ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΚΟ ΔΚΠΑΙΓΔΤΣΙΚΟ ΙΓΡΤΜΑ ΚΑΒΑΛΑ ΥΟΛΗ ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΔΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΜΗΜΑ ΗΛΔΚΣΡΟΛΟΓΙΑ ΠΣΤΥΙΑΚΗ ΔΡΓΑΙΑ «ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕ» ΔΠΙΒΛΔΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΣΗ: Γρ ΣΑΤΡΟ ΣΑΤΡΙΝΙΓΗ ΓΕΩΡΓΘΟΣ ΖΑΝΑΚΗΣ ΑΕΜ: 3777 ΝΘΚΟΛΑΟΣ ΝΤΟΥΝΗΣ ΑΕΜ: 3772 Καβάλα 2009
ΠΔΡΙΔΥΟΜΔΝΑ πληνκνγξαθίεο... 5 Δηζαγωγή... 6 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 ν : ΗΣΟΡΗΚΖ ΑΝΑΓΡΟΜΖ 1.1 Ζ ηζηνξηθή αλαδξνκή ησλ δνξπθνξηθψλ επηθνηλσληψλ.... 8 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 ν : Ζ ΔΞΔΛΗΞΖ ΣΩΝ ΓΟΡΤΦΟΡΗΚΩΝ ΔΠΗΚΟΗΝΩΝΗΩΝ 2.1 Ζ εμέιημε ησλ δνξπθνξηθψλ επηθνηλσληψλ... 11 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 ν : ΣΖΛΔΠΗΚΟΗΝΩΝΗΑΚΟΗ ΓΟΡΤΦΟΡΟΗ 3.1 Ο νξηζκφο ηνπ ηειεπηθνηλσληαθνχ δνξπθφξνπ.... 14 3.2 Ζ ηζηνξία ησλ ηειεπηθνηλσληαθψλ δνξπθφξσλ.... 15 3.3 Ζ γέλλεζε ησλ ηειεπηθνηλσληαθψλ δνξπθφξσλ... 16 3.4 Ζ αλάπηπμε ησλ ηειεπηθνηλσληαθψλ δνξπθφξσλ... 16 3.5 Γνξπθφξνη ECHO 1 θαη ECHO 2... 18 3.6 Γνξπθφξνο TELSTAR... 19 3.7 Γνξπθφξνο SYNCOM... 20 3.8 Δκπνξηθνί Σειεπηθνηλσληαθνί Γνξπθφξνη... 21 3.9 Δπηθνηλσλίεο κέζσ ησλ δνξπθφξσλ... 21 3.10 Άιιεο θαηεγνξίεο δνξπθφξσλ... 22 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 Ο : ΠΛΔΟΝΔΚΣΖΜΑΣΑ-ΜΔΗΟΝΔΚΣΖΜΑΣΑ ΓΟΡΤΦΟΡΗΚΩΝ ΤΣΖΜΑΣΩΝ 4.1 Σα πιενλεθηήκαηα ησλ δνξπθνξηθψλ ζπζηεκάησλ... 26 4.2 Σα κεηνλεθηήκαηα ησλ δνξπθνξηθψλ ζπζηεκάησλ... 26 4.3 Ζ αμηνπηζηία ησλ δνξπθνξηθψλ ζπζηεκάησλ επηθνηλσλίαο... 27 4.3.1 Η ζςσνόηηηα βλαβών ηων δοπςθόπων... 27 1
ΚΔΦΑΛΑΗΟ 5 Ο : ΓΟΡΤΦΟΡΗΚΑ ΠΡΟΣΤΠΑ ΚΑΗ ΟΡΓΑΝΗΜΟΗ 5.1 Καηεγνξίεο δνξπθνξηθψλ ξαδηνεπηθνηλσληψλ... 29 5.1.1 Fixed satellite service (FSS)... 29 5.1.2 Broadcasting satellite service (BSS)... 30 5.1.3 Mobile satellite service (MBS)... 30 5.1.4 Amateur satellite service (AmSS)... 