لا يستطيع أصحاب الهواتف المحمولة، بكل إمكانياتهم، إجراء المكالمات إلا عندما تكون محطات الاتصالات المتنقلة مجهزة. ماذا تفعل حيث لا توجد مثل هذه المحطات؟

لا يوجد سوى مخرج واحد - وهو استخدام هواتف الأقمار الصناعية، والتي تتيح لك الاتصال من أي مكان في العالم تقريبًا. وكما يوحي اسم الاتصال، فإن الاتصال لا يتم من خلال المحطات الأرضية، بل من خلال الأقمار الصناعية الموجودة في مدار أرضي منخفض.

توفر جميع شبكات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية اتصالات هاتفية موثوقة وعالية الجودة. وتختلف الشبكات في الخدمات الإضافية المقدمة للمشتركين وفي مجالات تغطية الشبكة وفي أسعار الأجهزة نفسها وتكلفة خدمات الاتصال.

اليوم، يتم تمثيل الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في العالم من خلال أنظمة مختلفة لها مزاياها وعيوبها. أما بالنسبة لروسيا، فتتوفر حاليا على أراضيها أنظمة إنمارسات والثريا وجلوبال ستار وإيريديوم:

• إنمارسات هي المشغل الأول والوحيد حتى الآن للاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة الذي يقدم جميع خدمات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الحديثة في الماء والأرض والجو.
• الثريا هي خدمة متنقلة عبر الأقمار الصناعية تغطي ثلث الكرة الأرضية وتقدم مكالمات منخفضة التكلفة لمشتركيها تبدأ من 0.25 دولار للدقيقة للمكالمات الصادرة والمكالمات الواردة المجانية (عبر القمر الصناعي). يتم دمج هواتف الثريا الفضائية مع الهواتف المحمولة التي تحتوي على جهاز استقبال GPS الذي يحدد الموقع بدقة 100 متر. الاتصالات متاحة في ثلث أراضي روسيا.
• Globalstar هو جيل جديد من الاتصالات عبر الأقمار الصناعية. توفر Globalstar اتصالات هاتفية في تلك المناطق من الأرض التي لم تكن هناك خدمة فيها على الإطلاق أو كانت هناك قيود خطيرة على استخدامها وتتيح الاتصال أو تبادل البيانات في أي منطقة من الكوكب تقريبًا.
• إيريديوم - يوفر شبكة أقمار صناعية لاسلكية توفر الاتصال الهاتفي في أي مكان وفي أي وقت. الاتصالات من إيريديوم تغطي كامل سطح الأرض. في روسيا، تتوفر شبكة Iridium في جميع أنحاء الإقليم بأكمله، ومع ذلك، ليس لديها ترخيص لتقديم الخدمات في الاتحاد الروسي.

الاتصالات عبر الأقمار الصناعية إنمارسات

يوفر نظام إنمارسات اتصالات ثابتة عبر الأقمار الصناعية، وهو ما يحدد الاتجاه الرئيسي لاستخدامه.

ويستخدم هذا النظام على نطاق واسع في النقل البري والبحري والنهري والجوي، في الجهات الحكومية، من قبل موظفي الجهات الحكومية، في وحدات الدفاع المدني، في منظمات الإنقاذ ووحدات وزارة حالات الطوارئ، وكذلك من قبل رؤساء الدول.

يعمل نظام Inmarsat منذ أكثر من 25 عامًا وقد تم اختباره بمرور الوقت. هذا هو حاليا الجيل الثالث من هذا النظام. تغطي الأقمار الصناعية الأربعة المستقرة بالنسبة إلى الأرض الكرة الأرضية بأكملها ولم يتبق سوى قطبي الأرض دون تغطية بهذا النظام.

من محطة Inmarsat، تصل المكالمة أولاً إلى القمر الصناعي، الذي يعيد توجيهها إلى المحطة (LES). وهي بدورها مسؤولة عن إعادة توجيه المكالمة إلى شبكات الهاتف العامة أو الإنترنت. يستطيع القمر الصناعي تخصيص حزم إضافية للعمل مع منطقة يكثر فيها نشاط المشتركين.

ولا يدعم النظام الهواتف القياسية فحسب، بل يدعم أيضًا المعدات التي تتتبع موقع المشتركين، مما يسمح بمراقبة الأجسام المتحركة مثل السفن والسيارات والطائرات. ويستخدم النظام للسلامة البحرية (GMDSS) ومراقبة الحركة الجوية.

تشمل مزايا نظام إنمارسات عمله على كامل سطح الأرض تقريبًا، باستثناء القطبين الشمالي والجنوبي.

إنمارسات هو نظام السلامة البحرية الرسمي. النظام سري إلى حد ما، وسهل الاستخدام، ويأتي مع تعليمات باللغة الروسية.

يتيح لك نظام الفوترة عبر الإنترنت مراقبة حالة حسابك عبر الإنترنت مع إحصائيات كاملة عن المكالمات الهاتفية. تتوفر ملحقات إضافية، مثل مجموعات خاصة للسيارات والفاكس وغيرها من المعدات، بالإضافة إلى المكالمات الواردة المجانية.

تشمل عيوب نظام Inmarsat ارتفاع تكلفة الهواتف نفسها، حيث يبدأ سعرها من 3000 دولار، وارتفاع تكلفة المكالمات الصادرة – من 2.8 دولار للدقيقة، كما أن المحطات نفسها بحجم الكمبيوتر المحمول وتزن حوالي 2 كجم .

لاستخدام هواتف هذا النظام في بلد معين، يجب عليك الحصول على أذونات خاصة. في روسيا، تبيع شركة TESSKOM هواتف Inmarsat مع الإذن باستخدام نظام Inmarsat في بلدنا.

الاتصالات الفضائية الثريا

تم تصميم نظام الثريا في البداية لخدمة منطقة تضم 1.8 مليون مشترك محتمل.

يتم تشغيل النظام بواسطة قمرين صناعيين قادران على خدمة 13750 قناة هاتفية في وقت واحد. النظام قادر على العمل مع كل من قنوات الاتصال الفضائية والخلوية. لكن في بعض الأحيان تكلف المكالمات أثناء التجوال خمسة أضعاف تكلفة المكالمات عبر الأقمار الصناعية. يمكنك استخدام نظام الثريا على 35% من أراضي روسيا.

تشمل مزايا الثريا صغر حجم الهواتف وتكلفتها المنخفضة (تبدأ من 866 دولارًا)، واستخدام رقم واحد للاتصالات عبر الأقمار الصناعية أو الخلوية، والتكلفة المعقولة للمكالمات الصادرة (من 0.25 دولار في الدقيقة) والمكالمات الواردة المجانية عبر الأقمار الصناعية.

مساوئ نظام الثريا: توافر الشبكة يقتصر على 35% من أراضي الاتحاد الروسي. صحيح أن الوضع سوف يتحسن بشكل ملحوظ مع تشغيل قمر صناعي آخر. ثم ستصل تغطية الأراضي الروسية إلى 80%. لكنها لا تزال مسألة وقت.

الاتصالات عبر الأقمار الصناعية جلوبال ستار

Globalstar هو نظام يعتمد على الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة. منذ بدايتها، تم تصميم شبكة Globalstar للتفاعل مع شبكات الهاتف المحمول الحالية. أي أنه خارج نطاق تغطية الشبكات الخلوية التي أبرمت الاتفاقية معها، تتحول هواتف Globalstar إلى الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، ومع وجود إشارة جيدة للهاتف المحمول الثابت، فإنها تعمل مثل الهاتف الخليوي العادي.

تم تصميم النظام لمجموعة واسعة من المستهلكين. في الواقع، يتم الآن استخدام شبكة Globalstar من قبل كل من الأفراد والمنظمات.

المستخدمون الأكثر نشاطًا لهذا النظام هم عمال النفط والغاز والجيولوجيون والجيوفيزيائيون وعمال المناجم ومعالجات المعادن الثمينة والبنائين وعمال الطاقة. تم استخدام Globalstar بنجاح في النقل وفي الجيش والبحرية وفي حالات الطوارئ في الوزارة.

يتم توفير الاتصالات في نظام Globalstar بواسطة 48 قمرًا صناعيًا منخفض المدار. يتم استقبال الإشارة بشكل متزامن عبر عدة أقمار صناعية بواسطة أقرب محطات الواجهة الأرضية، ثم يتم توجيه الأكثر استقرارًا عبر الشبكات الأرضية إلى المشترك.

