3.    ΑΛΛΕΣ ΑΣΥΡΜΑΤΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ   (Περιεχόμενα)

3.1   ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΙ ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ   (Περιεχόμενα)

Οι επικοινωνιακοί δορυφόροι έχουν πολλές ενδιαφέρουσες ιδιότητες οι οποίες τους κάνουν ελκυστικούς για πολλές εφαρμογές. Ένας δορυφόρος αποτελείται από έναν ή περισσότερους αναμεταδότες (transponders), όπου ο κάθε ένας είναι ικανός να λαμβάνει σήματα σε μια συχνότητα και να τα αναμεταδίδει πίσω στη γη σε μια δεύτερη. Η δέσμη που μεταδίδεται από το δορυφόρο μπορεί να είναι είτε πλατιά (broad) καλύπτοντας ένα μεγάλο κομμάτι της γήινης επιφάνειας, είτε στενή (narrow) καλύπτοντας περιοχές μερικών μόνο χιλιομέτρων. Στο τμήμα αυτό θα μιλήσουμε για δύο τύπους επικοινωνιακών δορυφόρων: τους γεωσύγχρονους και τους δορυφόρους χαμηλής τροχιάς.

3.1.1        ΓΕΩΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ (Geosynchronous Satellites)   (Περιεχόμενα)

Όπως υποδηλώνεται και από το όνομά τους, οι γεωσύγχρονοι δορυφόροι βρίσκονται σε συγχρονισμό με τη γη, ή καλύτερα, η τροχιά τους βρίσκεται σε συγχρονισμό με την περιστροφή της γης. Η σχέση που έχει η τροχιά ενός δορυφόρου με την περιστροφή της γης, εξαρτάται από την απόστασή του από αυτήν. Κοντά στη γήινη επιφάνεια, ένας δορυφόρος εκτελεί μια πλήρη περιστροφή γύρω από τη γη περίπου σε 90 λεπτά. Επικοινωνιακοί δορυφόροι σε τόσο χαμηλό ύψος δεν είναι πρακτικοί, γιατί είναι ορατοί από έναν επίγειο σταθμό μόνο για ένα μικρό χρονικό διάστημα.

Ωστόσο, αν τοποθετήσουμε ένα δορυφόρο σε ύψος περίπου 36.000 km πάνω από τον ισημερινό, η περίοδος της τροχιάς του γίνεται 24 ώρες, όση ώρα δηλαδή χρειάζεται για να εκτελέσει η γη μια περιστροφή γύρω από τον εαυτό της. Σε έναν επίγειο παρατηρητή ο δορυφόρος φαίνεται σαν να βρίσκεται «κολλημένος» σε ένα συγκεκριμένο σημείο στον ουρανό.

Με την τρέχουσα τεχνολογία, η ελάχιστη απόσταση που μπορούν να έχουν δύο δορυφόροι στο επίπεδο των 360 μοιρών του ισημερινού είναι 2 μοίρες. Με βάση αυτή την απόσταση είναι δυνατό να υπάρχουν ταυτόχρονα μέχρι 180 γεωσύγχρονοι δορυφόροι στο διάστημα. Ο κάθε ένας καταλαμβάνει μια σχισμή τροχιάς (orbit slot).

Για την αποφυγή συγχύσεων, έχουν συναφθεί διεθνείς συμφωνίες σχετικά με το ποιοι δορυφόροι μπορούν να χρησιμοποιούν ποιες σχισμές τροχιάς και σε ποιες συχνότητες. Οι κυριότερες εμπορικές περιοχές συχνοτήτων φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. Η περιοχή C, ήταν η πρώτη που καθορίστηκε για τη μεταφορά εμπορικής δορυφορικής κυκλοφορίας. Αποτελείται (όπως και όλες οι άλλες περιοχές) από δύο υποπεριοχές. Η περιοχή των χαμηλότερων συχνοτήτων χρησιμοποιείται από τα κανάλια καθόδου και η υψηλότερης συχνότητας από τα κανάλια ανόδου. Για την αμφίδρομη επικοινωνία χρειάζεται ένα κανάλι σε κάθε κατεύθυνση.

Η αμέσως επόμενη περιοχή συχνοτήτων είναι η περιοχή Ku. Σε αντίθεση με την περιοχή C, δεν είναι ακόμη πλήρης και σε αυτές τις συχνότητες οι δορυφόροι μπορούν να απέχουν μεταξύ τους και μέχρι 1^ο. Ωστόσο, η βροχή αποτελεί ένα σημαντικό πρόβλημα, μιας και το νερό απορροφά σε μεγάλο βαθμό τα μικροκύματα που ανήκουν σε αυτήν την περιοχή.

