناعية الأرضية “مولنيا”، “قوس قزح”، “أفق”. أدناه، في الفصل السابع، سيتم توضيح أن التعديلات على أقمار هورايزون الصناعية تستمر في العمل في القرن الحادي والعشرين. يشير هذا إلى الموثوقية العالية للمعدات المحلية مقارنة بالمعدات الأجنبية.

تم بناء أول محطات اتصالات عبر الأقمار الصناعية واختبارها وتشغيلها في مدينة شيلكوفو بالقرب من موسكو وفي أوسورييسك. تم ربطها عن طريق خطوط اتصالات الكابلات والمرحلات، على التوالي، بمراكز التلفزيون ومقسمات الهاتف لمسافات طويلة في موسكو وفلاديفوستوك.

وكانت المعدات الأكثر ملاءمة لتجهيز المحطات الأرضية للنظام الساتلي هي معدات الاتصالات التروبوسفيرية TR-60/120، والتي، كما هو معروف، تستخدم أجهزة إرسال عالية الطاقة وأجهزة استقبال عالية الحساسية مع مكبرات صوت بارامترية منخفضة الضوضاء. على أساسه، يجري تطوير مجمع الاستقبال والإرسال "جوريزونت"، المثبت في المحطات الأرضية لخط الاتصال عبر الأقمار الصناعية الأول بين موسكو وفلاديفوستوك.

تم تطوير أجهزة الإرسال خصيصًا لخطوط الاتصالات وقياس الأوامر، ومكبرات الصوت البارامترية مع درجة حرارة ضوضاء تبلغ 120 كلفن لتركيبها في كابينة المرآة الفرعية للهوائي، بالإضافة إلى معدات جديدة تمامًا تضمن الالتحام بمراكز التلفزيون المحلية ومقسمات الهاتف لمسافات طويلة.

في تلك السنوات، قام مصممو المحطات الأرضية، خوفًا من تأثير أجهزة الإرسال القوية على أجهزة الاستقبال، بتثبيتها على هوائيات مختلفة وفي مباني مختلفة (الاستقبال والإرسال). ومع ذلك، فإن تجربة استخدام هوائي مشترك واحد للاستقبال والإرسال، المكتسبة من خطوط الاتصال التروبوسفيرية، مكنت من نقل معدات الاستقبال لاحقًا إلى هوائي الإرسال، مما أدى إلى تبسيط وتقليل تكلفة تشغيل محطات الاتصالات الساتلية بشكل كبير.

وفي عام 1967، تم إنشاء شبكة تلفزيونية واسعة النطاق لاستقبال المحطات الأرضية "أوربت" مع محطة إرسال مركزية بالقرب من موسكو من خلال قمر الاتصالات "مولنيا-1". وقد مكن ذلك من تنظيم قنوات الاتصال الأولى بين موسكو والشرق الأقصى وسيبيريا وآسيا الوسطى، لبث برنامج التلفزيون المركزي إلى المناطق النائية من وطننا الأم، بالإضافة إلى الوصول إلى أكثر من 30 مليون مشاهد تلفزيوني.

ومع ذلك، فإن أقمار مولنيا تدور حول الأرض في مدارات إهليلجية طويلة. ولتتبعها، يجب أن تدور هوائيات محطات الاستقبال الأرضية باستمرار. يتم حل هذه المشكلة بسهولة أكبر عن طريق الأقمار الصناعية التي تدور في مدار دائري ثابت، والذي يقع في المستوى الاستوائي على ارتفاع 36000 كم. إنها تقوم بدورة واحدة حول الأرض خلال 24 ساعة، وبالتالي تبدو للراصد الأرضي وكأنها معلقة بلا حراك فوق نقطة واحدة على كوكبنا. ثلاثة من هذه الأقمار الصناعية تكفي لتوفير الاتصالات للأرض بأكملها.

في الثمانينيات من القرن الماضي، كانت أقمار الاتصالات Raduga وأقمار التلفزيون Ekran التي تعمل في مدارات ثابتة تعمل بفعالية. ولم تكن هناك حاجة إلى محطات أرضية معقدة لاستقبال إشاراتها. يتم استقبال البث التلفزيوني من هذه الأقمار الصناعية مباشرة على هوائيات جماعية وحتى فردية بسيطة.

