Földi állomás ( eng. Earth station ) - a Nemzetközi Távközlési Unió meghatározása szerint [1] - az űrkommunikációs szolgálatnak a Föld felszínén (ideértve a hajókat is) vagy a légkörön belül, a légkör alatt elhelyezkedő állomása . térhatár . A földi állomások az űrhajók fedélzetére telepített űrállomásokkal vagy más földi állomásokkal az űrben elhelyezett reléken keresztül kommunikálnak . A "földi állomás" kifejezést az 1960-as évek vége óta használják [2] [3]és azért fogadták el, hogy megkülönböztesse a földi rádiókommunikációs hálózatban működő, űrhajót nem használó földi állomástól [4] .
Az űrkommunikációs rendszerekben használt földi állomások két nagy osztályba sorolhatók - az űrhajók vezérlésére és vezérlésére, valamint a velük való kommunikációra szolgáló állomásokra ( TT & C - követés, telemetria és parancs ) és a műholdas kommunikációs hálózatok állomásaira. hogy információkat továbbítsanak közöttük speciális távközlési műholdakon . A földi állomás összetétele a legáltalánosabb formában űrkommunikációt ( antenna vevő- és/vagy adóberendezéssel), rádiócsatornán információt továbbító csatorna-képző berendezést , adatfeldolgozó berendezést és információátvitelre szolgáló interfész berendezést tartalmaz. földi hálózatok . A földi állomások berendezéseinek sajátos összetétele és elrendezése igen széles tartományban változik az elvégzett feladatoktól, az űrhajó távolságától és pályájának típusától függően [5] .
Az űrkommunikációs állomások az 1950-es évek végén jelentek meg a Föld-közeli pályára és a mélyűrbe indított űrhajók működtetésére . Kezdetben az ilyen állomások olyan parancsnoki és mérési komplexumok részét képezték, amelyek nyomon követték az űrhajókat, telemetriát és alkalmazott adatokat fogadtak tőlük, valamint parancsokat, beállításokat és programokat továbbítottak. A televíziós műsorok továbbítására, a telefon- és távírókommunikációra az első távközlési műholdakon keresztül a parancsnoki és mérőállomások felszerelését és képességeit is felhasználták [6] [7] . Az 1960-as évek közepe óta a műholdas kommunikáció külön iparágként kezdett aktívan fejlődni. Megkezdődtek olyan műholdhálózatok és rendszerek kialakítása, amelyek gerinchálózati kommunikációs csatornákat és globális távolságokra sugároznak, mint például az amerikai „ COMSAT ”, a szovjet „ Orbit ” [8] , a nemzetközi „ Intelsat ”, amelyekhez speciális földi állomásokat fejlesztettek, ill. épült. Az 1970-es években megkezdődött a globális telefonkommunikációt biztosító mobil földi állomások telepítése hajókon, majd más mobil objektumokon. Az 1980-as évek óta megkezdődött a nagyfrekvenciás Ku-sáv fejlesztése a műholdas kommunikációhoz , amely lehetővé tette az antennák méretének és a földi állomások költségeinek jelentős csökkentését. Az 1990-es években az analóg műholdas kommunikációról és műsorszórásról áttértek a digitálisra , és megkezdődött a földi állomások tömeges elosztása mind az egyéni TV-vétel , mind az adatátvitel terén [9] . A 2010-es években a még magasabb frekvenciájú Ka-sáv fejlesztése és a nagy kapacitású kommunikációs műholdak ( eng. HTS ) megjelenése következtében a műholdas kommunikáció költségei jelentősen csökkentek [10] , ami meredek emelkedéshez vezetett. az előfizetői földi állomások számának növekedése [11] . A műholdas földi állomások tömeges használatának következő köre olyan nagy kapacitású , kispályás rendszerek kifejlesztéséhez köthető, mint a Starlink és a OneWeb [12] .
A szolgálatirányítást és felügyeletet szolgáló földi állomásokat úgy tervezték, hogy telemetrikus információkat fogadjanak az űrjárművekről, vezérlési műveleteket és programokat továbbítsanak az űrrepülőgépnek, pályaméréseket végezzenek (megmérjék a jármű szögkoordinátáit és a hozzá való távolságot), figyelemmel kísérjék a jármű állapotát és működését. a jármű hasznos terhelése a repülési tesztek és az üzemeltetés során [13] . Az ilyen állomások a Command and Measurement Complex részét képezik - olyan eszközök és szolgáltatások készletét, amelyek irányítják a hordozórakéták és az űrobjektumok repülését. A parancsnoki-mérő komplexum pontjai elhelyezkedhetnek szárazföldön, hajókon vagy repülőgépek fedélzetén [14] . A műholdkonstellációk tulajdonosai és a felügyeleti hatóságok vezérlőállomásai részeként a műholdas kommunikáció földi állomásainak földrajzi helymeghatározására és a műholdhálózatokban az interferenciaforrások keresésére szolgáló eszközök is rendelkezésre állnak [ 15] [16] .