Globalstar هو نظام الاتصالات الوحيد الذي يوفر تغطية كاملة تقريبًا لأراضي الاتحاد الروسي من الغرب إلى الشرق وما يصل إلى 74 درجة في الشمال.

تشمل مزايا Globalstar العمل على كامل أراضي الأرض تقريبًا، باستثناء المناطق القطبية؛ صغر حجم الهواتف ووزنها، ويمكن مقارنتها في هذه المؤشرات بالهواتف المحمولة العادية؛ التبديل التلقائي بين أنظمة الاتصالات الفضائية والخلوية؛ سهولة الاستعمال؛ تعليمات باللغة الروسية. أسعار الهواتف معقولة جدًا - بدءًا من 699 دولارًا.

إذا كنت تستخدم قناة اتصال عبر الأقمار الصناعية، فإن سعر المكالمات إلى Globalstar يبدأ من 1.39 دولارًا. يصبح أرخص بكثير عند الاتصال عبر القنوات الخلوية.

يتم تقديم العديد من الملحقات الإضافية. على عكس الأنظمة التي تعمل على الأقمار الصناعية ذات المدار المتوسط ​​والمستقرة بالنسبة إلى الأرض، فإن تأخير الصوت أو "الصدى" غير ملحوظ فعليًا عند التشغيل على Globalstar.

لدى Globalstar عيوب قليلة. على الرغم من أن هواتف Globalstar ليست مطلوبة بشكل عام، إلا أن هناك دولًا يكون استخدامها فيها مقيدًا أو محظورًا تمامًا.

الاتصالات عبر الأقمار الصناعية إيريديوم

يتم توفير الاتصالات في نظام إيريديوم من خلال 66 قمرًا صناعيًا منخفض المدار، والتي تغطي 100% من سطح الأرض. لكن النظام لا يعمل في كوريا الشمالية والمجر وبولندا وشمال سريلانكا. في الاتحاد الروسي، شبكة Iridium غير مرخصة حاليًا، ولكنها متاحة في جميع أنحاء أراضيها. وبما أن المسافة إلى الأقمار الصناعية قصيرة وسرعتها عالية، يتم إرسال الإشارات دون تأخير تقريبًا. في المناطق التي تتوفر فيها التغطية الخلوية، قد يعمل الهاتف مثل الهاتف الخلوي العادي.

الميزة الرئيسية للإيريديوم هي الاتصال المستقر في جميع أنحاء الكوكب.

تفتخر Iridium أيضًا بأصغر هواتف تعمل عبر الأقمار الصناعية على الإطلاق. كما هو الحال مع الأنظمة الأخرى، تقوم الهواتف بالتبديل تلقائيًا بين شبكات القمر الصناعي وشبكات الهاتف المحمول. مكالمات غير مكلفة، تبدأ من دولار واحد فقط عبر القنوات الفضائية، وحتى أرخص عبر الاتصالات الخلوية. المكالمات الواردة مجانية تمامًا. مثل نظام Globalstar، يتميز Iridium بتأخير الصوت والصدى بشكل غير محسوس.

العيب الوحيد المهم في إيريديوم هو عدم وجود ترخيص للعمل في الاتحاد الروسي. ومع ذلك، وفقا لممثلي الشركة، سيتم قريبا الحصول على إذن للعمل في روسيا.

خدمات لمشتركي الشبكات الفضائية

خدمة	إنمارسات	الثريا	جلوبال ستار	إيريديوم
هاتف	+	+	+	+
فاكس	+	-	-	-
بريد إلكتروني	+	+	-	-
نقل البيانات	+	+	+	+
التلكس	+	-	-	-
نظام تحديد المواقع	+	+	+	-
رسالة قصيرة	-	-	-	-
الترحيل	-	-	-	+

تعد الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الحديثة أحد مجالات تطوير اتصالات التتابع الراديوي. في هذه الحالة، هذا هو استخدام الأقمار الصناعية التي تدور حولها كمرحلات.

تسمح تقنيات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية باستخدام مكرر واحد أو أكثر لضمان إرسال عالي الجودة للإشارات الراديوية عبر مسافات طويلة.

يمكن تقسيم جميع الراسبين إلى فئتين:

• سلبي. حاليا، لا يتم استخدامها عمليا. في البداية تم استخدامها حصراً كحلقة إرسال بين المحطة الأرضية والمشترك، ولم تقوم بتضخيم الإشارة ولم تقوم بتحويلها؛


• نشيط. تعمل هذه الأجهزة أيضًا على تضخيم الإشارة وتصحيحها بكل الطرق الممكنة قبل إرسالها إلى المشترك. تستخدم معظم أنظمة الأقمار الصناعية في العالم هذا النوع من المكررات.

تاريخ الاتصالات الفضائية

في نهاية عام 1945، شهد العالم مقالًا علميًا صغيرًا تم تخصيصه للإمكانيات النظرية لتحسين الاتصالات (في المقام الأول المسافة بين جهاز الاستقبال والمرسل) عن طريق رفع الهوائي إلى أقصى ارتفاع له.

ما هو مبدأ التشغيل الذي كان يدور في ذهنك؟

كل شيء بسيط للغاية - اقترح العالم وضع هوائي مكرر كبير في مدار أرضي منخفض، والذي سيستقبل إشارات من مصدر أرضي وينقلها أكثر.

وكانت الميزة الرئيسية هي مساحة التغطية الضخمة، والتي يمكن التحكم فيها بواسطة قمر صناعي واحد فقط. سيؤدي هذا إلى تحسين جودة الإشارة بشكل كبير، وإزالة الحد الأقصى لعدد محطات الاستقبال، بالإضافة إلى عدم الحاجة إلى بناء أجهزة إعادة إرسال أرضية. أصبحت الولايات المتحدة مهتمة بالمشروع كجزء من حل مشاكل الاتصالات الهاتفية عبر المحيط الأطلسي.

بدأ تطوير أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية مع إطلاق أول جهاز Echo-1 (مكرر سلبي على شكل كرة معدنية) إلى الفضاء في أغسطس 1960.

وفي وقت لاحق، تم تطوير معايير الاتصالات الساتلية الرئيسية (نطاقات تردد التشغيل) وتستخدم على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم.

تطبيقات الاتصالات الفضائية

منذ تنفيذه الناجح، زادت جودة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بشكل ملحوظ.

بفضل إدخال المحطات الأرضية المتنقلة، يمكن للمشترك استقبال إشارة الراديو بغض النظر عن موقع القمر الصناعي في أي وقت من اليوم، والانتقال تلقائيًا من منطقة تغطية إلى أخرى، والاتصال بأقرب مكرر في الوضع التلقائي.

يمكن تقسيم استخدام الاتصالات الفضائية إلى عدة مجالات تقليدية:

• اتصال الجذع.في البداية، كانت المهمة هي نقل كمية كبيرة من المعلومات (على وجه الخصوص، الرسائل الصوتية)، ولكن مع مرور الوقت، مع الانتقال إلى التنسيق الرقمي، اختفت هذه الحاجة واليوم يتم استبدال الاتصالات عبر الأقمار الصناعية من هذه المنطقة بالألياف الضوئية الشبكات؛


• فتحة الأقمار الصناعية.ما يسمى بالأنظمة "الصغيرة" التي يصل قطر هوائيها إلى 2.4 متر. تتطور التكنولوجيا بنجاح وتعمل على إنشاء قنوات اتصال خاصة؛


• الاتصالات المتنقلة (أساس الهاتف والبث التلفزيوني);


• خدمة الإنترنت.

للحصول على مزيد من المعلومات حول تطور هذا المجال من الاتصالات، ما عليك سوى حضور حدث متخصص. يعد المعرض الدولي "الاتصالات"، الذي يقام على أراضي أرض المعارض Expocentre، أفضل حدث صناعي على المستوى الدولي. وهذا يضمن التعرض والمشاركة على نطاق واسع من الشركات المتخصصة العالمية والمحلية المعروفة.

كيف تعمل أجهزة الاتصالات الفضائية الحديثة

ترتبط الاتصالات عبر الأقمار الصناعية ارتباطًا وثيقًا في أذهان العديد من الأشخاص بملاحي GPRS والاتصال الهاتفي. في الواقع، هذا اختراع للبشرية ويجد مكانته في هذه المجالات من وجهة نظر الناس العاديين.

