Communication sans fil - Satellite

Un satellite est un objet qui tourne autour d'un autre objet. Par exemple, la Terre est un satellite du Soleil et la Lune est un satellite de la Terre.

UNE communication satellite est un microwave repeater stationdans un espace utilisé pour les signaux de télécommunication, de radio et de télévision. Un satellite de communication traite les données provenant d'une station terrienne et il convertit les données sous une autre forme et les envoie à la deuxième station terrienne.

Comment fonctionne un satellite

Deux stations sur terre veulent communiquer par diffusion radio mais sont trop éloignées pour utiliser les moyens conventionnels. Les deux stations peuvent utiliser une station relais pour leur communication. Une station terrienne transmet le signal au satellite.

Uplink frequencyest la fréquence à laquelle la station au sol communique avec le satellite. Le transpondeur satellite convertit le signal et l'envoie à la deuxième station terrienne, et cela s'appelleDownlink frequency. La deuxième station terrienne communique également avec la première de la même manière.

Avantages du satellite

Les avantages des communications par satellite sont les suivants -

  • La zone de couverture est très élevée que celle des systèmes terrestres.
  • Le coût de transmission est indépendant de la zone de couverture.
  • Des bandes passantes plus élevées sont possibles.

Inconvénients du satellite

Les inconvénients des communications par satellite sont les suivants:

  • Le lancement de satellites sur des orbites est un processus coûteux.
  • Les bandes passantes s'épuisent progressivement.
  • Temps de propagation élevé pour les systèmes satellitaires par rapport aux systèmes terrestres conventionnels.

Bases de la communication par satellite

Le processus de communication par satellite commence à un earth station. Ici, une installation est conçue pour transmettre et recevoir des signaux d'un satellite en orbite autour de la terre. Les stations terriennes envoient des informations aux satellites sous la forme de signaux haute puissance et haute fréquence (gamme GHz).

Les satellites receive et retransmit les signaux sont renvoyés vers la Terre où ils sont reçus par d'autres stations terriennes dans la zone de couverture du satellite. Satellite's footprint est la zone qui reçoit un signal de force utile du satellite.

Le système de transmission de la station terrienne au satellite via un canal est appelé le uplink. Le système du satellite à la station terrienne en passant par le canal est appelé ledownlink.

Bandes de fréquences satellites

Les bandes de fréquences des satellites couramment utilisées pour la communication sont les Cband, Ku-band, et Ka-band. La bande C et la bande Ku sont les spectres de fréquences couramment utilisés par les satellites d'aujourd'hui.

Il est important de noter qu'il existe une relation inverse entre la fréquence et la longueur d'onde, c'est-à-dire que lorsque la fréquence augmente, la longueur d'onde diminue, cela aide à comprendre la relation entre antenna diameter et transmission frequency. Des antennes plus grandes (antennes paraboliques) sont nécessaires pour capter le signal avec une longueur d'onde croissante.

Orbites terrestres

Un satellite, lorsqu'il est lancé dans l'espace, doit être placé sur une certaine orbite pour fournir une voie particulière à sa révolution, afin de maintenir l'accessibilité et de servir son objectif qu'il soit scientifique, militaire ou commercial. De telles orbites qui sont assignées aux satellites, par rapport à la terre sont appelées commeEarth Orbits. Les satellites sur ces orbites sont des satellites en orbite terrestre.

Les types importants d'orbites terrestres sont -

  • Orbite terrestre géo-synchrone
  • Orbite terrestre géostationnaire
  • Orbite terrestre moyenne
  • Orbite terrestre basse

Satellites géosynchrones en orbite terrestre (GEO)

Un satellite géo-synchrone en orbite terrestre est un satellite placé à une altitude de 22 300 miles au-dessus de la Terre. Cette orbite est synchronisée avec unside real day(c'est-à-dire 23 heures 56 minutes). Cette orbite peuthave inclination and eccentricity. Ce n'est peut-être pas circulaire. Cette orbite peut être inclinée aux pôles de la terre. Mais il semble stationnaire lorsqu'il est observé depuis la Terre.

