7/21/2019 SKS_p6

1/48

Visoka kola elektrotehnike i raunarstva strukovnihstudija

Studijski program: Specijalistike studije ELITE i MTDTVPredmet: SATELITSKI KOMUNIKACIONI SISTEMI

Nastavnik: Hana StefanoviKabinet: 508E-mail: hanapopstefanovic@yahoo.com, hana@viser.edu.rsNastavna jedinica:

Formiranje i funkcionisnje satelitskihsistema

Beograd2013.

7/21/2019 SKS_p6

2/48

Geostacionarni satelitski sistem ini satelit i zemaljskesatelitske stanice iznad kojih satelit prividno stoji okreui seoko Zemlje u ekvatorijalnoj ravni ugaonom brzinomizjednaenom sa brzinom rotacije Zemlje

Geostacionarni sateliti koriste se za TV difuziju, meteorologiju,navigaciju i posebne istraivake namene

7/21/2019 SKS_p6

3/48

Parametri orbite odreuju se izjednaavanjem Njutnove gravitacione sileprivlaenja Zemlje i satelita sa centrifugalnom silom rotacije satelita:

G-gravitaciona konstanta, M-masa Zemlje, m-masa satelita, -Keplerovakonstanta, r-rastojanje Zemlja-satelit jednako zbiru poluprenika ZemljeR=6378 km i visine orbite h, v-brzina kretanja satelita, Ts -perioda rotacijesatelita koja je jednaka periodi rotacije Zemlje (kod geostacionarnih satelita)

ODREIVANJE PARAMETARA GEO ORBITA

2 2g

mM mF G

r r= =

311 24 14

2 2

m m6.67 10 , 5.57 10 kg, 3.986 10

kgs s

G M

= = =

3

2Sr

T

=

Izjednaavanjem Njutnove gravitacione sile privlaenja Zemlje i satelita sacentrifugalnom silom dobija se:h=35786 kmr=42164 km

v=3075 m/s

2

c

mvF

r= v

r

=

7/21/2019 SKS_p6

4/48

Postavljanje satelita u geostacionarnuorbitu obavlja

se u tri faze: Faza lansiranja Faza prelaza iz privremene u trajnu orbitu

Faza instalacije pozicioniranje u eljenu orbitu

Lansiranje satelita obavlja se upotrebom jednokratnih

raketa ili letelicaNakon izlaska iz atmosfere pale se pomoni motori za

precizno pozicioniranje satelita

Uslov ostanka u orbiti: Jednakost gravitacione sileZemlje i centrifugalne sile satelita

7/21/2019 SKS_p6

5/48

Funkcionisanje satelita podravajupodsistemi u centruza upravljanje satelitom SCC(Satellite Control Center)sa komunikacionim podsistemima: antene, transponderi,komutacija, procesiranje signala, interkonekcija sa

zemaljkskim mrenim sistemima, izvor energije,propulzija, termika kontrola, podsistem napajanja,pogonski podsistem, sistemi za pozicioniranje antene

Stanica za praenje, telemetriju i upravljanje TTC(Tracking, Telemetry and Command Station)

Sitemi za meusatelitske veze ISL (Inter-Satellite Links)

7/21/2019 SKS_p6

6/48

ISL (INTER-SATELLITE LINK) RUTIRANJE Prednosti:-Smanjenje broja zemaljskih gateway

stanica

-Za kominikaciju izme

u dva mobilnaterminala potreban samo jedanuplink i jedan downlink

Cena:-Kompleksno kretanje satelita

i monitoring-Kompleksno fokusiranje

antene na satelitu-Sloen dizajn satelita,

porast cena realizacije

Primeri:IRIDIUM, TELEDESIC

Realizacija ISL:-Pomou optikih signala ili signala

iz frekvencijskih opsega:

22.55-23.55 GHz,32-33 GHz,

54.23-58.2 GHz,

59-64 GHz

7/21/2019 SKS_p6

7/48

PRAENJE I PREDIKCIJA KRETANJA SATELITA

7/21/2019 SKS_p6

8/48

7/21/2019 SKS_p6

9/48

PRAENJE I PREDIKCIJA KRETANJA SATELITA

7/21/2019 SKS_p6

10/48

PROJEKTOVANJE DIZAJN SKS

Konvencionalni dizajn svaki podsistem (izvorenergije, propulzija, telemetrija, tracking ikontrola, termika kontrola, komunikacionipodsistem) su u skladu sa zahtevima misije.Prilagoenost uslovima misije, mana velikacena, dug razvoj

