Jordstation ( eng. Jordstation ) - ifølge definitionen af Den Internationale Telekommunikationsunion [1] - en station i rumkommunikationstjenesten placeret på Jordens overflade (inklusive skibe) eller på et fly i atmosfæren, under rummets grænse . En jordstation kommunikerer med rumstationer installeret om bord på rumfartøjer eller med andre jordstationer gennem relæer placeret i rummet . Udtrykket "jordstation" har været i brug siden slutningen af 1960'erne [2] [3] og er blevet vedtaget for at skelne det fra en jordstation, der opererer i et jordbaseret radionetværk og ikke bruger rumfartøjer [4] .
Jordstationer, der bruges i rumkommunikationssystemer, kan opdeles i to store klasser - stationer, der bruges til at kontrollere og styre rumfartøjer og kommunikere med dem ( eng. TT & C - sporing, telemetri og kommando ) og stationer i satellitkommunikationsnetværk , der anvendes at overføre information mellem dem via specialiserede telekommunikationssatellitter . Sammensætningen af jordstationen, i dens mest generelle form, omfatter rumkommunikation ( en antenne med modtage- og/eller sendeudstyr), kanaldannende udstyr , der transmitterer information over en radiokanal, databehandlingsudstyr og grænsefladeudstyr til transmission af information over jordbaserede netværk . Den specifikke sammensætning og arrangement af jordstationsudstyr varierer over et meget bredt område afhængigt af de udførte opgaver, afstanden til rumfartøjet og typen af dets kredsløb [5] .
Rumkommunikationsstationer dukkede op i slutningen af 1950'erne for at betjene rumfartøjer opsendt i kredsløb nær Jorden og ind i det dybe rum . Oprindeligt var sådanne stationer en del af kommando- og målekomplekser, der sporer rumfartøjer, modtager telemetri og anvendte data fra dem og sender kommandoer, indstillinger og programmer. Til transmission af tv-programmer, telefon- og telegrafkommunikation via de første telekommunikationssatellitter blev også kommando- og målestationers udstyr og kapacitet brugt [6] [7] . Siden midten af 1960'erne begyndte satellitkommunikation aktivt at udvikle sig som en separat industri. Satellitnetværk og -systemer begyndte at blive skabt, der leverer rygradskommunikationskanaler og udsendelser over globale afstande, såsom den amerikanske " COMSAT ", den sovjetiske " Orbit " [8] , den internationale " Intelsat ", for hvilken der blev udviklet specielle jordstationer og bygget. I 1970'erne begyndte installationen af mobile jordstationer, der leverede global telefonkommunikation, på skibe og derefter på andre mobile objekter. Siden 1980'erne begyndte udviklingen af højfrekvent Ku-bånd til satellitkommunikation , hvilket gjorde det muligt at reducere størrelsen af antenner og omkostningerne ved jordstationer betydeligt. I 1990'erne skete der en overgang fra analog satellitkommunikation og udsendelse til digital , og massedistributionen af jordstationer begyndte både inden for individuel tv-modtagelse og datatransmission [9] . I 2010'erne, som følge af udviklingen af endnu højere frekvens Ka-bånd og fremkomsten af højkapacitets kommunikationssatellitter ( eng. HTS ), er omkostningerne til satellitkommunikation faldet betydeligt [10] , hvilket førte til en skarp stigning i antallet af abonnentjordstationer [ 11] . Den næste runde masseanvendelse af satellitjordstationer kan være forbundet med udviklingen af højkapacitetssystemer med lav kredsløb , såsom Starlink og OneWeb [12] .
Jordstationer til servicekontrol og overvågning er designet til at modtage telemetrisk information fra rumfartøjer, sende kontrolhandlinger og programmer til rumfartøjet, udføre banemålinger (måle køretøjets vinkelkoordinater og afstanden til det), overvåge tilstanden og driften af køretøjets nyttelast under flyveprøver og under drift [13] . Sådanne stationer er en del af Command and Measurement Complex - et sæt værktøjer og tjenester, der styrer flyvningen af løfteraketter og rumobjekter. Punkterne i kommando-målekomplekset kan være placeret på land, på skibe eller om bord på fly [14] . Som en del af kontrolstationerne for ejerne af satellitkonstellationer og tilsynsmyndigheder er der også værktøjer til geolokalisering af jordstationer for satellitkommunikation og søgning efter kilder til interferens i satellitnetværk [15] [16] .