في الثمانينات، بدأ تطوير الاتصالات الفضائية الشخصية. وفي هذا الصدد، يتم توصيل هاتف القمر الصناعي مباشرة بقمر صناعي في مدار أرضي منخفض. ومن القمر الصناعي، تصل الإشارة إلى محطة أرضية، ومن هناك يتم إرسالها إلى شبكة الهاتف العادية. يعتمد عدد الأقمار الصناعية اللازمة للاتصالات المستقرة في أي مكان على الكوكب على نصف القطر المداري لنظام قمر صناعي معين.

العيب الرئيسي للاتصالات الفضائية الشخصية هو تكلفتها العالية نسبيًا مقارنة بالاتصالات الخلوية. بالإضافة إلى ذلك، يتم دمج أجهزة إرسال عالية الطاقة في الهواتف الساتلية. ولذلك، فهي تعتبر غير آمنة على صحة المستخدمين.

تعمل الهواتف الفضائية الأكثر موثوقية على شبكة Inmarsat، التي تم إنشاؤها منذ أكثر من 20 عامًا. تأتي هواتف Inmarsat الفضائية على شكل حافظة قابلة للطي بحجم أجهزة الكمبيوتر المحمولة المبكرة. يعمل غطاء الهاتف المتصل بالقمر الصناعي كهوائي، والذي يجب تدويره باتجاه القمر الصناعي (يتم عرض مستوى الإشارة على شاشة الهاتف). تُستخدم هذه الهواتف بشكل أساسي في السفن أو القطارات أو المركبات الثقيلة. في كل مرة تحتاج فيها إلى إجراء مكالمة لشخص ما أو الرد عليها، ستحتاج إلى وضع هاتف القمر الصناعي على سطح مستوٍ، وفتح الغطاء ولفه، وتحديد اتجاه الحد الأقصى للإشارة.

حاليًا، في ميزان الاتصالات الإجمالي، لا تزال أنظمة الأقمار الصناعية تمثل حوالي 3٪ من الحركة العالمية. لكن الحاجة إلى وصلات الأقمار الصناعية مستمرة في النمو، حيث أن وصلات الأقمار الصناعية التي يصل مداها إلى أكثر من 800 كيلومتر، تصبح أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنة بالأنواع الأخرى من الاتصالات بعيدة المدى.

تعد الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الحديثة أحد مجالات تطوير اتصالات التتابع الراديوي. في هذه الحالة، هذا هو استخدام الأقمار الصناعية التي تدور حولها كمرحلات.

تسمح تقنيات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية باستخدام مكرر واحد أو أكثر لضمان إرسال عالي الجودة للإشارات الراديوية عبر مسافات طويلة.

يمكن تقسيم جميع الراسبين إلى فئتين:

• سلبي. حاليا عمليا لا تستخدم. في البداية تم استخدامها حصراً كحلقة إرسال بين المحطة الأرضية والمشترك، ولم تقوم بتضخيم الإشارة ولم تقوم بتحويلها؛


• نشيط. تعمل هذه الأجهزة أيضًا على تضخيم الإشارة وتصحيحها بكل الطرق الممكنة قبل إرسالها إلى المشترك. تستخدم معظم أنظمة الأقمار الصناعية في العالم هذا النوع من المكررات.

تاريخ الاتصالات الفضائية

في نهاية عام 1945، شهد العالم مقالًا علميًا صغيرًا تم تخصيصه للإمكانيات النظرية لتحسين الاتصالات (في المقام الأول المسافة بين جهاز الاستقبال والمرسل) عن طريق رفع الهوائي إلى أقصى ارتفاع له.

ما هو مبدأ التشغيل الذي كان يدور في ذهنك؟

كل شيء بسيط للغاية - اقترح العالم وضع هوائي مكرر كبير في مدار أرضي منخفض، والذي سيستقبل إشارات من مصدر أرضي وينقلها أكثر.

وكانت الميزة الرئيسية هي مساحة التغطية الضخمة، والتي يمكن التحكم فيها بواسطة قمر صناعي واحد فقط. سيؤدي هذا إلى تحسين جودة الإشارة بشكل كبير، وإزالة الحد الأقصى لعدد محطات الاستقبال، بالإضافة إلى عدم الحاجة إلى بناء أجهزة إعادة إرسال أرضية. أصبحت الولايات المتحدة مهتمة بالمشروع كجزء من حل مشاكل الاتصالات الهاتفية عبر المحيط الأطلسي.

بدأ تطوير أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية مع إطلاق أول جهاز Echo-1 (مكرر سلبي على شكل كرة معدنية) إلى الفضاء في أغسطس 1960.

