comunicatii tv prin satelit.pdf
TRANSCRIPT
MINISTERUL EDUCAŢIEI AL REPUBLICII MOLDOVA
UNIVERSITATEA TEHNICĂ A MOLDOVEI
FACULTATEA RADIOELECTRONICĂ ŞI
TELECOMUNICAŢII
Catedra Radiocomunicatii
REFERAT
La disciplina: “Comunicaţii mobile”
La Tema: Comunicatii TV prin Satelit
A efectuat
st. gr. TLC-074
Popescu Elena
A verificat
conf. univ. dr.
Avram Ion
CHIŞINĂU
2010
Primul semnal de televiziune prin satelit a fost transmis in anul 1962 din
Europa catre America de Nord prin satelitul TELSTAR.
Primul satelit geostationar de comunicatii, SYNCOM 2, a fost lansat in
1963. Primul satelit comercial de comunicatii prin satelit, denumit INTELSAT I
(poreclit Early Bird), a fost lansat pe o orbita sincrona la data de 6 aprilie 1965.
Prima retea nationala de televiziune prin satelit, denumit ORBITA, a fost
creata in URSS in 1967, si a fost bazata pe principiul de a folosi satelitul
MOLNYA pentru retransmisie si furnizarea de semnal TV catre statii de sol care
emiteau apoi programul tv in eter.
Primul satelit nord-american pentru semnal de televiziune a fost ANIK 1,
satelit canadian geostationar, lansat in 1972.
ATS-6, primul experiment de invatamant in lume cu transmisie directa prin
satelit, a fost lansat in 1974.
Primul satelit geostationar capabil sa transmita semnal de televiziune Direct-To-
Home, s-a numit EKRAN si a fost lansat in 1976 in fosta Uniune Sovietica.
EVOLUTIA COMUNICATIILOR PRIN SATELIT
Generatia I:
- de la mijlocul anilor ’60 pana la mijlocul anilor ‘70
- satelitii erau de dimensiuni mici si puterea pe care o transmiteau spre Pamant
era redusa. Dimensiunile antenelor statiilor terestre trebuiau sa fie foarte mari (in
jur de 30 m diametrul) pentru a obtine castiguri suficient de bune; antene trebuiau
fixate pe sol.
-primul satelit INTELSAT (cunoscut sub numele “Early Bird” si lansat in 1965)
cantarea 40 de kilograme pe o orbita geostationara.
Generatia II:
- anii ’80
- dimensiunile satelitilor si ale antenelor cu care acestia erau echipati au crescut,
ceea ce le-a permis sa lucreze cu puteri mai mari. Diametrele antenelor statiilor de
sol s-au micsorat, ajungand la valori de ordinal metrilor.
VSAT (very small aperture terminals).
Satelitii de la INTELSAT-VII cantaresc 1500 de kilograme pe orbita, iar diametrul
antenei terestre este mai mic de 2 metri. Aceste antene erau, totusi, prea mari
pentru a putea fi instalate pe mobile cum sunt avioanele sau automobilele.
In 1982 The International Maritime Satellite Organization (INMARSAT) a
demarat o serie de servicii de comunicatii prin satelit in domeniul marinei
comerciale in oceanele Atlantic, Pacific si Indian. Ulterior aceste servicii au fost
extinse si in domeniul aviatiei si al transporturilor terestre.
Generatia III:
In secolul 21: sistemele personale de comunicatii prin satelit: fiecare individ
acceseaza direct satelitul pentru a stabili un canal de comunicatie cu ajutorul unui
terminal de mana.Utilizarea benzilor de frecvente foarte inalte (banda Ka -
30/20GHz, 47/44GHz si unde milimetrice).
In cazul comunicatiilor personale prin satelit, terminalele ‘handheld’ opereaza cu
puteri de emisie mici, iar antenele lor au castiguri reduse
Satelitii utilizati pentru semnale de televiziune sunt lansati pe o orbita
geostationara ecuatoriala, la inaltimea de 37000 km.
