Earth station ( eng. Earth station ) - enligt definitionen av International Telecommunication Union [1] - en station för rymdkommunikationstjänsten belägen på jordens yta (inklusive fartyg) eller på ett flygplan i atmosfären, under rymdens gräns . En jordstation kommunicerar med rymdstationer installerade ombord på rymdfarkoster , eller med andra jordstationer genom reläer placerade i rymden . Termen "jordstation" har använts sedan slutet av 1960-talet [2] [3]och antogs för att skilja den från en markstation som verkar i ett markbundet radiokommunikationsnätverk och inte använder rymdfarkoster [4] .
Jordstationer som används i rymdkommunikationssystem kan delas in i två stora klasser - stationer som används för att kontrollera och styra rymdfarkoster och kommunicera med dem ( eng. TT & C - spårning, telemetri och kommando ) och stationer för satellitkommunikationsnätverk som används att överföra information mellan dem via specialiserade telekommunikationssatelliter . Sammansättningen av jordstationen, i dess mest allmänna form, inkluderar rymdkommunikation ( en antenn med mottagnings- och/eller sändningsutrustning), kanalbildande utrustning som sänder information över en radiokanal, databehandlingsutrustning och gränssnittsutrustning för att överföra information över markbundna nätverk . Den specifika sammansättningen och arrangemanget av jordstationsutrustning varierar över ett mycket stort område beroende på de uppgifter som utförs, avståndet till rymdfarkosten och typen av dess omloppsbana [5] .
Rymdkommunikationsstationer dök upp i slutet av 1950-talet för att driva rymdfarkoster som lanserades i omloppsbanor nära jorden och i rymden . Ursprungligen var sådana stationer en del av kommando- och mätkomplex som spårar rymdfarkoster, tar emot telemetri och tillämpad data från dem och överför kommandon, inställningar och program. För sändning av tv-program, telefon och telegrafkommunikation via de första telekommunikationssatelliterna användes också kommando- och mätstationernas utrustning och kapacitet [6] [7] . Sedan mitten av 1960-talet började satellitkommunikation aktivt utvecklas som en separat industri. Satellitnätverk och system började skapas som tillhandahåller stamnätskommunikationskanaler och sändningar över globala avstånd, såsom amerikanska " COMSAT ", den sovjetiska " Orbit " [8] , den internationella " Intelsat ", för vilka speciella jordstationer utvecklades och byggd. På 1970-talet började installationen av mobila jordstationer, som tillhandahåller global telefonkommunikation, på fartyg och sedan på andra mobila objekt. Sedan 1980-talet började utvecklingen av högfrekvent Ku-band för satellitkommunikation , vilket gjorde det möjligt att avsevärt minska storleken på antenner och kostnaden för jordstationer. På 1990-talet skedde en övergång från analog satellitkommunikation och sändningar till digitala , och massdistributionen av jordstationer började både inom området individuell TV-mottagning och dataöverföring [9] . Under 2010-talet, som ett resultat av utvecklingen av ännu högre frekvens Ka-band och uppkomsten av kommunikationssatelliter med hög kapacitet ( eng. HTS ), har kostnaden för satellitkommunikation minskat avsevärt [10] , vilket ledde till en kraftig ökning av antalet abonnentjordstationer [ 11] . Nästa omgång av massanvändning av satellitjordstationer kan associeras med utvecklingen av högkapacitetssystem med låg omloppsbana som Starlink och OneWeb [12] .
Markstationer för servicekontroll och övervakning är utformade för att ta emot telemetrisk information från rymdfarkoster, sända kontrollåtgärder och program till rymdfarkosten, utföra banmätningar (mäta fordonets vinkelkoordinater och avståndet till det), övervaka tillståndet och driften av fordonets nyttolast under flygprov och under drift [13] . Sådana stationer är en del av Command and Measurement Complex - en uppsättning verktyg och tjänster som styr flygningen av bärraketer och rymdobjekt. Punkterna för kommandomätkomplexet kan vara placerade på land, på fartyg eller ombord på flygplan [14] . Som en del av kontrollstationerna för ägarna av satellitkonstellationer och tillsynsmyndigheter finns det också verktyg för geolokalisering av jordstationer för satellitkommunikation och sökning efter störningskällor i satellitnät [15] [16] .