A mélyűri kommunikációs állomásokat a Földtől jelentős távolságra lévő irányítóközpontok és űrhajók közötti rádiókommunikációra tervezték. Az űrhajók gyenge jeleinek vétele és az információ űrtávolságon történő továbbítása érdekében az ilyen állomásokat nagy jelerősítést biztosító nagy reflektorantennákkal , nagy teljesítményű adókkal és rendkívül érzékeny, alacsony zajszintű vevőkkel [18] [19] látják el .
A műholdas földi állomások (ESSS) típusai és alkalmazási területeik igen változatosak, hatókörük rendkívül széles. Lehetőség van a ZSSS felosztására a nyújtott szolgáltatások (videó információ, adat, beszéd továbbítása és vétele, stb.), a végrehajtás szerint (helyhez kötött, hordozható, mobil, mobil), a műholdas hálózatban betöltött szerep szerint. (előfizetői, gerinchálózati, központi), a szervezeti kommunikáció módja szerint (csak vétel, adás, adás), működési frekvenciatartomány ( UHF , L-sáv , S-sáv , C-sáv , X-sáv , Ku-sáv , Ka-sáv [20] ), a kommunikációs űrjárművekhez használt pálya típusa szerint ( geostacionárius , magas elliptikus , közepes és alacsony ). A kommunikációs szolgáltatások fogyasztói számára az előfizetői földi állomások a legnagyobb érdeklődésre számot tartóak, amelyek megjelenését elsősorban két jellemző határozza meg. Az első a használt pálya típusa, és ennek megfelelően az állomás távolsága a közvetítő műholdtól, és annak szükségessége, hogy azt antennával kell kísérni. A második az, hogy a földi állomás az egyik fő műholdas szolgáltatáshoz tartozik: vezetékes , műsorszóró vagy mobil [21] .
A műsorszóró szolgáltatás (RSS) előfizetői állomásai olyan eszközök, amelyek kommunikációs műholdakon keresztül sugárzott televízió- és rádióműsorokat vesznek [22] . A modern műholdas műsorszórás a földmegfigyelőhöz képest álló geostacionárius járműveken keresztül valósul meg , ami lehetővé teszi viszonylag egyszerű antennarendszerek használatát, amelyek egyszer irányulnak a műholdra, és nem igényelnek utólagos követést [23] . A vevő műholdas műsorszóró állomások egyaránt működnek elosztó hálózatokban, műsorokat juttatva el a regionális televízióközpontokhoz, majd helyi földfelszíni hálózatokon keresztül a fogyasztókhoz, valamint a közvetlen műsorszóró hálózatokban , tartalmat juttatva el a kábelhálózatok egyedi vevőihez és fejállomásaihoz [24] .
A műholdas műsorszórás vevőállomásai közé tartozik egy antenna , egy vevőerősítő-átalakító , egy kábelút és egy műholdvevő (vevő). Egyedi vétel esetén a vevőkészülék közvetlenül az előfizetőhöz van felszerelve (televízió vagy számítógép része is lehet ), a televízióközpontokban és a fejállomásokon pedig a vevőkészülékek a berendezésük részét képezik. A közvetlen adásvételi állomások a Ku sávban működnek, és több tíz centimétertől másfél méterig terjedő méretű antennákkal vannak felszerelve [23] . Az elosztóhálózati állomások is az alacsonyabb C sávot használják, mivel ez jobban ellenáll az időjárási viszonyoknak, és nagyobb antennákat [25] .
A rögzített műholdszolgálat (FSS) olyan földi állomásokat foglal magában, amelyeket egy adott helyen állandóan telepítenek, vagy egy adott területen belül változtatják a helyüket [22] . Az FSS állomások geostacionárius műholdakon keresztül fogadnak és továbbítanak adatokat a C (4/6 GHz), Ku (11/14 GHz) és Ka (20/30 GHz) sávban, és meg kell felelniük a Rádiószabályzat követelményeinek . A továbbított információ céljától és áramlásától függően az ilyen típusú földi állomásokat általában fő- vagy központi (CZS) és kisméretű ( VSAT , MZS) csoportokra osztják [21] .