30 5.1.5 Radio determination service (RDSS)... 30 5.1.6 Standard frequency & time signal satellite service (SFSS)... 30 5.1.7 Earth exploration satellite service (EESS)... 31 5.1.8 Space research service (SRS)... 31 5.1.9 Inter satellite service (ISS)... 31 5.1.10 Space operation service (SpO)... 31 5.2 Ο η δψλεο ζπρλνηήησλ ζηηο δνξπθνξηθέο επηθνηλσλίεο... 32 5.3 Οη παγθφζκηνη δνξπθνξηθνί νξγαληζκνί... 38 5.3.1 INTELSAT... 38 5.3.2 INMARSAT... 38 5.3.3 EUTELSAT... 39 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 6 Ο : ΠΔΡΗΓΡΑΦΖ ΔΝΟ ΓΟΡΤΦΟΡΟΤ 6.1 Ζ αλαηνκία ελφο δνξπθφξνπ... 40 6.2 Σν δηαζηεκηθφ ηκήκα... 42 6.3 Σξνρηέο γχξσ απφ ηε γε... 43 6.3.1 Δοπςθόποι GEO... 43 6.3.2 Δοπςθόποι LEO... 44 6.3.3 Δοπςθόποι MEO... 45 6.3.4 Δοπςθόποι HEO... 46 6.3.5 Τα κπιηήπια για ηην επιλογή ηηρ ηποσιάρ... 47 2
ΚΔΦΑΛΑΗΟ 7 Ο : ΔΠΗΚΟΗΝΩΝΗΑ ΣΑΘΜΟΤ ΚΑΗ ΓΟΡΤΦΟΡΟΤ 7.1 Ζ βαζηθή νξνινγία ηνπ ζηαζκνχ βάζεο... 48 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 8 Ο : ΓΟΡΤΦΟΡΗΚΔ ΤΠΖΡΔΗΔ 8.1 Σν δνξπθνξηθφ Internet... 50 8.1.1 Τπόποι ζύνδεζηρ... 50 8.1.2 Τα πλεονεκηήμαηα και ηα μειονεκηήμαηα ηος δοπςθοπικού internet... 52 8.1.3 Το δοπςθοπικό internet ζηην ππάξη... 53 8.2 GPS(GLOBAL POSITIONING SYSTEM)... 54 8.2.1 Η εποσή ηος παδιοενηοπιζμού... 54 8.2.2 Η εποσή ηος GPS - Δοπςθοπική εποσή Η απσή λειηοςπγίαρ... 55 8.2.3 Η ακπίβεια και ηα ζθάλμαηα ηος G.P.S... 57 8.2.4 Άλλερ εθαπμογέρ ηος GPS... 59 8.2.5 GIS η βάζη ηος GPS... 62 8.2.6 Το ζύζηημα NAVSTAR / GPS... 62 8.3 Ζ δνξπθνξηθή ηειεφξαζε... 64 8.4 Σν δνξπθνξηθφ ηειέθσλν... 65 8.4.1 Οι εηαιπίερ πος παπέσοςν δοπςθοπική επικοινωνία... 67 8.4.2 Το κόζηορ ηηρ δοπςθοπικήρ επικοινωνίαρ... 67 8.5 Σν δνξπθνξηθφ ξαδηφθσλν... 68 8.5.1 Η δομή ηος δοπςθοπικού παδιόθωνο... 6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ο : HELLAS SAT NET 9.1 Ζ εηαηξία ηεο HELLAS SAT NET... 70 9.2 Γνξπθνξηθέο ππεξεζίεο κέζσ ηνπ δνξπθφξνπ HELLAS SAT NET... 71 9.3 Ζ ηερλνινγία DVB-RCS... 72 9.4 Ο απαηηνχκελνο εμνπιηζκφο... 73 3
