1

UNIVERZITET U SARAJEVU ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET

II ciklus studija, odsjek AiE Predmet: Polja i prostiranja

SEMINARSKI RAD – TEMA BROJ: 3 Satelitski komunikacioni sistemi

Predmetni nastavnik: Doc.dr. Jasna Pašić

Studenti: 1. Dada Delimustafić

2. Amir Ligata

Sarajevo, 19.05.2009.godine

2

Sadržaj

Uvod ......................................................................................................................................3

1. Osnove satelitskih komunikacionih sistema ....................................................................3

1.1 Vrste satelita ...............................................................................................................4

1.2 Frekventni opseg.........................................................................................................6

1.3 Osnovne komponente satelita ......................................................................................8

2. Karakteristike orbita........................................................................................................9

3. Karakteristike propagacije ............................................................................................12

4. Primjene..........................................................................................................................15

4.1 VSAT mreže .............................................................................................................15

4.2 Fiksni satelitski servis ...............................................................................................16

4.3 Mobilni satelitski servis.............................................................................................17

4.4 Satelitski radio ..........................................................................................................20

4.5 Satelitski internet.......................................................................................................21

Zaklju čak............................................................................................................................23

Literatura ...........................................................................................................................24

3

UVOD Korištenje satelitskih sistema je postao dio naše svakodnevnice, budući da je većina domova opremljena sa antenama ili satelitskim tanjirima. Satelitski sistemi su izuzetno zanimljivi sa inženjerskog aspekta budući da kombinuju antene, propagaciju radio talasa, procesuiranje signala, prijenos podataka, filtriranje, moduliranje, detektovanje, kodiranje, mehaniku orbita i elektroniku. Satelit zapravo predstavlja elektronički komunikacioni ureñaj smješten u orbiti čiji je osnovni zadatak da inicira ili pomaže u prijenosu podataka ili poruka iz jedne tačke u drugu, kroz svemir (prostor). Manje je poznato da su sateliti jedan od osnovnih dijelova telekomunikacionih sistema generalno, koji prenose veliku količinu podataka te telefonskog saobraćaja kao dodatak televizijskom signalu. Sateliti nude i niz drugih usluga koje nisu dostupne u drugim vidovima komunikacije. Kako su velike površine na Zemlji vidljive iz satelita, sateliti mogu formirati čvorište komunikacionih linija, putem kojih se odvija razmjena podataka izmeñu velikog broja korisnika istovremeno. Sateliti omogućavaju dotok informacija do područija koja su kopneno teško dostupna. Da bi se stekao osjećaj koliko zapravo košta satelit, napomenimo da je Canadian Anik-E1 (1994 godine u kanadskim dolarima) koštao 281.2 miliona. Zanimljivo je i da cijena satelita nije ovisna o udaljenosti tj. visini na kojoj se satelit nalazi. U nastavku će najprije biti date osnove vezane za sam rad i podjelu satelita, te glavne principe satelitskih komunikacija, nakon čega će biti izložene neke od primjena satelita u komunikacionim sistemima. 1. Osnove satelitskih komunikacionih sistema Satelitski komunikacioni sistemi su postali izuzetno važni u komunikacionoj tehnologiji iz dva glavna razloga. Prvi razlog se odnosi na činjenicu da ovi sistemi omogućuju razmjenu i prijenos informacija izmeñu velikog broja ljudi istovremeno. Tako su satelitski komunikacioni sistemi postali sastavni dio implementacije globalne komunkacione infrastrukture. Drugi razlog predstavlja mogućnost komunikacije sa izoliranim mjestima na Zemlji, gdje je kopnena telekomunikaciona infrastruktura slabo razvijena ili uopšte ne postoji. Satelitiski komunikacioni sistemi su prvi puta uvedeni 1960-ih, pri čemu su se najprije koristili za vojne primjene. Od NASA-inog lansiranja Early Bird satelita (prvi komercijalni komunikacioni satelit poznat i kao Intelsat I) 1965. godine je pokazana efikasnost satelitske komunikacije i od tada sateliti imaju važnu ulogu u meñunarodnoj komunikacionoj mreži. Prenose zvuk, sliku i podatke u dijelove svijeta koja nisu pristupnačna kopnenim linijama. Satelitski komunikacioni sistemi nisu zamjena za zemaljske (kopnene) sisteme već proširenje wireless sistema. Glavne karakteristike satelitskih komunikacionih sistema su: - Pokrivenost: Sateliti mogu da pokrivaju mnogo veću geografsku površinu nego tradicionalni kopneni sistemi. Imaju jedinstvenu sposobnost da prekrivaju cijelu planetu. - Visoka propusnost: Ka-band (27 – 40 GHz) sistem može prenositi podatke brzinom i do reda GB/s. - Niska cijena: Satelitski komunikacioni sistem su relativno jeftini, jer nema troškova uslijed uvoñenja kablova. Umjesto njih, jedan satelit pokriva odreñeni prostor. - Jednostavna topologija: Satelitski sistemi imaju jednostavniju tehnologiju koja rezultira praktičnim mrežnim performansama. - Broadcast/multicast: Sateliti su privlačni zbog broadcast/multicast aplikacija, tj. aplikacija emitiranja informacionog sadržaja i istovremenog prijenosa podataka većem broju korisnika.

4

- Održavanje: Satelit je dizajniran da radi bez potrebe za nadzorom, zbog čega ima minimalne zahtjeve za održavanjem. - Otpornost: Satelitski sistem neće biti oštećen usljed nepogoda kao što je poplava, požar, zemljotres i zbog toga će biti dostupan u hitnim slučajevima u kojima je došlo do oštećenja drugih vidova komunikacije. Meñutim, treba spomenuti da satelitski komunikacioni sistemi imaju i nedostatke. Oni su prikazani u tabeli 1 zajedno sa prednostima. Neke od aplikacija čiji rad su omogućili sateliti su: fiksni satelitski servis (FSS), mobilni satelitski servis (MSS), broadcasting satelitski servis (BSS), navigacioni satelitski servis (NSS) te meteorološki satelitski servis. Ovo poglavlje prikazuje integrisanje satelitskih komunikacionih sistema sa kopnenim sistemima kako bi se zadovoljili zahtjevi mobilnih komunikacija. Nakon što razmotrimo osnove satelitskih komunikacija reći će se nešto i o orbitalnim i propagacionim karakteristikama te brojnim aplikacijama satelitskih sistema.

