|
|
|
CSR
Doua statii pot sa comunice intre ele printr-un satelit geostationary si printr-un satelit de altitudine joasa.
Sa se calculeze:
1. Timpul total de propagare al semnalului radio prin satelitul geostationar si prin cel de-al doilea satelit in momentul in care subsatelitii acestora se suprapun
2. Atenuarile de propagare pe traseul ascendant si descendent in cazul celor doi sateliti.
3. Atenuarea suplimentara introdusa de un nor strabatut de un semanl radio atat pe traseul ascendant cat si pe cel descendent.
Se vor compara rezultatele obtinute in cazul celor doi sateliti. Comentarii.
http://www.kappa.ro/idgro/telecom/tc96-2.html
http://www.kappa.ro/idgro/telecom/tc96-2.html
comunicatii moderne
Longitudine:l1=15 Est
Latitudine: j1=20 Nord
Longitudine:l2=35 Est
Latitudine: j2=30 Nord
Longitudine: 20
Latitudine:0
T1=Tp unde Tp este perioada de revolutie a Pamantului.
T2=Tp/2
fa=8GHz(Aceeasi pentru cei doi sateliti)
Fd=7.3GHz
30m
L=3Km
Satelitul se misca pe orbita datorita impulsului initial primit in momentul lansarii sale pe orbita. El se mentine pe orbita datorita legilor mecanicii ceresti, a compensarii fortei de gravitatie a Pamantului de catre forta centrifuga care tinde sa-l smulga de pe orbita.
Datorita distantelor mari intre sateliti si alte corpuri ceresti in comparative cu distanta Satelit-Pamant, se poate considera ca acestia se afla in campul gravitational al Pamantului.
In cadrul unei miscari ideale, satelitul ar trebui sa se mentina pe orbita, sa aiba un timp infinit.
Datorita perturbatiilor ce apar in miscarea sa, satelitul tinde sa cada pe Pamant. Dupa o perioada de timp, care se numeste perioada de viata a satelitului, acesta va intra in paturile din ce in ce mai dense ale atmosferei , va fi puternic franat , acesta dezintegrandu-se prin frecare. Din punct de vedere tehnic, timpul de viata al satelitului este perioada de timp in care acesta este capabil sa primeasca si sa transmita informatii in limitele parametrilor impusi la proiectare.
Pentru a putea urmari satelitul , este necesara cunoasterea coordonatelor geografice ale subsatelitului, adica longitudinea si latitudinea fata de meridianul de referinta.
Satelitii geostationari sunt plasati pe o orbita in afara Troposferei la aproximativ 36000 Km inaltime, ei fiind situati in acelasi loc fata de un punct de pe suprafata Pamantului.
Acest tip de satelit este caracterizat ca avand o rezolutie slaba(doar cativa kilometri), dar pot fi receptionate imagini la distante de timp relativ mici.
Figuram cazul cand subsatelitii celor doi sateliti (cel geostationary si cel de joasa altitudine) se suprapun:
Figura.1
O este centrul Pamantului dar si proiectia polului.
S1, S2=satelitii
A,B=statiile
Subsatelitul este proiectia satelitului pe suprafata Pamantului.
Subsatelitul este pe Ecuator.
j2 se masoara de la Ecuator pana la statie
Raza R se masoara de la centrul Pamantului pana la subsatelitul S0.
h1 este inaltimea satelitului geostationar
h2 este inaltimea celui de-al doilea satelit
Stim ca:
Raza Pamantului este Rp=6378Km
Masa Pamantului este Mp=5.978*1024 Kg
Acceleratia gravitationala a Pamantului este g=9.8m/s2
Pentru a calcula timpul total de propagare calculam inaltimea la care se afla satelitii, distantele dintre statiile de sol si sateliti si apoi aplicam formula t=d/v; unde v=c viteza luminii in vid.