وفي وقت لاحق، تم تطوير معايير الاتصالات الساتلية الرئيسية (نطاقات تردد التشغيل) وتستخدم على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم.

تطبيقات الاتصالات الفضائية

منذ تنفيذه الناجح، زادت جودة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بشكل ملحوظ.

بفضل إدخال المحطات الأرضية المتنقلة، يمكن للمشترك استقبال إشارة الراديو بغض النظر عن موقع القمر الصناعي في أي وقت من اليوم، والانتقال تلقائيًا من منطقة تغطية إلى أخرى، والاتصال بأقرب مكرر في الوضع التلقائي.

يمكن تقسيم استخدام الاتصالات الفضائية إلى عدة مجالات تقليدية:

• اتصال الجذع.في البداية، كانت المهمة هي نقل كمية كبيرة من المعلومات (على وجه الخصوص، الرسائل الصوتية)، ولكن مع مرور الوقت، مع الانتقال إلى التنسيق الرقمي، اختفت هذه الحاجة واليوم يتم استبدال الاتصالات عبر الأقمار الصناعية من هذه المنطقة بشبكات الألياف الضوئية؛


• فتحة الأقمار الصناعية.ما يسمى بالأنظمة "الصغيرة" التي يصل قطر هوائيها إلى 2.4 متر. تتطور التكنولوجيا بنجاح وتعمل على إنشاء قنوات اتصال خاصة؛


• الاتصالات المتنقلة (أساس الهاتف والبث التلفزيوني);


• خدمة الإنترنت.

للحصول على مزيد من المعلومات حول تطور هذا المجال من الاتصالات، ما عليك سوى حضور حدث متخصص. يعد المعرض الدولي "الاتصالات"، الذي يقام على أراضي أرض المعارض Expocentre، أفضل حدث صناعي على المستوى الدولي. وهذا يضمن التعرض والمشاركة على نطاق واسع من الشركات المتخصصة العالمية والمحلية المعروفة.

كيف تعمل أجهزة الاتصالات الفضائية الحديثة

ترتبط الاتصالات عبر الأقمار الصناعية ارتباطًا وثيقًا في أذهان العديد من الأشخاص بملاحي GPRS والاتصال الهاتفي. في الواقع، هذا اختراع للبشرية ويجد مكانته في هذه المجالات من وجهة نظر الناس العاديين.

نشأ مفهوم الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في عام 1945، ولكن في ذلك الوقت كان عدد قليل من الناس يعتقدون أنه يمكن تنفيذ قناة نقل البيانات هذه في الحياة. ومع ذلك، أصبحت الأرض الآن محاطة بالعديد من الأقمار الصناعية، مما يوفر تبادلًا مستمرًا للمعلومات بين مئات الأشخاص والأجهزة.

بفضل حقيقة أن الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الحديثة تتمتع بتغطية واسعة، أصبحت القدرة على إجراء مكالمات من أبعد أركان العالم حقيقية. لن يجرؤ أي سائح جاد على القيام برحلة طويلة وخطيرة بدون هاتف يعمل بالأقمار الصناعية.

هناك أيضًا مفهوم الإنترنت عبر الأقمار الصناعية - فهو يجعل من الممكن الوصول إلى شبكة الويب العالمية حتى في حالة وجود ضوء فقط بفضل المولدات.

باستخدام موارد وقدرات نقل المعلومات عبر الأقمار الصناعية، تم إنشاء العديد من خيارات الملاح لمجموعة واسعة من الصناعات.

في الواقع، تتكون الاتصالات الفضائية الحديثة من ثلاثة عناصر فقط: جهاز إرسال، ومكرر، وجهاز استقبال. أدوار المرسل والمستقبل هي أجهزة مختلفة: الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر والهوائيات وما إلى ذلك.

يتم تقديم المكرر على شكل قمر صناعي يستقبل الإشارة الواردة من محطة أرضية (أو جهاز) ويرسلها في وضع البث إلى المنطقة المرئية بأكملها. وعلاوة على ذلك، التقنية و برمجة، والذي يعتني بذلك هذه المعلومةوصلت مباشرة إلى المرسل إليه. الاستثناء هو عندما يجب على جميع أجهزة الاستقبال استقبال الإشارة. على سبيل المثال، القنوات الفضائية.

لزيادة إنتاجية المكرر، تم تقديم أنظمة الوصول المتعدد (MA) التالية:

1. تقسيم التردد MD. يتلقى كل مستخدم التردد الخاص به.


2. تقسيم الوقت MD. يحق للمستخدم تلقي أو نقل البيانات فقط خلال فترة زمنية معينة.