نشأ مفهوم الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في عام 1945، ولكن في ذلك الوقت كان عدد قليل من الناس يعتقدون أنه يمكن تنفيذ قناة نقل البيانات هذه في الحياة. ومع ذلك، أصبحت الأرض الآن محاطة بالعديد من الأقمار الصناعية، مما يوفر تبادلًا مستمرًا للمعلومات بين مئات الأشخاص والأجهزة.

بفضل حقيقة أن الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الحديثة تتمتع بتغطية واسعة، أصبحت القدرة على إجراء مكالمات من أبعد أركان العالم حقيقية. لن يجرؤ أي سائح جاد على القيام برحلة طويلة وخطيرة بدون هاتف يعمل بالأقمار الصناعية.

هناك أيضًا مفهوم الإنترنت عبر الأقمار الصناعية - فهو يجعل من الممكن الوصول إلى شبكة الويب العالمية حتى في حالة وجود ضوء فقط بفضل المولدات.

باستخدام موارد وقدرات نقل المعلومات عبر الأقمار الصناعية، تم إنشاء العديد من خيارات الملاح لمجموعة واسعة من الصناعات.

في الواقع، تتكون الاتصالات الفضائية الحديثة من ثلاثة عناصر فقط: جهاز إرسال، ومكرر، وجهاز استقبال. تعمل أجهزة مختلفة كأجهزة إرسال واستقبال: الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر والهوائيات وما إلى ذلك.

يتم تقديم المكرر على شكل قمر صناعي يستقبل الإشارة الواردة من محطة أرضية (أو جهاز) ويرسلها في وضع البث إلى المنطقة المرئية بأكملها. ومن ثم تدخل الأجهزة والبرامج حيز التنفيذ، مما يضمن وصول هذه المعلومات إلى المستلم تمامًا. الاستثناء هو عندما يجب على جميع أجهزة الاستقبال استقبال الإشارة. على سبيل المثال، القنوات الفضائية.

لزيادة إنتاجية المكرر، تم تقديم أنظمة الوصول المتعدد (MA) التالية:

1. تقسيم التردد MD. يتلقى كل مستخدم التردد الخاص به.


2. تقسيم الوقت MD. يحق للمستخدم تلقي أو نقل البيانات فقط خلال فترة زمنية معينة.


3. قسم الكود MD. يتم إعطاء رمز لكل مستخدم. ويتم تركيبه على البيانات بحيث لا تختلط الإشارات الواردة من مستخدمين مختلفين، حتى عند إرسالها على نفس التردد.

بشكل عام، جميع الأنظمة المذكورة أعلاه تضمن إعادة استخدام التردد، مما يزيد من الكفاءة والقدرة.

عند نقل المعلومات، يتم أخذ امتصاص الموجات في الغلاف الجوي وحجم هوائي الاستقبال في الاعتبار أيضًا - يتم استخدام التردد الخاص بكل حالة محددة.

الاتصالات الفضائية الدولية

الاتصالات الفضائية الدوليةهو نوع من اتصالات الترحيل الراديوي الذي يعتمد على استخدام الأقمار الصناعية الأرضية كمكررات. ويتم الاتصال بين المحطات الموجودة على الأرض، والتي بدورها تكون ثابتة ومتحركة. تتيح لك هذه التقنية إرسال إشارة الراديو عبر أي مسافة، حتى الأكبر.

اليوم، النوع الأكثر شيوعًا هو المكرر النشط. يقوم بتضخيم الإشارة الواردة وتصحيحها بشكل ملحوظ قبل وصولها إلى المشترك. تستخدم معظم أنظمة الأقمار الصناعية في العالم هذا النوع من الأقمار الصناعية.

تم وضع بداية هذه التكنولوجيا من قبل العالم الإنجليزي آرثر سي كلارك، الذي كتب مقالة بعنوان "المكررون خارج الأرض". كان المبدأ هو أن الهوائي يجب أن يوضع في مدار أرضي منخفض قدر الإمكان، مما يسمح له باستقبال الإشارات من المصادر الأرضية ونقلها إلى أبعد من ذلك. كانت الميزة الرئيسية هي أن قمرًا صناعيًا واحدًا يمكنه التحكم في مساحة تغطية كبيرة إلى حد ما من الكرة الأرضية.

وكان أول جهاز مكرر سلبي هو جهاز Echo-1، الذي تم إطلاقه إلى الفضاء في عام 1960. كان هذا بمثابة بداية لمزيد من التطور السريع للاتصالات الفضائية الدولية.

مجالات تطبيق الاتصالات الفضائية الدولية

منذ إطلاق أول قمر صناعي إلى الفضاء، تحسنت جودة التكنولوجيا بشكل ملحوظ. اليوم، لا يمكن للبشرية أن تتخيل الحياة اليومية بدون هاتف محمول (الذي حل محل الخطوط الأرضية المنزلية بشكل منتصر)، بدون محادثات فيديو تساعد على التواصل مع شخص على مسافة في الوقت الفعلي، بدون تلفزيون، وما إلى ذلك.

ينقسم الاستخدام الحديث للاتصالات الفضائية الدولية إلى المجالات الرئيسية التالية:

• اتصالات الجذع


• نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة؛


• VSAT (نظام صغير بهوائي يصل قطره إلى 2.4 متر، يستخدم لإنشاء قناة خاصة)؛


• شبكة الجوال؛


• الإنترنت (معظم التقنيات الحديثة تعمل باستخدام هذا النظام).

تعد الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الدولية أحد المجالات المواضيعية للحدث المواضيعي، الذي يقام سنويًا داخل أسوار مجمع المعارض المركزي Expocentre.

يغطي التنوع المواضيعي جميع فئات صناعة الاتصالات:

• تقنيات الإنترنت؛


• برمجة؛


• شبكات البيانات؛


• الشركات الناشئة؛


• البنية التحتية للاتصالات؛


• الخدمات في مجال تكنولوجيا المعلومات؛


• معدات الاتصالات والتقنيات الحديثة.

إمكانيات الاتصالات الفضائية الدولية الحديثة

توفر الاتصالات الساتلية الدولية الحديثة ذات التقنية العالية الفرص التالية:

• تبادل المعلومات؛


• إدارة وتنسيق الطائرات والسفن والنقل البري؛


• القدرة على نقل كميات كبيرة من المعلومات إلى الجانب الآخر من العالم؛


• الحصول على جودة إشارة عالية ومستقرة؛


• إجراء اتصالات آمنة، وما إلى ذلك.

منتجات جديدة في مجال الاتصالات الساتلية للاتحاد الروسي

اتصال عبر الأقمار الصناعيةله تأثير حتمي على تطور المجالات الصناعية المختلفة والنمو الاقتصادي للدولة ومستوى معيشة الأمم.

اليوم، لا يمكن تصور تشكيل قطاع سوق الاتصالات عبر الأقمار الصناعية دون الاتصال بنظام الشبكة الأرضية. وأي تغييرات في بنية الشبكة يمكن أن تؤثر بشكل أساسي على جودة أداء القمر الصناعي.

تتمتع الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بأحدث الابتكارات التالية:

• وأدت شبكات الألياف الضوئية إلى إزاحة جزئية للطرق السريعة التابعة للأقمار الصناعية؛


• توزيع محطات هوائيات VSAT (الطرفية ذات الفتحة الصغيرة جدًا)؛


• تحسين أسلحة الطاقة للمركبات الفضائية وقدرتها على إرسال الإشارات عن بعد من نقاط على الأرض؛


• أقمار صناعية واسعة النطاق مزودة بمكرر؛


• الوسائل ذات نطاقات التردد الكبيرة؛


• تطوير مدارات الارتفاع المتوسط.

وقد أدت كل هذه الأجهزة المبتكرة إلى القدرة على معالجة إشارات متعددة في الفضاء من خلال مفاتيح بين الحزم.

بفضل أحدث آليات نقل الصور وملفات الفيديو، أصبح الاتصال المجاني عبر الإنترنت أمرًا شائعًا اليوم.