Pornim de la formula (1.69) de la pagina 49 din cartea lui Mugur Savescu-"Radiorelee si Radiocomunicatii"
Din formula de mai sus scoatem inaltimea la care se afla satelitii:
(1)
http://www.kappa.ro/idgro/telecom/tc96-2.html
Inlocuind in formula (1) rezulta:
Pentru satelitul de altitudine mai joasa stim ca perioada de revolutie este jumatate din perioada de rotatie a Pamantului Ts=12h
Ts=12h=12*3600sec=43200sec
Inlocuind in formula (1) rezulta:
Pentru a calcula distantele dintre statiile de sol si sateliti refacem desenul
In triunghiul sferic OAA'S0 aplica teorema cosinusului:
cosa1=cosj1*cos(l1-l0)+sinj1*sin(l1-l0)*cosA
Dar A=90 rezulta cos A=0. Putem sa rescriem formula de mai sus:
cosa1=cosj1*cos(l1-l0)
Daca inlocuim cu datele problemei obtinem:
cosa1=cos20*cos5=0.95*0.9969=0.947
Similar pentru statia de sol B:
cosa2=cosj2*cos(l2-l0)=cos30*cos15=0.89*0.97=0.865
Revenim la Figura.1. si calculam distantele de la cele statia A la cei doi sateliti si de la cei doi sateliti la statia B
Alicand teorema cosinusului generalizata in triunghiul S1OA calculam distanta de la statia de sol A la satelitul S geostationary
Daca inlocuim numeric cu datele problemei si cu rezultate obtinute anterior obtinem distantele pe traiectul ascendant si descendent de la cele doua staii de sol la cei doi sateliti:
Alicand teorema cosinusului generalizata in triunghiul S2OA calculam distanta de la statia de sol A la satelitul S2 de joasa altitudine:
Inlocuind cu datele problemei se obtine:
Alicand teorema cosinusului generalizata in triunghiul S1OB calculam distanta de la satelitul geostationary pana la statia de sol B:
Inlocuind se obtine:
Alicand teorema cosinusului generalizata in triunghiul S2OB calculam distanta de la satelitul geostationary pana la statia de sol B:
Inlocuind se obtine:
Timpul de propagare pentru satelitul geostationary
;
Inlocuind se obtine:
=0.24s
Inlocuind se obtine:
=0.14s
Note
Perioada de revolutie a satelitului de joasa altitudine este mai mica decat a satelitului geostationary.
Satelitul geostationary are timpul de propagare mai mare decat satelitul de medie altitudine.
Pentru a calcula aceste atenuari urmam pasii
1. Calculam lungimile de unda corespunzatoare pentru cele doua traiecte:
Pe traiectul ascendent calculam:
; inlocuind se obtine:
Pe traiectul ascendent calculam:
; inlocuind se obtine:
2. Aplicam formula atenuarii in dB de la pagina 177 din " Cursuri de comunicatii si radiorelee"- Mugur Savescu-Editia1976
Atenuarea atunci cand emisia se face de la statia de sol A la satelitul geostationar S1:
Inlocuind se obtine:
=201.715dB
Transformam in raport: 
=
Atenuarea atunci cand emisia se face satelitul geostationar S1 la statia de sol A:
Inlocuind se obtine:
=200.92dB
Transformam in raport: 
=
Atenuarea atunci cand emisia se face de la statia de sol A la satelitul S2:
Inlocuind se obtine:
=196.85dB
Transformam in raport: 
=
Atenuarea atunci cand emisia se face satelitul S2 la statia de sol A:
Inlocuind se obtine:
=196.05dB
Transformam in raport: 
=
Atenuarea atunci cand emisia se face de la statia de sol B la satelitul geostationar S1:
Inlocuind se obtine:
=201.88dB
Transformam in raport: 
=
Atenuarea cand emisia se face de la Satelitul S1 la statia de sol B:
Inlocuind se obtine:
=201.09dB
Transformam in raport: 
=
Atenuarea atunci cand emisia se face de la statia de sol B la satelitul S2:
Inlocuind se obtine:
=197.18dB
Transformam in raport: 
=
Atenuarea atunci cand emisia se face de la satelitul S2 la statia de sol B:
Inlocuind se obtine:
=196.35dB
Transformam in raport: 
=
Eu vreau sa am o banda pentru 7 canale TV si 250 de canale telefonice.