Prednosti Nedostaci Pokrivenost velikog područja Kašnjenje usljed propagacije

Olakšan pristup udaljenim mjestima Ovisnost o udaljenoj jedinici Cijena neovisna od udaljenosti Manja kontrola prijenosa

Niska stopa pogrešaka Atenuacija usljed atmosferskih prilika ima

uticaj na više frekvencije Prilagoñavanje promjenama mrežnih modela Reduciran prijenos tokom ekvinokcija

Tabela 1: Prednosti i nedostaci satelitskih komunikacionih sistema Pri razmatranju satelitskih sistema smatramo da se oni sastoje od dva dijela: prostornih i zemaljskih segmenata. Prostorni segment se sastoji od satelita i svih popratnih sistema za upravljanje i praćenje. Zemaljski segment se sastoji od zemaljskih terminala i pripadajuće im opreme tj. veza sa kopnenim mrežama. 1.1. Vrste satelita Do septembra 1997. godine u orbiti je bilo tek 150 satelita. Predviñalo se da će se taj broj do 2002. godine povećati na 1700 satelita. Sa ovim trendom povećavanja satelita javlja se potreba za njihovom podjelom. Prema visini orbite i području pokrivanja snopom satelitske antene izvršena je podjela data u nastavku. a) Geostacionarni sateliti u Zemljinoj orbiti - GEO Oni su lansirani u geostacionarnu ili geosinhronu orbitu koja je nalazi 35786 km iznad Ekvatora. Podizanje satelita na tu visinu zahtijeva korištenje rakete, tako da se lansiranje GEO satelita desilo tek 1963. godine. GEO sateliti mogu pokriti oko jedne trećine Zemljine površine, tako da je potrebno svega tri GEO satelita da se pokrije čitava Zemaljska kugla. Zahvaljujući velikoj pokrivenosti, GEO sateliti su idealni za broadcasting i internacionalnu komunikaciju. Primjeri GEO satelita su Spaceway dizajniran od strane Boeing Satellite Systems i Astrolink od strane Lockheed Martina. Još jedan primjer je Thuraya dizajniran od strane Boeing Satellite Systems kako bi se obezbijedili mobilne satelitske usluge na području Srednjeg Istoka.

5

Postoje tri osnovna nedostatka GEO satelita. Najprije, postoji veliko propagacijsko kašnjenje izmeñu poslanog signala i povratnog, čije je trajanje oko 240 ms. Ovo je posljedica kašenjenja brzine svjetlosti i kašnjenja signala usljed procesuiranja. Ovo i nije neki problem ukoliko se signal prenosi u jednom smjeru. Meñutim, za signale kao što su zvuk i slika, koji idu u oba pravca, kašnjenje može predstavljati problem. GEO sateliti su manje atraktivni za komunikaciju kojom prenosimo zvuk. Drugi razlog predstavlja oslabljena pokrivenost južnijih i sjevernijih paralela na Zemlji. Ovo je neizbježno jer su GEO sateliti pozicionirani tako da ne mogu obezbijediti istu pokrivenost tačaka pod uglom 45 kao i Ekvatora. Nažalost, mnogi evropski gradovi uključujući London, Pariz, Berlin, Varšavu i Moskvu se nalaze na sjevernijim paralelama. Kako mobilne jedinice, tako i GEO satelitski sistemi zahtjevaju visoku snagu prijenosa. Uprkos ovim nedostacima, većina satelita u funkciji danas su GEO sateliti, ali postoji mogućnost da će se to promijeniti već u skorijoj budućnosti. b) Sateliti srednje Zemljine orbite - MEO MEO sateliti obilaze Zemlju na visini od 5000 do 12000 km. GEO sateliti ne obezbjeñuju dobru pokrivenost za mjesta na dalekom sjeveru, tako da alternativu predstavljaju sateliti koji se naginju prema orbiti. Iako niža orbita reducira vrijeme propagacije na vrijednosti od 60 ms do 140 ms, potrebno je oko 12 MEO satelita da se pokrije površina Zemlje. MEO sistemi predstavljaju kompromis izmeñu LEO i GEO sistema kombinirajući prednosti i nedostatke jednih i drugih. c) Sateliti niske Zemljine orbite - LEO LEO sateliti obilaze Zemlju na visini od 500 do 3000 km. Tako, Echo satelit obiñe Zemlju svakih 90 min. Za obezbjeñenje globalne pokrivenosti neophodno je do 200 LEO satelita. Latencija (kašnjenje) u LEO sistemima je uporediva sa kašnjenjem kopnenih optičkih vlakana, i obično je manja od 30 ms. LEO sateliti su pogodni za personalne komunikacione sisteme (PCS). Osim toga, zbog velike radijacije u nižoj orbiti Zemlje imaju kraću trajanje koje iznosi 5-8 godina (trajanje GEO sistema iznosi 12-15 godina). LEO sistemi su podijeljeni na male LEO i velike LEO sisteme. Mali LEO sistemi imaju manji kapacitet i ograničeni su na bezvučne servise kao što su prijenos poruka i podataka. Primjer takvog sistema je OrbComm dizajniran od Orbital Corporation, koji se sastoji od 36 satelita od kojih svaki teži preko 40 kg. Veliki LEO ima veći kapacitet i mogućnost prijenosa zvuka. Primjer takvog sistema je Loral i Qualcomm's Globalstar koji radi u L-band frekventnom opsegu i zauzima 48 satelita rasporeñenih u osam linija po 6 satelita. Raspored tri osnovna tipa satelita je prikazan na slici 1. Evolucija, tj. prijelaz sa GEO na MEO i LEO satelita je rezultirao različitim globalnim satelitskim sistemima. Pogodnosti GEO sistema se razmatraju u odnosu na praktične teškoće vezane za njih i inherentne prednosti LEO sistema kao što su manje kašnjenje i veći uglovi nagiba. Iako se mora priznati da su GEO sistemi teoretski mnogo pogodniji, LEO i MEO sistemi se koriste za mnogo aplikacija. Budući da je u tom slučaju za polusferično pokrivanje potrebna cijela grupa satelita (sazviježñe) umjesto samo jednog satelita, individualni gubitak satelita će uzrokovati postepenu degradaciju sistema umjesto totalnog raspada. Poreñenje tri razmatrane vrste satelita je dato u tabeli 2.

6

Slika 1: Tri vrste satelita: GEO, MEO i LEO

Tabela 2: Poreñenje GEO, MEO i LEO

1.2. Frekventni opseg Svaka nacija ima pravo pristupa orbiti satelita, s tim da nijedna nacija nema stalno pravo ili prioritet za pristup nekoj posebnoj lokaciji orbite. Da ne postoji način upravljanja korištenjem frekventnih opsega satelita, korištenje satelitskog servisa od strane neke zemlje uzrokovala bi haos u kojem niti jedan signal ne bi bio u potpunosti primljen. Da bi se iskoristile satelitske komunikacije i eliminirala miješanja izmeñu različitih sistema meñunarodna organizacija je regulirala korištenje satelitskih frekvencija. Meñunarodna Telekomunikaciona Zajednica (ITU) je odgovorna za dodijeljivanje frekvencija odreñenim satelitskim servisima. Kako je spektar frekvencija ograničen, ITU dodijeljuje isti spektar frekvencija dvjema ili većem broju zemalja za više namjena. Dodjeljivanje spektra frekvencija za satelitske servise je dato u tabeli 3. Može se primijetiti da je dodijeljeni segment u frekventnom opsegu 1 – 40 GHz što predstavlja mikrotalasni dio