قطاعات سوق الاتصالات الساتلية في الاتحاد الروسي

تنقسم الاتصالات الساتلية في الاتحاد الروسي اقتصاديًا إلى ثلاثة قطاعات كبيرة من سوق تكنولوجيا المعلومات والاتصالات.

1. تم إنشاء الجزء الأول من خلال ربط المحطات الأرضية الموجودة على أراضي الدولة مع مجمعات الأقمار الصناعية Global Star وInmarsat وEllipse، والتي تتطور بديناميكيات إيجابية. يتم استخدامها لتشكيل محطات اتصالات شخصية مدمجة تتفاعل مع أجهزة البث التلفزيوني والإذاعي المتنقلة. وتقع الأقمار الصناعية للنظام فوق المحيطات لتوفير إشارات إنترنت عالية الجودة إلى أنصاف أقطار كبيرة من الأرض. يحتوي النظام على هاتف تم ضبطه على أحد الأقمار الصناعية. تلتقط محطات الاتصالات ذات الهوائيات الكبيرة الإشارة وتوزعها على المشتركين في أي مكان في العالم.


2. ويركز الجزء الثاني على إنتاج المحطات الأرضية الصغيرة للأقمار الصناعية (VSAT)، المخصصة لتشكيل شبكات الشركات ذات الوصول الآمن. في الوقت الحاضر على أراضي الاتحاد الروسي، وفقا للاتحاد الوطني للاتصالات الفضائية، هناك حوالي 3.2٪ من هذه المحطات في العالم (500 ألف).


3. وفي الجزء الثالث، يتم اختراع الأقمار الصناعية والمحطات الصغيرة وأنظمتها التي تدعم البث التلفزيوني والإذاعي والاتصالات عن بعد عبر الإنترنت ووضعها في الإنتاج. تكلفة المعدات لهذا السوق المتخصصة أقل بعدة مرات من المحطات الطرفية للقطاعين السابقين. وبالنظر إلى الميزة الجغرافية للمستوطنات الصغيرة مقارنة بمنطقة البلاد بأكملها، فإن البنية التحتية التلفزيونية تحقق أقصى قدر من الربح بين جميع أنواع الاتصالات.

في السوق الروسية، تعتبر الاتصالات ذات أهمية كبيرة للتنمية الاقتصادية للمنطقة حيث يتم توزيع الإشارات التي تتم معالجتها بواسطة محطات متعددة الأوضاع.

تنقسم الإشارة الصادرة من شبكة RAT (أداة الإدارة عن بعد) إلى رموز في قنوات CDMA (الوصول المتعدد بتقسيم الكود)، ومن خلال المسح، تسهل تنفيذ مكالمات الترحيل في دورات مترابطة في RAT منفصلة. ومن المفيد التواصل مع هذه المناطق في الأماكن التي لا يوجد فيها استقبال للإشارات الخلوية.

يمكن لمحطات المشتركين اللاسلكية متعددة الأوضاع تحسين كفاءة التبديل بين الشبكات وزيادة الوصول إلى الخدمات المختلفة.

المعدات الحديثة لاستقبال وإرسال الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في المعرض

الاتصالات الفضائية الحديثةيعد بمثابة وسيلة ممتازة لنقل المعلومات، ولكنه يفرض متطلبات متزايدة على المعدات.

معرض "الاتصالات"يوفر فرصة للتعرف على أحدث التطورات والمقترحات من مختلف الشركات المصنعة لمعدات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية.

يوجد داخل أسوار Expocentre مجموعة واسعة من العينات من فئات الأسعار المختلفة، بحيث يمكن لأي شخص العثور على الخيار الأمثل من حيث الجودة والسعر.

معرض "الاتصالات"تم تنفيذه منذ أكثر من ثلاثة عقود وهو بمثابة محرك قوي في التطوير الفعال لهذا المجال التقني.

اقرأ مقالاتنا الأخرى:

العمود الفقري للاتصالات الفضائية.في البداية، كان ظهور الاتصالات عبر الأقمار الصناعية تمليه الحاجة إلى نقل كميات كبيرة من المعلومات. وكان أول نظام للاتصالات عبر الأقمار الصناعية هو نظام إنتلسات، ثم تم إنشاء منظمات إقليمية مماثلة (يوتلسات وعربسات وغيرها). مع مرور الوقت، انخفضت باستمرار حصة نقل الصوت في الحجم الإجمالي لحركة المرور الرئيسية، مما أفسح المجال لنقل البيانات.

ومع تطور شبكات الألياف الضوئية، بدأت الأخيرة في إزاحة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية من سوق الاتصالات الأساسية.

أنظمة VSAT. VSAT (Very Small Aperture Terminal) هي محطة أرضية ساتلية صغيرة، أي محطة ذات هوائي صغير، تم استخدامها في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية منذ أوائل التسعينيات. توفر أنظمة VSAT خدمات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية للعملاء (عادةً المؤسسات الصغيرة) التي لا تتطلب سعة قناة عالية. لا يتجاوز معدل نقل البيانات لمحطة VSAT عادةً 2048 كيلوبت/ثانية.

الشكل 3.14 - نظام VSAT

يمكن تقسيم مستهلكي سوق VSAT الروسية إلى أربعة قطاعات:

1. المؤسسات الحكومية 2. الشركات الكبيرة التي تتمتع بشبكة واسعة من الفروع والمكاتب التمثيلية. 3. الشركات الإقليمية المتوسطة والصغيرة. 4. المستخدمين الخاصين.

تشير عبارة "فتحة صغيرة جدًا" إلى حجم الهوائيات الطرفية مقارنة بأحجام هوائيات أنظمة الاتصالات الأساسية القديمة. تستخدم محطات VSAT العاملة في النطاق C عادةً هوائيات يبلغ قطرها 1.8-2.4 مترًا، في النطاق Ku - 0.75-1.8 مترًا. يظهر الهوائي في الشكل. 3.9.

تستخدم أنظمة VSAT تكنولوجيا القنوات حسب الطلب.

تشتمل شبكة الاتصالات الساتلية القائمة على VSAT على ثلاثة عناصر رئيسية: محطة أرضية مركزية (إذا لزم الأمر)، وقمر صناعي للترحيل ومحطات مستخدم VSAT (الشكل 3.14).

تؤدي المحطة الأرضية المركزية في شبكة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية وظائف العقدة المركزية وتوفر التحكم في تشغيل الشبكة بأكملها وإعادة توزيع مواردها واكتشاف الأعطال وتعريفة خدمات الشبكة والربط مع خطوط الاتصالات الأرضية. عادةً، يتم تثبيت المحطة المركزية في عقدة الشبكة التي تستقبل أكبر قدر من حركة المرور. يمكن أن يكون هذا، على سبيل المثال، المكتب الرئيسي أو مركز الكمبيوتر لشركة ما في شبكات الشركات، أو مدينة كبيرة في شبكة إقليمية.

أنواع السيطرة. مع الإدارة المركزية لمثل هذه الشبكة، يقوم مركز التحكم في الشبكة (NCC) بتنفيذ وظائف التحكم والإدارة اللازمة لإنشاء اتصالات بين المشتركين في الشبكة، لكنه لا يشارك في نقل حركة المرور. عادة، يتم تثبيت NCC في إحدى محطات المشتركين في الشبكة، والتي تستقبل أكبر قدر من حركة المرور.

في النسخة اللامركزية لإدارة الشبكة، لا يوجد مركز تحكم مركزي، ويتم تضمين عناصر نظام الإدارة في كل محطة VSAT. تتميز هذه الشبكات ذات نظام التحكم الموزع بزيادة القدرة على البقاء والمرونة بسبب تعقيد المعدات وتوسيع وظائفها وارتفاع تكلفة محطات VSAT. يعد نظام التحكم هذا مناسبًا فقط عند إنشاء شبكات صغيرة (حتى 30 محطة طرفية) ذات حركة مرور عالية بين المشتركين.

محطة المشتركين VSAT تشتمل محطة المشتركين VSAT عادةً على جهاز تغذية هوائي ووحدة RF خارجية ووحدة داخلية (مودم). الوحدة الخارجية عبارة عن جهاز إرسال واستقبال صغير. تضمن الوحدة الداخلية اتصال القناة الفضائية بالمعدات الطرفية للمستخدم (الكمبيوتر، خادم LAN، الهاتف، الفاكس PBX، إلخ).

