ارتباط ماهواره‌ای

توصیف فیزیکی

ماهواره های مخابراتی در واقع ایستگاه های رله یا تقویت کننده ی مایکروویو هستند و برای برقراری ارتباط میان دو یا چند فرستنده/گیرنده مایکروویو زمینی که نوعا ایستگاه های زمینی نام دارند به کار می روند. ماهواره، سیگنال های الکترو مغناطیس را در یک فراکانس (رو به بالا) دریافت کرده و سپس سیگنال را تکرار یا تقویت می کند و آن را در باند فرکانسی دیگر (رو به پایین) ارسال می کند. هر ماهواره تعدادی تقویت کننده( حدود 12 تا 20) دارد که به این تقویت کننده ها، ترانسپورتر گفته می شود. هر ترانسپورتر پنهای باندی برابر 36 تا 50 مگاهرتز دارد. برای مثال، ترانسپورتر می تواند برای ارسال جریان اطلاعاتی 50 گیگابایت بر ثانیه استفاده شود که معادل 800 کانال تلفنی 64 کیلوبیت بر ثانیه ای می باشد.

ارتباطات ماهواره ای می توانند به دو شکل زیر باشند:

- ارتباط نقطه به نقطه

 - ارتباط پخشی

ارتباط نقطه به نقطه: یک فرستنده (گیرنده) را در یک نقطه از زمین به گیرنده (فرستنده) در نقطه ای دیگر متصل می سازد.

ارتباط پخشی: اطلاعات فرستنده ای را برای گیرنده های متعدد در نقاط مختلف پخش می کند. مانند پخش تلویزیونی.

مدارهای ماهواره

برای اینکه ایستگاه های زمینی بتوانند پس از یک بار تنظیم به خوبی با ماهواره در ارتباط باشند، لازم است که سرعت چرخش زاویه ای ماهواره با سرعت چرخش زمین برابر باشد. به ماهواره هایی که دارای چنین ویژگی هستند، GEO گفته می شود که از سه حرف نخست واژه ی Geosynchronous  به معنای هم گام با زمین بر گرفته شده است. به مدار GEO گاهی اوقات کلارک گفته می شود. زیرا کلارک نخستین کسی بود که سال 1945 میلادی پیشنهاد به کار گیری ماهواره در ارتباط را ارائه کرد. عموم ارتباطات مخابراتی و کامپیوتری با کمک ماهواره های GEO انجام می پذیرند.

اهمیت این مدار در حدی است که سازمان ملل آن را بخشی از حقوق کشورهای جهان به حساب آورده و بخشی از آن را به هر کشور عضو خود اختصاص داده است.

با پیش رفت های فناوری ارتباطات در فضا، مدارهای جدید دیگری مانند LEO ماهواره مدار سطح پایین و MEO ماهواره مدار سطح متوسط معرفی و مورد استفاده قرار گرفتند.

فاصله ماهواره ها در LEO بین 500 تا 1500 کیلومتر و در مدار MEO به 20000 کیلومتر می رسد. هر چه ارتفاع مدار از سطح زمین بیشتر باشد، زمان چرخش آن به دوز زمین (پریود چرخش ماهواره) متفاوت خواهد بود. در ارتفاع 36000 کیلومتری زمین زمین، پریود ماهواره با پریود چرخش زمین به دور خود برابر است. یعنی در هر 24 ساعت ماهواره یک بار به دور زمین می پرخد و به عنوان نقطه ثابتی بالای سطح زمین قرار دارد.در حالی که، در ارتفاع های پایین تر، ماهواره نسبت به نقطه ای ازسطح زمین، طلوع یا غروب می کند. اهمیت ثابت بودن ماهواره نسبت به زمین در آن است که آنتن ها می توانند نسبت به ماهواره تنظیم شوند و چرخش آنتن های گیرنده های زمینی لازم نمی باشد. هنگام استفاده از دیگر مدارهای ماهواره، به دلیل طلوع یا غروب نمی توان از ماهواره به تنهایی برای ارتباط استفاده کرد.

بر این اساس، بایستی شبکه ای از ماهواره ها وجود داشته باشند تا با غروب یکی، نقش آن به دیگری واگذار شود. زمان ارسال و دریافت ماهواره ها در مدار GEO برابر 25/0 ثانیه، در مدار MEO برابر 1/0 ثانیه و در مدار LEO برابر 05/0 ثانیه می باشد. از آن جا که زمان ارسال و دریافت ماهواره ها در مدارهای LEO نسبت به مدارهای دیگر کم تر است، از این مدار برای مصارف ویژه ای مانند ارتباطات موبایل ماهواره ای، پخش زنده صوتی و تصوری استفاده می شود.

کاربردهای ماهواره

ارتباط از طریق ماهواره یکی از پیش رفت های تکنیکی است که به اهمیت فیبر نوری می باشد. از مهم ترین کاربردهای ماهواره می توان به موارد زیر اشاره داشت:

-ارتباطات تلفنی راه دور

-پخش تلویزیونی

-شبکه تجاری انتقال داده های خصوصی

- موقعیت یابی

ایستگاه های ماهواره ای VSAT

با پیشرفت فناوری ارتباطات راه دور، امکان ارسال موج ها به ماهواره  با آنتن های کوچک (با قطری در حدود 1 متر) پدید آمده است که این فناوری را VSAT می‌نامند.

در این فناوری تعداد زیادی تومینال ماهواره ای با آنتن های کوچک به یک ایستگاه زمینی مرکزی به نام Hub ارتباط برقرار می کنند. درست مانند آن است که شبکه ای با هم بندی ستاره  برپا گردد. Hub نقش ایستگاه مرکزی را بازی می کند و هر ترمینالی اطلاعاتش را از طریق ماهواره برای هاب ارسال می کند و هاب نیز اطلاعات را از نو از طریق ماهواره به ترمینال مقصد ارسال می کند.  

نویسنده : فاطمه مجد آبادی

منبع:تبیان