La même orbite géo-synchrone, si elle est circularet dans le plan de l'équateur, on l'appelle orbite géo-stationnaire. Ces satellites sont placés à 35 900 km (identique à géosynchrone) au-dessus de l'équateur terrestre et ils continuent à tourner par rapport à la direction de la Terre (d'ouest en est). Ces satellites sont considérésstationary par rapport à la terre et d'où son nom l'indique.

Les satellites géostationnaires en orbite terrestre sont utilisés pour les prévisions météorologiques, la télévision par satellite, la radio par satellite et d'autres types de communications mondiales.

La figure ci-dessus montre la différence entre les orbites géo-synchrones et géo-stationnaires. L'axe de rotation indique le mouvement de la Terre.

Le point principal à noter ici est que chaque orbite géo-stationnaire est une orbite géo-synchrone. Mais chaque orbite géo-synchrone n'est PAS une orbite géo-stationnaire.

Satellites en orbite terrestre moyenne (MEO)

Les réseaux de satellites en orbite terrestre moyenne (MEO) orbiteront à des distances d'environ 8 000 miles de la surface de la Terre. Les signaux émis par un satellite MEO parcourent une distance plus courte. Cela se traduit par une puissance de signal améliorée à l'extrémité de réception. Cela montre que des terminaux de réception plus petits et plus légers peuvent être utilisés à l'extrémité de réception.

Comme le signal parcourt une distance plus courte vers et depuis le satellite, le délai de transmission est moindre. Transmission delay peut être défini comme le temps nécessaire à un signal pour remonter vers un satellite et redescendre vers une station de réception.

Pour les communications en temps réel, plus le délai de transmission est court, meilleur sera le système de communication. Par exemple, si un satellite GEO a besoin de 0,25 seconde pour un aller-retour, alors le satellite MEO a besoin de moins de 0,1 seconde pour effectuer le même voyage. Les MEO fonctionnent dans la gamme de fréquences de 2 GHz et plus.

Satellites en orbite terrestre basse (LEO)

Les satellites LEO sont principalement classés en trois catégories, à savoir les petits LEO, les gros LEO et les Mega-LEO. Les LEO seront en orbite à une distance de 500 à 1000 miles au-dessus de la surface de la terre.

Cette distance relativement courte réduit le délai de transmission à seulement 0,05 seconde. Cela réduit encore le besoin d'équipement de réception sensible et encombrant. Les petits LEO fonctionneront dans la gamme 800 MHz (0,8 GHz). Les gros LEO fonctionneront dans la plage de 2 GHz ou plus, et les méga-LEO dans la plage de 20 à 30 GHz.

Les fréquences plus élevées associées à Mega-LEOs se traduit par une plus grande capacité de transport d'informations et des rendements à la capacité d'un schéma de transmission vidéo en temps réel à faible retard.

Plates-formes haute altitude longue endurance (HALE)

Les plates-formes expérimentales HALE sont essentiellement des avions très efficaces et légers transportant du matériel de communication. Cela agira commevery low earth orbit geosynchronous satellites.

Ces embarcations seront alimentées par une combinaison de batteries et d'énergie solaire ou de moteurs à turbine à haut rendement. Les plateformes HALE offrironttransmission delays of less than 0.001 seconds à une altitude de seulement 70000 pieds, et même better signal strength pour appareils récepteurs portables très légers.

Slots orbitaux

Ici, il peut se poser une question qui avec plus de 200 satelliteslà-haut en orbite géosynchrone, comment les empêcher de se heurter ou d'essayer d'utiliser le même emplacement dans l'espace? Pour répondre à ce problème, des organismes de réglementation internationaux comme l'Union internationale des télécommunications (ITU) et des organisations gouvernementales nationales comme la Federal Communications Commission (FCC) désignent les emplacements sur l'orbite géosynchrone où les satellites de communication peuvent être localisés.

Ces emplacements sont spécifiés en degrés de longitude et sont appelés orbital slots. La FCC et l'UIT ont progressivement réduit l'espacement requis à seulement 2 degrés pour les satellites en bande C et Ku en raison de l'énorme demande de créneaux orbitaux.