يتم بناء أقمار ترحيل شبكة VSAT على أساس أقمار ترحيل مستقرة بالنسبة إلى الأرض. وهذا يجعل من الممكن تبسيط تصميم محطات المستخدم قدر الإمكان وتزويدها بهوائيات ثابتة بسيطة بدون نظام تتبع عبر الأقمار الصناعية. يستقبل القمر الصناعي الإشارة من المحطة الأرضية، ويقوم بتضخيمها وإرسالها مرة أخرى إلى الأرض. أهم خصائص القمر الصناعي هي قوة أجهزة الإرسال الموجودة على متنه وعدد قنوات التردد اللاسلكي (جذوع أو أجهزة الإرسال والاستقبال) الموجودة عليه. لضمان التشغيل من خلال محطات المشتركين الصغيرة مثل VSAT، يلزم وجود أجهزة إرسال ذات طاقة خرج تبلغ حوالي 40 وات. تعمل أجهزة VSAT الحديثة عادةً في نطاق تردد Ku البالغ 11/14 جيجا هرتز (قيمة تردد واحدة للاستقبال وأخرى للإرسال)، وهناك أيضًا أنظمة تستخدم النطاق C البالغ 4/6 جيجا هرتز، ومدى Ka البالغ 18/30 جيجا هرتز هو كما يجري الآن إتقانها.

تحتوي أجهزة VSAT الحديثة على واحد أو أكثر من منافذ Ethernet ووظيفة جهاز التوجيه المضمنة. يمكن تجهيز بعض الطرز، من خلال التوسعة، بـ 1-4 منافذ هاتف.

مودم القمر الصناعي. بطاقة DVB هي بطاقة توسيع للكمبيوتر مصممة لاستقبال البيانات من القمر الصناعي، وهو نوع من "مودم القمر الصناعي". يمكن أن يكون مزودًا بواجهة PCI أو PCI-E أو USB، ويعتمد الاختيار على ما هو أكثر ملاءمة لك للاتصال بجهاز الكمبيوتر الخاص بك

يتم تثبيت بطاقة DVB في فتحة PCI مجانية أو منفذ USB بالكمبيوتر ومتصلة بكابل متحد المحور بمحول هوائي القمر الصناعي، أي أنها تؤدي وظائف جهاز استقبال الأقمار الصناعية الكلاسيكي وتنقل البيانات المستلمة إلى مكونات أخرى من حاسوب. بشكل عام، لا تختلف عملية تثبيت وتكوين بطاقة DVB عن تثبيت أي جهاز آخر.

كبرى شركات تصنيع VSAT في العالم:

كودان (أستراليا)؛

نظام شبكة هيوز (الولايات المتحدة الأمريكية) - HughesNet (DirecWay)، HX؛

جيلات (إسرائيل) - سكاي إيدج؛

فياسات (الولايات المتحدة الأمريكية)؛

iDirect(USA);

إن دي سات كوم (ألمانيا).

التكلفة النموذجية VSAT للعميل النهائي حوالي 2500..3000 دولار أمريكي.

قائمة مختصرة لخدمات VSAT:

الإنترنت عبر الأقمار الصناعية

الدراسة عن بعد

الاتصال الريفي

التطبيب عن بعد

خدمات الطوارئ

مجموعات مغلقة من مستخدمي الخدمة العامة

الشبكات الوطنية والمتعددة الجنسيات

نقل البيانات ذات النطاق العريض

خدمات البث

الخدمات الحكومية والشركات

خدمات تمديد البنية التحتية لشبكة PSTN

الوصول إلى الإنترنت المشترك

الشكل 3.15 - بطاقة DVB (PCI) TT-ميزانية S-1401

أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة.لا يستطيع أصحاب الهواتف المحمولة، بكل إمكانياتهم، إجراء المكالمات إلا عندما تكون محطات الاتصالات المتنقلة مجهزة. ماذا تفعل حيث لا توجد مثل هذه المحطات؟ لا يوجد سوى مخرج واحد - للاستخدام هواتف الأقمار الصناعيةمما يجعل من الممكن الاتصال من أي مكان في العالم تقريبًا. وكما يوحي اسم الاتصال، فإن الاتصال لا يتم من خلال المحطات الأرضية، بل من خلال الأقمار الصناعية الموجودة في مدار أرضي منخفض.

هاتف يعمل بالاقمار الصناعية- هاتف محمول ينقل المعلومات مباشرة عبر قمر صناعي خاص للاتصالات. اعتمادًا على مشغل الاتصالات، يمكن أن تكون منطقة التغطية إما الأرض بأكملها أو مناطق معينة فقط. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه يتم استخدام إما أقمار صناعية تحلق على ارتفاع منخفض، والتي، بعدد كاف، تغطي الأرض بأكملها بمساحة تغطية، أو أقمار صناعية في مدار ثابت بالنسبة للأرض، حيث لا تتحرك بالنسبة للأرض ولا " "أرى ذلك بالكامل.

يمكن مقارنة حجم الهاتف المحمول عبر الأقمار الصناعية بالهاتف المحمول العادي الذي تم إنتاجه في الثمانينيات والتسعينيات، ولكنه عادةً ما يحتوي على هوائي إضافي. هناك أيضًا هواتف تعمل بالأقمار الصناعية في إصدارات الخطوط الأرضية. تستخدم هذه الهواتف للاتصال في المناطق التي لا توجد بها تغطية خلوية.

عادةً ما تحتوي أرقام هواتف الأقمار الصناعية على رمز بلد خاص. وبالتالي، يستخدم نظام إنمارسات الرموز من +870 إلى +874، في إيريديوم +8816 و+8817. اليوم، يتم تمثيل الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في العالم من خلال أنظمة مختلفة لها مزاياها وعيوبها. أما بالنسبة لروسيا، فتتوفر حاليا على أراضيها أنظمة إنمارسات والثريا وجلوبال ستار وإيريديوم.

إنمارسات(إنمارسات) هي المشغل الأول والوحيد حتى الآن للاتصالات الفضائية المتنقلة الذي يقدم جميع خدمات الاتصالات الفضائية الحديثة في الماء والأرض والجو.

الشكل 3.16- هاتف نظام إنمارسات

الثريا(الثريا) هي خدمة متنقلة عبر الأقمار الصناعية تغطي ثلث الكرة الأرضية وتقدم مكالمات منخفضة التكلفة لمشتركيها تبدأ من 0.25 دولار للدقيقة للمكالمات الصادرة والمكالمات الواردة المجانية (عبر القمر الصناعي).

الشكل 3.17 - هواتف الثريا الفضائية

يتم دمج هواتف الثريا الفضائية مع الهواتف المحمولة التي تحتوي على جهاز استقبال GPS الذي يحدد الموقع بدقة 100 متر. الاتصالات متاحة في ثلث أراضي روسيا.

جلوبال ستار(Globalstar) هو جيل جديد من الاتصالات الفضائية.

الشكل 3.18 - هواتف جلوبال ستار الفضائية

توفر Globalstar اتصالات هاتفية في تلك المناطق من الأرض التي لم تكن هناك خدمة فيها على الإطلاق أو كانت هناك قيود خطيرة على استخدامها وتتيح الاتصال أو تبادل البيانات في أي منطقة من الكوكب تقريبًا.

إيريديوم(إيريديوم) – توفر شبكة أقمار صناعية لاسلكية توفر الاتصال الهاتفي في أي مكان وفي أي وقت. الاتصالات من إيريديوم تغطي كامل سطح الأرض. في روسيا، تتوفر شبكة Iridium في جميع أنحاء الإقليم بأكمله، ومع ذلك، ليس لديها ترخيص لتقديم الخدمات في الاتحاد الروسي.

من سمات معظم أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة الحجم الصغير للهوائي الطرفي، مما يجعل استقبال الإشارة صعبًا.

للتأكد من أن قوة الإشارة التي تصل إلى جهاز الاستقبال كافية، يتم استخدام أحد الحلين. وتقع الأقمار الصناعية في مدار ثابت بالنسبة للأرض.

الشكل 3.19 - هواتف الأقمار الصناعية إيريديوم

وبما أن هذا المدار يبعد عن الأرض 35,786 كيلومترا، فلا بد من تركيب جهاز إرسال قوي على القمر الصناعي. يتم استخدام هذا النهج من قبل شركة إنمارسات (التي تتمثل مهمتها الرئيسية في توفير خدمات الاتصالات للسفن) وبعض مشغلي الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الشخصية الإقليمية (على سبيل المثال، شركة الثريا).

