Спутниковые системы связи отличаются прежде всего размерами, конфигурацией и расположением на поверхности Земли возможных зон обслуживания, характеристиками каналов связи, необходимым для передачи заданных потоков информации энергетическим потенциалом и способами его обеспечения. Поэтому, естественно представляет интерес сравнение достоинств и недостатков различных систем, определение областей их применения при решении конкретных задач спутниковой связи. Возможности систем по обслуживанию различных регионов Земли.
Системы с КА на геостационарной орбите имеют наибольшую зону радиовидимости (ЗРВ) и могут обеспечивать связью огромные территории. Однако поскольку геостационарная орбита проходит строго над экватором, эти системы принципиально не могут обеспечивать связью приполярный и полярные районы Земли из-за низкого угла места антенн земных станций.
Кроме того, при использовании в системе двух и более КА для расширения обслуживаемой территории возникают ограничения по применению некоторых двухсторонних видов связи таких как дуплексная телефонная связь, из-за большого времени задержки сигнала превышающего заданную МСЭ норму.
Следует отметить и тот факт, что на геостационарной орбите в настоящее время уже расположено большое количество КА, и размещение новых в заданных точках стояния с требуемой электромагнитной совместимостью представляет серьезную трудность. В отличие от систем с геостационарными КА, системы- с КА на круговых эллиптических орбитах имеют много вариантов построения группировок, отличающихся количеством используемых в них КА, структурой построения, высотой и наклонением орбит. В зависимости от поставленных задач и выбора группировки КА такие системы могут обеспечивать периодическую и непрерывную связь, обслуживать любые территории, вплоть до глобального охвата Земли, без нарушения норм МСЭ по задержке сигнала.
Для работы таких систем требуется наличие группировки КА, как правило, с фиксированным положением спутников в пространстве, при этом связанных между собой на обслуживаемой территории с помощью либо межспутниковых, либо наземных ретрансляторов.
Вместе с тем при обслуживании отдельных территорий, ограниченных в широтном и в долготном направлениях, группировка КА над остальными территориями остается неиспользованной и, следовательно, избыточной. Однако, даже если система с КА на круговых орбитах первоначально строится как региональная и только в этом регионе имеет
соответствующую наземную инфраструктуру, то в последующем сфера ее обслуживания может быть расширена путем подключения к ней новых территорий (государств) в различных частях мира. Для этого на подключаемых территориях достаточно установить дополнительные координирующие станции. Поэтому избыточность КА в космической группировке можно рассматривать в
качестве задела на развитие системы. Зависимость количества
спутников в группировках на круговых орбитах от их высоты и наклонения при глобальном обслуживании показана на рис.1
В некоторых случаях системы с КА на эллиптичёских орбитах применяются как дополнения к системам с геостационарными КА для обслуживания приполярных и полярных областей. К ним относится, в частности, система "Молния-1", имеющая в составе космической группировки четыре КА с высотой орбиты в апогее около 40 000 км и периодом обращения КА 12 ч. КА в этой группировке работают поочередно, каждый в течение 6ч, и обеспечивают связью северное полушарие Земли.
При обслуживании системами с КА на эллиптических орбитах ограниченных по величине территории можно получить определенный выигрыш в количестве КА по сравнению с числом их на круговых орбитах. Однако следует иметь в виду, что чем меньше по размерам обслуживаемая территория ниже требуемая высота орбиты в апогее, тем меньший эксцентриситет эллипса можно реализовать, и поэтому эллиптическая орбита приближается по форме к круговой.
Энергетические соотношения в системах. Эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ), требуемая для создания необходимого соотношения сигнал/помеха на входе "приемников земных станций и бортового ретранслятора, при прочих равных условиях пропорциональна квадрату расстояния от станций до КА. Поэтому выигрыш по этому параметру имеют системы с меньшей высотой орбиты КА. Следует только учитывать, что этот выигрыш зависит от расположения земных станций в зоне радиовидимости их КА и будет минимальным на краях зоны и максимальным в подспутниковой точке. Разница в ЭИИМ между подспутниковой зоной с зонами на краях ЗРВ тем больше, чем ниже высота орбиты.
У системы Iridium, например, выигрыш в требуемой ЭИИМ по отношению к системе с КА на геостационарной орбите при угле места антенны земной станции 10° составляет от 26 до 30дБ. Вместе с тем важно отметить, что если площади на поверхности Земли, освещаемые лучом геостационарного КА и лучами КА на круговых или эллиптических орбитах с любой высотой равны, то энергетические затраты всех этих систем, независимо от высоты орбиты, будут одинаковы. Поэтому с увеличением высоты орбиты для освещения одних и тех же площадей на поверхности Земли необходимо применять на КА все более узкие лучи с большим коэффициентом усиления, характеристики каналов связи. Важнейшим достоинством системы с КА на геостационарной орбите является то, что обслуживаемая ею территория с течением времени практически не изменяется, поскольку период обращения КА равен периоду вращения Земли вокруг своей оси. Это позволяет создавать именно в такой системе каналы связи с постоянными параметрами, аналогичные каналам проводной и других видов наземной связи.
В отличие от систем с геостационарными КА, каналы связи в системах с КА на круговых и эллиптических орбитах, как правило, включают в себя несколько звеньев с межспутниковыми или наземными ретрансляторами, и каналы связи в них имеют динамический характер : маршруты прохождения сигналов от одного абонента к другому, их протяженность, частоты и другие параметры с течением времени изменяются в результате перемещений КА по своим орбитам и вращения Земли. У систем с КА на эллиптических орбитах, кроме того, со временем меняется и высота орбиты, причем чем ниже орбита КА, тем быстрее происходят эти изменения.
Исходя из этих особенностей канала связи можно определить и области использования таких систем - их можно применять для проведения телефонных переговоров обмена данными, передачи сообщений и в других областях, где не требуется постоянство параметров канала в течение длительного времени, но такие системы нельзя использовать, например, для непосредственного телевизионного вещания.
предыдущая страница | начало | следующая страница| глоссарий