Stație terestră ( ing. Stație terestră ) - conform definiției Uniunii Internaționale de Telecomunicații [1] - o stație a serviciului de comunicații spațiale situată pe suprafața Pământului (inclusiv nave) sau pe o aeronavă în atmosferă, sub limita spatiului . O stație terestră comunică cu stațiile spațiale instalate la bordul navelor spațiale sau cu alte stații terestre prin relee amplasate în spațiu . Termenul „stație terestră” a fost folosit de la sfârșitul anilor 1960 [2] [3] și a fost adoptat pentru a-l deosebi de o stație terestră care funcționează într-o rețea radio terestră și nu utilizează nave spațiale [4] .
Stațiile terestre utilizate în sistemele de comunicații spațiale pot fi împărțite în două clase mari - stații utilizate pentru a controla și controla navele spațiale și pentru a comunica cu acestea ( de exemplu TT & C - urmărire, telemetrie și comandă ) și stații ale rețelelor de comunicații prin satelit utilizate pentru a transfera informații între ele prin sateliți de telecomunicații specializați . Compoziția stației terestre, în forma sa cea mai generală, include comunicații spațiale ( o antenă cu echipamente de recepție și/sau de transmisie), echipamente de formare a canalelor care transmit informații pe un canal radio, echipamente de procesare a datelor și echipamente de interfață pentru transmiterea informațiilor prin rețele terestre . Compoziția și dispunerea specifică a echipamentelor stației terestre variază într-o gamă foarte largă în funcție de sarcinile efectuate, distanța până la navă spațială și tipul orbitei acesteia [5] .
Stațiile de comunicații spațiale au apărut la sfârșitul anilor 1950 pentru a opera nave spațiale lansate pe orbite apropiate de Pământ și în spațiul profund . Inițial, astfel de stații făceau parte din complexele de comandă și măsurare care urmăresc navele spațiale, primesc telemetrie și date aplicate de la acestea și transmit comenzi, setări și programe. Pentru transmiterea de programe de televiziune, comunicații telefonice și telegrafice prin primii sateliți de telecomunicații s-au folosit și echipamentele și capacitățile stațiilor de comandă și măsurare [6] [7] . De la mijlocul anilor 1960, comunicațiile prin satelit au început să se dezvolte activ ca o industrie separată. Au început să fie create rețele și sisteme de satelit care furnizează canale de comunicație și transmisie pe distanțe globale, precum americanul „ COMSAT ”, sovietic „ Orbit ” [8] , internațional „ Intelsat ”, pentru care au fost dezvoltate stații terestre speciale și construit. În anii 1970, instalarea stațiilor terestre mobile, care furnizează comunicații telefonice globale, a început pe nave și apoi pe alte obiecte mobile. Începând cu anii 1980, a început dezvoltarea benzii Ku de înaltă frecvență pentru comunicațiile prin satelit , ceea ce a făcut posibilă reducerea semnificativă a dimensiunii antenelor și a costului stațiilor terestre. În anii 1990, a avut loc o tranziție de la comunicațiile analogice prin satelit și difuzarea la cele digitale , iar distribuția în masă a stațiilor terestre a început atât în domeniul recepției TV individuale, cât și al transmisiei de date [9] . În anii 2010, ca urmare a dezvoltării benzii Ka cu frecvență și mai mare și a apariției sateliților de comunicații de mare capacitate ( ing. HTS ), costul comunicațiilor prin satelit a scăzut semnificativ [10] , ceea ce a condus la o creștere bruscă. creșterea numărului de stații terestre abonate [11] . Următoarea rundă de utilizare în masă a stațiilor terestre prin satelit poate fi asociată cu dezvoltarea unor sisteme de mare capacitate pe orbită joasă, cum ar fi Starlink și OneWeb [12] .
Stațiile terestre pentru controlul și monitorizarea serviciului sunt concepute pentru a primi informații telemetrice de la nave spațiale, pentru a transmite acțiuni și programe de control către navă spațială, pentru a efectua măsurători ale traiectoriei (măsoară coordonatele unghiulare ale vehiculului și distanța până la acesta), pentru a monitoriza starea și funcționarea acestuia. sarcina utilă a vehiculului în timpul testelor de zbor și în timpul funcționării [13] . Astfel de stații fac parte din Complexul de Comandă și Măsurare - un set de instrumente și servicii care controlează zborul vehiculelor de lansare și al obiectelor spațiale. Punctele complexului de comandă-măsurare pot fi amplasate pe uscat, pe nave sau la bordul aeronavelor [14] . Ca parte a stațiilor de control ale proprietarilor de constelații de sateliți și ale autorităților de supraveghere , există și instrumente pentru geolocalizarea stațiilor terestre de comunicații prin satelit și căutarea surselor de interferență în rețelele de satelit [15] [16] .