توجد العديد من الأقمار الصناعية في مدارات مائلة أو قطبية. وفي الوقت نفسه، فإن طاقة الإرسال المطلوبة ليست عالية جدًا، كما أن تكلفة إطلاق قمر صناعي إلى المدار أقل. ومع ذلك، فإن هذا النهج لا يتطلب عددًا كبيرًا من الأقمار الصناعية فحسب، بل يتطلب أيضًا شبكة واسعة من المحولات الأرضية. يتم استخدام طريقة مماثلة من قبل مشغلي Iridium وGlobalstar.

يتنافس مشغلو الهواتف الخلوية مع مشغلي الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الشخصية. ومن الجدير بالملاحظة أن كلا من شركتي Globalstar وIridium واجهتا صعوبات مالية خطيرة، مما أدى إلى قيام Iridium بإعادة تنظيم الإفلاس في عام 1999.

في ديسمبر 2006، تم إطلاق القمر الصناعي التجريبي المستقر بالنسبة إلى الأرض كيكو-8 بمساحة هوائي كبيرة قياسية، والتي من المفترض أن تستخدم لاختبار تكنولوجيا الاتصالات عبر الأقمار الصناعية مع الأجهزة المحمولة التي لا يزيد حجمها عن الهواتف المحمولة.

الشكل 3.20 - مخطط الاتصالات المتنقلة

مبادئ تنظيم الاتصالات الفضائية المتنقلة.للتأكد من أن قوة الإشارة التي تصل إلى جهاز استقبال الأقمار الصناعية المتنقلة كافية، يتم استخدام أحد الحلين:

1. تقع الأقمار الصناعية في مدار ثابت بالنسبة للأرض. وبما أن هذا المدار يبعد عن الأرض 35,786 كيلومترا، فلا بد من تركيب جهاز إرسال قوي على القمر الصناعي.

2. توجد العديد من الأقمار الصناعية في مدارات مائلة أو قطبية. وفي الوقت نفسه، فإن طاقة الإرسال المطلوبة ليست عالية جدًا، كما أن تكلفة إطلاق قمر صناعي إلى المدار أقل. ومع ذلك، فإن هذا النهج لا يتطلب عددًا كبيرًا من الأقمار الصناعية فحسب، بل يتطلب أيضًا شبكة واسعة من المحولات الأرضية.

تتفاعل معدات العميل (محطات الأقمار الصناعية المتنقلة، والهواتف الفضائية) مع العالم الخارجي أو مع بعضها البعض من خلال الأقمار الصناعية التتابعية ومحطات الواجهة الخاصة بمشغل خدمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة، مما يوفر الاتصال بقنوات الاتصال الأرضية الخارجية (شبكة الهاتف العامة، والإنترنت، وما إلى ذلك) .)

الإنترنت عبر الأقمار الصناعية.تُستخدم الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في تنظيم "الميل الأخير" (قناة الاتصال بين مزود الإنترنت والعميل)، خاصة في الأماكن ذات البنية التحتية الضعيفة.

ميزات هذا النوع من الوصول هي:

الفصل بين حركة المرور الواردة والصادرة واستخدام تقنيات إضافية للجمع بينهما. ولذلك، تسمى هذه الاتصالات غير المتماثلة.

الاستخدام المتزامن لقناة فضائية واردة من قبل عدة مستخدمين (على سبيل المثال، 200): يتم نقل البيانات في وقت واحد عبر القمر الصناعي لجميع العملاء "مختلطين"، وتشارك محطة العميل في تصفية البيانات غير الضرورية (ولهذا السبب، "الصيد من القمر الصناعي" " ممكن).

بناءً على نوع القناة الصادرة، هناك:

محطات تعمل فقط لاستقبال الإشارة (أرخص خيار اتصال). في هذه الحالة، تتطلب حركة المرور الصادرة اتصالاً آخر بالإنترنت، يُسمى مزوده مزود خدمة الإنترنت الأرضي. للعمل في مثل هذا المخطط، يتم استخدام برنامج الأنفاق، وعادة ما يتم تضمينه في تسليم الجهاز. وعلى الرغم من تعقيدها (بما في ذلك صعوبة الإعداد)، إلا أن هذه التكنولوجيا جذابة بسبب سرعتها العالية مقارنة بالاتصال الهاتفي بسعر منخفض نسبيًا.

محطات الإرسال والاستقبال. يتم تنظيم القناة الصادرة بشكل ضيق (مقارنة بالقناة الواردة). يتم توفير كلا الاتجاهين بواسطة نفس الجهاز، وبالتالي يكون تكوين هذا النظام أسهل بكثير (خاصة إذا كانت المحطة خارجية ومتصلة بالكمبيوتر عبر واجهة Ethernet). يتطلب هذا المخطط تركيب محول أكثر تعقيدًا (استقبال وإرسال) على الهوائي.

في كلتا الحالتين، يتم نقل البيانات من المزود إلى العميل، كقاعدة عامة، وفقًا لمعيار البث الرقمي DVB، والذي يسمح باستخدام نفس المعدات للوصول إلى الشبكة واستقبال القنوات الفضائية.

عيوب الاتصال عبر الأقمار الصناعية:

1. ضعف المناعة ضد الضوضاء. تتسبب المسافات الشاسعة بين المحطات الأرضية والقمر الصناعي في انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء عند جهاز الاستقبال (أقل بكثير من معظم وصلات الموجات الدقيقة). ومن أجل ضمان احتمال خطأ مقبول في ظل هذه الظروف، من الضروري استخدام هوائيات كبيرة وعناصر منخفضة الضوضاء ورموز معقدة مقاومة للضوضاء. هذه المشكلة حادة بشكل خاص في أنظمة الاتصالات المتنقلة، حيث أن لديهم قيود على حجم الهوائي، وكقاعدة عامة، على قوة الإرسال.

2. تأثير الغلاف الجوي. تتأثر جودة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بشدة بالتأثيرات في طبقة التروبوسفير والأيونوسفير.

3. الامتصاص في طبقة التروبوسفير يعتمد امتصاص الغلاف الجوي للإشارة على ترددها. يحدث الحد الأقصى للامتصاص عند 22.3 جيجا هرتز (رنين بخار الماء) و60 جيجا هرتز (رنين الأكسجين). بشكل عام، للامتصاص تأثير كبير على انتشار الإشارات بترددات أعلى من 10 جيجا هرتز (أي بدءًا من النطاق Ku). بالإضافة إلى الامتصاص، عندما تنتشر موجات الراديو في الغلاف الجوي، هناك تأثير التلاشي، والذي يحدث بسبب الاختلاف في مؤشرات الانكسار لطبقات الغلاف الجوي المختلفة.

4. التأثيرات الأيونوسفيرية. تنجم التأثيرات في الغلاف الأيوني عن التقلبات في توزيع الإلكترونات الحرة. تشمل التأثيرات الأيونوسفيرية التي تؤثر على انتشار الموجات الراديوية الوميض، والامتصاص، وتأخر الانتشار، والتشتت، وتغيير التردد، ودوران مستوى الاستقطاب. وكل هذه التأثيرات تضعف مع تزايد وتيرة حدوثها. بالنسبة للإشارات ذات الترددات الأكبر من 10 جيجا هرتز، يكون تأثيرها صغيرًا. تعاني الإشارات ذات الترددات المنخفضة نسبيًا (النطاق L والنطاق C جزئيًا) من التلألؤ الأيوني، والذي يحدث بسبب عدم انتظام طبقة الأيونوسفير. نتيجة هذا الوميض هي قوة الإشارة المتغيرة باستمرار.