Vrsta Visina Pokrivenost Prednosti Nedostaci Malo odstupanje putanje Mala pokrivenost Velika brzina prijenosa podataka

Potrebno više satelita

Malo kašnjenje Kraće orbitalno trajanje

Mala cijena lansiranja Visok Doppler

LEO 300 - 1000 km Tačka

Manje goriva Veća kompleksnost Umjereni gubici putanje Više satelita Srednja cijena lansiranja Srednja pokrivenost MEO

1000 - 10000 km

Region Manje goriva Visoka kompleksnost Globalna pokrivenost Veliki gubici putanje Potrebno nekoliko satelita Veliko kašnjenje Dugo trajanje Niska brzina podataka

Nizak Doppler Visoka cijena lansiranja

GEO 36000km Zemlja

Manja kompleksnost Čuvanje goriva za stanice

7

spektra. Kao i mikrotalasi, signali izmeñu satelita i zemaljskih stanica putuju po pravcima s tim da u slobodnom prostoru slabe kvadratno sa povećanjem udaljenosti. Satelitski servisi su podijeljeni u 17 kategorija: fiksna, meñusatelitska, mobilna, zemaljska mobilna, maritime mobilna, aeronautička mobilna, broadcasting, istraživanje Zemlje, istraživanje svemira, meteorološka, orijentacija u prostoru, amaterska, radioterminacija, radionavigacija, martime radionavigacija i standardni frekventni i vremenski signal.

Frekventni opseg Opseg (GHz)

L 1-2 S 2-4 C 4-8 X 8-12 Ku 12-18 K 18-27 Ka 27-40

Tabela 3: Dodjeljivanje satelitske frekvencije

Uplink frekvencije (GHz) Downlink frekvencije (GHz) 5.925-6.426 3.700-4.200 7.900-8.401 7.250-7.750 14.00-14.51 11.70-12.20 27.50-31.0 17.70-20.20

Tabela 4: Tipične uplink i downlink satelitske frekvencije

Ku opseg trenutno služi za broadcasting servise i neke fiksne satelitske servise. C opseg se koristi isključivo za fiksne satelitske servise i broadcasting nije dozvoljen. L opseg se koristi za mobilne satelitske servise i navigacione sisteme. Satelitski opseg je podijeljen u dijelove jedan za vezu Zemlja - svemir (uplink) i jedna za vezu svemir - Zemlja (downlink). Kao i kod zemaljskih sistema i satelit mora koristiti odreñene frekvencije za slanje ka Zemlji (downlink) i druge za primanje signala sa Zemlje (uplink) koje su meñusobno razdvojene, jer bi u suprotnom dolazilo do miješanja signala. Tabela 4 prikazuje generalnu raspodjelu frekvencija na uplink i downlink satelitske frekvencije. Može se primijetiti da su uplink frekvencije nešto više nego odgovarajuće downlink frekvencije. Na ovaj način je iskorištena činjenica da se visoka frekvencija RF snage lakše generiše na zemaljskoj stanici, nego na satelitskoj. Da bi se usmjerio signal ka odgovarajućem satelitu, vrši se usmjeravanje uplink radio zraka. Na isti način se usmjeravaju downlink zrake ka odgovarajućem području pokrivanja. Svi satelitski sistemi su postavljeni tako da funkcioniraju u odreñenom frekventnom opsegu u zavisnosti od stanice na Zemlji i servisa koji se koristi. Satelitska industrija, posebno u SAD je predmet raznih domaćih i meñunarodnih regulatornih zahtjeva, u zavisnosti koji radio servis i frekventni opseg je predložen za korištenje na satelitu. Federalna Komuninikaciona Komisija (FCC) je nezavisna regulatorna agencija koja se brine da se ograničeni frekventni spektar dodijeli servisima na efikasan način. Nakon što primi zahtjev za novim američkim satelitom, FCC pokreće proceduru za taj satelit. Na ovaj način se osigurava dostupnost orbitalne pozicije kada se satelit odobri. FCC ne garantira meñunarnodno prepoznavanje i zaštitu satelitskog sistema ukoliko operator nije u zahtjevu naveo takve potrebe.

8

1.3. Osnovne komponente satelita Svaki satelitski komunikacioni sistem obezbjeñuje prijenos podataka sa stanice na Zemlji do satelita (uplink) kojeg prati povratak podataka od satelita ka stanici na Zemlji (downlink). Zbog toga satelitski sistem treba da ima prijemnu antenu, prijemnik, predajnu antenu, predajnik, neki mehanizam kojim se spaja uplink sa downlinkom i izvor snage koji pokreće sistem. Ovi dijelovi su ilustrovani na slici 2 i imaju sljedeće značenje: - Transmiter: Količina snage potrebna satelitskom predajniku da pošalje podatak zavisi od toga da li se radi o GEO ili LEO satelitu. GEO satelit je oko 100 puta udaljeniji nego LEO satelit. Zbog toga GEO satelitu treba 10000 puta više snage nego LEO satelitu. Sretna je okolnost što ostali parametri mogu biti podešeni tako da reduciraju ovoliku količinu snage.

Slika 2: Osnovne komponente komunikacione satelitske veze

- Antena: Antena daje izgled komunikacionim satelitima. Dizajniranje antene je jedan od najvećih izazova koji se javljaju pri dizajniranju komunikacionog satelita. Izgled antene odnosno njena geometrija je uslovljena topologijom samog satelita. Osnovna razlika izmeñu GEO i LEO satelita jeste u njihovim antenama. Kako su svi prijemnici rasporeñeni unutar zone pokrivenosti satelita, koje nije naročito veliko, pravilan dizajn antena u znatnoj mjeri utiče na to da se većina signala predajnika usmjeri ka odgovarajućoj anteni. Ovo se najlakše ostvaruje ukoliko se antena napravi tako da je što veća. Ovo ujedno predstavlja jedan od načina da se nadoknadi velika potrošnja GEO satelita. - Generator: Satelit treba da sam proizvodi potrebnu snagu. To je najčešće ostvareno uz pomoć velikih solarnih ćelija koje pretvaraju svjetlost u elektricitet. Kako postoji ograničenje na veličinu solarne ćelije, tako postoji i ograničenje na količinu energije koja se može proizvesti. Sateliti trebaju biti spremni na ekstremne situacije kao što je pomračenja Sunca, kod kojeg se Zemlja nañe izmeñu Sunca i samog satelita. Zbog ovoga postoje baterije koje se tokom trajanja pomračenja aktiviraju, a poslije se ponovo pune. - Transponder (satelitski primopredajnik): Ovo su komunikacioni ureñaji koji predstavljaju neizostavni dio svakog satelita. Transponder je ureñaj koji prima oslabljen signal na jednoj frekvenciji, potom ga pojačava i promijeni mu frekvenciju, čime ga priprema za slanje na neku stanicu na Zemlji. Blok dijagram standardnog transpondera je dat na slici 3.

9

Npr. GEO sateliti mogu imati i do 24 transpondera, pri čemu je svakom dodijeljena uplink i downlink frekvencija.