ΚΔΦΑΛΑΗΟ 10 ν : ΓΟΡΤΦΟΡΗΚΔ ΔΠΗΚΟΗΝΩΝΗΔ V-SAT 10.1 Ζ ηερλνινγία V-SAT... 75 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 11 ν : ΤΜΠΔΡΑΜΑΣΑ ΚΑΗ ΠΡΟΟΠΣΗΚΔ πκπεξάζκαηα θαη πξννπηηθέο... 78 Βηβιηνγξαθία... 79 4
ΤΝΣΟΜΟΓΡΑΦΙΔ GPS Global Positioning System πζηήκαηα γηα ηνλ εληνπηζκφ ηεο ζέζεο καο πάλσ ζηε γε κε ηελ βνήζεηα δνξπθφξσλ LEO Low Earth Orbital-LEO Γνξπθφξνο ραµειήο ηξνρηάο MEO Medium Earth Orbital Γνξπθφξνο µέζεο ηξνρηάο GEO Geostationary Earth Orbit Γεσζχγρξνλνο δνξπθφξνο 5
ΔΙΑΓΩΓΗ Απφ ην 1840 φπνπ εκθαλίζηεθαλ νη πξψηεο ελζχξκαηεο ηειεπηθνηλσλίεο κέρξη ζήκεξα έρνπλ ζεκεησζεί ζεκαληηθέο αιιαγέο ηφζν ζην κέζν φζν θαη ζηνλ ηξφπν κεηάδνζεο ηεο πιεξνθνξίαο. ηηο αξρέο ηνπ 19νπ αηψλα, ε καζεκαηηθή ζεκειίσζε ηεο ειεθηξνκαγλεηηθήο ζεσξίαο απφ ηνλ Κιάξθ Μάμγνπει (J.C.Maxwell) θαη αξγφηεξα ε πεηξακαηηθή επηβεβαίσζή ηεο απφ ηνλ Herz αξρηθά θαη απφ ηνλ Ηηαιφ θπζηθφ Μαξθφλη (Marconi) αξγφηεξα, έδσζε ηελ ψζεζε γηα ηελ αλάπηπμε ελφο λένπ θιάδνπ πνπ είλαη νη αζχξκαηεο ηειεπηθνηλσλίεο. Πξσηνπφξνη αθφκα εθείλε ηελ επνρή ππήξμαλ ν N. Tesla ν νπνίνο θαηαζθεχαζε ην πξψην αζχξκαην ζχζηεκα επηθνηλσλίαο ην 1893, ν Alexander Popov ν νπνίνο θαηαζθεχαζε δέθηε Ζ/Μ θπκάησλ ην 1894 θαη πέηπρε κεηάδνζε ξαδηνθπκάησλ κεηαμχ δχν ζεκείσλ θαη ηέινο ν Reginald Fessenden ν νπνίνο πέηπρε ηελ πξψηε ακθίδξνκε ππεξαηιαληηθή αζχξκαηε επηθνηλσλία ην 1906. Με ηελ εμέιημε ηεο ηερλνινγίαο έρνπκε πιένλ θζάζεη λα κηιάκε γηα δηεπεηξσηηθέο επηθνηλσλίεο πνπ επηηπγράλνληαη κε ηε ρξήζε ησλ δνξπθφξσλ. Οη ηειεπηθνηλσληαθνί δνξπθφξνη είλαη ζπζθεπέο πνπ βξίζθνληαη ζε ηξνρηά γχξσ απφ ηε γε θαη νη νπνίνη ιακβάλνπλ ζήκαηα απφ έλαλ ζηαζκφ βάζεο ζε κηα πεξηνρή ηεο γεο, ηα νπνία ζηε ζπλέρεηα ηα αλακεηαδίδνπλ ζε θάπνηα άιιε απνκαθξπζκέλε ηεξκαηηθή ζπζθεπή. Σα ζήκαηα απηά κπνξεί λα είλαη είηε εηθφλαο είηε ήρνπ είηε δεδνκέλσλ. Οη δνξπθνξηθέο επηθνηλσλίεο