Televiziunea prin satelit, ca si alte comunicatii prin satelit, incepe cu un
semnal (uplink) emis de la sol prin o antena de dimensiuni mari in diametru.
Cresterea in diametru determina o crestere a nivelului si calitatii semnalui
receptionat de satelit. Antena de la sol este indreptata spre un anumit satelit iar
semnalele sunt transmise intr-un anumit interval de frecvente, in asa fel incat sa fie
primite de catre unul din transpondere de la bordul satelitului, acordat in acest
interval de frecventa.
Transponderul de pe satelit efectueaza retransmitere (downlink) de semnale tv
inapoi pe pamant, dar la o alta banda de frecventa, proces cunoscut sub numele de
translatie, folosit pentru a se evita interferentele cu legatura uplink, de obicei in C-
Band (4.8 GHz) sau Ku-Band ( 12.18 GHz), sau ambele.
Receptorul de satelit este un receptor capabil a receptiona semnalele transmise
liber sau codat, in diverse standarde si sa le converteasca in semnalul de iesire dorit
(date, audio, video, televiziune, etc.).
Comparaţie intre tehnologiile de telecomunicaţii
In prezent, practic “toată lumea” vrea si trebuie să comunice cu “toată lumea”. Ca
urmare, sistemele de telecomunicaţii, cu rare excepţii, indiferent de tip, sunt
structurate in reţele. Modul in care un sistem, o reţea de telecomunicaţii, asigură
legăturile intre diversi utilizatori se numeste conectivitate. Formele primare de
conectivitate sunt: 1) punct cu punct; 2) punct cu multipunct; 3) multipunct cu
punct; 4) multipunct cu multipunct. Evident, legăturile trebuie să fie bidirecţionale.
Pentru detaliere se va considera sistemul de comunicaţii spaţiale.
1. Conectivitatea punct cu punct, asigură legătura intre două puncte fixe ;a fost
primul sistem utilizat in CS si in prezent nu se mai foloseste.
2. Conectivitatea punct cu multipunct, tip radiodifuziune permite transmisii
unidirecţionale, dintr-o singură staţie la numeroase altele care pot numai să
recepţioneze .
Sistemele de televiziune prin satelit sunt un exemplu tipic.
3. Conectivitatea multipunct cu punct permite conectarea bidirecţională din mai
multe staţii la o singură staţie principală. De la satelit se transmite către numerosi
utilizatori in sistem de radiodifuziune; de la staţii se transmite spre satelit printr-o
tehnică de acces multiplu De obicei procedeul asigură conectarea multor staţii de
capacitate mică la o staţie de mare capacitate.
4. Conectivitatea multipunct cu multipunct este realizată atunci cand mai multe
staţii folosesc in comun resursele satelitului, atat pentru transmisii cat si pentru
recepţii (această tehnică se numeste acces multiplu)
In prezent se folosesc pe scară largă mai multe tehnologii pentru reţele de
telecomunicaţii:
1) prin perechi de cable torsadate (telefonie);
2)prin cablu coaxial si fibră optică;
3) prin reţeleradio locale;
4) prin radiorelee;
5) prin sateliţi.
Aceste tehnologii sunt mai mult complementare decat concurente, fiecare
satisfăcand, cu avantaje mai mari, necesităţi specifice. Primele patru tehnologii
sunt avantajoase pentru comunicaţii locale si regionale, cu conectivitate punct cu
punct (se pot realiza si conectivităţi multipunct cu multipunct dar numai prin
“interconectarea” punctelor, prin comutare). Sistemele de CS prin insăsi natura lor,
acoperă arii imense si asigură orice tip de conectivitate fără comutare – din acest
punct de vedere, avantajul este formidabil. In schimb, sistemele cu cablu coaxial si
fibră optică pot asigura viteze de transmisie mult mai mari iar sistemele cu cabluri
torsadate există deja. Sistemele de RR sunt ieftine si de asemena, de multă vreme
in funcţie. Reţelele radio locale sunt ieftine si mai usor adaptabile necesităţilor
locale.