Slika 3: Pojednostavljen blok dijagram standardnog transpondera

- Stanice na Zemlji: Stanice rasporeñene na Zemlji čine dio satelitskog sistema koji je smješten na Zemlji. Stanice su zadužene za rad i komunikaciju sa satelitima. Većina stanica samo prima i predaje signale pomoću fiksiranih antena. Najmanje jedna stanica treba upravljati i nadgledati satelit. U predajnoj stanici na Zemlji, informacioni signal (glas, video ili podatak) je procesuiran, pojačan i poslan. U prijemnoj stanici se odvija suprotan proces. Prije su stanice bile ogromne, skupe i bile su u javnom ili vojnom vlasništvu. Sada su stanice manje veličine, jeftinije su i u vlasništvu su privatnih organizacija. Antena je vitalan dio svakog satelita i njena veličina se kreće od 1m prečnika paraboličnog oblika koji se koristi za TV programe pa sve do 64m prečnika koji se koristi u svemirskim stanicama. - Telemetrija i upravljanje: Ovaj dio je dijelom smješten na stanicama i dijelom na samim satelitima. Telemetrija, praćenje i upravljanje (TTC) služe za nadgledanje i kontrolu satelita dok je u orbiti. Telemetrija je sredstvo pomoću kojeg se izvršena mjerenja prenose do observera koji je udaljen. Praćenje predstavlja prikupljanje podataka s ciljem analize ponašanja nekog objekta. Upravljanje je proces uspostavljanja i održavanja kontrole. Praćenje i upravljanje se koriste u stanicama na Zemlji kako bi se odredio položaj satelita i predvidjelo njegovo kretanje. Satelit sadrži instrumente za telemetriju koji neprekidno prikupljaju podatke i šalju ih ka Zemlji. 2. Karakteristike orbita Kako je satelit letjelica koja obilazi Zemlju, pitanje koje se nameće samo po sebi jeste: ''Što drži objekte u orbiti?''. Odgovor na ovo pitanje leži u mehaničkim zakonima orbita koji vladaju u satelitskom kretanju. Orbite satelita su ustvari eliptičke i podliježu zakonima Johannesa Keplera, koji se odnosi na kretanje planeta oko Sunca. Postoje tri Keplerova zakona:

♦ Prvi zakon: Orbita svake planete ima eliptičku putanju, pri čemu se Sunce nalazi u njenom fokusu (centru).

♦ Drugi zakon: Linija koja spaja planete sa Suncem opisuje jednake površine u jednakim vremenskim intervalima.

10

♦ Treći zakon: Kvadrat perioda za koji planeta obiñe Sunce je proporcionalan trećem stepenu srednje udaljenosti od Sunca.

♦ Pored ovih zakona, Njutnov zakon gravitacije kaže da bilo koja dva tijela privlače jedno drugo sa silom koja je proporcionalna proizvodu njihovih masa i inverzno proporcionalna kvadratu njihove meñusobne udaljenosti, odnosno vrijedi relacija (2.1)

(2.1)

je masa jednog tijela (Zemlje), masa drugog tijela (satelita), sila kojom tijelo mase

djeluje na tijelo mase , je udaljenost izmeñu dva tijela, je jedinični vektor kolinearan sa vektorom i je gravitaciona konstanta. Ako je

masa Zemlje, onda vrijedi proizvod koji je poznat kao

Keplerova konstanta. Keplerovi zakoni u kombinaciji sa Njutnovim zakonima mogu u potpunosti opisati kretanje planeta oko Sunca odnosno satelita oko Zemlje. Drugi Njutnov zakon se može napisati kao jednakost (2.2).

(2.2)

Izjednačavajući sile date izrazima (2.1) i (2.2) dobijamo:

(2.3)

ili

(2.4)

je vektor ubrzanja. Rješenje vektorske diferencijalne jednačine drugog reda date sa (2.4)

nije jednostavno ali može se prikazati rezultantnom trajektorijom u formi elipse date jednačinom (2.5)

, (2.5)

gdje je udaljenost izmeñu geocentra i bilo koje tačke na trajektoriji, je geometrijska konstanta, neuravnoteženost elipse i (poznata kao i prava anomalija) je polarni ugao izmeñu i tačke na trajektoriji najbliže fokusu. Ovi parametri orbite su ilustrovani na slici 4.

11

Slika 4: Paramtetri orbite

Neuravnoteženost je data sa sa relacijom (2.6)

(2.6)

Tačka na orbiti gdje je satelit najbliži Zemlji se zove perigee, dok je tačka gdje je satelit najudaljeniji od Zemlje apogee. Činjenicu da su orbite zapravo elipse potvrñuje i prvi Keplerov zakon. Ako su i poluose elipse onda vrijede relacije (2.7a) i (2.7b).

(2.7a)

(2.7b) Prema tome, udaljenost izmeñu geocentra i satelita je dat sa:

(2.8)

Možemo uočiti da orbita postaje kružna kada je Često se traže vrijednosti perigee i apogee. Iz geometrije elipse, apsolutne vrijednosti radijus vektora u tačkama perigee i apogee imaju iznose date sa (2.9) i (2.10).

(2.9)

(2.10) Da bi se izračunale visine perigee i apogee radijus vektor Zemlje se mora oduzeti od dužina radijus vektora. Period satelita je ovisan o vrijednosti poluose , tako da primjenom Keplerovog trećeg zakona dobijemo da vrijedi (2.11).

12

(2.11)

Da bi pri kružnoj orbiti period bio jednak jednoj Zemljinoj rotaciji (zvjezdani dan traje 23h, 56min, 4.09s) satelit se mora nalaziti na visini od 35803 km. U ovoj ekvatorijalnoj ravni, satelit je ''geostacionaran''. Brzina satelita u eliptičkoj orbiti je data sa (2.12).

(2.12)

Za sinhronu orbitu je: ( ), i ili .

Što je satelit bliži Zemlji, jači je uticaj gravitacije na njega pa tim biva još više privučen ka Zemlji, što radi izbjegavanja pada dovodi do povećanja brzine satelita. Sazviježñe predstavlja grupu satelita. Ukupan broj od satelita u sazviježñu zavisi od centralnog ugla na Zemlji i ta veza je data relacijom (2.13).

(2.13)

3. Karakteristike propagacije Dva su osnovna djelovanja prostora (svemira) na satelitske komunikacije. Okruženje pod kojim podrazumijevamo radijaciju, kišu, ostaci (smeće) u okolini satelita imaju štetno djelovanje na satelite. Korisni sadržaj satelita na osnovu kojeg se ostvaruje satelitska komunikacija treba da bude jednostavan i otporan. Tradicionalni sateliti, posebno GEO sateliti služe kao ''bent pipes'' (spajalice) i ponašaju se kao pojačivači dviju tačaka na Zemlji izmeñu kojih se vrši komunikacija, kao što je prikazano na slici 5a. Na samom satelitu nema procesuiranja signala (OBP). Noviji sateliti imaju omogućen OBP, koji uključuje dekodiranje/kodiranje, demodulaciju/modulaciju, transponder, prekidanje lukova te rutiranje, kao što se može vidjeti sa slike 5b gdje je mreža satelita povezana pomoću meñusatelitskih veza (ISL).