Deep space-kommunikationsstationer är designade för radiokommunikation mellan kontrollcenter och rymdfarkoster som ligger på avsevärt avstånd från jorden. För att säkerställa mottagning av svaga signaler från rymdfarkoster och överföring av information över rymdavstånd är sådana stationer utrustade med stora reflektorantenner som ger hög signalförstärkning, kraftfulla sändare och mycket känsliga lågbrusmottagare [ 18] [19] .
Typerna av satellitjordstationer (ESSS) och deras användningsområden är mycket olika och deras räckvidd är extremt brett. Det är möjligt att dela upp ZSSS enligt de tjänster som tillhandahålls (överföring och mottagning av videoinformation, data, tal, etc.), enligt exekveringen (stationär, bärbar, mobil, mobil), enligt rollen i satellitnätverket (abonnent, stamnät, central), enligt metoden för organisationskommunikation (endast mottagning, sändning, sändning), driftfrekvensområde ( UHF , L-band , S-band , C-band , X-band , Ku-band , Ka-band [20] ), av typen av omloppsbana som används för kommunikationsfarkoster ( geostationär , hög elliptisk , medium och låg ). För konsumenter av kommunikationstjänster är abonnentjordstationer av största intresse, vars utseende huvudsakligen bestäms av två funktioner. Den första är typen av omloppsbana som används, och följaktligen stationens avstånd från reläsatelliten och behovet av att åtfölja den med en antenn. Den andra är att jordstationen tillhör en av de viktigaste satellittjänsterna: fast , sändning eller mobil [21] .
Abonnentstationer för sändningstjänsten (RSS) är enheter som tar emot tv- och radioprogram som sänds via kommunikationssatelliter [22] . Modern satellitsändning utförs genom geostationära fordon som är stationära i förhållande till jordobservatören, vilket möjliggör användning av relativt enkla antennsystem som är riktade mot satelliten en gång och inte kräver dess efterföljande spårning [23] . Mottagande satellitsändningsstationer verkar både i distributionsnät, levererar program till regionala tv-center och vidare genom lokala marknät till konsumenter, och i direktsändningsnät , och levererar innehåll till individuella mottagare och huvudstationer i kabelnät [24] .
Mottagningsstationer för satellitsändning inkluderar en antenn , en mottagande förstärkare-omvandlare , en kabelväg och en satellitmottagare (mottagare). Med individuell mottagning installeras mottagaren direkt hos abonnenten (kan vara en del av en TV eller dator ), och på tv-centraler och huvudstationer är mottagare en del av deras utrustning. Mottagningsstationer för direktsändningar fungerar i Ku-bandet och är utrustade med antenner som sträcker sig i storlek från flera tiotals centimeter till en och en halv meter [23] . Distributionsnätstationer använder också det lägre C-bandet, eftersom det är mer motståndskraftigt mot väderförhållanden, och större antenner [25] .
Den fasta satellittjänsten (FSS) inkluderar jordstationer som är permanent installerade på en given plats eller byter plats inom ett givet område [22] . FSS-stationer tar emot och sänder data via geostationära satelliter i banden C (4/6 GHz), Ku (11/14 GHz) och Ka (20/30 GHz) och måste uppfylla kraven i radioreglementet . Beroende på syfte och flöden av överförd information delas jordstationer av denna typ vanligtvis in i huvud- eller centralstationer (CZS) och små ( VSAT , MZS) [21] .