Intr-un fel, sistemele RR si CS sunt asemănătoare, folosind aceleasi principii de
transmisie, cam aceleasi benzi de frecvenţă si in consecinţă echipamente construite
pe aceleasi principii. Deosebirile majore provin din modul de lucru (punct cu punct
in RR, multipunct cu multipunct in CS) si distanţele parcurse de unde intre staţii.
Semnalele de televiziune(video,sunet,teletext,etc)specific transmisiei prin
intermediul satelitilor artificiali ai pamintului ,parcurg peste 70000 km,,pe
traseul:studioul tv ,statia de emisie-receptie terestra,traseul ascendant,satelit,traseul
descendent,receptorul de semnalul tv transmise prin satelit si in final
televizorul.Inainte de a fi emis in spatiu de catre statia de emisie terestra,semnalul
tv provenit din studioul tv moduleaza in frecventa o “purtatoare”de frecventa
foarte inalta,de ordinal gigahertilor.Aceasta purtatoare transporta semnalul tv pe
traseul ascendant.
Pentru a avea in permanenta controlul asupra parametrilor specifici satelitului
(pozitia de orbita,puterea emisa,etc),intre satelit si statia de emisie terestra se
asigura si o legatura bidirectionala de telecontrol,telemetrie si telecomanda.
Satelitul receptioneaza semnalele tv transmise de la sol ,pe traseul ascendant,apoi
le transmite catre sol,sub forma de fascicol,astfel incit undele electromagnetice sa
fie concentrate pe o anumita suprafata a pamintului.
Semnificatia termenului “comunicatii mobile satelitare”
sunt sisteme de radiocomunicatii concepute pentru:
• vehicule terestre
• avioane
• nave
• terminale portabile
Constau, in esenta, din
• unul sau mai multi sateliti,
• una sau mai multe statii de sol fixe (gateway Earth station)
• statii mobile
• deservesc fie intreaga suprafata a Pamantului (globale), fie anumite zone
geografice (zonale).
Cele mai cunoscute sisteme satelitare
Statia Spatiala Internationala (International Space Station)
GPS - Global Positioning System
Sateliti sincroni cum ar fi:Luna
Clasificarea orbitelor
Circulare sau eliptice
– Circulara cu centru in centrul pamantului
– Elliptica cu un centru de focalizarea in centrul pamantului
Orbita in jurul pamantului in diferite plane
- Orbita ecuatoriala
- Orbita polara
- Orbite inclinate
Altitudinea satelitilor
– Orbita geostationara (GEO)
– Orbita la inaltime medie (MEO)
– Orbita la inaltime mica (LEO)
GEO – Geostationary Earth Orbit
- orbita geostationara - orbita unui satelit sincron care se roteste pe o orbita
circular in sensul de rotatie al Pamantului in planul ecuatorial al acestuia la
altitudinea de 35800 km; folosesc banda Ka
- perioada de revolutie a unui satelit geostationar este de 24 ore iar viteza sa de 3,7
km/s;
- satelitii aflati pe orbite geostationare trebuie sa fie foarte mari pentru a putea
receptiona puteri foarte scazute si a emite cu puteri mari;
-din cauza distantei foarte mare intre sol si satelit apar intarzieri importante ale
semnalului (270ms) care pot fi extrem de suparatoare in cazul transmisiunilor in
timp real (convorbiri telefonice).
-nu pot acoperi zonele polare ( peste 80 grade latitudine)
-Nu prezinta comutatie intre sateliti
Figura1 Structura orbitei geostationar(GEO)
• LEO - Low Earth Orbit
- grup de sateliti cu orbite circulare de altitudini joase (500 km – 1500 km)
- Frecventa de 800MHz, benzile L,S
- opereaza pe orbite multiple
- intarziere de 5- 15ms
- durata mai mica de viata (5ani fata de 15 pentru GEO)
- vizibil pana la 20 minute
-- exemplu: Iridium
Figura 2 Structura Orbitei la inaltime mica
MEO - Medium Earth Orbit (ICO – Intermediate Circular Orbit).