είλαη έλαο αλαπηπζζφκελνο ηνκέαο θαη έξρεηαη λα δψζεη ιχζε ζε πνιιά πξνβιήκαηα θαη λα μεπεξάζεη ηα εκπφδηα θαη ηνπο πεξηνξηζκνχο πνπ έζεηαλ κέρξη ζήκεξα νη ελζχξκαηεο επηθνηλσλίεο. Ζ ρξήζε νινέλα θαη πςειφηεξσλ ζπρλνηήησλ ζηηο δνξπθνξηθέο δεχμεηο (πάλσ απφ 10 GHz) έδσζε ηε δπλαηφηεηα γηα αχμεζε ηεο ρσξεηηθφηεηαο θαη ηεο πνηφηεηαο ηνπ θαλαιηνχ. Σν γεγνλφο απηφ κε ηε ζεηξά ηνπ πξνθάιεζε ηελ ηαρεία αχμεζε ησλ ρξεζηψλ θαη ησλ παξερφκελσλ ππεξεζηψλ. Ο βαζηθφο ιφγνο πνπ ρξεζηκνπνηνχκε ηνπο δνξπθφξνπο είλαη γηαηί έηζη θαηαθέξλνπκε λα κεηαθέξνπκε ηελ πιεξνθνξία αλάκεζα ζε δχν πεξηνρέο πνπ απέρνπλ κεηαμχ ηνπο πνιιά ρηιηφκεηξα, φπσο γηα παξάδεηγκα απφ κηα ήπεηξν ζε κηα άιιε. ηελ πεξίπησζε κηαο ελζχξκαηεο δεχμεο ζα απαηηνχληαλ θαιψδηα κεγάινπ κήθνπο, ελψ γηα κηα επίγεηα αζχξκαηε δεχμε, εμαηηίαο ηεο 6
αλνκνηνκνξθίαο θαη ηεο θακππιφηεηαο ηεο γεο, ην ειεθηξνκαγλεηηθφ ζήκα δελ ζα κπνξνχζε λα θζάζεη απεπζείαο απφ έλα ζηαζκφ ζηνλ άιιν. Έηζη, ζα ρξεηαδφηαλ έλα πιήζνο αλακεηαδνηψλ γηα κηα ηέηνηα ζχλδεζε. Καη ζηηο δχν παξαπάλσ πεξηπηψζεηο ην θφζηνο θαηαζθεπήο θαη ζπληήξεζεο ζα εθηνμεπφηαλ ζηα χςε, κεηψλνληαο παξάιιεια ηελ πνηφηεηα κεηάδνζεο. Δπηπιένλ, κε ηνπο δνξπθφξνπο ππάξρεη ε δπλαηφηεηα ηεο ηαπηφρξνλεο κεηάδνζεο απφ έλαλ πξνο πνιινχο ρξήζηεο (broadcasting), νη νπνίνη βξίζθνληαη δηαζθνξπηζκέλνη ζε κηα κεγάιε έθηαζε. Έηζη, έγηλε εθηθηή ε κεηάδνζε θαη ιήςε ηειενπηηθψλ θαλαιηψλ πνπ εληάζζεηαη ζηηο ππεξεζίεο επξείαο εθπνκπήο. Δπίζεο, θαηαθέξακε λα δεκηνπξγήζνπκε ζχλδεζε κε απνκαθξπζκέλεο θαη δπζπξφζηηεο πεξηνρέο,φπσο γηα παξάδεηγκα κε έλα ηεξκαηηθφ πνπ βξίζθεηαη ζηε κέζε κηαο εξήκνπ ή ζηε κέζε ηνπ ελφο σθεαλνχ. Σέινο, αλνίρηεθαλ λένη νξίδνληεο θαη δφζεθε ε επθαηξία γηα ηε δεκηνπξγία θαηλνχξγησλ ηχπσλ ππεξεζηψλ, φπσο γηα παξάδεηγκα ην GPS (Global Positioning System) κε ην νπνίν καο δίλεηαη ε δπλαηφηεηα λα εληνπίζνπκε ηε ζέζε ελφο αληηθεηκέλνπ ζε νπνηνδήπνηε ζεκείν ηεο γεο κε κεγάιε αθξίβεηα. 7