3. قسم الكود MD. يتم إعطاء رمز لكل مستخدم. ويتم تركيبه على البيانات بحيث لا تختلط الإشارات الواردة من مستخدمين مختلفين، حتى عند إرسالها على نفس التردد.

بشكل عام، جميع الأنظمة المذكورة أعلاه تضمن إعادة استخدام التردد، مما يزيد من الكفاءة والقدرة.

عند نقل المعلومات، يتم أخذ امتصاص الموجات في الغلاف الجوي وحجم هوائي الاستقبال في الاعتبار أيضًا - يتم استخدام التردد الخاص بكل حالة محددة.

الاتصالات الفضائية الدولية

الاتصالات الفضائية الدوليةهو نوع من اتصالات الترحيل الراديوي الذي يعتمد على استخدام الأقمار الصناعية الأرضية كمكررات. ويتم الاتصال بين المحطات الموجودة على الأرض، والتي بدورها تكون ثابتة ومتحركة. تتيح لك هذه التقنية إرسال إشارة الراديو عبر أي مسافة، حتى الأكبر.

اليوم، النوع الأكثر شيوعًا هو المكرر النشط. يقوم بتضخيم الإشارة الواردة وتصحيحها بشكل ملحوظ قبل وصولها إلى المشترك. تستخدم معظم أنظمة الأقمار الصناعية في العالم هذا النوع من الأقمار الصناعية.

تم وضع بداية هذه التكنولوجيا من قبل العالم الإنجليزي آرثر سي كلارك، الذي كتب مقالة بعنوان "المكررون خارج الأرض". كان المبدأ هو وجوب وضع الهوائي في مدار أرضي منخفض قدر الإمكان، مما سيسمح له باستقبال الإشارات من المصادر الأرضية ونقلها إلى أبعد من ذلك. كانت الميزة الرئيسية هي أن قمرًا صناعيًا واحدًا يمكنه التحكم في مساحة تغطية كبيرة إلى حد ما من الكرة الأرضية.

وكان أول جهاز مكرر سلبي هو جهاز Echo-1، الذي تم إطلاقه إلى الفضاء في عام 1960. كان هذا بمثابة بداية للمزيد التطور السريعالاتصالات الفضائية الدولية.

مجالات تطبيق الاتصالات الفضائية الدولية

منذ إطلاق أول قمر صناعي إلى الفضاء، تحسنت جودة التكنولوجيا بشكل ملحوظ. لا تستطيع البشرية اليوم أن تتخيل الحياة اليومية بدونها تليفون محمول(التي حلت محل الخطوط الأرضية المنزلية منتصرة)، بدون محادثات فيديو تساعد على التواصل مع شخص عن بعد في الوقت الفعلي، بدون تلفزيون، إلخ.

ينقسم الاستخدام الحديث للاتصالات الفضائية الدولية إلى المجالات الرئيسية التالية:

• اتصالات الجذع


• نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة؛


• VSAT (نظام صغير بهوائي يصل قطره إلى 2.4 متر، يستخدم لإنشاء قناة خاصة)؛


• شبكة الجوال؛


• الإنترنت (معظم التقنيات الحديثة تعمل باستخدام هذا النظام).

تعد الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الدولية أحد المجالات المواضيعية للحدث المواضيعي، الذي يقام سنويًا داخل أسوار مجمع المعارض المركزي Expocentre.

يغطي التنوع المواضيعي جميع فئات صناعة الاتصالات:

• تقنيات الإنترنت؛


• برمجة؛


• شبكات البيانات؛


• الشركات الناشئة؛


• البنية التحتية للاتصالات؛


• الخدمات في مجال تكنولوجيا المعلومات؛


• معدات الاتصالات والتقنيات الحديثة.

إمكانيات الاتصالات الفضائية الدولية الحديثة

توفر الاتصالات الساتلية الدولية الحديثة ذات التقنية العالية الفرص التالية:

• تبادل المعلومات؛


• إدارة وتنسيق الطائرات والسفن والنقل البري؛


• القدرة على نقل كميات كبيرة من المعلومات إلى الجانب الآخر من العالم؛


• الحصول على جودة إشارة عالية ومستقرة؛


• إجراء اتصالات آمنة، وما إلى ذلك.

منتجات جديدة في مجال الاتصالات الساتلية للاتحاد الروسي

اتصال عبر الأقمار الصناعيةله تأثير حتمي على تطور المجالات الصناعية المختلفة والنمو الاقتصادي للدولة ومستوى معيشة الأمم.