5. تأخير انتشار الإشارة. تؤثر مشكلة تأخير انتشار الإشارة على جميع أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بشكل أو بآخر. يحدث التأخير الأكبر في الأنظمة التي تستخدم مكرر الأقمار الصناعية في المدار الثابت بالنسبة للأرض. في هذه الحالة، يبلغ التأخير الناتج عن السرعة المحدودة لانتشار الموجات الراديوية حوالي 250 مللي ثانية، ومع الأخذ في الاعتبار تأخيرات تعدد الإرسال والتحويل ومعالجة الإشارات، يمكن أن يصل إجمالي التأخير إلى 400 مللي ثانية. يعد تأخير الانتشار أمرًا غير مرغوب فيه على الإطلاق في تطبيقات الوقت الفعلي مثل المهاتفة. علاوة على ذلك، إذا كان زمن انتشار الإشارة عبر قناة الاتصال الفضائية هو 250 مللي ثانية، فلا يمكن أن يكون الفارق الزمني بين النسخ المتماثلة للمشتركين أقل من 500 مللي ثانية. في بعض الأنظمة (على سبيل المثال، أنظمة VSAT التي تستخدم طوبولوجيا النجمة)، يتم إرسال الإشارة مرتين عبر وصلة القمر الصناعي (من محطة إلى عقدة مركزية، ومن عقدة مركزية إلى محطة أخرى). وفي هذه الحالة، يتضاعف إجمالي التأخير.

6. تأثير التداخل الشمسي. ومع اقتراب الشمس من محور القمر الصناعي - المحطة الأرضية، فإن إشارة الراديو التي تستقبلها المحطة الأرضية من القمر الصناعي مشوهة نتيجة التداخل.

يعد الاتصال الفضائي أو عبر الأقمار الصناعية في الأساس نوعًا من اتصالات الترحيل الراديوي (التروبوسفيري) ويتميز بحقيقة أن أجهزة إعادة الإرسال الخاصة به ليست على سطح الأرض، ولكن على الأقمار الصناعية في الفضاء الخارجي.

ظهرت فكرة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية لأول مرة في عام 1945 على يد الإنجليزي آرثر كلارك. نشر مقالاً في مجلة الهندسة الراديوية حول آفاق الصواريخ مثل V-2 لإطلاق الأقمار الصناعية الأرضية للأغراض العلمية والعملية. الفقرة الأخيرة من هذا المقال لها دلالة: “سيقوم قمر صناعي على مسافة معينة من الأرض بدورة واحدة خلال 24 ساعة، وسيبقى بلا حراك فوق مكان معين وفي حدود الرؤية البصرية من نصف سطح الأرض تقريبًا. سيكون بمقدور ثلاثة أجهزة إعادة إرسال موضوعة في مدار تم اختياره بشكل مناسب مع فصل زاوي قدره 120 درجة تغطية الكوكب بأكمله بالبث التلفزيوني والإذاعي ذي التردد العالي جدًا؛ وأخشى أن الذين يخططون للعمل بعد الحرب لن يعتبروا هذا الأمر بسيطا، لكنني أعتبر هذا المسار هو الحل النهائي للمشكلة”.

في 4 أكتوبر 1957، أطلق اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية أول قمر صناعي للأرض في العالم، وهو أول جسم فضائي تم استقبال إشاراته على الأرض. كان هذا القمر الصناعي بمثابة بداية عصر الفضاء. ولم تُستخدم الإشارات الصادرة عن القمر الصناعي لتحديد الاتجاه فحسب، بل أيضًا لنقل المعلومات حول العمليات التي تتم على القمر الصناعي (درجة الحرارة والضغط وما إلى ذلك). تم إرسال هذه المعلومات عن طريق تغيير مدة الرسائل التي تبثها أجهزة الإرسال (تعديل عرض النبضة). في 12 أبريل 1961، في الاتحاد السوفيتي، ولأول مرة في تاريخ البشرية، تم تنفيذ رحلة بشرية إلى الفضاء الخارجي. تم إطلاق المركبة الفضائية فوستوك وعلى متنها رائد الفضاء يو أ. جاجارين إلى مدار القمر الصناعي الأرضي. لقياس المعلمات المدارية لسفينة الأقمار الصناعية ومراقبة تشغيل المعدات الموجودة على متنها، تم تركيب العديد من أجهزة القياس والقياس الراديوي عليها. للعثور على اتجاه السفينة ونقل معلومات القياس عن بعد، تم استخدام نظام راديو الإشارة الذي يعمل بتردد 19.955 ميجاهرتز. تم توفير الاتصال ثنائي الاتجاه بين رائد الفضاء والأرض عن طريق نظام هاتف لاسلكي يعمل في نطاقات الطول الموجي القصير (19.019 و20.006 ميجا هرتز) والقصير جدًا (143.625 ميجا هرتز). وقام نظام التلفزيون بنقل صور رائد الفضاء إلى الأرض، مما أتاح التحكم البصري في حالته. ونقلت إحدى الكاميرات التليفزيونية صورة الطيار من الأمام والأخرى من الجانب.

إن إنجازات العلوم الروسية في مجال استكشاف الفضاء مكنت من تحقيق تنبؤات آرثر سي كلارك. في نهاية الخمسينيات من القرن الماضي، بدأ إجراء دراسات تجريبية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية والولايات المتحدة الأمريكية حول إمكانيات استخدام الأقمار الصناعية الأرضية كمكررات راديو (نشطة وسلبية) في أنظمة الاتصالات الأرضية. أتاحت التطورات النظرية في مجال قدرات الطاقة لخطوط الاتصالات عبر الأقمار الصناعية صياغة المتطلبات التكتيكية والفنية لأجهزة إعادة الإرسال عبر الأقمار الصناعية والأجهزة الأرضية، بناءً على الخصائص الفعلية للوسائل التقنية التي كانت موجودة في ذلك الوقت.

وبالنظر إلى هوية المقاربات، سنقدم بحثاً تجريبياً في مجال إنشاء خطوط اتصالات عبر الأقمار الصناعية باستخدام مثال الولايات المتحدة. تم إطلاق أول مكرر راديو نشط "Score" في 18 ديسمبر 1958 في مدار إهليلجي مائل بارتفاع أوج يبلغ 1481 كم وارتفاع الحضيض 177 كم. وتتكون معدات القمر الصناعي من جهازي إرسال واستقبال يعملان على الترددين 132.435 و132.095 ميجاهرتز. تم تنفيذ العمل في وضع الترحيل البطيء. تم تخزين الإشارة المرسلة من محطة الإرسال الأرضية عن طريق التسجيل على شريط مغناطيسي. تم استخدام بطاريات الفضة والزنك بسعة 45 أمبير في الساعة بجهد 18 فولت كمصادر للطاقة. وكانت مدة الاتصال حوالي 4 دقائق لكل دورة قمر صناعي. تمت إعادة إرسال هاتف واحد أو 7 قنوات teletype. كانت مدة خدمة القمر الصناعي 34 يومًا. احترق القمر الصناعي عند عودته إلى الأرض في 21 يناير 1959. تم إطلاق مكرر الراديو النشط الثاني "Courier" في 4 أكتوبر 1960 في مدار بيضاوي مائل بارتفاع أوج يبلغ 1270 كم وارتفاع الحضيض 970 كم. وتتكون معدات القمر الصناعي من 4 أجهزة إرسال واستقبال (تردد 150 ميجاهرتز لإرسال الأوامر و1900 ميجاهرتز للاتصالات)، وجهاز ذاكرة مغناطيسي ومصادر للطاقة - خلايا شمسية وبطاريات كيميائية. تم استخدام خلايا السيليكون الشمسية بكمية 19,152 قطعة كمصدر أساسي للطاقة. تم استخدام بطاريات النيكل والكادميوم بسعة 10 أمبير في الساعة بجهد 28-32 فولت كسلسلة عازلة. وكانت مدة جلسة الاتصال 5 دقائق لكل دورة قمر صناعي. كانت مدة خدمة القمر الصناعي سنة واحدة. في 10 يوليو 1962، تم إطلاق مكرر Telstar النشط في مدار بيضاوي مائل مع أوج يبلغ 5600 كم وحضيض يبلغ 950 كم، والذي كان مخصصًا للترحيل النشط للإشارات الراديوية في الوقت الفعلي. وفي الوقت نفسه، كان ينقل إما 600 قناة هاتفية بسيطة، أو 12 قناة هاتفية مزدوجة، أو قناة تلفزيونية واحدة. وفي جميع الحالات تم تنفيذ العمل باستخدام طريقة تعديل التردد. ترددات الاتصال: على الخط الأرضي القمري 4169.72 ميجا هرتز، على الخط الأرضي القمري 6389.58 ميجا هرتز. وكانت مدة جلسة الاتصال على الخط الأمريكي الأوروبي عبر هذا القمر الصناعي حوالي ساعتين يوميا. وتراوحت جودة الصور التلفزيونية المنقولة من الجيد إلى الممتاز. قدم المشروع فترة خدمة كبيرة جدًا للقمر الصناعي - عامين، ولكن بعد أربعة أشهر من التشغيل الناجح، فشل سطر الأوامر. وتبين أن سبب الفشل هو تلف السطح بسبب الإشعاع أثناء مرور القمر الصناعي عبر حزام الإشعاع الداخلي.