Slika 5: Tipovi konfiguracije satelita: a) bent pipe (spajalica) b) OBP

13

Drugi efekat je propagacija ili kašnjenje talasa. Atenuacija koja se javlja usljed vremenskih prilika (kiša, snijeg, magla, prašina, led itd.) nije značajna za L, S i C frekventne opsege. Na frekvencijama iznad 10 MHz glavni uzročnici kašnjenja su:

♦ troposferski efekti kašnjenja: atenuacija usljed kiše i oblaka, iskrenje i depolarizacija. ♦ efekti okoline na mobilne terminale: bacanje sjene, blokiranje i višestruke putanje

usljed objekata koji se nalaze u blizini antenskih terminala. Troposfera može uzrokovati značajnu degradaciju signala u Ku, Ka i V frekventnim opsezima, posebno za niže uglove nagiba. Od većine satelitskih sistema se očekuje da rade pri uglovima naginjanja većim od . Problem kiše je najizraženiji pri projektovanju satelitskih komunikacionih sistema koji rade na frekvencijama većim od 10 GHz. Gubitak snage signala je toliki da sam prijenos postaje nepouzdan. Prema empirijskim podacima, specifična atenuacija (slabljenje) po jedinici ( ) je u vezi sa intenzitetom kiše ili učestalosti kiše

R ( ) preko relacije (3.1).

, (3.1)

gdje su a i b frekventno ovisni koeficijenti. Približne relacije za su date u tabeli 5 i zadovoljavaju inženjerske primjene.

Frekvencija f(GHz) a b

8.5 – 25 25 – 54 54 - 100

Tabela 5: Koeficijenti slabljenja (atenuacije)

Ukupni gubici usljed slabljenja dati u dB su sa (3.2)

, (3.2) gdje je sa Leq označena ekvivalentna dužina, odreñena nivoom smrzavanja. Ona zavisi od količine padavina R, kao i od ugla nagiba θ. Dužina Leq je data izrazom (3.3).

(3.3)

Količina padavina R je odreñena Rice-Holmbergovim modelom. Procenat prosječne godine za koju količina kiše prelazi vrijednost R je data Rice-Holmbergovom raspodjelom, koja je analitički opisana izrazom (3.4).

, (3.4) gdje je:

14

M predstavlja prosječnu godišnju količinu padavina (kiše) izraženu u milimetrima, dok je odnos akumulacije olujne kiše i ukupne akumulacije. Za odreñivanje snage koju prima Zemlja preko satelita neophodno je razmatrati gustoću snage, datu izrazom (3.5).

(3.5)

gdje je Pt prenesena snaga, a S površina Zemlje, koju pokriva satelit i koja se računa prema relaciji (3.6).

(3.6) R je poluprečnik Zemlje, koji ima vrijednost R=6378 km . Obično se vrši podjela površine S na ćelijsku strukturu tačkastih snopova satelitske antene, što obezbjeñuje višestruku upotrebu frekvencije u sistemu. Efektivna površina prijemne antene je zapravo mjera mogućnosti antene da izdvoji energiju iz dolazećeg elektromagnetnog talasa i računa se prema relaciji (3.7).

(3.7)

Gr je pojačanje prijemne antene, a λ je talasna dužina. Prmljena snaga se računa kao proizvod gustoće snage i efektivne površine, što je analitički izraženo relacijom (3.8).

(3.8)

Jednačina (3.8) je poznata i kao Friisova jednačina i ona izražava odnos snage koju predaje antene i primljene snage. Na osnovu jednačine se može izvesti nekoliko zaključaka. Za neku vrijednost predate snage Pt, primljena snaga Pr će imati maksimalnu vrijednost za minimalnu vrijednost površine S. Dalje, mobilni prijemnici imaju najčešće neusmjerene antene, što znači da je pojačanje Gr konstantno. Ovo znači da je za dobivanje maksimalne vrijednosti primljenje snage prema izrazu (3.8) potrebno koristiti najveću moguću vrijednost talasne dužine λ . Kako je talasna dužina obrnuto proporcionalna frekvenciji navedeni uslov se svodi na odabir najniže moguće frekvencije, koja pri tome zadovoljava sva tehnička ograničenja sistema. Gubici u prijenosu se mogu izračunati za slučaj kada dolazi do slabljenja primljenog signala usljed povećanja udaljenosti izmeñu satelita i Zemlje. U slobodnom prostoru se snaga zračnog signala smanjuje sa kvadratom udaljenosti koju prelazi, tako da je primljena gustoća snage obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti. Gubici u prijenosu se u slobodnom prostoru računaju na osnovu relacije (3.9).

(3.9)

gdje je f frekvencija izražena u GHz, a r udaljenost u kilometrima. Gustoća šuma N0 je data relacijom (3.10).

(3.10)

15

gdje je Boltzmannova konstanta i T0 temperatura sistema, definirana tako da uključuje šum antene i termički šum generisan na strani prijemnika. Kapacitet kanala ograničene snage i širine frekvencijskog opsega u kojem postoji šum i koji će obezbijedit najveću moguću brzinu prijenosa u bitima po sekundi je dat Shannonovom klasičnom teoremom kapaciteta, koja se analitički iskazuje relacijom (3.11).

(3.11)

U izrazu (1.24) C predstavlja kapacitet kanala, a B širinu frekvencijskog pojasa.

4. Primjene

Satelitski komunikacioni sistemi su našli primjenu u mnogim oblastima. Predstavljali su ključ za razvoj širokopojasnih komunikacija i struktura koje procesiraju informacije. U ovom dijelu rada bit će predstavljano pet glavnih primjena satelitskih komunikacija, i to: VSAT mreže; fiksni satelitski servis (FSS), koji spaja fiksirane tačke i mobilni satelitski (MSAT) servis (MSS), koji koristi satelite da proširi radiotelefonske mreže na mobilne ureñaje; satelitski radio; te internet usluge zasnovane na korištenju satelita. 4.1. VSAT mreže

VSAT (terminal izrazito malog promjera) je paraboloidna antena koja služi za primanje signale sa satelita. Poluprečnik ove antene obično iznosi od 1.2 m do 2.8 m, s tim da su najčešće u upotrebi one antene čiji poluprečnik nije veći od 1.5 m. VSAT-om se takoñer naziva dvosmjerna zemaljska postaja sa paraboloidnom antenom koja se koriste za pouzdano slanje i primanje podataka, zvuka i fax-a putem satelita. Ova stanica zajedno sa većom zemaljskom stanicom, koja ima ulogu centra za upravljanje mrežom, pruža komunikacijske usluge. Demonstracija navedenog je prikazana na slici 6.