Gerincföldi állomásokA gerinchálózati földi állomások (a „ teleport ” [27] nevet is használják ) nemzetközi, gerinchálózati és zónális kommunikációs rendszerekben működnek, és multiplex műsorszórást , többcsatornás telefonkommunikációt, nagy sebességű adatátvitelt és radiális „központ-periféria” csatornákat szerveznek. A gerincállomás paraméterei és költsége nagymértékben függ az antennarendszerétől . Minél nagyobb az antenna átmérője, annál magasabb a költsége és annál nagyobb az állomás áteresztőképessége. A gerincállomás antennái nyomkövető rendszerekkel vannak felszerelve, hogy a GSO műhold felé mutassák őket, vagy folyamatosan a kívánt, nem geostacionárius műholdra mutassanak. A gerincállomások közé tartoznak még a vevő és adó átalakító erősítők, a hullámvezető- és kábelútvonalak , a rádiócsatornán keresztüli információátvitelt biztosító csatornaképző berendezések, az áramellátó rendszerek, a földi gerinchálózatokkal való interfészek [21] .
Kis földi állomásokA kis földi állomásokat, más néven VSAT -nak ( Very Small Aperture Terminal ) széles körben használják előfizetői állomásokként a részlegek és a vállalati hálózatokban, valamint a műholdas internethez való csatlakozáshoz . Az ilyen állomások kis antennákkal rendelkeznek, jellemzően legfeljebb egy méter a Ka sáv, legfeljebb másfél méter a Ku és legfeljebb 2,5 méter a C. A kis állomások leggyakoribb működési módja a „ csillag ”, ahol az információ csak az előfizetők és a központ között cserélnek , de vannak teljesen összekapcsolt (hálós) VSAT hálózatok is. A VSAT állomások tartalmaznak egy parabolaantennát , vevő és adó átalakító erősítőket, kábelútvonalakat és egy műholdas modemet , amely a földi berendezésekről adatátvitelt biztosít [28] .
A VSAT állomások lehetnek helyhez kötöttek vagy mobil komplexumok részei – hordozhatóak vagy mobilak, hogy megállókból dolgozzanak. Vannak mobil VSAT állomások is, amelyeket hajókon , autókon, repülőgépeken és vonatokon való használatra terveztek. Az ilyen állomások egyrészt biztosítják a kommunikációt útközben, másrészt ugyanazokban a hálózatokban működnek, mint a vezetékes szolgáltatás állomásai. A mobil VSAT állomások antennákat használnak, amelyek képesek folyamatosan követni és fenntartani a műhold irányát, akár motorral, akár elektronikusan irányítva [29] .
Az ígéretes szélessávú , alacsony pályás hálózatok földi állomásainál is szükség van egy műhold antennával történő folyamatos követésére, és ez a fő probléma létrehozásukban [30] [31] .
A mobil-műholdas szolgáltatás (MSS) magában foglalja a mozgás közbeni működésre tervezett, hordozható vagy járművekre szerelt állomásokat [22] . A mobil műholdas kommunikációt szolgáló földi állomások tipikus példái az Inmarsat , Iridium , Thuraya rendszerek műholdas telefonjai és adatátviteli termináljai , Cospas-Sarsat bóják , Gonets és Orbcomm terminálok és mások [32] . A geostacionárius és alacsony pályás űrhajókon keresztül történő mobil műholdas kommunikációt végző állomások többsége az L-sávban , ritkábban az UHF- és az S-sávban működik [20] , és alacsony irányú antennákat használ , ami lehetővé teszi a vezérlőrendszerek elhagyását és egyszerűsítését. a felszerelést, amennyire csak lehetséges [33] . Az alacsony frekvenciájú sávok és a gyengén irányított, kis erősítésű antennák alkalmazása azt a tényt eredményezi, hogy a kommunikációs csatorna sávszélessége kicsi, így az ilyen rendszerek a hang- és/vagy kis sebességű adatok továbbítására koncentrálnak, valamint szolgáltatásaik jóval magasabbak, mint a vezetékes műholdas kommunikációé. Ugyanakkor nincs alternatívájuk személyes hordható eszközök, például műholdas telefonok használatakor [32] . Ha a mozgó objektumoknak nagysebességű adatátvitelre van szükségük , akkor Ku és Ka sávú VSAT állomásokkal vannak felszerelve, amelyek képesek vezetékes hálózatokban működni, és antennákkal vannak felszerelve, amelyek képesek a műholdak automatikus követésére [34] . A jövőben a szélessávú alacsony pályás rendszerek állomásait, mint például a Starlink és a OneWeb [12] is használják majd erre .
| Műholdas kapcsolat | |
|---|---|
| Főbb cikkek | |
| Felszerelés | |
| Szabványok és protokollok | |
| Műholdas műsorszolgáltatók |
|
| Kommunikációs műholdas szolgáltatók és szolgáltatások | |
| Kommunikációs műholdak gyártása | |