Modularni dizajn viestruko korienje, u viemisija, smanjenje trokova, upotreba zajednikihpodsistenma za razliite misije

Dizajn niska cena/visok rizik razvoj manjihsatelita, reda x100 kg, smanjenje trokovalansiranja

7/21/2019 SKS_p6

11/48

OSOBINE SAVREMENIH SKS

Sadre ISL linkove

Po pravilu nisu bent pipe tipa (nisu pasivni)Terminali su mobilni mala potronja, jednostavnost,male dimenzije

Procesiranje na satelitu, komutacijaMogunost globalnog pokrivanja, diverziti

Dinamika alokacija kanala, promenljivi protoci

Interkonekcija sa zemaljskim mrenim sistemimaTajnost i sigurnost prenosa

7/21/2019 SKS_p6

12/48

Dodeljivanje noseih uestanosti i frekvencijskih

opsegaje u nadlenosti Meunarodne unije zatelekomunikacije ITU (InternationalTelecommunication Union) alociranje frekvencijskihopsega za razliite namene, odreivanje pravila za

ograniavanje RF interferencija (RFI) izmeu dravakoje koriste iste frekvencijske opsege

Podela u tri regije:1. Evropa, Afrika, Rusija, Baltik, Mongolija2. Severna i Juna Amerika, Grenland3. Azija, Australija, jugozapadni Pacifik

-Alociranje frekvencijskih opsega unutar regija, zarazliite usluge

7/21/2019 SKS_p6

13/48

VRSTE SATELITSKIH USLUGA

Fiksne satelitske usluge (FSS Fixed SatelliteServices) jedna zemaljska stanica (ZS)

komunicira preko jednog ili vie satelita sadrugim ZS, pri emu se poloaji ZS ne menjaju Mobilne satelitske usluge (MSS Mobile

Satellite Services) primopredajne ZS menjajusvoj poloaj

Navigacione usluge (npr. GPS, GLONASS) Direktno emitovanje prema korisnicima (DBS

Direct Broadcast Services) Meteoroloke usluge

7/21/2019 SKS_p6

14/48

FSS OSOBINE, PRIMENA

Primer prenosadigitalnog signalaizmeu fiksnih ZS

posredstvom GEOsatelita Ukoliko ZS nisu u zoni

pokrivanja jednog GEO

satelita koristi se ISL Najee korieni

frekvencijski opsezi uFSS:

4/6 GHz,8/7 GHz,13/11 GHz,

30/20 GHz

7/21/2019 SKS_p6

15/48

MSS OSOBINE, PRIMENA

Oblasti primene

-Internet servisi,-mobilna telefonija,

-SCADA

komunikacioneplatforme,

-u avionskom i

pomorskomsaobraaju MSS primopredajnezemaljske stanice

menjaju poloaj uvremenu

7/21/2019 SKS_p6

16/48

Handoveru MSS

Mogue su razliite situacije u kojima dolazi dohandover-a mobilnog terminala:

Intrasatelitski handover(handoversa jednog spota nadrugi, mobilni terminal je i dalje u zoni pokrivanja jednogsatelita, ali prelazi u drugu eliju)

Intersatelitski handover(handoversa jednog satelitana drugi, mobilni terminal naputa zonu pokrivanja

jednog satelita) Gateway handover(handoversa jednog gateway-a na

drugi, mobilni terminal je u zoni satelita, ali nije u zonigateway-a)

Intersistemski handover(handoversa satelitske mreena zemaljsku mreu, odnosno prelazak mobilnogterminala na zemaljsku mreu JMT)

7/21/2019 SKS_p6

17/48

DBS OSOBINE, PRIMENA

Pokrivanje velikog broja korisnika

Oblast primene:

difuzno emitovanje RTV programa

7/21/2019 SKS_p6

18/48

PRIMER HIBRIDNOG SKS DBS (Direct

Broadcast System) MSS (Mobile

Satellite System) DBS satelit alje

podatke primljeneod zemaljskestanice velikom

broju korisnika MMS satelit prima

podatke od korisnikai alje ih zemaljskim

stanicama

7/21/2019 SKS_p6

19/48

FREKVENCIJSKI OPSEZI U SKS

7/21/2019 SKS_p6

20/48

NAJEE KORIENI FREKVENCIJSKI

OPSEZI U SKS

atmosf. uticaji

(kia, magla)

14

(14.0-14.5)

11

(11.7-12.2)

Ku

visoka cenaopreme

30

(27.5-30.5)

20

(17.7-21.7)

K

interferencija6(5.925-6.425)

4(3.7-4.2)

C

interferencija2.4

(2.485-2.500)

1.6

(1.610-1.625)

L/S

NEDOSTACIUPLINK

(GHz)

DOWNLINK

(GHz)

FREKV.