اليوم، لا يمكن تصور تشكيل قطاع سوق الاتصالات عبر الأقمار الصناعية دون الاتصال بالأرض نظام الشبكة. وأي تغييرات في بنية الشبكة يمكن أن تؤثر بشكل أساسي على جودة أداء القمر الصناعي.

تتمتع الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بأحدث الابتكارات التالية:

• وأدت شبكات الألياف الضوئية إلى إزاحة جزئية للطرق السريعة التابعة للأقمار الصناعية؛


• توزيع محطات الهوائي VSAT (الطرفية ذات الفتحة الصغيرة جدًا)؛


• تحسين أسلحة الطاقة للمركبات الفضائية وقدرتها على إرسال الإشارات عن بعد من نقاط على الأرض؛


• أقمار صناعية واسعة النطاق مزودة بمكرر؛


• الوسائل ذات نطاقات التردد الكبيرة؛


• تطوير مدارات الارتفاع المتوسط.

وقد أدت كل هذه الأجهزة المبتكرة إلى القدرة على معالجة إشارات متعددة في الفضاء من خلال مفاتيح بين الحزم.

بفضل أحدث آليات نقل الصور وملفات الفيديو، أصبح الاتصال المجاني عبر الإنترنت أمرًا شائعًا اليوم.

قطاعات سوق الاتصالات الساتلية في الاتحاد الروسي

تنقسم الاتصالات الساتلية في الاتحاد الروسي اقتصاديًا إلى ثلاثة قطاعات سوقية كبيرة تقنيات المعلوماتوالاتصالات.

1. تم تأسيس الجزء الأول من خلال ربط المحطات الأرضية الموجودة على أراضي الدولة مع مجمعات الأقمار الصناعية Global Star وInmarsat وEllipse، والتي تتطور بديناميكيات إيجابية. إنها تشكل محطات اتصال شخصية مدمجة تتفاعل معها أجهزة محمولةالبث التلفزيوني والإذاعي. وتقع الأقمار الصناعية للنظام فوق المحيطات لتوفير إشارات إنترنت عالية الجودة إلى أنصاف أقطار كبيرة من الأرض. يحتوي النظام على هاتف تم ضبطه على أحد الأقمار الصناعية. تلتقط محطات الاتصالات ذات الهوائيات الكبيرة الإشارة وتوزعها على المشتركين في أي مكان في العالم.


2. ويركز الجزء الثاني على إنتاج المحطات الأرضية الصغيرة للأقمار الصناعية (VSAT)، المخصصة لتشكيل شبكات الشركات ذات الوصول الآمن. في الوقت الحاضر على أراضي الاتحاد الروسي، وفقا للاتحاد الوطني للاتصالات الفضائية، هناك حوالي 3.2٪ من هذه المحطات في العالم (500 ألف).


3. وفي الجزء الثالث، يتم اختراع الأقمار الصناعية والمحطات الصغيرة وأنظمتها التي تدعم البث التلفزيوني والإذاعي والاتصالات عن بعد عبر الإنترنت ووضعها في الإنتاج. تكلفة المعدات لهذا السوق المتخصصة أقل بعدة مرات من المحطات الطرفية للقطاعين السابقين. وبالنظر إلى الميزة الجغرافية للمستوطنات الصغيرة مقارنة بمنطقة البلاد بأكملها، فإن البنية التحتية التلفزيونية تحقق أقصى قدر من الربح بين جميع أنواع الاتصالات.

في السوق الروسية، تعتبر الاتصالات ذات أهمية كبيرة للتنمية الاقتصادية للمنطقة حيث يتم توزيع الإشارات التي تتم معالجتها بواسطة محطات متعددة الأوضاع.

إشارة من الشبكة جهاز التحكميتم تقسيم RAT (أداة الإدارة عن بعد) إلى رموز في قنوات CDMA (الوصول المتعدد بتقسيم الكود)، ومن خلال المسح يسهل تنفيذ مكالمات الترحيل في دورات متصلة ببعضها البعض في RAT منفصل. ومن المفيد التواصل مع هذه المناطق في الأماكن التي لا يوجد فيها استقبال للإشارات الخلوية.

محطات المشتركين متعددة الأوضاع اتصالات لاسلكيةيمكن أن يزيد من كفاءة تبديل الشبكات البينية وزيادة الوصول إلى الخدمات المختلفة.