Banda este B=7x6MHz+250x4kHz=43MHz
La statiile de sol avem doua antene iar la sateliti avem o singura antenna pentru a fi o proiectare economica.
Pentru statiile de la sol dimensionez antenele astfel:
Prima antenna are diametrul 8m
Adoua antenna are diametrul 5m
Ambele antene au eficienta h=0.5
Calculam castigul antenelor pe cele doua traiecte folosind formula
Bibliografia M.Savescu(Radiorelee si Radiocomunicatii)-1976 pag 126
Telefonia mobila a viitorului va fi asigurata prin satelit. Doua proiecte de mare amploare - GLOBALSTAR si IRIDIUM - vor debuta din 1998. Explorarea posibilitatilor oferite de aceste noi sisteme mondiale de comunicatie ne apropie cu inca un pas de telefonul personal al anului 2000.
Era comunicatiilor prin satelit a inceput de circa patruzeci de ani, odata cu lansarea primului satelit geostationar Early Bird in 1957. Dar astazi, proiecte de mare amploare internationala precum Iridium, Globalstar, Odysey, Project 21, Teledesic sau Comsat si-au propus sa revolutioneze domeniul telecomunicatiilor.
Gratie unor proiecte la scara planetara va fi in curand posibil sa telefonam cu un aparat de buzunar, fie ca suntem in mijlocul Saharei, fie in Oceanul Pacific.
Aceste proiecte, care au ca scop comun oferirea de servicii de telefonie personala PC (Personal Communication Network) sau PCS in Statele Unite (Personal Communication Services), reprezinta un nou El Dorado pentru telecomunicatii.
PCN si PCS reprezinta cea mai mare parte a serviciilor de telefonie mobila destinate publicului larg.
Mai concret, este vorba de un cuplu terminal-server care seamana cu cele din serviciile actuale de telefonie mobila, dar ale caror tarife si servicii complementare vor fi cat mai accesibile, pentru a atrage un mare numar de abonati.
Dupa France Telecom, terminalele PCN vor fi simple si economice, contrar terminalelor GSM care sunt sofisticate si scumpe.
Din punct de vedere tehnic, aceste servicii vor fi bazate pe transmisiile prin intermediul unor sateliti care vor evolua pe orbite de baza situate la altitudinea intre 700 - 10 000 km, fata de actualii sateliti geostationari amplasati la circa 36 000 km.
Satelitii de orbita medie, denumiti LEO (Low Earth Orbit) si MEO (Medium Earth Orbit), se vor deplasa cu rapiditate, efectuand o rotatie in jurul Terrei in cateva ore. Ei vor oferi, de asemenea, si alte servicii.
Capacitatea superioara
Un satelit de pe o orbita geostationara dispune de o capacitate de comunicatie simultana limitata. Satelitii LEO vor dispune de o capacitate superioara, pentru ca vor fi mai numerosi si pentru ca orbitele lor pot fi controlate in functie de zonele de mare trafic satelitar.
Miniaturizarea terminalelor
Terminalele utilizate de servicii ca Inmarsat dispun de baterii grele si voluminoase, deoarece comunicarea cu un satelit situat la 36 000 km necesita o putere substantiala.
Terminalele pentru satelitii LEO seamana cu cele pentru sistemele GSM, dar puterea lor limitata va fi suficienta pentru asigurarea unei transmisii la o distanta mai mica de 10 000 km.
Calitatea serviciilor
Spre deosebire de satelitii geostationari, satelitii LEO vor asigura o rapiditate mai mare a transmisiilor. Durata dintre lansarea mesajului, interceptarea de catre satelit, relansarea si receptionarea sa va fi de numai 0,3 s, efectul de decalaj fiind practic insesizabil.