Stațiile de comunicații în spațiu adânc sunt proiectate pentru comunicațiile radio între centrele de control și navele spațiale situate la o distanță considerabilă de Pământ. Pentru a asigura recepția semnalelor slabe de la navele spațiale și transmiterea informațiilor pe distanțe spațiale, astfel de stații sunt echipate cu antene reflectoare mari care asigură un câștig mare al semnalului, emițătoare puternice și receptoare cu zgomot redus extrem de sensibile [18] [19] .
Tipurile de stații terestre prin satelit (ESSS) și domeniile lor de aplicare sunt foarte diverse, iar gama lor este extrem de largă. Este posibilă împărțirea ZSSS în funcție de serviciile furnizate (transmisie și recepție de informații video, date, vorbire etc.), în funcție de execuție (staționar, portabil, mobil, mobil), în funcție de rolul în rețeaua de satelit (abonat, coloană vertebrală, centrală), conform metodei de organizare a comunicațiilor (doar recepție, transmisie, transmisie), interval de frecvență de operare ( UHF , L-band , S-band , C-band , X-band , Ku-band , Banda Ka [20] ), după tipul de orbită utilizat pentru navele spațiale de comunicații ( geostaționare , eliptică înaltă , medie și joasă ). Pentru consumatorii de servicii de comunicații, stațiile terestre abonate sunt de cel mai mare interes, al căror aspect este determinat în principal de două caracteristici. Primul este tipul de orbită utilizat și, în consecință, distanța stației de satelitul releu și necesitatea de a o însoți cu o antenă. Al doilea este că stația terestră aparține unuia dintre principalele servicii prin satelit: fix , de radiodifuziune sau mobil [21] .
Stațiile de abonat ale serviciului de radiodifuziune (RSS) sunt dispozitive care primesc programe de televiziune și radio difuzate prin sateliți de comunicații [22] . Difuzarea modernă prin satelit se realizează prin vehicule geostaționare care sunt staționare în raport cu observatorul Pământului, ceea ce permite utilizarea unor sisteme de antene relativ simple, care vizează satelitul o singură dată și nu necesită urmărirea ulterioară a acestuia [23] . Stațiile de emisie prin satelit de recepție funcționează atât în rețele de distribuție, livrând programe către centrele regionale de televiziune și mai departe prin rețelele terestre locale către consumatori, cât și în rețelele de difuzare directă , furnizând conținut către receptorii individuali și stațiile principale ale rețelelor de cablu [24] .
Stațiile de recepție pentru transmisia prin satelit includ o antenă , un amplificator-convertor de recepție , un traseu de cablu și un receptor de satelit (receptor). Cu recepția individuală, receptorul este instalat direct la abonat (poate face parte dintr-un televizor sau computer ), iar la centrele de televiziune și stațiile principale, receptoarele fac parte din echipamentul lor. Stațiile de recepție de transmisie directă funcționează în banda Ku și sunt echipate cu antene cu dimensiuni variind de la câteva zeci de centimetri până la un metru și jumătate [23] . Stațiile rețelei de distribuție folosesc și banda C inferioară, deoarece este mai rezistentă la condițiile meteorologice, și antene mai mari [25] .
Serviciul fix prin satelit (FSS) include stații terestre instalate permanent într-o locație dată sau care își schimbă locația într-o zonă dată [22] . Stațiile FSS primesc și transmit date prin sateliți geostaționari în benzile C (4/6 GHz), Ku (11/14 GHz) și Ka (20/30 GHz) și trebuie să respecte cerințele Regulamentului radio . În funcție de scopul și fluxurile de informații transmise, stațiile terestre de acest tip sunt de obicei împărțite în principale sau centrale (CZS) și mici ( VSAT , MZS) [21] .
