Кішкентай антенналы спутниктік байланыс жүйесі

Кіріспе

Шағын аспап антеннасы бар спутниктік байланыс жүйесі

Өте кіші апертуралы терминал (VSAT) – 3,8 метрден кіші диаметрлі аспап антеннасы бар екі жақты спутниктік жер станциясы. VSAT антенналарының көпшілігі 75 см-ден 1,2 м-ге дейін болады. Бит жылдамдығы көбінесе 4 кбит/с-тан 16 Мбит/с-қа дейін жетеді. VSAT-тар геосинхронды немесе геостационарлық орбитадағы спутниктер арқылы деректерді шағын, қашық жер станцияларынан (терминалдардан) басқа терминалдарға (торлы топологияда) немесе жердегі бас станцияларға ("орталықтарға", жұлдызды топологияда) жібереді. VSAT-тар тарық жолақты деректерді (мысалы, кредиттік карта арқылы төлем жүргізу, сауалнамалар немесе RFID деректері, немесе SCADA) немесе кең жолақты деректерді (қашық жерлерге спутниктік интернетке қол жеткізу, VoIP немесе бейне байланыс үшін) беруге қолданылады. VSAT-тар сондай-ақ тасымалдауға, қозғалыста (фазалық антенналар қолданыла отырып) немесе мобильді теңіз байланысына пайдаланылады.

Тарих

Геостационарлық орбита тұжырымын XX ғасырдың басында ғарыш саяхаты туралы мақалалар жазған орыс ғалымы Константин Циолковский қалыптастырды. 1920 жылдары Герман Оберт және Герман Поточник, сондай-ақ Герман Нордунг ретінде танылған, Жердің айналу периодымен дәл сәйкес келетін, сол арқылы Жердің экваторындағы бір тұрақты нүктеде тоқтағандай көрінетін орбитаны сипаттады. Артур Кларктың 1945 жылғы қазан айындағы «Сымсыз әлем» журналындағы («Жерден тыс релелер: ракета станциялары бүкіл әлемдік радио байланысын қамтамасыз ете ала ма?» деген тақырыптағы) мақаласы геостационарлық орбитаның қажетті орбиталық сипаттамаларын, сондай-ақ байланыс үшін қажетті жиіліктер мен қуатты күшін талқылады. Тікелей спутниктік байланыс 1960 жылдары NASA арқылы дамытылды, ол Syncom 1–3 спутниктерін ұшырды. Syncom 3 1964 жылғы Жапониядағы Олимпиада ойындарының тікелей эфирін АҚШ және Еуропа көрермендеріне жеткізді. 1965 жылғы 6 сәуірде ғарышқа алғашқы коммерциялық спутник – Intelsat I ұшырылды. Алғашқы коммерциялық VSAT жүйелері C диапазонында (6 ГГц) Equatorial Communications компаниясының таралым спектр технологиясын қолданатын қабылдағыш жүйелері болды. 1980 жылдардың басында 30 000-нан астам 60 см антенна жүйелері сатылды. Кейіннен Equatorial компаниясы 1 м x 0,5 м антенналарды пайдалана отырып, C диапазонында (4/6 ГГц) екі бағытты жүйені әзірледі және 1984–85 жылдары шамамен 10 000 дана сатты. 1980 жылдардың басында LINKABIT (Qualcomm және ViaSat компанияларының алдын бағасы) Schlumberger үшін мұнай алаптарын бұрғылау және барлау бөлімдеріне желілік байланыс қамтамасыз ету үшін әлемдегі алғашқы Ku диапазонындағы (12–14 ГГц) VSAT-ты жасады. LINKABIT, M/A COM құрамына кіргеннен кейін, Walmart, Holiday Inn, Chrysler және General Motors сияқты корпоративтік клиенттер үшін VSAT-тарды жасады. Бұл корпоративтік терминалдар келесі 20 жыл бойы екі бағытты деректерді немесе телефонияны қолдану үшін сайттардың басым бөлігін құрады. 1980 жылдары Spacenet және MCI АҚШ пошта қызметі үшін 12 000-нан астам сайтты қамтитын үлкен VSAT желісін іске қосты. 2015 жылғы мәліметтер бойынша, лотереялық қолданулар үшін 100 000-нан астам VSAT-ты қамтитын ең ірі VSAT Ku диапазонындағы желіні Hughes Communications орналастырды және басқарады. 2005 жылы WildBlue (қазір ViaSat) Ka диапазонын қолдана отырып VSAT желілерін орнатуды бастады. ViaSat 2011 жылы Exede брендімен WildBlue базасын кеңейту үшін ең жоғары сыйымдылыққа ие ViaSat 1 спутнигін ұшырды. 2007 жылы Hughes Communications Spaceway 3 спутнигінде және кейін 2012 жылы EchoStar XVII/Jupiter 1 спутнигінде HughesNet брендімен тұтынушылар үшін VSAT сайттарын орнатуды бастады. 2014 жылдың қыркүйегіне қарай Hughes бір миллионнан астам белсенді терминалдан асып түскен алғашқы спутниктік интернет провайдері атанды.