Slika 6: VSAT mreža

16

VSAT oprema sastoji se od dvije jedinice - unutarnje i vanjske. Vanjska jedinica je smještena tako da bi se osigurala optička vidljivost sa satelitom, a unutarnja jedinica spaja se s komunikacijskim ureñajima. Vanjsku jedinicu čine mala antena, postolje i elektronika za slanje i primanje signala. Unutarnja jedinica se sastoji od satelitskog modema i demodulatora i ureñaja za pristup mreži. VSAT tehnologijom je realizovan relativno jeftin i jednostavan način iskorištenja prednosti satelitskih komunikacija. VSAT mreže su postale komercijalna rješenja za podatkovne komunikacije i komunikacije na velikoj udaljenosti. Druge prednosti VSAT tehnologije su niska cijena, jednostavna instalacija i održavanje, mogućnost upravljanja većim brojem protokola, te mogućnost uključenja onih lokacija u komunikacijsku petlju na kojima je iznajmljivanje vodova skupocjeno. Satelitske veze podržavaju interaktivne podatkovne aplikacije kroz dva tipa arhitekture: isprepletena topologija (veza od tačke do tačke) i zvjezdasta topologija (veze izmeñu jedne tačke i više tačaka). Premda ove konfiguracije imaju različite tehničke zahtjeve, u slučaju potrebe moguće ih je integrirati u isti sistem. Zvjezdasta mreža sadrži hub stanicu. Hub se sastoji od RF terminala, ureñaja koji rade na osnovnom frekvencijskom području i od mrežnih ureñaja. Ova mreža omogućava da bilo koji broj VSAT lokacija ima dvosmjernu komunikaciju s glavnom satelitskom stanicom. Brzina prijenosa VSAT mrežom može dostizati vrijednosti i do 64 kbps. Kod zvjezdastih mreža sve komunikacije se ostvaruju putem hub-a, tj. komunikacija se odvija izmeñu udaljenog čvora i hub-a, što znači da u ovoj topologiji nije dozvoljen direktni prijenos informacija izmeñu dvaju čvorova. Ovaj tip mreže se primjenjuje u savremenim satelitskim podatkovnim mrežama. Isprepletena mreža je univerzalnija od zvjezdaste mreže, jer dozvoljava izravnu komunikaciju izmeñu bilo koja dva čvora. Osim toga, zvjezdasta mreža omogućuje prijenos brzinama do 64 kbps po priključku, dok isprepletena mreža omogućuje dostizanje brzina od 2 Mbps ili više. Prva implementirana satelitska mreža je koristila isprepletenu topologiju. S vremenom je opala upotreba ovog tipa topologije, ali je ona i dalje u upotrebi kao efektivan način prijenosa informacija s jako malim kašnjenjima. Tipična izvedba ove topologije se ostvaruje uspostavljanjem komunikacije izmeñu svaka dva čvora mreže. Ovo znači da ukoliko mreža

sadrži čvorova, ukupan broj ostvarenih veza iznosi . Brzina prijenosa može da iznosi

od 64 kbps do 2048 Mbps. Osim navedenog postoje primjene topologije koja je kombinacija isprepletene i zvjezdaste topologije. Ovakve konfiguracije imaju za cilj smanjenje ukupnih troškova konfiguracije. Danas je u upotrebi nekoliko vrsta VSAT mreža. Početkom 1992. godine u funkciji je bilo preko 1000 VSAT mreža, dok je taj broj 1997. godine iznosio čak 300.000. Većina VSAT topologija je realizovana za prijenos podataka privatnim mrežama. Pri tome su gotovo sve dvosmjerne mreže zasnovane na nekoj varijaciji ALOHA protokola. 4.2. Fiksni satelitski servis Mnoge komercijalne satelitske aplikacije se ostvaruju pomoću zemaljskih stanica na tačno odreñenim fiksnim lokacijama na Zemlji. Meñunarodna oznaka ovog ureñenja je FSS - fiksni satelitski servis. Za razliku od mobilne satelitske službe (MSS), koja omogućava uspostavljanje komunikacije izmeñu dva pokretna priključka, FSS omogućuje uspostavljanje komunikacije izmeñu dvije nepokretne tačke na Zemlji. Iako ITU definira FSS kao satelitski radio-komunikacijski servis koji pokriva sve vrste satelitskih prijenosa izmeñu dvije tačke, primijećeno je da granica izmeñu FSS i radijske i televizijske satelitske službe (BSS) polako nestaje. FSS se koristi u sistemima koji meñusobno povezuju tačke kao što su meñunarodne telefonske centrale uz korištenje GEO satelita.

17

FSS dijeli frekvencijske opsege sa zemaljskim mrežama u -nom i -nom

području. Zbog toga je moguće da neka zemaljska stanica djeluje na satelite na uzlaznoj vezi od zemaljske postaje do satelita. Iz istog razloga je moguće da satelit preko silazne veze od satelita do stanice utiče na zemaljsku stanicu. FSS predstavlja najuspješniji vid komercijalnih satelitskih komunikacija. Prve primjene su se odnosile na telefoniju. Aktuelne aplikacije se mogu podijeliti prema frekvenciji, koja poprima iznose od oko 3 MHz do 30 GHz. Tako imamo primjene: visoko-frekventni (HF) servis, privatni fiksni servisi, pomoćni servisi za radio i televizijsko emitiranje (AUXBC), te kabelske relejne servise (CARS). Iako industrija telekomunikacija bilježi stalni napredak, isto se ne može reći i za FSS. Ovo je posljedica činjenice da se se već neko vrijeme mikrotalasni sistemi mijenjaju optičkim vlaknom, koje obezbjeñuje mnogo veće kapacitete nego što to rade mikrotalasi. 4.3. Mobilni satelitski servis Potreba za globalnom staničnom službom postoji u svim geografskim područjima na Zemlji. Zemaljski stanični sistemi dobro rade u gradskim područjima, dok nisu ekonomični kada se razmatraju ruralni i udaljeni slabo naseljeni krajevi. Mobilni satelitski (MSAT) sistemi mogu da dopune postojeću zemaljsku staničnu mrežu tako što proširuju komunikacijsko pokriće sa urbanih na ruralna područja. Pokriće mobilnim satelitima je zasnovano na geografskim karakteristikama, a ne na broju stanovništva, kao što je to slučaj kod zemaljskih staničnih sistema. Mobilni satelitski sistemi ili na satelitima zasnovani PCS/PCN su izrazito jednostavni i praktični, prvenstveno zbog jednostavne instalacije. Rad MSAT je prikzan na slici 7.

Slika 7: Koncept rada MSAT

18

Mobilni satelitski sistemi koristi prenosive zemaljske terminale, koji mogu biti postavljeni i na brodove, avione ili automobile. Satelitska komunikacija izmeñu mobilnih zemaljskih stanica se razlikuje od stanične komunikacije. Stanice se kreću brzo iznad zemlje, dok su mobilne jedinice stacionarne. Kod osobnih komunikacionih sistema postoje različiti tipovi stanica, koji se razlikuju po veličini. Tako imamo pionske stanice za kućne aplikacije male snage, mikrostanice za aplikacije niže snage na otvorenom, makrostanice za aplikacije velike snage i supermakrostanice sa satelitima, koje su prikazane na slici 8. Mikrostanica, za primjer, ima poluprečnik od 1 do 300 m.