المعدات الحديثة لاستقبال وإرسال الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في المعرض

الاتصالات الفضائية الحديثةيعد بمثابة وسيلة ممتازة لنقل المعلومات، ولكنه يفرض متطلبات متزايدة على المعدات.

معرض "الاتصالات"يوفر فرصة للتعرف على أكثر من غيرها آخر التطوراتوعروض من مختلف الشركات المصنعة لمعدات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية.

يوجد داخل أسوار Expocentre مجموعة واسعة من العينات من فئات الأسعار المختلفة، بحيث يمكن لأي شخص العثور على الخيار الأمثل من حيث الجودة والسعر.

معرض "الاتصالات"تم تنفيذه منذ أكثر من ثلاثة عقود وهو بمثابة محرك قوي في التطوير الفعال لهذا المجال التقني.

الاتصالات عبر الأقمار الصناعية هي أحد أنواع الاتصالات الراديوية التي تعتمد على استخدام الأقمار الصناعية الأرضية كمكررات. تتم الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بين المحطات الأرضية، والتي يمكن أن تكون ثابتة أو متنقلة.

تعد الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بمثابة تطور لاتصالات الترحيل الراديوي التقليدية عن طريق وضع المكرر على ارتفاع عالٍ جدًا (من مئات إلى عشرات الآلاف من الكيلومترات). وبما أن منطقة رؤيتها في هذه الحالة تبلغ ما يقرب من نصف الكرة الأرضية، ليست هناك حاجة لسلسلة من أجهزة إعادة الإرسال. لكي يتم إرسالها عبر القمر الصناعي، يجب تعديل الإشارة. يتم إجراء التعديل في المحطة الأرضية. يتم تضخيم الإشارة المعدلة ونقلها إلى التردد المطلوب وإرسالها إلى هوائي الإرسال.

بدأت الأبحاث في مجال الاتصالات الفضائية المدنية في الدول الغربية في الظهور في النصف الثاني من الخمسينيات من القرن العشرين. كان الدافع بالنسبة لهم هو الحاجة المتزايدة للاتصالات الهاتفية عبر المحيط الأطلسي. تم إطلاق أول قمر صناعي أرضي اصطناعي في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في عام 1957، ولكن بسبب السرية الكبيرة لبرنامج الفضاء، سار تطوير الاتصالات الساتلية في الدول الاشتراكية بشكل مختلف عن الدول الغربية. لفترة طويلة، تم تطوير الاتصالات عبر الأقمار الصناعية فقط لمصلحة وزارة الدفاع في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. بدأ تطوير الاتصالات الفضائية المدنية باتفاق بين 9 دول من الكتلة الاشتراكية حول إنشاء نظام اتصالات إنترسبوتنيك، والذي تم التوقيع عليه فقط في عام 1971.

في السنوات الأولى من البحث، تم استخدام مكررات الأقمار الصناعية السلبية، والتي كانت بمثابة عاكس بسيط لإشارة الراديو (غالبًا ما تكون عبارة عن كرة معدنية أو بوليمر مغلفة بالمعدن)، ولا تحمل أي معدات إرسال واستقبال على متنها. مثل هذه الأقمار الصناعية لم تنتشر على نطاق واسع. جميع أقمار الاتصالات الحديثة نشطة. تم تجهيز أجهزة التكرار النشطة بمعدات إلكترونية لاستقبال الإشارة ومعالجتها وتضخيمها ونقلها. يمكن أن تكون أجهزة إعادة إرسال الأقمار الصناعية غير متجددة أو متجددة. يقوم القمر الصناعي غير المتجدد، بعد أن يستقبل إشارة من محطة أرضية، بنقلها إلى تردد آخر، وتضخيمها ونقلها إلى محطة أرضية أخرى. يمكن للقمر الصناعي استخدام عدة قنوات مستقلة تقوم بهذه العمليات، تعمل كل منها مع جزء معين من الطيف (تسمى قنوات المعالجة هذه أجهزة الإرسال والاستقبال. يقوم القمر الصناعي المتجدد بإزالة تشكيل الإشارة المستقبلة وإعادة تشكيلها. وبفضل هذا، يحدث خطأ يتم إجراء التصحيح مرتين: على القمر الصناعي وعلى المحطة الأرضية المستقبلة. عيب هذه الطريقة هو التعقيد (وبالتالي سعر أعلى بكثير للقمر الصناعي)، فضلاً عن زيادة تأخير إرسال الإشارة.