ΚΔΦΑΛΑΙΟ 1 ν : ΙΣΟΡΙΚΗ ΑΝΑΓΡΟΜΗ 1.1 Η Ιζηνξηθή αλαδξνκή ηωλ δνξπθνξηθώλ επηθνηλωληώλ. Οη ζχγρξνλεο δνξπθνξηθέο επηθνηλσλίεο έρνπλ ηελ αθεηεξία ηνπο ζηελ ηδέα ηνπ Βξεηαλνχ Α.J.Clarke, ν νπνίνο ην θζηλφπσξν ηνπ 1945 δεκνζίεπζε έλα κηθξφ άξζξν κε ηνλ ηίηιν Wireless World, ζην νπνίν πξφηεηλε ηελ εγθαηάζηαζε γεσζηαηηθψλ δνξπθφξσλ γχξσ απφ ηε Γε. Οη δνξπθφξνη απηνί ζα είραλ ηε δπλαηφηεηα λα κεηαδίδνπλ κηθξνθπκαηηθά ζήκαηα ζε κεγάιεο απνζηάζεηο επηηπγράλνληαο ηειεπηθνηλσληαθή ζχλδεζε κεηαμχ απνκαθξπζκέλσλ ζεκείσλ. Υξεηάζηεθε λα πεξάζνπλ αξθεηά ρξφληα γηα λα πινπνηεζνχλ νη πξνθεηηθέο ηδέεο ηνπ Clarke. Σν 1957 ηέζεθε ζε ηξνρηά ν πξψηνο ηερλεηφο δνξπθφξνο (Sputnik Η). Σν Ννέκβξην ηνπ ίδηνπ έηνπο ε ΔΓ απνζηέιιεη θαη δεχηεξν δνξπθφξν, ηνλ Sputnik II, πνπ κεηαθέξεη ην πξψην δσληαλφ πιάζκα ζην δηάζηεκα. Σνλ Φεβξνπάξην ηνπ 1958 Οη ΖΠΑ κπαίλνπλ ζηελ θνχξζα εμεξεχλεζεο θαη θαηάθηεζεο ηνπ δηαζηήκαηνο κε ην δνξπθφξν Explorer I. Σα δεδνκέλα ηειεκεηξίαο πνχ ζπλέιιεμε θαη απέζηεηιε ζηε γε νδήγεζαλ ζηελ αλαθάιπςε ησλ δσλψλ Van Allen. Σνλ Γεθέκβξην ηνπ ίδηνπ έηνπο εθηνμεχεηαη ν πξψηνο ηειεπηθνηλσληαθφο δνξπθφξνο, ν S.C.O.R.E. (Signal Communication by Orbiting Relay Experiment). Σνλ Απξίιην ηνπ 1961 πξαγκαηνπνηείηαη ε πξψηε πηήζε αλζξψπνπ ζην δηάζηεκα. Ο ζνβηεηηθφο Yuri Gagarin θάλεη κηα πιήξε πεξηζηξνθή γχξσ απφ ηε Γε ζε 108 ιεπηά πάλσ ζην δηαζηεκφπινην Vostok 1. Σν 1962 γίλεηαη ε απνζηνιή ηνπ πξψηνπ ελεξγνχ δνξπθφξνπ αλακεηάδνζεο TELSTAR 1 ηεο AT&T (δνξπθφξνο ζε ηξνρηά κέζνπ χςνπο 7.200Km). Λάκβαλε ζηα 6GHz, κεηέηξεπε ζε ρακειφηεξε ζπρλφηεηα, ελίζρπε, κεηέηξεπε ζε ζπρλφηεηα 4GHz θαη εμέπεκπε. Ο δνξπθφξνο απηφο επηηξέπεη ζηα ακεξηθαληθά θαη ζηα επξσπατθά δίθηπα ηειεφξαζεο λα αληαιιάζζνπλ ηα πξνγξάκκαηά ηνπο. Σν 1963 εθηνμεχηεθε ν πξψηνο δνξπθφξνο ζε ζρεδφλ γεσζηαηηθή ηξνρηά (SYNCOM II) θαη ζηε ζπλέρεηα ην 1964: πξαγκαηνπνηείηαη ε εθηφμεπζε ηνπ πξψηνπ γεσζηαηηθνχ δνξπθφξνπ (SYNCOM III). Σν 1965 απνηειεί έλα πνιχ ζεκαληηθφ ζηαζκφ ζηελ ηζηνξία ησλ δνξπθνξηθψλ επηθνηλσληψλ 8