Stații terestre principaleStațiile terestre de coloană vertebrală (este folosită și numele „ teleport ” [27] ) operează în sisteme de comunicații internaționale, de coloană vertebrală și zonală și organizează transmisii multiplex , comunicații telefonice multicanal, transmisii de date de mare viteză și canale radiale „centru-periferie”. Parametrii și costul unei stații principale depind în mare măsură de sistemul său de antenă . Cu cât diametrul antenei este mai mare, cu atât costul acesteia este mai mare și debitul stației este mai mare. Antenele stației de coloană vertebrală sunt echipate cu sisteme de urmărire pentru a le menține îndreptate către un satelit GSO sau în mod continuu către satelitul negeostationar dorit. Stațiile de coloană vertebrală includ, de asemenea , amplificatoare de recepție și transmisie , ghiduri de undă și trasee de cablu , echipamente de formare a canalelor care asigură transmisia de informații pe un canal radio, sisteme de alimentare cu energie, interfețe cu rețele terestre de coloană [21] .
Stații terestre miciStațiile terestre mici, numite și VSAT ( Very Small Aperture Terminal ) sunt utilizate pe scară largă ca stații de abonat în rețelele departamentale și corporative și pentru conectarea la Internet prin satelit . Astfel de stații au antene mici, de obicei până la un metru pentru banda Ka, până la un metru și jumătate pentru Ku și până la 2,5 metri pentru C. Cel mai comun mod de operare pentru stațiile mici este o „ stea ”, unde informațiile sunt schimbat doar între abonați și centru , dar există și rețele VSAT complet conectate (mesh). Stațiile VSAT includ o antenă de satelit , amplificatoare convertitoare de recepție și transmisie , rute de cablu și un modem satelit care asigură transmisia de date de la echipamentul de la sol [28] .
Stațiile VSAT pot fi fie staționare, fie parte din complexe mobile - portabile sau mobile, pentru a funcționa din opriri. Există, de asemenea, stații mobile VSAT concepute pentru a funcționa pe nave , mașini, avioane, trenuri. Astfel de stații, pe de o parte, asigură comunicarea în mișcare și, pe de altă parte, funcționează în aceleași rețele ca și stațiile din serviciul fix. Stațiile mobile VSAT folosesc antene capabile să urmărească și să mențină continuu direcția către satelit, fie motorizate, fie controlate electronic [29] .
Urmărirea continuă a unui satelit de către o antenă este, de asemenea, necesară pentru stațiile terestre ale rețelelor promițătoare de bandă largă pe orbită joasă și reprezintă principala problemă în crearea acestora [30] [31] .
Serviciul mobil prin satelit (MSS) include stații concepute pentru a funcționa în mișcare, portabile sau montate pe vehicule [22] . Exemple tipice de stații terestre pentru comunicații mobile prin satelit sunt telefoanele prin satelit și terminalele de transmisie de date ale sistemelor Inmarsat , Iridium , Thuraya , geamanduri Cospas-Sarsat , terminalele Gonets și Orbcomm și altele [32] . Majoritatea stațiilor de comunicații mobile prin satelit prin nave spațiale geostaționare și pe orbită joasă funcționează în banda L , mai rar în banda UHF și S [20] și folosesc antene cu direcție joasă , ceea ce face posibilă abandonarea sistemelor de ghidare și simplificarea echipamentul pe cât posibil [33] . Utilizarea benzilor de frecvență joasă și a antenelor slab direcționale cu câștig scăzut duce la faptul că lățimea de bandă a canalului de comunicație este redusă, astfel încât astfel de sisteme sunt concentrate pe transmisia de voce și/sau de date cu viteză redusă și costul serviciile lor sunt mult mai mari decât comunicațiile fixe prin satelit. Dar, în același timp, nu au nicio alternativă atunci când folosesc dispozitive portabile personale precum telefoanele prin satelit [32] . Dacă obiectele în mișcare au nevoie de transmisie de date de mare viteză , atunci acestea sunt echipate cu stații VSAT din benzile Ku și Ka, capabile să funcționeze în rețele fixe și echipate cu antene cu capacitatea de a urmări automat satelitul [34] . În viitor, stațiile sistemelor de bandă largă cu orbită joasă, cum ar fi Starlink și OneWeb [12] vor fi, de asemenea, utilizate pentru aceasta .
| Conexiune prin satelit | |
|---|---|
| Articole principale | |
| Echipamente | |
| Standarde și protocoale | |
| Operatori de transmisie prin satelit |
|
| Operatori și servicii de comunicații prin satelit | |
| Producția de sateliți de comunicații | |