Maa-asema ( eng. Earth station ) - Kansainvälisen televiestintäliiton määritelmän mukaan [1] - avaruusviestintäpalvelun asema, joka sijaitsee maan pinnalla (mukaan lukien laivat) tai ilma-aluksessa ilmakehän alapuolella . avaruuden raja . Maa-asema kommunikoi avaruusaluksiin asennettujen avaruusasemien tai muiden maa-asemien kanssa avaruudessa sijaitsevien releiden kautta . Termi "maa-asema" on ollut käytössä 1960-luvun lopulta [2] [3] ja se on otettu erottamaan se maanpäällisessä radioverkossa toimivasta maa-asemasta, joka ei käytä avaruusaluksia [4] .
Avaruusviestintäjärjestelmissä käytettävät maa-asemat voidaan jakaa kahteen suureen luokkaan - avaruusaluksia ohjaaviin ja niiden kanssa kommunikoiviin asemiin ( eng. TT & C - seuranta, telemetria ja komento ) ja käytettyjen satelliittiviestintäverkkojen asemiin. siirtää tietoja niiden välillä erikoistuneiden televiestintäsatelliittien kautta . Maa-aseman kokoonpano sen yleisimmässä muodossa sisältää avaruusviestinnän ( antenni , jossa on vastaanotto- ja/tai lähetyslaitteet), kanavan muodostavat laitteet , jotka välittävät tietoa radiokanavan kautta, tietojenkäsittelylaitteet ja liitäntälaitteet tiedon välittämiseen maanpäälliset verkot . Maa-asemalaitteiden erityinen koostumus ja järjestely vaihtelee hyvin laajalla alueella riippuen suoritettavista tehtävistä, etäisyydestä avaruusalukseen ja sen kiertoradan tyypistä [5] .
Avaruusviestintäasemat ilmestyivät 1950-luvun lopulla ohjaamaan avaruusaluksia , jotka on laukaissut lähelle Maan kiertoradalle ja syvään avaruuteen . Alun perin tällaiset asemat olivat osa komento- ja mittauskomplekseja, jotka seuraavat avaruusaluksia, vastaanottavat niistä telemetriaa ja sovellettua dataa sekä lähettävät komentoja, asetuksia ja ohjelmia. Televisio-ohjelmien, puhelin- ja lennätinviestinnän välittämiseen ensimmäisten tietoliikennesatelliittien kautta käytettiin myös komento- ja mittausasemien laitteita ja valmiuksia [6] [7] . 1960-luvun puolivälistä lähtien satelliittiviestintä alkoi kehittyä aktiivisesti erillisenä toimialana. Satelliittiverkkoja ja -järjestelmiä alettiin luoda, jotka tarjoavat runkoviestintäkanavia ja lähetyksiä maailmanlaajuisesti, kuten amerikkalainen " COMSAT ", Neuvostoliiton " Orbit " [8] , kansainvälinen " Intelsat ", joille kehitettiin erityisiä maa-asemia ja rakennettu. 1970-luvulla aloitettiin maailmanlaajuista puhelinliikennettä tarjoavien liikkuvien maa-asemien asentaminen aluksiin ja sitten muihin liikkuviin kohteisiin. 1980-luvulta lähtien korkeataajuisen Ku-kaistan kehittäminen satelliittiviestintään alkoi , mikä mahdollisti merkittävästi antennien koon ja maa-asemien kustannusten pienentämisen. 1990-luvulla siirryttiin analogisesta satelliittiviestinnästä ja lähetyksestä digitaaliseen , ja maa-asemien massajakelu alkoi sekä yksittäisen TV-vastaanoton että tiedonsiirron alalla [9] . 2010-luvulla vielä korkeamman taajuuden Ka-kaistan kehityksen ja suurikapasiteettisten viestintäsatelliittien ( eng. HTS ) syntymisen seurauksena satelliittiviestinnän kustannukset ovat laskeneet merkittävästi [10] , mikä johti jyrkkään tilaajien maa-asemien määrän kasvu [11] . Satelliittimaa-asemien massakäytön seuraava kierros saattaa liittyä korkean kapasiteetin matalan kiertoradan järjestelmien, kuten Starlinkin ja OneWebin , kehittämiseen [12] .
Palvelun ohjauksen ja valvonnan maa-asemat on suunniteltu vastaanottamaan telemetristä tietoa avaruusaluksista, lähettämään ohjaustoimenpiteitä ja ohjelmia avaruusalukselle, suorittamaan lentoratamittauksia (mittaamaan ajoneuvon kulmakoordinaatit ja etäisyyden siihen), seuraamaan avaruusaluksen tilaa ja toimintaa. ajoneuvon hyötykuorma lentotestien ja käytön aikana [13] . Tällaiset asemat ovat osa Command and Measurement Complexia - sarjaa työkaluja ja palveluita, jotka ohjaavat kantorakettien ja avaruusobjektien lentoa. Komento-mittauskompleksin pisteet voivat sijaita maalla, laivoilla tai lentokoneissa [14] . Osana satelliittikonstellaatioiden omistajien ja valvontaviranomaisten valvonta-asemia on myös työkaluja satelliittiviestinnän maa-asemien paikantamiseen ja häiriölähteiden etsimiseen satelliittiverkoissa [15] [16] .