في 14 فبراير 1963، تم إطلاق أول قمر صناعي متزامن لنظام سينكوم بمعلمات مدارية: ارتفاع الأوج 37022 كم، ارتفاع الحضيض 34185، الفترة المدارية 1426.6 دقيقة. تردد التشغيل على الخط الأرضي-القمر الصناعي هو 7360 ميجاهرتز، وعلى الخط الأرضي-القمر الصناعي 1820 ميجاهرتز. كان مصدر الطاقة الأساسي على القمر الصناعي هو 3840 خلية شمسية بقدرة إجمالية تبلغ 28 واط بجهد 27.5 فولت. وتم الحفاظ على الاتصال بالقمر الصناعي لمدة 20.077 ثانية فقط، وبعد ذلك تم إجراء عمليات الرصد باستخدام الطرق الفلكية.

في 23 أبريل 1965، تم إطلاق أول قمر صناعي للاتصالات "مولنيا-1" في الاتحاد السوفييتي. ومع إطلاق قمر الاتصالات الثاني "مولنيا-2" في 14 أكتوبر 1965، بدأ التشغيل المنتظم لخط اتصالات لمسافات طويلة عبر الأقمار الصناعية. وفي وقت لاحق، تم إنشاء نظام الاتصالات الفضائية لمسافات طويلة أوربيتا. وتتكون من شبكة من المحطات الأرضية والأقمار الصناعية الأرضية "مولنيا"، "قوس قزح"، "أفق". أدناه، في الفصل السابع، سيتم توضيح أن التعديلات على أقمار هورايزون الصناعية تستمر في العمل في القرن الحادي والعشرين. يشير هذا إلى الموثوقية العالية للمعدات المحلية مقارنة بالمعدات الأجنبية.

تم بناء أول محطات اتصالات عبر الأقمار الصناعية واختبارها وتشغيلها في مدينة شيلكوفو بالقرب من موسكو وفي أوسورييسك. تم ربطها عن طريق خطوط اتصالات الكابلات والمرحلات، على التوالي، بمراكز التلفزيون ومقسمات الهاتف لمسافات طويلة في موسكو وفلاديفوستوك.

وكانت المعدات الأكثر ملاءمة لتجهيز المحطات الأرضية للنظام الساتلي هي معدات الاتصالات التروبوسفيرية TR-60/120، والتي، كما هو معروف، تستخدم أجهزة إرسال عالية الطاقة وأجهزة استقبال عالية الحساسية مع مكبرات صوت بارامترية منخفضة الضوضاء. على أساسه، يجري تطوير مجمع الاستقبال والإرسال "جوريزونت"، المثبت في المحطات الأرضية لخط الاتصال عبر الأقمار الصناعية الأول بين موسكو وفلاديفوستوك.

تم تطوير أجهزة الإرسال خصيصًا لخطوط الاتصالات وقياس الأوامر، ومكبرات الصوت البارامترية مع درجة حرارة ضوضاء تبلغ 120 كلفن لتركيبها في كابينة المرآة الفرعية للهوائي، بالإضافة إلى معدات جديدة تمامًا تضمن الالتحام بمراكز التلفزيون المحلية ومقسمات الهاتف لمسافات طويلة.

في تلك السنوات، قام مصممو المحطات الأرضية، خوفًا من تأثير أجهزة الإرسال القوية على أجهزة الاستقبال، بتثبيتها على هوائيات مختلفة وفي مباني مختلفة (الاستقبال والإرسال). ومع ذلك، فإن تجربة استخدام هوائي مشترك واحد للاستقبال والإرسال، المكتسبة من خطوط الاتصال التروبوسفيرية، مكنت من نقل معدات الاستقبال لاحقًا إلى هوائي الإرسال، مما أدى إلى تبسيط وتقليل تكلفة تشغيل محطات الاتصالات الساتلية بشكل كبير.

وفي عام 1967، تم إنشاء شبكة تلفزيونية واسعة النطاق لاستقبال المحطات الأرضية "أوربت" مع محطة إرسال مركزية بالقرب من موسكو من خلال قمر الاتصالات "مولنيا-1". وقد مكن ذلك من تنظيم قنوات الاتصال الأولى بين موسكو والشرق الأقصى وسيبيريا وآسيا الوسطى، لبث برنامج التلفزيون المركزي إلى المناطق النائية من وطننا الأم، بالإضافة إلى الوصول إلى أكثر من 30 مليون مشاهد تلفزيوني.

ومع ذلك، فإن أقمار مولنيا تدور حول الأرض في مدارات إهليلجية طويلة. ولتتبعها، يجب أن تدور هوائيات محطات الاستقبال الأرضية باستمرار. يتم حل هذه المشكلة بسهولة أكبر عن طريق الأقمار الصناعية التي تدور في مدار دائري ثابت، والذي يقع في المستوى الاستوائي على ارتفاع 36000 كم. إنها تقوم بدورة واحدة حول الأرض خلال 24 ساعة، وبالتالي تبدو للراصد الأرضي وكأنها معلقة بلا حراك فوق نقطة واحدة على كوكبنا. ثلاثة من هذه الأقمار الصناعية تكفي لتوفير الاتصالات للأرض بأكملها.

في الثمانينيات من القرن الماضي، كانت أقمار الاتصالات Raduga وأقمار التلفزيون Ekran التي تعمل في مدارات ثابتة تعمل بفعالية. ولم تكن هناك حاجة إلى محطات أرضية معقدة لاستقبال إشاراتها. يتم استقبال البث التلفزيوني من هذه الأقمار الصناعية مباشرة على هوائيات جماعية وحتى فردية بسيطة.

في الثمانينات، بدأ تطوير الاتصالات الفضائية الشخصية. وفي هذا الصدد، يتم توصيل هاتف القمر الصناعي مباشرة بقمر صناعي في مدار أرضي منخفض. ومن القمر الصناعي، تصل الإشارة إلى محطة أرضية، ومن هناك تنتقل إلى شبكة الهاتف العادية. يعتمد عدد الأقمار الصناعية اللازمة للاتصالات المستقرة في أي مكان على الكوكب على نصف القطر المداري لنظام قمر صناعي معين.

العيب الرئيسي للاتصالات الفضائية الشخصية هو تكلفتها العالية نسبيًا مقارنة بالاتصالات الخلوية. بالإضافة إلى ذلك، يتم دمج أجهزة إرسال عالية الطاقة في الهواتف الساتلية. ولذلك، فهي تعتبر غير آمنة على صحة المستخدمين.

تعمل الهواتف الفضائية الأكثر موثوقية على شبكة Inmarsat، التي تم إنشاؤها منذ أكثر من 20 عامًا. تأتي هواتف Inmarsat الفضائية على شكل حافظة قابلة للطي بحجم أجهزة الكمبيوتر المحمولة المبكرة. يعمل غطاء الهاتف المتصل بالقمر الصناعي كهوائي، والذي يجب تدويره باتجاه القمر الصناعي (يتم عرض مستوى الإشارة على شاشة الهاتف). تُستخدم هذه الهواتف بشكل أساسي في السفن أو القطارات أو المركبات الثقيلة. في كل مرة تحتاج فيها إلى إجراء مكالمة أو الرد على مكالمة شخص ما، ستحتاج إلى وضع هاتف القمر الصناعي على سطح مستوٍ، وفتح الغطاء ولفه، وتحديد اتجاه الحد الأقصى للإشارة.

حاليًا، في ميزان الاتصالات الإجمالي، لا تزال أنظمة الأقمار الصناعية تمثل حوالي 3٪ من الحركة العالمية. لكن الحاجة إلى وصلات الأقمار الصناعية مستمرة في النمو، حيث أن نطاق الوصلات عبر الأقمار الصناعية يزيد عن 800 كيلومتر، مما يجعلها أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنة بالأنواع الأخرى من الاتصالات بعيدة المدى.