Backbone jordstationerJordstationer i stamnätet (namnet " teleport " [27] används också ) verkar i internationella, stamnäts- och zonbaserade kommunikationssystem och organiserar multiplexutsändning , flerkanalig telefonkommunikation, höghastighetsdataöverföring och radiella "center-periferi"-kanaler. Parametrarna och kostnaden för en stamnätsstation beror till stor del på dess antennsystem . Ju större diameter antennen har, desto högre kostnad och desto högre genomströmning av stationen. Stamnätsstationsantenner är utrustade med spårningssystem för att hålla dem riktade mot en GSO-satellit eller kontinuerligt peka mot den önskade icke-geostationära satelliten. Stamnätsstationerna inkluderar även mottagande och sändande omvandlarförstärkare, vågledar- och kabelrutter , kanalbildande utrustning som tillhandahåller informationsöverföring över en radiokanal, strömförsörjningssystem, gränssnitt mot marknät i stamnätet [21] .
Små jordstationerSmå jordstationer, även kallade VSAT ( Very Small Aperture Terminal ) används ofta som abonnentstationer i avdelnings- och företagsnätverk och för att ansluta till satellitinternet . Sådana stationer har små antenner, vanligtvis upp till en meter för Ka-bandet, upp till en och en halv meter för Ku och upp till 2,5 meter för C. Det vanligaste driftsättet för små stationer är en " stjärna ", där information är utbyts endast mellan abonnenter och centrum , men det finns också fullt anslutna (mesh) VSAT-nätverk. VSAT-stationerna inkluderar en parabolantenn , mottagande och sändande omvandlarförstärkare, kabelrutter och ett satellitmodem som tillhandahåller dataöverföring från markutrustning [28] .
VSAT-stationer kan vara antingen stationära eller en del av mobila komplex - bärbara eller mobila, att arbeta från hållplatser. Det finns också mobila VSAT-stationer utformade för att fungera på fartyg , bilar, flygplan, tåg. Sådana stationer tillhandahåller å ena sidan kommunikation på resande fot, och å andra sidan fungerar de i samma nät som stationer i den fasta tjänsten. Mobila VSAT-stationer använder antenner som kontinuerligt kan spåra och upprätthålla riktningen till satelliten, antingen motoriserade eller elektroniskt styrda [29] .
Kontinuerlig spårning av en satellit av en antenn krävs också för jordstationer med lovande bredbandsnät med låg omloppsbana och är huvudproblemet i deras skapande [30] [31] .
Mobil-satellittjänsten (MSS) inkluderar stationer utformade för att fungera på rörelse, bärbara eller monterade på fordon [22] . Typiska exempel på jordstationer för mobil satellitkommunikation är satellittelefoner och dataöverföringsterminaler från Inmarsat , Iridium , Thuraya -systemen, Cospas-Sarsat- bojar , Gonets och Orbcomm- terminaler och andra [32] . De flesta stationer för mobil satellitkommunikation genom geostationära rymdfarkoster och rymdfarkoster med låg omloppsbana verkar i L-bandet , mindre ofta i UHF- och S-bandet [20] , och använder lågriktade antenner , vilket gör det möjligt att överge styrsystem och förenkla utrustningen så mycket som möjligt [33] . Användningen av lågfrekvensband och svagt riktade antenner med låg förstärkning leder till att kommunikationskanalens bandbredd är låg, så sådana system är fokuserade på överföring av röst- och/eller låghastighetsdata, och kostnaden för deras tjänster är mycket högre än fast satellitkommunikation. Men samtidigt har de inget alternativ när de använder personliga kläder som satellittelefoner [32] . Om rörliga föremål behöver höghastighetsdataöverföring är de utrustade med VSAT-stationer av Ku- och Ka-banden, som kan fungera i fasta nätverk och utrustade med antenner med möjlighet att automatiskt spåra satelliten [34] . I framtiden kommer även stationer av bredbandssystem med låg omloppsbana som Starlink och OneWeb [12] att användas för detta .
| Satellitanslutning | |
|---|---|
| Huvudartiklar | |
| Utrustning | |
| Standarder och protokoll | |
| Operatörer för satellitsändningar |
|
| Kommunikationssatellitoperatörer och tjänster |
|
| Produktion av kommunikationssatelliter | |