Slika 8: Razne veličine stanica Kod personalnih komunikacionih sistema koji su zasnovani na satelitima razlikujemo dva pristupa dizajnu položaja satelita. Prvi način treba da obezbijedi pokriće koristeći tri geostacionarna (GEO) satelita na položaju od približno 36.000 km iznad Ekvatora. Drugi pristup uključuje korištenje LEO i MEO satelita koji se nalaze oko 500-1500 km iznad površine Zemlje. Ovo znači da se MSS mogu posmatrati ili kao GEO ili kao negeostacionarni (NGSO) orbitni sateliti. Osnovna svrha MSAT ili MSS je da obezbijedi prijenos podataka ka fiksnom ili mobilnom personalnom priključku, čija je veličina reda veličine mobilnog telefona. Ovaj prijenos se odvija posredstvom satelita. LEO i MEO sateliti su predloženi kao mogućnost za uspostavljanje komunikacije sa ovakvim ureñajima. Signali se od ovih ureñaja posredstvom satelita šalju prema gateway-u (nepokretna zemaljska stanica), koji ih usmjerava kroz javnu komutacionu telefonsku mrežu (PSTN) ka krajnjem odredištu ili ka drugom ureñaju. Neki od satelitskih sistema koji su izgrañeni za personalne komunikacije su Iridium, Globalstar i ICO systems. Svi oni predstavljaju globalne sisteme, te tako pokrivaju cijelu Zemlju. Osnovne karakteristike ovih sistema su korištenje ureñaja za pristup PCS-u, te upotreba negeostacionarnih satelita (LEO ili MEO), koji su rasporeñeni po različitim ravnima. Iridium je počeo s radom 1990. godine i bio je prva mobilna satelitska telefonska mreža koja je ponudila mogućnost prijenosa govora i podataka izmeñu fiksnih telefona izmeñu bilo koja dva dijela svijeta. Za ostvarivanje navedenog globalnog pokrića se koristi mreža meñusatelitskih prekidača i GSM tehnologija za povezivanje mobilnih jedinica na satelitsku mrežu. Orginalna realizacija sistema je nekoliko puta modifikovana. Tako je došlo do

19

smanjenja broja satelita sa 77 na 66, što je ostvareno uklanjanjem jedne ravni orbite satelita. Neke od karakteristika aktuelnog Iridium satelitskog sistema su:

♦ broj LEO satelita: 66 (pojedinačne težine: 700kg) ♦ broj ravni putanje stalita: 6 (meñusobno razdvojenih za ugao od 31.6° oko Ekvatora) ♦ broj aktivnih satelita po ravni: 11 (ravnomjerno su rasporeñeni, s jednim slobodnim

satelitom po ravni) ♦ nadmorska visina položaja satelita: 780 km ♦ nagib: 86.4° ♦ period obrtaja: 100 min

Sateliti Iridium-a su postali u potpunosti komercijalni 1998. godine. U Augustu 1999. Iridium je bankrotirao, nakon čega ga je kupila Iridium Satellite LCC. Sljedeći sistem je Globalstar, koji predstavlja stanični telefonski sistem zasnovan na satelitima koji svojim korisnicima omogućava telefoniranje sa bilo kojeg mjesta na svijetu. Služi kao dodatak zemaljskim sistemima na globalnom nivou izuzev polarnih regiona. Sistem može zadovoljiti potrebe do 30 miliona korisnika. Funkcionalni pregled Globalstar-a je dat na slici 9.

Slika 9: Arhitektura Globestar-a Ključni elementi ovog sistema su:

♦ zračni segment: obuhvata 48 aktivnih LEO satelita smještenih na visini od 1414 km, koji su podijeljeni na 8 ravni (6 satelita po ravni). Putanja satelita je kružna i one imaju nagib od 52° u odnosu na Ekvator. Svaki satelit zrači opsegom frekvencija od 1.6 GHz i 2.5GHz.

♦ korisnički segment: uključuje korisnike mobilne i fiksne telefonije

20

♦ zemaljski segment: sastoji se od gateway-a, kontrolnog centra (GOCC), satelitskog operacionog kontrolnog centra (SOCO), te mreže za prijenos podataka. Gateway omogućuje komunikaciju izmeñu korisničkih priključaka. Ukoliko gateway sadrži samo jedan radio-kanal on emituje samo na jednoj frekvenciji.

Globalstar sateliti koriste savijene transpondere. Pokriva čitavu Zemlju sa samo 16 tačkastih snopova satelitske antene. Svaki satlit ima težinu od oko 350 kg. Treći sistem je ICO system, koji ima sljedeće karakteristike:

♦ 10 MEO satelita, smještenih na visini od 10.355 km ♦ svaki satelit zrači 163 tačkastih snopova ♦ postoje 12 satelitskih pristupnih čvorova (SANs) rasprostranjenih po Svijetu

Nagib putanja iznosi , što je i najmanji iznos u do sada opisanim sistemima. Iako ovo smanjuje pokriće na visokim nadmorskim visinama, isto tako omogućuje korištenje najmanjeg broja satelita. Poreñenje tri navedena sistema dato je tabelom 6.

Parametar Iridium Globalstar ICO Kompanija Motorola Loral&Qualcomm ICO Global Broj satelita 66 48 10 Broj putanja 6 8 2 Visina (km) 780 1414 10.355 Težina (kg) 550 350 3025 Pojasna širina (MHz) 5.15 11.35 30 Tačkasti snopovi po satelitu 48 16 163 Prijenosna brzina (kps) 50 2.4 36 Višestruki pristup TDMA/FDMA CDMA/FDMA TDMA/FDMA Cijena izgradnje (milijardi $) 4.7 2.5 4.6 Početak rada 1998 1999 2003

Tabela 6: Karakteristike satelitskih PCS sistema

4.4. Satelitski radio Satelitski radio emituje sadržaj sa satelita. Satelitski radio je omogućio da se putuje kroz cijelu državu, a da se pri tome odabrana radijska stanica sluša bez dodatnih podešenja. Sateliti su uklonili problem lokalizacije, ključni nedostatak konvencionalnog radija. Radio ovim postaje državni medij, ne više lokalni. Slika 10 prikazuje tipičnu arhitekturu satelitskog radija. Ova vrsta radija je zasnovana na digitalnom radiju, koji proizvodi mnogo bolji zvuk radija nego što to radi analogni. Korištenje digitalnih radija je rasprostranjeno u komunikacijskim mrežama, zbog toga što se tako dobije cd kvalitet zvuka, efikasno korištenje spektra, više mogućnosti programiranja, novi servisi i čist prijem čak i u izrazito nepovoljnim uslovima. Satelitski radio je istovremeno novi proizvod i usluga. Posmatran kao proizvod, on predstavlja elektronski ureñaj koji prima satelitske signale. S gledišta usluge, on daje korisnicama mogućnost izbora i slušanja jedne ili više od ukupno nekoliko desetina ili više radio stanica. Postoji nekoliko probelama vezanih za satelitski radio. Najprije, ljudi nisu navikli na plaćanje slušanja radio programa. Ako program koji nudi satelitski radio nije bolji od onoga koji je javnosti dostupan bez dodatne naplate putem običnog radija, jako je upitno da li će iko plaćati