Deep space kommunikationsstationer er designet til radiokommunikation mellem kontrolcentre og rumfartøjer placeret i betydelig afstand fra Jorden. For at sikre modtagelse af svage signaler fra rumfartøjer og transmission af information over rumafstande er sådanne stationer udstyret med store reflektorantenner , der giver høj signalforstærkning, kraftige sendere og meget følsomme lavstøjsmodtagere [18] [19] .
Typerne af satellitjordstationer (ESSS) og deres anvendelsesområder er meget forskellige, og deres rækkevidde er ekstremt bredt. Det er muligt at opdele ZSSS i henhold til de leverede tjenester (transmission og modtagelse af videoinformation, data, tale osv.), i henhold til udførelsen (stationær, bærbar, mobil, mobil), i henhold til rollen i satellitnetværket (abonnent, backbone, central), i henhold til organisationens kommunikationsmetode (kun modtagelse, transceiving, transmission), driftsfrekvensområde ( UHF , L-bånd , S-bånd , C-bånd , X-bånd , Ku-bånd , Ka-bånd [20] ), efter den type kredsløb, der bruges til kommunikationsrumfartøjer ( geostationær , høj elliptisk , medium og lav ). For forbrugere af kommunikationstjenester er abonnentjordstationer af største interesse, hvis udseende hovedsageligt bestemmes af to funktioner. Den første er den anvendte kredsløbstype og følgelig afstanden til stationen fra relæsatellitten og behovet for at ledsage den med en antenne. Den anden er, at jordstationen tilhører en af de vigtigste satellittjenester: fastnet , broadcasting eller mobil [21] .
Abonnentstationer af radio- og tv-tjenesten (RSS) er enheder, der modtager tv- og radioprogrammer, der udsendes via kommunikationssatellitter [22] . Moderne satellitudsendelser udføres gennem geostationære køretøjer, der er stationære i forhold til jordobservatøren, hvilket tillader brugen af relativt simple antennesystemer, der er rettet mod satellitten én gang og ikke kræver dens efterfølgende sporing [23] . Modtagende satellit-sendestationer opererer både i distributionsnet, leverer programmer til regionale tv-centre og videre gennem lokale jordbaserede netværk til forbrugere, og i direkte udsendelsesnetværk , leverer indhold til individuelle modtagere og hovedstationer i kabelnetværk [24] .
Modtagestationer til satellit-udsendelse omfatter en antenne , en modtagende forstærker-konverter , en kabelrute og en satellitmodtager (modtager). Med individuel modtagelse installeres modtageren direkte hos abonnenten (kan være en del af et tv eller computer ), og på tv-centre og hovedstationer er modtagere en del af deres udstyr. Stationer, der modtager direkte udsendelser, opererer i Ku-båndet og er udstyret med antenner, der varierer i størrelse fra flere titusinder af centimeter til halvanden meter [23] . Distributionsnetværksstationer bruger også det nederste C-bånd, da det er mere modstandsdygtigt over for vejrforhold og større antenner [25] .
Fastsatellittjenesten (FSS) omfatter jordstationer, der er permanent installeret på et givet sted eller ændrer deres placering inden for et givet område [22] . FSS-stationer modtager og sender data via geostationære satellitter i C (4/6 GHz), Ku (11/14 GHz) og Ka (20/30 GHz) båndene og skal overholde kravene i radioreglementet . Afhængigt af formålet og strømme af transmitteret information er jordstationer af denne type normalt opdelt i hoved- eller centralstationer (CZS) og små ( VSAT , MZS) [21] .