Raza de actiune
Raza de actiune a satelitilor geostationari este buna in zonele ecuatoriale, dar se pierde treptat spre poli. Satelitii din sistemul LEO vor asigura o buna calitate a serviciilor pe intreaga suprafata a globului.
COMSAT: primul serviciu mobil via satelit
Globalstar, Iridium si Odisey sunt cateva dintre proiectele cele mai mediatizate. Iridium se distinge prin solutiile sale de imbarcare a elementelor de comutare la bordul unor sateliti, care vor constitui prima retea mondiala de telecomunicatii la altitudinea de 785 km.
In timp ce satelitii din alte sisteme de comunicatii returneaza semnalul catre sol, mesajul de la un terminal Iridium catre altul nu va tranzita nici o infrastructura terestra. Proiectul este deci foarte ambitios si are un buget pe masura. El se distinge in acelasi timp prin capacitatea de comutare si tipul de modulatii folosite. Este singurul astfel de proiect care a adoptat ca metoda de acces TDMA (Time Division Multiple Access), in timp ce altele au ales CDMA (Code Division Multiple Access). Alegerea strategica influenteaza controlul spectrului hertian stabilit pentru serviciile de comunicatii prin voce. CDMA partajeaza in mod dinamic banda dintre operatori, in timp ce TDMA impune un decupaj static si rigid care, conform concurentei, favorizeaza neoptimizarea benzii de trecere, iar in cazul unor noi intrari, resursele spectrale vor fi distribuite cu dificultate.
Iridium dispune, de asemenea, de un avans tehnologic confortabil: cei 66 de sateliti necesari sunt deja construiti, primele lansari fiind prevazute pentru anul acesta.
Comsat Personal Satellite Communication este un operator si constructor american care a infiintat Planet 1, primul serviciu mobil voce-date prin transmisii satelitare. Pentru moment, acest serviciu nu este accesibil decat in cateva zone ale planetei: Africa, Australia, Japonia, China si Rusia, urmand ca restul teritoriilor sa fie accesibile pana in anul 1997.
Planet 1 permite, de asemenea, profesionistilor telefonarea si accesul la mesageria electronica din regiuni care nu dispun de infrastructuri fixe sau celulare.
Transmisia datelor este limitata deocamdata la texte scurte, debitul nedepasind 2,4 kbps, fiind echivalent celui propus de Iridium.
Impactul economic
Serviciul va face sa intervina terminale mobile de marimea unui notebook, iar patru sateliti Inmarsat-3 vor transmite semnale bidirectionale intre statiile terestre.
Primele terminale sunt propuse la un pret de 3 000 USD, iar comunicatiile vor fi tarifate la circa 3 USD pe minut.
Problema rentabilitatii economice a unui astfel de proiect ramane insa in discutie. Limitele serviciilor de radio-telefonie celulara aduc un prim element de raspuns. Ele nu vor acoperi in anul 2000 decat 15% din suprafata globului, respectiv circa 60% din populatie. Serviciile satelitare isi vor imparti deci restul de piata.
Motorola conteaza pe circa doua milioane de abonati in anul 2002, din care 50% pentru serviciul Iridium.
Previziunile Globalstar sunt mai optimiste, cu cinci milioane de clienti pentru aceeasi perioada.
Cifrele anuntate de toti combatantii sunt, in orice caz, impresionabile: 56 de sateliti pentru Globalstar (pentru un cost total de 1,9 miliarde USD), 66 pentru Iridium, intr-un proiect coordonat de Motorola (3,4 miliarde USD), 12 sateliti pentru Odissey, initiat de societatea spatiala militara americana TRW (1,3 miliarde USD) si, in sfarsit, 840 pentru programul Teledesic, coordonat de Microsoft si McCaw Cellular (9 miliarde USD).