Syvän avaruuden viestintäasemat on suunniteltu radioviestintään ohjauskeskusten ja huomattavan etäisyyden päässä maasta sijaitsevien avaruusalusten välillä. Jotta varmistetaan heikkojen signaalien vastaanotto avaruusaluksista ja tiedon välittäminen avaruusetäisyyksillä, tällaiset asemat on varustettu suurilla heijastinantenneilla , jotka tarjoavat korkean signaalin vahvistuksen, tehokkailla lähettimillä ja erittäin herkillä matalakohinaisilla vastaanottimilla [18] [19] .
Satelliittimaa -asemien (ESSS) tyypit ja niiden käyttöalueet ovat hyvin erilaisia ja niiden valikoima on erittäin laaja. ZSSS on mahdollista jakaa tarjottujen palvelujen (videoinformaation, datan, puheen jne. lähetys ja vastaanotto), toteutuksen mukaan (kiinteä, kannettava, mobiili, mobiili), satelliittiverkon roolin mukaan. (tilaaja, runkoverkko, keskus), organisaation viestintätavan mukaan (vain vastaanotto, lähetys, lähetys), toimintataajuusalue ( UHF , L-kaista , S-kaista , C-kaista , X-kaista , Ku-kaista , Ka-kaista [20] ) viestintäavaruusaluksissa käytetyn kiertoradan tyypin mukaan ( geostationaarinen , korkea elliptinen , keski ja matala ). Viestintäpalvelujen kuluttajille eniten kiinnostavat tilaajamaa-asemat, joiden ulkonäkö määräytyy pääasiassa kahden ominaisuuden perusteella. Ensimmäinen on käytetyn kiertoradan tyyppi ja vastaavasti aseman etäisyys välityssatelliitista ja tarve liittää siihen antenni. Toinen on se, että maa-asema kuuluu johonkin tärkeimmistä satelliittipalveluista: kiinteään , yleisradio- tai mobiilipalveluihin [21] .
Yleisradiopalvelun (RSS) tilaaja-asemat ovat laitteita, jotka vastaanottavat viestintäsatelliittien kautta lähetettäviä televisio- ja radio-ohjelmia [22] . Nykyaikainen satelliittilähetys suoritetaan geostationaaristen ajoneuvojen kautta, jotka ovat paikallaan suhteessa maan tarkkailijaan, mikä mahdollistaa suhteellisen yksinkertaisten antennijärjestelmien käytön, jotka on suunnattu satelliittiin kerran ja jotka eivät vaadi sen myöhempää seurantaa [23] . Vastaanottavat satelliittilähetysasemat toimivat sekä jakeluverkoissa, jotka toimittavat ohjelmia alueellisille televisiokeskuksille ja edelleen paikallisten maanpäällisten verkkojen kautta kuluttajille, että suorissa lähetysverkoissa toimittaen sisältöä yksittäisille vastaanottimille ja kaapeliverkkojen pääasemille [24] .
Satelliittilähetysten vastaanottoasemia ovat antenni , vastaanottovahvistin -muunnin , kaapelireitti ja satelliittivastaanotin (vastaanotin). Yksilöllisen vastaanoton yhteydessä vastaanotin asennetaan suoraan tilaajalle (voi olla osa televisiota tai tietokonetta ), ja televisiokeskuksissa ja pääasemissa vastaanottimet ovat osa heidän laitteitaan. Suoran lähetyksen vastaanottoasemat toimivat Ku-kaistalla ja on varustettu antenneilla, joiden koko vaihtelee useista kymmenistä senttimetreistä puoleentoista metriin [23] . Jakeluverkon asemat käyttävät myös alempaa C-kaistaa, koska se kestää paremmin sääolosuhteita, ja suurempia antenneja [25] .
Kiinteä satelliittipalvelu (FSS) sisältää maa-asemat, jotka on asennettu pysyvästi tiettyyn paikkaan tai muuttavat sijaintiaan tietyllä alueella [22] . FSS-asemat vastaanottavat ja lähettävät dataa geostationaaristen satelliittien kautta taajuuksilla C (4/6 GHz), Ku (11/14 GHz) ja Ka (20/30 GHz), ja niiden on täytettävä radiomääräysten vaatimukset . Lähetetyn tiedon tarkoituksen ja virtojen mukaan tämän tyyppiset maa-asemat jaetaan yleensä pää- tai keskusasemaan (CZS) ja pieniin ( VSAT , MZS) [21] .