ı grup de sateliti cu orbite circulare de altitudini medii (5000 km – 12000 km
altitudine); perioada orbitala: 6 ore
ı In cazul acestor sisteme atenuarile de propagare si intarzierea semnalului au
valori mici
-Intarzieri de zeci ms (50ms)
-- vizibil cateva ore
-- exemplu: GPS
HEO - Highly Inclined Elliptical Orbit.
ı satelitii se gasesc pe orbite eliptice in jurul Pamantului, orbite care prezinta un
apogeu si un perigeu.
ı dezavantajul acestor sisteme consta in faptul ca atunci cand satelitul se afla in
apropierea apogeului distanta Pamant- satelit este foarte mare (40000 km).
Tipuri de conexiuni:
Figura 3 Configuratia comunicatiei prin satelit
Proceduri de reglementare folosite in implementarea sistemelor de
comunicatii mobile prin intermediul satelitilor
Implementarea unui sistem de comunicatii mobile prin satelit, care opereaza cu
sateliti de tip LEO, MEO sau GEO, necesita trimiterea catre ITU-R (International
Telecommunication Union- Radiocommunication Department) cu cel putin cinci
ani inainte de introducerea sistemului, a unor informatii cu privire la:
-banda de frecventa ce urmeaza a fi folosita;
-tipul de modulatie al semnalului;
-tipurile de antene, sateliti si statii terestre folosite.
In cadrul unor comitete internationale se stabilesc toate detaliile si se trimit apoi
catre aprobare, autorizare si inregistrare a sistemului la Registrul international
MIFR(Master International Freqency Register).
Se adopta reglementari internationale foarte stricte asupra acestor sisteme:
- evita interferentele cu statiile serviciilor mobile
- limitarea nivelului la granitele statale
Reglementarile sunt necesare datorita alocarii unor subdomenii in cadrul acelorasi
benzi atat pentru serviciile mobile cat si pentru cele fixe:
Servicii mobile civile: 1530MHZ-1544MHZ; 1555MHZ-1559MHZ;
1626.5MHZ-1645,5MHZ; 1656,5MHZ-1660,5MHZ
Servicii mobile maritime: 1533MHZ-1544MHZ; 1634,5MHZ-1645,5MHZ
Comunicatii fixe prin sateliti: 1550MHZ-1555MHZ; 1610MHZ- 1660,5MHZ
Radioastronomie: 1610,6MHZ-1613,5MHZ
Receptorul TV-Satelit
Receptorul TV-Satelit are rolul de a selecta canalul TV –satelit dorit a fi
vizionat,likru care spune :
-selectarea polaritatii video(pozitiva sau negativa)
-dupa relizarea indicatiilor mentionate ,imaginea trebuie sa apara pe televizor;
-acordarea pe frecventa purtatoare de sunet si stabilitatea largimii benzii de sunet
(ingusta sau larga)
Receptorul TV-satelit asigura la iesire:
-semnale video si sunet separate,pentru a fi aplicate monitoarelor TV
-o purtatoare fixa de radiofrecventa.Aceasta purtatoare este modulate in
amplitudine de semnalele video si sunet ,pentru a putea fi aplicata direct la intrarea
de antenna a unui televizor standart;
-semnalul din banda de baza (0….8MHz).Acesta se foloseste numai cind
semnalele sunt codate si se aplica ca semnal de intrare in decodare,de la a caror
iesire semnalul decodat se aplica televizorului.
Calitatea imaginei afisate pe ecranul televizorului ,cit si calitatea sunetului sint
cu atit mai bune cu cit raporturile semnal/zgomot ale semnalelor video ,respective
sunet sint mai mari.
