Классификация спутниковых систем по типу орбиты

Орбита - траектория движения спутника связи.

ССС могут быть классифицированы в зависимости от типа орбит (рис.2.54).

Высокоорбитальные СССиспользуют высокие орбиты (диаметром десятки тысяч км), к которым относятся:

• геостационарная орбита;

• высокоэллиптическая орбита;

• Низкоорбитальные СССиспользуют низкие круговые орбиты, имеющие сравнительно небольшой диаметр (от нескольких сотен до нескольких тысяч км), наклоненные под некоторым углом относительно экватора.

Геостационарная орбита

Геостационарная орбита или орбита геостационарного спутника -это круговая (эксцентриситет эллипса е = 0) экваториальная (наклонение -угол между плоскостью орбиты и плоскостью экватора - а = 0) синхронная орбита с периодом обращения 24 ч, с движением ИСЗ в восточном направлении (рис.2.55).

Геостационарный спутник оказывается "зависшим", неподвижным относительно земной поверхности. Он располагается над экватором на высоте 35 875 км с неизменной долготой подспутниковой точки.

Достоинствагеостационарных орбит:

1) связь осуществляется непрерывно, круглосуточно, без переходов с одного ИСЗ на другой и без необходимости отслеживания антеннами положения спутника;

2) ослабление сигнала на трассе между ЗС и спутником является стабильным вследствие неизменности расстояния от ИСЗ до ЗС;

3) отсутствует или, по крайней мере, весьма мал сдвиг частоты
сигнала со спутника связи, вызываемый его движением (эффект Доплера);

4) зона видимости геостационарного спутника - около трети земной
поверхности, что обусловливает теоретическую достаточность трех ИСЗ
для создания глобальной системы связи (см. рис.2.55,а).

Благодаря указанным преимуществам геостационарную орбиту используют очень широко.

Геостационарные спутники Земли стали использоваться для передачи информации на несколько лет раньше, чем возникли первые сети с коммутацией пакетов. Коммерческие спутники связи начали работать с 1965 г. Геостационарную орбиту используют спутниковые системы связи: ГОРИЗОНТ, ЭКРАН-М (Россия), INTELSAT; EUTELSAT и другие.

Недостаткигеостационарных орбит:

1) в высоких широтах (больше 75 градусов) геостационарный спутник практически не виден (см. рис.2.55,б);

2) углы места наведения антенны на спутник дополнительно уменьшаются с удалением по долготе точки приема от долготы ИСЗ.

Все это приводит к необходимости использовать другие типы орбит для обеспечения спутниковой связью соответствующих районов Земного шара.

Высокоэлиптическая орбита

Высокоэллиптическая орбита - эллипсообразная орбита

(эксцентриситет эллипса не равен 0) с ненулевым наклонением (угол между плоскостью орбиты и плоскостью экватора отличен от 0) с периодом обращения 12 ч. Земля расположена в плоскости орбиты близко к одному из концов эллипса (рис.2.56).

Апогей - наиболее удалённая точка орбиты; перигей - наименее удалённая точка орбиты.

Высокоэллиптическая орбита используется с апреля 1965 года системами связи и вещания нашей страны при эксплуатации спутников связи типа "Молния". Обслуживание всей территории России возможно в

течение примерно 8 часов, поэтому трех-четырех ИСЗ, сменяющих друг друга, достаточно для организации круглосуточной радиосвязи.

Основное достоинство высокоэллиптической орбиты - организация связи для территорий, находящихся в высоких широтах.

2.5.4.5. Низкоорбитальные ССС

Для обеспечения связью потребителей с небольшим трафиком используются две концепции построения низкоорбитальных ССС:

1) использование малых низкоорбитальных спутников связи;

2) технология малоапертурных спутниковых терминалов (VSAT-
технология).

Системы малых низкоорбитальных спутников связи представляют собой многоспутниковую (от десятка до нескольких сотен спутников) низкоорбитальную группу малых космических аппаратов, размещённых на круговых орбитах высотой от 600 до 2000 км и наклонением от 30 до 85 градусов. При этом для любой точки обслуживаемой области земной поверхности в зоне ее радиовидимости будет находиться хотя бы один космический аппарат.

Достоинства системы малых низкоорбитальных спутников связи:

1) сравнительно небольшие расстояния от ЗС до спутников-
ретрансляторов приводит к:

• значительному энергетическому выигрышу по сравнению с системами связи через высокоорбитальные спутники связи;

• возможности применения земных станций с малой мощностью передатчика;

• упрощению конструкции ретранслятора;

• снижению массогабаритных показателей космического аппарата;

2) стоимость системы связи примерно на порядок ниже, чем связь
через геостационарные ИСЗ.

Примеры систем малых низкоорбитальных спутников связи: IRIDIUM, GLOBALSTAR,TELEDESIC.

Технология малоапертурных спутниковых терминалов (VSAT -Very Small Aperture Terminal) заключается в разработке и использовании земных станций с очень малыми размерами антенн (диаметром 0,9-2,4 м) и усилителем высокой частоты небольшой мощности (1-5 Вт), находящимися непосредственно у абонента. Это позволяет существенно уменьшить габариты и стоимость таких станций и делает их доступными мелким и средним фирмам и компаниям.

С момента своего появления сети спутниковой связи наряду с проводными, радиорелейными, тропосферными и т.д. рассматривались в качестве так называемых первичных сетей связи,т.е. систем образования типовых каналов связи и групповых трактов передачи сигналов.

На базе типовых каналов первичных сетей организуются вторичные сети связи- телефонные, телеграфные, передачи данных, факсимильной связи и др. Это обусловило определенную самостоятельность в разработке средств спутниковой связи и ориентирование при создании вторичных сетей на возможности и особенности спутниковых каналов связи.