В состав любой ЗС входит радиочастотное и каналообразующее оборудование. Первое – это антенна и приемопередатчик, которые должны соответствовать типу выбранного спутника и обеспечивать работу каналообразующего оборудования. Как правило, эти два компонента ЗС поставляются в комплекте.

Каналообразующее оборудование определяет принцип работы ЗС и всей сети. В настоящее время существуют четыре основные технологии для сетей спутниковой связи. Все они имеют свои достоинства и недостатки, и ни одна из них не является универсальной. Для повышения эффективности работы во многих современных сетях успешно сочетаются несколько технологий одновременно. Основное различие между ними – способ использования ресурса спутникового ретранслятора. Рассмотрим эти технологии:

· SCPC (Single Channel Per Carrier) активно применяют для построения небольших сетей с интенсивным трафиком. Каждая ЗС, реализующая SCPC, имеет выделенный постоянный сегмент емкости спутникового ретранслятора и поддерживает постоянное соединение. Основное достоинство данной технологии состоит в том, что она гарантирует необходимую пропускную способность канала спутниковой связи, а основной недостаток – отсутствие в ней возможности динамического перераспределения ресурса ретранслятора между узлами сети.

· DAMA (Demand Assigned Multiple Access) предоставляет ресурс спутникового ретранслятора по требованию. В сетях с технологией DAMA канал связи выделяется пользователю только на время проведения сеанса связи, что значительно экономит ресурсы спутникового ретранслятора. Структура канала в этой сети аналогична структуре канала SCPC . В некоторых реализациях технологии DAMA предусмотрена возможность установления соединений с разной пропускной способностью для разных сеансов связи. DAMA оптимальна для создания телефонных сетей с полносвязной топологией. Ресурс ретранслятора распределяется центральной станцией сети, что можно считать основным недостатком технологии, так как функционирование всей сети зависит от состояния одной этой станции.

· TDMA (Time Division Multiple Access) предоставляет множеству станций динамический доступ к общему каналу с временным разделением. В отличие от технологии DAMA с ее достаточно большим временем установления соединения такой доступ предоставляется значительно быстрее. Однако ЗС сети TDMA стоят довольно дорого, поскольку любая из этих станций – даже с самым минимальным трафиком – должна передавать данные со скоростью, равной общей пропускной способности разделяемого по времени канала. В сетях TDMA центральная управляющая станция, как правило, отсутствует.

· TDM/TDMA (Time Division Multiplexing/Time Division Multiple Access) – комбинированнаятехнологиясетейстопологиейтипа«звезда». В сети TDM/TDMA центральная ЗС связывается со станциями пользователей при помощи одного или нескольких закрепленных каналов TDM (с временным мультиплексированием), а станции пользователей осуществляют доступ к центральной ЗС через каналы TDMA . Поскольку все станции пользователей напрямую взаимодействуют только с центральной ЗС, появляется возможность применять довольно маломощные станции, скомпенсировав недостаток их энергетики использованием антенны большого диаметра и мощного передатчика на центральной ЗС. За счет такого дисбаланса параметров станций удается существенно снизить стоимость проектов с большим числом станций пользователей. Обязательное наличие центральной ЗС (которая выполняет функцию концентратора сети) обусловливает высокие требования к ее готовности – ведь от состояния этой станции зависит функционирование всей сети.

В сети TDM/TDMA данные, передаваемые между двумя любыми станциями пользователей, дважды проходят через спутник-ретранслятор («двойной скачок»). При этом возникает существенная (1–2 с ) задержка сигнала, которая делает данную сеть малопригодной для использования телекоммуникационных приложений, чувствительных к таким задержкам.

Поддержка рассмотренных выше основных технологий реализована во многих современных аппаратных средствах спутниковой связи. Очень часто имеет смысл применять в одной сети несколько технологий одновременно. Так, например, для построения крупномасштабной корпоративной телекоммуникационной инфраструктуры можно рекомендовать сочетание технологий TDM/TDMA и DAMA . Последняя из них обеспечит телефонную и факсимильную связь, сделает возможной организацию аудио- и видеоконференций, в то время как с помощью подсети TDM/TDMA можно будет осуществлять передачу данных.

Вторая глава посвящена выбору параметров спутника: формы и высоты орбиты, частотного диапазона, в котором будет транслироваться сигнал и технологии передачи данных.

Для нашего проекта предпочтение отдано ИСЗ на геостационарной орбите, что позволит охватить нужную площадь земной поверхности и избавиться от использования сложной аппаратуры слежения за траекторией спутника.

Передача сигнала будет осуществляться в Ku- диапазоне (11/14 ГГц ), что дает возможность для работы с антеннами малого диаметра и маломощными передатчиками.

Для передачи информации можно рекомендовать сочетание технологий TDM/TDMA и DAMA . Последняя из них обеспечит телефонную и факсимильную связь, сделает возможной организацию аудио- и видеоконференций, в то время как с помощью подсети TDM/TDMA можно будет осуществлять передачу данных.

3 . Энергетический расчет спутниковой линии

Основная особенность спутниковых линий связи – большое затухание радиосигнала на участках линии. Так при высоте орбиты ИСЗ в 36000 км затухание радиосигнала на участке достигает 200 дБ. Кроме этого, радиосигнал претерпевает случайные изменения вследствие поглощения радиоволн в атмосфере (дождь, снег, туман), их рефракции и деполяризации, Фарадеевского вращения плоскости поляризации. На приёмные устройства воздействуют помехи в виде излучений космоса, Солнца, Земли и др. планет.

Правильный и точный учет всех особенностей спутниковой связи позволяет выполнить оптимальное проектирование системы связи, обеспечить её надежную работу в наиболее сложных условиях и в то же время исключить излишние энергетические затраты, приводящие к неоправданному усложнению наземной и бортовой аппаратуры.

В энергетическом смысле для линии «ЗС-СР-ЗС» (земная станция – спутник-ретранслятор – земная станция) оба участка напряженные и неравнозначные: первый – из-за стремления уменьшить мощность передатчика земной станции и относительно низкой чувствительности приемника ретранслятора, второй – из-за ограничений на массу, габариты и энергетику ретранслятора, т.е. ограничения на мощность бортового передатчика.

Для участка ЗС-СР мощность сигнала на входе бортового приёмника можно определить из первого уравнения передачи

, [дБ] . (3.1)

Аналогично для участка СР-ЗС

, [дБ], (3.2)

где – потери в антенно-волноводном тракте передачи (приёма) земной станции или бортового ретранслятора;

– коэффициент передачи по мощности антенно-волноводного тракта передачи или приёма;

– дополнительное затухание радиосигнала на участке ЗС-СР (СР-ЗС).

Потери в антенно-волноводном тракте зависят от его конструкции и диапазона рабочих частот. Обычно при расчетах принимают , , .

3. 1 Расчёт затухания радиосигнала на участках линии спутниковой связи

Полное затухание радиосигналов в линиях спутниковой связи определяется потерями в свободном пространстве и дополнительными потерями , обусловленными особенностями функционирования систем спутниковой связи:

_, [дБ]. (3.3)

Потери энергии радиоволн при распространении в свободном пространстве определяются в соответствии с выражением

,[дБ] , (3.4)

где – наклонная дальность на участках радиолинии КС, определяемая как