21

za ovakve usluge. Postavlja se pitanje koliki će zapravo biti broj pretplatnika. Sljedeći problem se odnosi na zahtjev satelitskog emitiranja koji nameće korištenje antena koje su usmjerene u svim smjerovima u slučaju da se satelitski radio želi koristiti u prijevoznim sredstvima, kao što su automobili. Ovaj uslov zahtjeva izrazito jak signal satelita. Satelitski radio je izmijenio radio industriju, koja je što se tiče tehnologije ostala na manje-više istom nivou kao pri samom otkriću FM emitiranja prije 40 godina. Zbog toga je prijem digitalno kvalitetne muzike od radio satelita velika tehnička prekretnica. Ova inovacija je zapravo jednako revolucionarna kao što je to sam izum radija. Budućnost sateltskog radija je, ipak, zbog navedenih problema neizvjesna.

Slika 10: Tipična arhitektura satelitskog radija 4.5. Satelitski internet Internet je postao nezaobilazan izvor informacija za stalno rastući broj korisnika. Sveprisutna je potražnja za internet konekcijom i sve boljim performansama. Ovo je dovelo do zahtjeva za integracijom satelitskih mreža, zemaljske ISDN i interneta. Satelitski internet provajderi iskoristili su ovu činjenicu da ponude servis koji podatke velikom brzinom šalje preko satelita, dok se zahtjeve za tim podacima šalju postojećom vezom (modem, ISDN, itd). Za korištenje ove usluge je dovoljna jednostavna i jeftina prijemna antena i oprema, jednaka onoj koja je potrebna za prijem digitalnih televizijskih programa, uz odgovarajući satelitski prijemnik (DVB karticu) u računaru. Postoji nekoliko faktora koji su odgovorni za sve veći interes za ovom vrstom konekcije. Najprije, sateliti prekrivaju i ona područja na koja se vodovi ne mogu postaviti. Tako se sateliti koriste kao pristupna veza izmeñu lokacija koje se nalaze na velikoj meñusobnoj udaljenosti. Druga prednost je ta što je razvoj satelitskih tehnologija omogućio korisnicima da

22

primaju podatke direktno od geostacionarnog satelitskog kanala, pri čemu je brzina prijenosa oko 20 puta veća nego što je to slučaj kod korištenja telefonskog modema. Transponderi koriste šire frekvencijske spektre, što komercijalnim satelitskim vezama omogućuje dostizanje brzina i do 155 Mbps. Treća prednost je što jedinstvena pozicija satelita izmeñu predajnika i prijemnika omogućuje rad novih aplikacija kao što su IP multicast, podatkovno strujanje i rapodijeljeno web predpohranjivanje. Dalje, satelitska konekcija se može izrazito brzo implementirati pošto nema potrebe za korištenjem kablova. Takoñer je satelitska komunikacija jako efikasna kada je u pitanju dostavljanje multimedijskog sadržaja korisnicima. Pojednostavljena arhitektura provajdera satelitskog interneta je prikazana na slici 11. Arhitektura uključuje vlastitu mrežu i mrežu zemaljskih stanica. Izmeñu zemaljskih gateway stanica i javne mreže izgrañeno je sučelje koje omogućuje pristup internetu. Broj korištenih satelita može da varira od nekoliko desetina do nekoliko stotina i oni mogu pripadati bilo kojoj od vrsta: GEO, MEO ili LEO. Konkretna arhitektura satelitskog interneta zavisi od nekoliko parametara kao što je dizajn satelitskog sistema, vrsta orbita, veze izmeñu samih satelita i korisničko opterećenje.

Slika 11: Tipična konfiguracija satelitskog interneta

23

ZAKLJU ČAK Savremene satelitske komunikacije omogućavaju prijenos različitih vrsta informacija, koje obuhvataju telefonski i telegrafski saobraćaj, radio i televizijske programe, poslovne, privredne i vojne komunikacije, uključujući većinu meteoroloških istraživanja i izvještaja. Dalji razvoj ide u pravcu globalnih komunikacija sa integrisanim različitim informacionim servisima, uključujući interaktivni rad i multimedijalne sadržaje. Zbog potrebe za sve većim kapacitetima, postepeno se ide na proširivanje opsega „bijegom“ u sve više i više frekvencije. Sateliti imaju značajne prednosti u odnosu na druge načine prijenosa kao što su kablovi i mikrotalasi. Satelitske veze ne unose gubitke i slabljenja kao što je to slučaj kod korištenja kablova, radeći pri tome na velikim uadaljenostima. Troškovi prijenosa su nezavisni od geografskih karakteristika i udaljenosti sve dok su prijemnik i predajnik unutar područja pokrivanja satelita, što u zavisnosti od vrste satelita može da iznosi i do jedne trećine Zemljine površine. Troškovi prijenosa su takoñer manji kada je u pitanju prijenos podataka na velikim udaljenostima, naročito ako se radi o relativno maloj količini podataka. Komunikacijski signal može biti poslan na veliki broj prijemnika istovremeno zbog čega su sateliti idealni za televizijske prijenosne sisteme i slične „point-to-multipoint“ komunikacije. Frekvencije satelitskih komunikacija ne zavise od refleksije i refrakcije. Uticaj atmosferskih prilika na prijenos je relativno mal. Zbog ovakvih karakteristika sateliti se koriste za izgradnju VSAT mreža, fiksnih i mobilnih satelitskih mreža te u razvoju usluga kao što su satelitski radio i internet. Unatoč nedostacima kao što je činjenica da su troškovi lansiranja satelita u orbitu veliki, da postoji kašnjenje koje unosi prijenos signala od Zemlje ka satelitu i natrag i da polako dolazi do potpunog iskorištenja staelitske pojasne širine, satelitske komunikacije i dalje bilježe ekspanziju. Ovo potvrñuje i činjenica da je ovaj vid komunikacije jedina istinski komercijalna svemirska tehnologija koja godišnje bilježi milijarde dolara profita.

24

Literatura [1] Rajeev Bansal, Handbook of Engineering Electromagnetics, University of

Connecticut Storrs, Connecticut, U.S.A. 2004 [2] Kolawole M.O., Satellite Communication Engineering, Jolade Pty. Ltd.

Melbourne, Australia. 2002 [3] Elbert Bruce R., The Satellite Communication Applications Handbook, Artech

House, Inc. Boston , London. 2002 [4] Roddy D., Satellite Communications, McGraw-Hill, 2001 [5] Keith Michael C., The Radio Station Broadcast, Satellite & Internet, Focal Press

Elsevier Burlington, USA. 2007