Τέλος, η τρίτη περιοχή που έχει ανατεθεί για εμπορική κυκλοφορία είναι η Ka. Το πρόβλημα που εμφανίζεται σ’ αυτές τις συχνότητες είναι ότι ο εξοπλισμός που απαιτείται για τη χρήση τους είναι ακόμη πολύ ακριβός για να είναι πρακτικός.

Παράλληλα με τις περιοχές αυτές, υπάρχουν και μερικές άλλες, οι οποίες χρησιμοποιούνται από το στρατό και τις κυβερνήσεις, οι οποίες όμως δε θα μας απασχολήσουν εδώ.

Πίνακας 2: Εμπορικές περιοχές συχνοτήτων

Ένας κοινός δορυφόρος αποτελείται από 12 έως 20 αναμεταδότες, όπου ο κάθε ένας έχει εύρος ζώνης από 36 έως 50 MHz. Ένας αναμεταδότης των 50 Mbps μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μεταφέρει είτε ένα κανάλι των 50 Mbps, είτε 800 κανάλια ψηφιακής φωνής των 64 kbps το καθένα, ή κάποιον άλλο συνδυασμό. Στους αρχικούς δορυφόρους, ο διαχωρισμός των καναλιών στους αναμεταδότες ήταν στατικός, χρησιμοποιώντας FDM. Σήμερα υπάρχει μεγαλύτερη ευελιξία, καθώς χρησιμοποιούνται και άλλες τεχνικές, όπως η TDM.

Με την ελάττωση του κόστους, του μεγέθους και των απαιτήσεων σε ισχύ των μικροηλεκτρονικών, ο κάθε δορυφόρος μπορεί να είναι εξοπλισμένος με πολλαπλές κεραίες και πολλαπλούς αναμεταδότες. Η κάθε δέσμη που κατευθύνεται προς τα κάτω μπορεί να εστιάζεται σε μια μικρή περιοχή, καθιστώντας έτσι δυνατές πολλαπλές ταυτόχρονες μεταδόσεις προς τα πάνω και προς τα κάτω. Αυτές οι δέσμες ονομάζονται δέσμες σημείου (spot beams), έχουν συνήθως ελλειπτικό σχήμα και η διάμετρός τους μπορεί να φθάσει και τα μερικά εκατοντάδες χιλιόμετρα.

Ακόμη, μια πρόσφατη εξέλιξη στο χώρο των επικοινωνιακών δορυφόρων είναι η υλοποίηση συστημάτων VSAT (Very Small Aperture Terminals). Τα VSATs είναι μικροσταθμοί με μικρό κόστος υλοποίησης, οι οποίοι αποτελούνται από κεραίες με διάμετρο ένα μέτρο και ισχύ μετάδοσης περίπου 1 W. Στο κανάλι ανόδου μπορούν να αναπτύσσουν ταχύτητες μέχρι 19.2 kbps, ενώ στο κανάλι καθόδου η ταχύτητα μετάδοσης είναι συνήθως 512 kbps.

Σε αρκετά συστήματα VSAT, οι μικροσταθμοί δεν έχουν αρκετή ισχύ ώστε να μπορούν να επικοινωνήσουν απευθείας (μέσω του δορυφόρου πάντα) μεταξύ τους. Στην περίπτωση αυτή υπάρχει ένας ειδικός επίγειος σταθμός, εξοπλισμένος με μια ισχυρή κεραία, ο οποίος ονομάζεται συγκεντρωτής (hub). Ο κύριος ρόλος του είναι η αναμετάδοση της κυκλοφορίας μεταξύ των VSAT σταθμών που βρίσκονται πολύ μακριά μέσω του επικοινωνιακού δορυφόρου. Με αυτόν τον τρόπο και ο πομπός και ο δέκτης είναι σαν να αποτελούνται από μια μεγάλη κεραία και έναν ισχυρό αναμεταδότη. Το μειονέκτημα ενός τέτοιου συστήματος είναι ότι λόγω των απαιτούμενων αναμεταδόσεων, αυξάνεται η καθυστέρηση στην επικοινωνία. Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει μια αρχιτεκτονική ενός VSAT συστήματος.