Backbone jordstationerBackbone-jordstationer (navnet " teleport " [27] bruges også ) opererer i internationale, backbone- og zonekommunikationssystemer og organiserer multiplex broadcasting , multikanal telefonkommunikation, højhastighedsdatatransmission og radiale "center-periferi"-kanaler. Parametrene og omkostningerne ved en backbone-station afhænger i høj grad af dens antennesystem . Jo større antennens diameter er, desto højere omkostninger og jo højere er stationens gennemstrømning. Backbone stationsantenner er udstyret med sporingssystemer for at holde dem pegende mod en GSO-satellit eller kontinuerligt pege på den ønskede ikke-geostationære satellit. Backbone-stationerne omfatter også modtagende og transmitterende konverterforstærkere, bølgeleder- og kabelruter , kanaldannende udstyr, der giver informationstransmission over en radiokanal, strømforsyningssystemer, grænseflader med backbone-jordbaserede netværk [21] .
Små jordstationerSmå jordstationer, også kaldet VSAT ( Very Small Aperture Terminal ) bruges i vid udstrækning som abonnentstationer i afdelings- og virksomhedsnetværk og til at oprette forbindelse til satellitinternet . Sådanne stationer har små antenner, typisk op til en meter for Ka-båndet, op til halvanden meter for Ku og op til 2,5 meter for C. Den mest almindelige driftstilstand for små stationer er en " stjerne ", hvor information er udveksles kun mellem abonnenter og centeret , men der er også fuldt tilsluttede (mesh) VSAT-netværk. VSAT-stationerne inkluderer en parabol , modtagende og transmitterende konverterforstærkere, kabelruter og et satellitmodem , der leverer datatransmission fra jordudstyr [28] .
VSAT-stationer kan enten være stationære eller en del af mobile komplekser - bærbare eller mobile, til at arbejde fra stop. Der er også mobile VSAT-stationer designet til at fungere på skibe , biler, fly, tog. Sådanne stationer sørger på den ene side for kommunikation på farten, og på den anden side opererer de i de samme netværk som stationer i den faste tjeneste. Mobile VSAT-stationer bruger antenner, der er i stand til kontinuerligt at spore og opretholde retning til satellitten, enten motoriseret eller elektronisk styret [29] .
Kontinuerlig sporing af en satellit ved hjælp af en antenne er også påkrævet for jordstationer med lovende bredbåndsnetværk med lav kredsløb og er hovedproblemet i deres oprettelse [30] [31] .
Mobilsatellittjenesten (MSS) omfatter stationer designet til at fungere på farten, bærbare eller monteret på køretøjer [22] . Typiske eksempler på jordstationer til mobil satellitkommunikation er satellittelefoner og datatransmissionsterminaler i Inmarsat , Iridium , Thuraya systemer, Cospas-Sarsat bøjer , Gonets og Orbcomm terminaler og andre [32] . De fleste stationer for mobil satellitkommunikation gennem geostationære rumfartøjer og rumfartøjer med lav kredsløb opererer i L-båndet , sjældnere i UHF- og S-båndet [20] , og bruger lav-retningsantenner , hvilket gør det muligt at opgive styresystemer og forenkle udstyret så meget som muligt [33] . Brugen af lavfrekvente bånd og svagt retningsbestemte antenner med lav forstærkning fører til, at kommunikationskanalens båndbredde er lav, så sådanne systemer er fokuseret på transmission af tale og/eller lavhastighedsdata, og omkostningerne vedr. deres tjenester er meget højere end fast satellitkommunikation. Men samtidig har de intet alternativ, når de bruger personlige wearables såsom satellittelefoner [32] . Hvis bevægelige objekter har brug for højhastighedsdatatransmission , så er de udstyret med VSAT-stationer af Ku- og Ka-båndene, der er i stand til at fungere i faste netværk og udstyret med antenner med mulighed for automatisk at spore satellitten [34] . I fremtiden vil stationer af bredbåndssystemer med lav kredsløb som Starlink og OneWeb [12] også blive brugt til dette .
| Satellitforbindelse | |
|---|---|
| Hovedartikler | |
| Udstyr | |
| Standarder og protokoller | |
| Operatører af satellitudsendelser |
|
| Kommunikationssatellitoperatører og -tjenester | |
| Produktion af kommunikationssatellitter | |