PODRUJE

7/21/2019 SKS_p6

21/48

PODELA Ku OPSEGA

Poveanje brojasatelita u GEO

orbiti Da bi se omoguiloemitovanje sa istepozicije u orbiti Kuopseg je podeljen

Podela na vii i niipodopseg

7/21/2019 SKS_p6

22/48

PRIMENA FREKVENCIJSKIH

OPSEGA U SKS Ku opseg za DBS usluge i neke FSS

usluge C opseg uglavnom za FSS usluge VHF opseg (0.1 0.3 GHz) za mobilne i

navigacione usluge, kao i za prenospodataka sa meteorolokih satelita

L opseg MSS i navigacioni sistemi Veina tk satelita koristi C opsege Evropska RTV uglavnom koristi Ku opseg

7/21/2019 SKS_p6

23/48

STRUKTURA SATELITA

Dva osnovna dela satelita platforma i teret Namena platforme podrka teretu i

obezbeivanje njegovog rada Namena tereta zavisi od vrste satelita

TK sateliti teret se sastoji od odreenog broja

transpondera sa odgovarajuim antenskimsistemima

Tipina snaga predajnika na transponderima tk

satelita 5-20 W, irina jednog kanala (bandwidth)na transponderu 36-72 MHz, emitovanje nafrekvencijama iz L, C, Ku i Ka opsega

7/21/2019 SKS_p6

24/48

PODSISTEMI PLATFORME

Pogonski podsistemelektrini ili hemijski motor

koji postavlja satelit ustalnu orbitu (nakon fazeprelazne orbite),

mali pogonski motori za

odravanje orbite,neophodni zbog raznihfaktora koji pomeraju

satelit iz orbite(gravitacione i magnetnesile, Sunev vetar...)

7/21/2019 SKS_p6

25/48

PODSISTEMI PLATFORME

Podsistem napajanja

proizvodi elektrinu energiju iz solarnih elija koje su na

spoljnoj strani satelita,energija se uva u akumulatorima (troi se kada Sunce ne

obasjava solarne elije)

elektrina energija potrebna je za rad raznih drugihpodsistema i tereta satelita (70-80% ukupne energije troi sena transpondere)

Strukturni podsistem

slui za ublaavanje mehani

kog stresa kod lansiranja,napravljen je u obliku stabilnog postolja na koje suprivreni drugi delovi satelita

7/21/2019 SKS_p6

26/48

PODSISTEMI PLATFORME

Podsistem termike kontrole

osigurava da temperatura strukture satelita i

opreme bude u optimalnim granicamaviak toplote koju satelit emituje tokom rada

preusmerava se u svemir

Podsistem za telemetriju i voenjepraenje statusa i stanja komponenti na satelitu

omoguavanje komunikacije sa zemaljskimnadzornim stanicama, prijem upravljakihsignala

7/21/2019 SKS_p6

27/48

PODSISTEMI PLATFORME

Podsistem za nadzor poloajaobezbeuje pravilno usmerenje i pravilno kretanje

satelita po planiranoj orbiti

ukoliko kretanje satelita odstupi od pravilnog ovajpodsistem ukljuuje pogonski podsistem Komunikacioni podsistemiantenski sistem, transponderi koji mogu obavljati i

sloenije radnje kao to su detekcija,demultipleksiranje, remodulacijasistem za komutaciju i procesiranje signala,

interkonekcija sa zemaljkskim mrenim sistemima Podsistemi za razdvajanje signalazadueni za multipleksiranje (frekvencijsko, vremensko,

polarizaciono, prostorno, kodni multipleks)

7/21/2019 SKS_p6

28/48

TRANSPONDER

Transponder se sastoji od primopredajnika i anteneprilagoene za odreen frekvencijski opseg Uplink signal se pojaava i reemituje na drugoj

downlink frekvenciji Kompleksniji transponderi ukljuuju i dodatneoperacije (detekcija, demultipleksiranje,remodulacija)

Pojaava snage u okviru predajnika radi nagranici zasienja (da bi se obezbedilo maksimalnoiskorienje skromnog DC napajanja)