Caracteristicile tehnice ale unui receptor TV-satelit standart sunt:
1 Caracteristici de radiofrecventa:
-frecventa de intrare:0.95…1.75MHz
-impendanta de intrare:50Ω
-banda de receptie pe canal:26…36MHz
-coeficientul de zgomot propriu:8dB
-coeficientul de unda stationara:<2dB
2 Caracteristici in videofrecventa:
-nivelul video de iesire
-banda:80Hz…5MHz
3 Caracteristici in audiofrecventa:
-nivelul audio la iesire:-10…+10dBm;600Ω
-gama de frecventa a purtatoarelor de sunet:5…9MHz
-banda audio:500Hz…15KHz
4 Caracteristicile benzii de baza:
-banda de baza:50Hz…9MHz
5 Alimentarea :
-Puterea consumata=30w
-sursa pentru LNB:+15…+24V
Cautarea/taxarea abonatului, ajustarea pozitiei satelitului:
Prin GPS (Global Positioning System) se realizeaza o pozitionare exacta a oricarui
abonat si astfel se rezolva problema cautarii si taxariiabonatilor.
-Satelitul isi poate ajusta pozitia, tot prin GPS, automat sau prin comenzi venite de
la o statie terestra care controleaza intreg sistemul
Metode de acces
• Frequency division multiple access (FDMA)
• Time division multiple access (TDMA)
• Code division multiple access (CDMA)
Forme de FDMA
Fixed-assignment multiple access (FAMA)
Asignarea benzilor este distribuita in maniera fixa intre statii.Conexiunea logica
are valori preasignate.Cererea poate varia.Utilizare neoptima
Demand-assignment multiple access (DAMA)
Asignarea capacitatii de transmisie este schimbata in functie de
cerintele fiecarei statii.
Legaturile intre sateliti si intre sateliti si statia de control de la sol respectiv cu
statiile poarta, sunt realizate in banda Ka.
- Se lucreaza cu viteze mari putandu-se asigura transmisiunile asociate initierii
apelurilor, transferului si controlului comunicatiei.
- Exista mai multe statii poarta pentru conectarea la reteaua publica: acestea
folosesc antene parabolic cu castig mare pentru a urmari satelitii.
- Terminalele de abonat sunt terminale de mana sau terminale de pager de
buzunar.
- Fiecare satelit poate asigura 100 de cai telefonice
- Prelucrarea apelurilor are la baza standardul GSM
Avantajele utilizarii transmisiilor satelitare
Sistem dual: Utilizatorii serviciilor conventionale terestre mobile vor putea
comuta pe serviciul de satelit cand se afla in afara ariei de acoperire a retelei
clasice.
a)Legatura prin intermediul satelitului poate furniza rute pentru apeluri
blocate in reteaua terestra datorita unor posible umbriri de catre diverse structuri
geografice.
b)Utilizatorii vor putea sa emita si sa receptioneze apeluri ori pe calea
celulelor terestre ori, in absenta acestora, direct prin satelit.
Sistem global multifunctional: Interfete intre toate sistemele terestre mobile
existente: GSM, AMPS, NMT, DCS, IS-95.
In afara comunicatiilor vocale se realizeaza comunicatii de date, paging, fax prin
implementarea unor porturi de date externe si buffere interne de memorie.
Sistem global care sa cuprinda si accesul la Internet, videoconferinte si
multimedia.
Concluzii: Satelitii de telecomunicatii, dupa cum spune si numele, au fost creati
pentru a face posibila realizarea unor canale de telecomunicatii. Satelitii de
telecomunicatii activi sunt echipati cu aparatura electronica de receptie si emisie,
efectuand anumite modificari semnalului primit. Satelitii de telecomunicatii pasivi
retransmit semnalele primite in urma reflexiei acestora de suprafata lor.. Unul din
avantajele majore este acoperirea globala pe care o au majoritatea satelitilor.
Satelitii de telecomunicatii sunt intrebuintati in aproape toate domeniile
comunicatiilor: televiziune, radio, telefonie, transmisii de date, videoconferinte,
invatamant la distanta, internet.In prezent, sistemele de CS folosesc staţii
intermediare active si sistemele de CS utilizează numai sateliţi activi, cu lucru in
timp real.