The concept of the geostationary orbit was originated by Russian theorist Konstantin Tsiolkovsky, who wrote articles on space travel around the beginning of the 20th century. In the 1920s, Hermann Oberth and Herman Potocnik, also known as Herman Noordung, described an orbit at an altitude of whose period exactly matched the Earth's rotational period, making it appear to hover over a fixed point on the Earth's equator. Arthur C. Clarke's October 1945 Wireless World article (called "Extra Terrestrial Relays: Can Rocket Stations Give World wide Radio Coverage?") discussed the necessary orbital characteristics for a geostationary orbit and the frequencies and power needed for communication. Live satellite communication was developed in the 1960s by NASA, which launched Syncom 1–3 satellites. Syncom 3 transmitted live coverage of the 1964 Olympics in Japan to viewers in the United States and Europe. On April 6, 1965, the first commercial satellite was launched into space, Intelsat I, nicknamed Early Bird. The first commercial VSATs were C band (6 GHz) receive only systems by Equatorial Communications using spread spectrum technology. More than 30,000 60 cm antenna systems were sold in the early 1980s. Equatorial later developed a C band (4/6 GHz) two way system using 1 m x 0.5 m antennas and sold about 10,000 units in 1984–85. In the early 1980s, LINKABIT (the predecessor to Qualcomm and ViaSat) developed the world's first Ku band (12–14 GHz) VSAT for Schlumberger to provide network connectivity for oil field drilling and exploration units. LINKABIT which had become part of M/A COM went on to develop VSATs for enterprise customers such as Walmart, Holiday Inn, Chrysler, and General Motors. These enterprise terminals made up the vast majority of sites for the next 20 years for two way data or telephony applications. A large VSAT network, with more than 12,000 sites, was deployed by Spacenet and MCI for the U. S. Postal Service in the 1980s. as of 2015, the largest VSAT Ku band network containing over 100,000 VSATs was deployed by and is operated by Hughes Communications for lottery applications. In 2005, WildBlue (now ViaSat) started deploying VSAT networks deploying Ka band. ViaSat launched the highest capacity satellite ever, ViaSat 1, in 2011 to expand the WildBlue base under its Exede brand. In 2007, Hughes Communications started deploying VSAT sites for consumers under its HughesNet brand on the Spaceway 3 satellite and later in 2012 on its EchoStar XVII/Jupiter 1 satellite. By September 2014, Hughes became the first Satellite Internet Provider to surpass one million active terminals.

Болашақтағы қолдану

Технологияның жетістіктері соңғы бес жылда тұрақты спутниктік байланыс (FSS) қызметінің баға-қосымшасы арақатынасын едәуір жақсартты. Жаңа VSAT жүйелері пайдалануға берілуде, олар төмен құнмен жоғары деректерді тарату жылдамдығын қамтамасыз ететін технологияларды қолданады. Қазіргі орбитадағы FSS жүйелері салыстырмалы түрде арзан бағамен үлкен сыйымдылыққа ие. FSS жүйелері абоненттерге түрлі қолданыстарды ұсынады, оның ішінде: телефония, факс, теледидар, жоғары жылдамдықты деректерді жіберу қызметтері, интернетке қол жеткізу, спутниктік жаңалықтарды жинау (SNG), цифрлық аудио хабар тарату (DAB) және тағы да басқалар. Бұл жүйелер тұрғын және кәсіпкерлік пайдаланушылар үшін тиімді байланыс құра отырып, жоғары сапалы қызмет көрсетеді.

Теңіз VSAT

Теңіздегі VSAT кемеде пайдалануға мүмкіндік беретін ерекшеліктеріне ие. Қозғалып келе жатқан кеме барлық жақтан үздіксіз қозғалады. Теңіздік VSAT жүйесінің антеннасы кеме астынан қозғалғанда көкжиекке және нақты солтүстікке қатысты тұрақтандырылуы керек. Антеннаның спутникке дәл бағытталуын қамтамасыз ету үшін моторлар мен сенсорлар қолданылады. Бұл оған жақын жердегі спутниктерге жоғалуды және кедергіні азайта отырып, спутникке сигнал жіберуге және одан қабылдауға мүмкіндік береді. Қазіргі кезде жаңа технология пайда болып келеді, ол қатты күйдегі құрылғының (жазық панель) антеннаны қоздырмалы бөліктерсіз электрондық түрде басқаруына мүмкіндік береді.

Технология

Бастапқыда кемелерде теледидар сигналдарын қабылдау үшін тұрақтандырылған спутниктік антенналар қолданылды. Тұрақтандырылған VSAT антенналарын өндірген алғашқы компаниялардың бірі – 1978 жылы тұрақтандырылған алғашқы антеннасын ұсынған Калифорния штатының Конкорд қаласындағы SeaTel компаниясы. 2007 жылы SeaTel компаниясы теңіз өнеркәсібіне екі бағытты VSAT тұрақтандырылған антенна жүйелерін жеткізуде үстемдік құрды, ол нарықтың шамамен 72%-ын құрады, ал Orbit компаниясының үлесі 17,6% болды. Бастапқыда теңіз VSAT бір тасымалдағышқа бір арналы технологияны пайдаланды, бұл мұнай бұрғылау платформалары мен мұнай платформалары сияқты үлкен көлемде қолданушыларға, сондай-ақ бір кеме иесінің бір немесе бірнеше спутниктік аймақтарда жүзе алатын үлкен кеме парктеріне ыңғайлы болды. Бұл жағдай компания IP-негізделген уақытты бөліп пайдалану технологиясын ұсынғанда өзгерді, ол әр кемеге ортақ пайдалану үшін жолақтықты динамикалық түрде бөліп берді, теңіз VSAT-ін орнатудың бастапқы құнын төмендетті, бұл шағын және орташа кеме парктері үшін маңызды болып шықты, соның нәтижесінде VSAT нарықта қабылдануға ие болды.