مدارات أقمار الاتصالات:

تنقسم المدارات التي توجد فيها مرحلات الأقمار الصناعية إلى ثلاث فئات:

1 - استوائي، 2 - مائل، 3 - قطبي

أحد الاختلافات المهمة في المدار الاستوائي هو المدار الثابت بالنسبة للأرض، حيث يدور القمر الصناعي بسرعة زاوية تساوي السرعة الزاوية للأرض، في اتجاه يتزامن مع اتجاه دوران الأرض. والميزة الواضحة للمدار المستقر بالنسبة إلى الأرض هي أن جهاز الاستقبال الموجود في منطقة الخدمة "يرى" الساتل باستمرار. ومع ذلك، هناك مدار واحد فقط ثابت بالنسبة للأرض، ومن المستحيل وضع جميع الأقمار الصناعية فيه. عيب آخر هو ارتفاعه العالي، وبالتالي ارتفاع تكلفة إطلاق القمر الصناعي في المدار. وبالإضافة إلى ذلك، فإن القمر الصناعي الموجود في المدار الثابت بالنسبة للأرض غير قادر على خدمة المحطات الأرضية في المنطقة القطبية.

يحل المدار المائل هذه المشاكل، ومع ذلك، نظرًا لحركة القمر الصناعي بالنسبة لمراقب على الأرض، فمن الضروري إطلاق ثلاثة أقمار صناعية على الأقل في مدار واحد لتوفير إمكانية الوصول إلى الاتصالات على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.

المدار القطبي - الحالة القصوى للميل

عند استخدام المدارات المائلة، تكون المحطات الأرضية مجهزة بأنظمة تتبع توجه الهوائي نحو القمر الصناعي. عادةً ما تكون المحطات العاملة مع سواتل في المدار الثابت بالنسبة للأرض مجهزة بمثل هذه الأنظمة للتعويض عن الانحرافات عن المدار الثابت بالنسبة للأرض المثالي. الاستثناء هو الهوائيات الصغيرة المستخدمة لاستقبال القنوات الفضائية: نمط إشعاعها واسع بما فيه الكفاية، لذلك لا تستشعر اهتزازات القمر الصناعي بالقرب من النقطة المثالية. من سمات معظم أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة الحجم الصغير للهوائي الطرفي، مما يجعل استقبال الإشارة صعبًا.

المخطط النموذجي لتنظيم خدمات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية هو كما يلي:

• - يقوم مشغل قطاع القمر الصناعي بإنشاء قمر صناعي للاتصالات على نفقته الخاصة، وتقديم طلب تصنيع قمر صناعي من إحدى الشركات المصنعة للقمر الصناعي، وإطلاقه وصيانته. بعد إطلاق القمر الصناعي في المدار، يبدأ مشغل قطاع القمر الصناعي في تقديم خدمات تأجير مورد التردد الخاص بالقمر الصناعي للترحيل للشركات العاملة في مجال خدمات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية.
• - يبرم مشغل خدمات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية اتفاقية مع مشغل قطاع الأقمار الصناعية لاستخدام (استئجار) السعة على قمر اتصالات، واستخدامه كمكرر مع منطقة خدمة كبيرة. يقوم مشغل خدمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية ببناء البنية التحتية الأرضية لشبكته على منصة تكنولوجية محددة تنتجها الشركات التي تصنع المعدات الأرضية للاتصالات عبر الأقمار الصناعية.

مجالات تطبيق الاتصالات الفضائية:

• - الاتصالات عبر الأقمار الصناعية: في البداية، كان ظهور الاتصالات عبر الأقمار الصناعية قد أملته الحاجة إلى نقل كميات كبيرة من المعلومات. وكان أول نظام للاتصالات عبر الأقمار الصناعية هو نظام إنتلسات، ثم تم إنشاء منظمات إقليمية مماثلة (يوتلسات وعربسات وغيرها). مع مرور الوقت، انخفضت باستمرار حصة نقل الصوت في الحجم الإجمالي لحركة المرور الرئيسية، مما أفسح المجال لنقل البيانات. ومع تطور شبكات الألياف الضوئية، بدأت الأخيرة في إزاحة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية من سوق الاتصالات الأساسية.
• - أنظمة VSAT: توفر أنظمة VSAT (Very Small Aperture Terminal) خدمات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية للعملاء (عادةً المؤسسات الصغيرة) الذين لا يحتاجون إلى اتصالات عالية السرعة الإنتاجيةقناة. لا يتجاوز معدل نقل البيانات لمحطة VSAT عادةً 2048 كيلوبت/ثانية. تشير عبارة "فتحة صغيرة جدًا" إلى حجم الهوائيات الطرفية مقارنة بأحجام هوائيات أنظمة الاتصالات الأساسية القديمة. تستخدم محطات VSAT العاملة في النطاق C عادةً هوائيات يبلغ قطرها 1.8-2.4 مترًا، في النطاق Ku - 0.75-1.8 مترًا، وتستخدم أنظمة VSAT تقنية توفير القنوات عند الطلب.
• - أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة: من سمات معظم أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة الحجم الصغير للهوائي الطرفي، مما يجعل استقبال الإشارة صعبًا.