Runkomaa-asematRunkoverkon maa-asemat (käytetään myös nimeä " teleportti " [27] ) toimivat kansainvälisissä, runko- ja vyöhykeviestintäjärjestelmissä ja järjestävät multiplex -lähetyksiä , monikanavaista puhelinliikennettä, nopeaa tiedonsiirtoa ja säteittäisiä "keskus-reuna"-kanavia. Runkoaseman parametrit ja hinta riippuvat pitkälti sen antennijärjestelmästä . Mitä suurempi antennin halkaisija on, sitä korkeampi on sen hinta ja sitä suurempi aseman suorituskyky. Runkoasema-antennit on varustettu seurantajärjestelmillä, jotka pitävät ne suunnattuina kohti GSO-satelliittia tai jatkuvasti osoittavat haluttuun ei-geostationaariseen satelliittiin. Runkoasemia ovat myös vastaanotto- ja lähetysmuunninvahvistimet , aaltoputki- ja kaapelireitit , kanavanmuodostuslaitteet, jotka mahdollistavat tiedonsiirron radiokanavan yli, tehonsyöttöjärjestelmät, rajapinnat maanpäällisiin runkoverkkoihin [21] .
Pienet maa-asematPieniä maa-asemia, joita kutsutaan myös VSAT :ksi ( Very Small Aperture Terminal ), käytetään laajalti tilaaja - asemina osastojen ja yritysten verkoissa sekä satelliitti-Internet -yhteyteen . Tällaisilla asemilla on pienet antennit, tyypillisesti enintään metrin Ka-kaistalla, puolentoista metrin korkeudella Ku:lla ja jopa 2,5 metrillä C:llä. Pienten asemien yleisin toimintatapa on " tähti ", jossa tiedot ovat vaihdetaan vain tilaajien ja keskuksen välillä , mutta on myös täysin kytkettyjä (verkko) VSAT-verkkoja. VSAT-asemat sisältävät satelliittiantennin , vastaanotto- ja lähetysmuunninvahvistimet , kaapelireitit ja satelliittimodeemin , joka välittää dataa maalaitteista [28] .
VSAT-asemat voivat olla joko kiinteitä tai osa liikkuvia komplekseja - kannettavia tai siirrettäviä, työskennelläkseen pysäkeiltä. On myös liikkuvia VSAT-asemia, jotka on suunniteltu toimimaan laivoissa , autoissa, lentokoneissa ja junissa. Tällaiset asemat toisaalta tarjoavat tiedonsiirtoa liikkeellä ollessaan ja toisaalta ne toimivat samoissa verkoissa kuin kiinteän palvelun asemat. Liikkuvat VSAT-asemat käyttävät antenneja, jotka pystyvät jatkuvasti seuraamaan ja ylläpitämään satelliitin suuntaa, joko moottoroituja tai elektronisesti ohjattuja [29] .
Satelliitin jatkuvaa seurantaa antennin avulla vaaditaan myös lupaavien laajakaistaisten matalakiertoisten verkkojen maa-asemilta, ja se on suurin ongelma niiden luomisessa [30] [31] .
Satelliittimatkaviestinpalvelu (MSS) sisältää asemat, jotka on suunniteltu toimimaan liikkeellä, kannettavia tai ajoneuvoihin asennettuja [22] . Tyypillisiä esimerkkejä mobiilisatelliittiviestinnän maa-asemista ovat Inmarsat- , Iridium- , Thuraya - järjestelmien satelliittipuhelimet ja tiedonsiirtopäätteet , Cospas-Sarsat- poijut , Gonets- ja Orbcomm - päätelaitteet ja muut [32] . Useimmat geostationaarisen ja matalan kiertoradan avaruusalusten kautta tapahtuvat mobiilisatelliittiviestinnän asemat toimivat L-kaistalla , harvemmin UHF- ja S-kaistalla [20] ja käyttävät matalasuuntaisia antenneja , mikä mahdollistaa ohjausjärjestelmien luopumisen ja yksinkertaistamisen. laitteita niin paljon kuin mahdollista [33] . Matalataajuuskaistojen ja heikosti suuntautuvien antennien käyttö alhaisella vahvistuksella johtaa siihen, että viestintäkanavan kaistanleveys on pieni, joten tällaiset järjestelmät ovat keskittyneet äänen ja/tai hitaiden tietojen siirtoon ja niiden palvelut ovat paljon korkeammat kuin kiinteän satelliittiviestinnän. Mutta samaan aikaan heillä ei ole vaihtoehtoa käytettäessä henkilökohtaisia puettavia laitteita, kuten satelliittipuhelimia [32] . Jos liikkuvat kohteet tarvitsevat nopeaa tiedonsiirtoa , ne on varustettu Ku- ja Ka-kaistan VSAT-asemilla, jotka pystyvät toimimaan kiinteissä verkoissa ja varustettu antenneilla, jotka pystyvät seuraamaan satelliittia automaattisesti [34] . Jatkossa tähän käytetään myös laajakaistaisten matalakiertoisten järjestelmien asemia, kuten Starlink ja OneWeb [12] .
| Satelliittiyhteys | |
|---|---|
| Tärkeimmät artikkelit | |
| Laitteet | |
| Standardit ja protokollat | |
| Satelliittilähetystoiminnan harjoittajat |
|
| Viestintäsatelliittioperaattorit ja -palvelut | |
| Viestintäsatelliittien tuotanto | |