Postavlja se nekoliko desetina transpondera najednom satelitu

Jedan transponder osigurava prenos podataka

brzinom ~150 Mbps

7/21/2019 SKS_p6

29/48

POJEDNOSTAVLJENA BLOK EMA

TRANSPONDERA

7/21/2019 SKS_p6

30/48

7/21/2019 SKS_p6

31/48

ANTENSKI SISTEM

KOMUNIKACIONOG SATELITA Antenski sistemi sa nekoliko parabolinih antena

(za primanje signala sa Zemlje i reemitovanjesignala ka Zemlji, kao i za primanje komandi izkontrolne satelitske stanice na Zemlji)

U cilju to kvalitetnijeg pokrivanja veinakomunikacionih satelita koristi dva predajnasnopa (istoni i zapadni)

Veina komunikacionih satelita radi u C i Kuopsegu

7/21/2019 SKS_p6

32/48

FOKUSIRANOST ANTENSKOG SISTEMA

Predajna antena nasatelitu je takoprojektovana da ne emituje

signale podjednako u svimpravcima, nego jeusmerena na uu oblast(servisnu zonu)

Usmerenost anteneobezbeuje dobrupokrivenost ciljnih zona iutedu energije

Raspoloivom snagom

predajnika postie seznatno bolji prijem u zonipokrivanja (na raunslabijeg prijema van zonepokrivanja) utedaenergije

7/21/2019 SKS_p6

33/48

PRIMOPREDAJNIK ZEMALJSKE

STANICE U SKS

Satelitski mikrotalasni signal na

anteni zemaljskog satelitskog

prijemnikaje vrlo male snage reda nekoliko stotina pW tooteava njegovu detekciju iuslovljava velike gabarite prijemneantene i mikrotalasni prijemnik sa

niskoumnim pojaavaem velikeosetljivosti

7/21/2019 SKS_p6

34/48

SNAGA PRIJEMNOG SIGNALA, EIRP

Snaga prijemnog signala se uglavnom izraava

u dBW, npr. 36 dBW Obeleava se sa EIRP (Effective IsotropicRadiated Power)

EIRP pokazuje za koliko decibela je snagaprijemnog signala na datom mestu prijema, veanego u sluaju da je emitovanje vrenoizotropnim zraenjem (izotropnnim radijatorom)

snage 1W Svaka 3 dBW predstavljaju dva puta veu snagu

7/21/2019 SKS_p6

35/48

ZONA POKRIVANJA

Zona pokrivanja je vaan parametar priizboru satelitske opreme, prvenstveno pri

izboru veliine satelitske prijemne antene iosetljivosti LNB

Proizvoai antena uglavnom uz opremu

daju i odgovarajue dijagrame zonapokrivanja za pojedine satelite i podruja

Na tim dijagramima, osim jaine prijemnogpolja na Zemlji, proizvoai daju ipreporueni prenik antene za prijem signalasa odreenog satelita

7/21/2019 SKS_p6

36/48

PRIMER DIJAGRAMA ZONE

POKRIVANJA HOTBIRD 1 Prva servisna zona (polje

najjaeg satelitskog signala naZemlji) podeena je tako da

pokriva veinu evropskihzemalja kvalitetnim signalom49 dBW

Oekivano je da jaina polja u

nekim delovima Francuske,Nemake, Holandije,vajcarske i Belgije bude i 52-53 dBW, to znai da sesignali sa satelita mogu primati

i pomou vrlo malih satelitskihantena (prenika 45-55 cm) utim zonama

Srbija je u prvojservisnoj zoni, to znaida se signali sa ovog

satelita mogu primati iznaeg podruja i saskromnijom prijemnomopremom

7/21/2019 SKS_p6

37/48

PRIMER DIJAGRAMA ZONE

POKRIVANJA EULTELSAT 2F3 Prva servisna zona

satelita EUTELSAT 2F3

pokriva Francusku,Nemaku, Holandiju,vajcarsku i Severnu

Italiju kvalitetnimsignalom 52 dBW

Srbija se nalazi na obodu

servisne zone satelitaEUTELSAT 2F3

Siganali sa ovogsatelita u naem

ragionu mogu seprimati samo sakvalitetnijomprijemnom opremom

PRIMER DVOSMERNE SATELITSKE

7/21/2019 SKS_p6

38/48

PRIMER DVOSMERNE SATELITSKE

VEZE Uplink12.750 -13.250 GHz

Downlink12.500 -12.750 GHz

Fiksna dvosmernaveza izmeu viezemalja

Primena:- javni telefonski

saobraaj

- specijalni TV prenosi- video konferencije

7/21/2019 SKS_p6

39/48

SISTEMI ZA ORGANIZACIJU TK

SAOBRAAJA Sistem STAR (Satellite Telecommunication with

Automatic Routing) ogranien broj satelitskih kanalauz to racionalnije korienje

STAR karakteristike:

- Svaka stanica ima odreen broj kanala na raspolaganju

- Kanali nisu fiksno dodeljeni stanicama (trenutnoslobodan kanal moe koristiti druga stanica)

- Kanal u kome se ne vri prenos se ne emituje

- Primenjen je start-stop sistem koji u skladu sa timdozvoljava ili ne dozvoljava emitovanje

- Sve stanice povezane su sa kontrolnom stanicom (veza

koristi vremenski multipleksni sistem)

7/21/2019 SKS_p6

40/48

PRIMER JEDNOSMERNE

SATELITSKE VEZE Manje tehniki

zahtevan oddvosmernog

Koristi se zasatelitskudistribuciju TVsignala DBS(Direct

BroadcastService)

7/21/2019 SKS_p6

41/48

KOMUNIKACIJA U DBS SISTEMIMA

Signal se iz stanice za zemaljsku RTV difuziju vodi doglavne zemaljske stanice za satelitsku distribuciju(optiki kablom ili radio-linkom)

Signal se modulie na nosei talas ija je frekvencija udelu predvienom za uplink (12.750-13.250 GHz) iemituje usmerenom antenom prema satelitu na kojemje medijska kua zakupila kanal

Na satelitskom transponderu ovaj signal setransponuje u jedan kanal sa frekvencijom zadownlink (10.700-12.500 GHz) i reemituje usmerenomantenom ka Zemlji

Neophodno je da prijemna satelitska antena(zajedniki prijem, individualni prijem) bude usmerenaka ovom satelitu i da satelitski prijemnik bude podeenna frekvenciju datog transpondera

7/21/2019 SKS_p6

42/48

7/21/2019 SKS_p6

43/48

ANALOGNA I DIGITALNA TEHNIKA

U SKS Analogna tehnika se do skoro koristila i u

emisionim i u prijemnim satelitskim ure

ajima Analogna tehnika imala je veliki doprinos i znaajza razvoj satelitske digitalne tehnologije, ali uzvelika ogranienja (prvenstveno u broju kanala za

prenos i emitovanje) Prvo eksperimentalno emitovanje satelitskog

signala u digitalnoj tehnici 1993. god. Nemaka

(10 satelitskih programa sa jednog transponderana satelitu Kopernikus 2)

7/21/2019 SKS_p6

44/48

PREDNOSTI DIDGITALNE TEHNIKE

Broj digitalnih programa koji se mogu distribuiratiznatno je veiod broja analognih, pri istom

kapacitetu linka (razlog smanjen frekvencijskiopseg usled kompresije signala slike)

Upotrebom digitalne tehnike mogue je ostvariti

vei kapacitet, izbor, modalitet i broj raspoloivihkanala, dostupnih za gledanje na jednojsatelitskoj poziciji odnosno frekvenciji

Danas emitovanje u digitalnoj tehnici

7/21/2019 SKS_p6

45/48

SATELITSKI PRIJEMNICI DIGITALNIH

PROGRAMA PREDNOSTI Nisu nuno vezani za jedan oblik kodiranja

signala, za razliku od analognih Vea sloboda izbora programa nego kodanalognih

Bri i kvalitetniji izbor teleteksta u odnosuna anlogne prijemnike

Poveanje kvaliteta slike i zvuka (format

slike 16:9, Dolby Surround/Dolby Digital)u odnosu na analogne prijemnike

7/21/2019 SKS_p6

46/48

7/21/2019 SKS_p6

47/48

Kontrolna pitanja

7/21/2019 SKS_p6

48/48

Gde se geostacionarni sateliti koriste?Na osnovu ega se odreujuparametri geostacionarnog sistema?Kako se vripostavljanje satelita u geostacionarnu orbitu?Koji podsistemi podravaju funkcionisanje satelita?

ta

ini osnovnu strukturu satelita?ta ini podsistemplatforme satelita?ta ini antenski sistem komunikacionog satelita?ta predstavlja transponder?

ta sadripojednostavljena ema transpondera?ta predstavlja zona pokrivanja satelita?ta je EIRP?ta ini osnove komunikacija kod DBS sistema?

Koje su osnovne karakteristike prijemnih sistema za satelitke DBSsignale?Koje suprednosti satelitskih prijemnika digitalnih TV programa?Koja je svrha zatitnog kodovanja encryption ili skremblovanja?