مبادئ تنظيم الاتصالات الفضائية VSAT:

يبدو المخطط التنظيمي النموذجي لشبكة الأقمار الصناعية VSAT كما يلي:

• - قمر التتابع الموجود في المدار (قمر الاتصالات)
• - مركز التحكم في الشبكة (NCC) التابع لشركة مشغل شبكة VSAT، لخدمة معدات الشبكة بأكملها عبر قمر الاتصالات الصناعي
• - المعدات (أجهزة المودم أو المحطات الفضائية) الموجودة على جانب العميل وتتفاعل مع العالم الخارجي أو مع بعضها البعض من خلال HUB الخاص بشركة مشغل VSAT وفقًا لطوبولوجيا الشبكة

العنصر الرئيسي في شبكة الأقمار الصناعية VSAT هو NCC. إنه مركز إدارة الشبكة الذي يوفر الوصول إلى معدات العميل من الإنترنت وشبكة الهاتف العامة والمحطات الطرفية الأخرى لشبكة VSAT، وينفذ تبادل حركة المرور داخل شبكة شركة العميل. لدى NCC اتصال واسع النطاق بقنوات الاتصال الرئيسية التي يوفرها مشغلو القنوات ويضمن نقل المعلومات من محطة VSAT بعيدة إلى العالم الخارجي. تم تجهيز NCC بمجمع إرسال واستقبال قوي ينقل جميع تدفقات معلومات الشبكة إلى قمر صناعي للاتصالات. يتضمن مركز الاتصال الوطني (NCC) معدات تشكيل القنوات (هوائي جهاز الإرسال والاستقبال عبر الأقمار الصناعية، وأجهزة الإرسال والاستقبال، وما إلى ذلك) وHUB (مركز المعالجة والتبديل لجميع المعلومات في شبكة VSAT)

التقنيات المستخدمة في الاتصالات الفضائية:

إعادة استخدام الترددات في الاتصالات الفضائية:

وبما أن الترددات الراديوية هي مورد محدود، فمن الضروري التأكد من أن المحطات الأرضية المختلفة يمكنها استخدام نفس الترددات. يمكنك القيام بذلك بطريقتين:

الفصل المكاني - يتلقى كل هوائي قمر صناعي إشارة من منطقة معينة فقط، بينما يمكن لمناطق مختلفة استخدام نفس الترددات.

فصل الاستقطاب - تستقبل هوائيات مختلفة وترسل الإشارات في مستويات استقطاب متعامدة بشكل متبادل، في حين يمكن استخدام نفس الترددات مرتين (لكل مستوى).

نطاقات التردد:

إن اختيار التردد لإرسال البيانات من محطة أرضية إلى قمر صناعي ومن قمر صناعي إلى محطة أرضية ليس أمرًا اعتباطيًا. فالتردد يحدد، على سبيل المثال، مدى امتصاص موجات الراديو في الغلاف الجوي، وكذلك الأبعاد المطلوبة لهوائيات الإرسال والاستقبال. تختلف الترددات التي يحدث بها الإرسال من المحطة الأرضية إلى القمر الصناعي عن الترددات المستخدمة للإرسال من القمر الصناعي إلى المحطة الأرضية (عادةً ما تكون الأولى أعلى). تنقسم الترددات المستخدمة في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية إلى نطاقات محددة بالحروف:

يسمح النطاق Ku بالاستقبال بواسطة هوائيات صغيرة نسبيًا، ولذلك يُستخدم في الفضائيات(DVB)، على الرغم من أن الظروف الجوية في هذا النطاق لها تأثير كبير على جودة الإرسال. لنقل البيانات من قبل المستخدمين الكبار (المنظمات)، غالبا ما يستخدم النطاق C. وهذا يوفر استقبالًا عالي الجودة، ولكنه يتطلب هوائيًا كبيرًا إلى حد ما.