θαζψο ηφηε ηίζεηαη ζε ηξνρηά ν πξψηνο γεσζηαηηθφο εκπνξηθφο δνξπθφξνο, Ηntelsat I (Early Bird), εγθαηληάδνληαο ηε κεγάιε αθνινπζία ησλ δνξπθφξσλ Intelsat. Tελ ίδηα ρξνληά ν πξψηνο ξσζηθφο ηειεπηθνηλσληαθφο δνξπθφξνο ηεο ζεηξάο MOLNΗYA ζηέιλεηαη ζην δηάζηεκα. Αθνινπζεί ν Intelsat II κε δπλαηφηεηα ηαπηφρξνλεο εμππεξέηεζεο 240 ηειεθσληθψλ ζπλδηαιέμεσλ ή ελφο ηειενπηηθνχ θαλαιηνχ. Οη παξαπάλσ νηθνγέλεηεο ησλ δνξπθφξσλ εμαθνινπζνχλ λα παξέρνπλ ηηο ππεξεζίεο ηνπο κέρξη θαη ζήκεξα. Σν έηνο 1967 εθηνμεχεηαη ν πξψηνο γεσζηαηηθφο κεηεσξνινγηθφο δνξπθφξνο, ν ΑΣS 3. Δίλαη ν πξψηνο δνξπθφξνο πνπ ζηέιλεη έγρξσκεο θσηνγξαθίεο ηεο γεο απφ ην δηάζηεκα. Σν 1977 ηδξχεηαη ν EUTELSAT θαη ην 1983 γίλεηαη ε εθηφμεπζε ηνπ πξψηνπ Δπξσπατθνχ Γνξπθφξνπ ECS (EUTELSAT 1). Σν 2001 ε Διιάδα γίλεηαη κέινο ηεο ESA θαη ην 2002 ν πξψηνο Διιεληθφο Γνξπθφξνο ζε ηξνρηά (ελνηθίαζε δνξπθφξνπ Kopernikous). Σέινο ην 2003 ν πξψηνο Διιεληθφο Γνξπθφξνο (HELLAS-SAT) ηίζεηαη ζε ηξνρηά. Sputnik 1 9
Explorer 1 10
ΚΔΦΑΛΑΙΟ 2 ν : Η ΔΞΔΛΙΞΗ ΣΩΝ ΓΟΡΤΦΟΡΙΚΩΝ ΣΗΛΔΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 2.1 Η εμέιημε ηωλ δνξπθνξηθώλ επηθνηλωληώλ Ζ απαξρή ησλ εκπνξηθψλ δνξπθνξηθψλ επηθνηλσληψλ κπνξεί λα ηνπνζεηεζεί απφ ηελ ιεηηνπξγία ηνπ INTELSAT ζηα 1965. Μέρξη ηελ αξρή ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1970, νη παξερφκελεο ππεξεζίεο αθνξνχζαλ ηειεθσληθέο ζπλδηαιέμεηο θαη κεηάδνζε ηειενπηηθνχ ζήκαηνο(tv) κεηαμχ ησλ επείξσλ. Ο δνξπθφξνο ήηαλ ζρεδηαζκέλνο λα ζπκπιεξψλεη ην ππνζαιάζζην θαιψδην θαη νπζηαζηηθά έπαηδε ηνλ ξφιν κηαο θεληξηθήο ηειεθσληθήο ζχλδεζεο. Γηα γηα λα επηηεπρζεί κεγαιχηεξε ηθαλφηεηα κεηάδνζεο πιεξνθνξηψλ γξήγνξα θαηαιήμακε ζε δνξπθφξνπο κε πνιιέο μερσξηζηέο δέζκεο εθπνκπήο θαη ηελ επαλαρξεζηκνπνίεζε ζπρλνηήησλ. Ζ νινέλα απμαλφκελε απαίηεζε γηα έλα κεγάιν αξηζκφ απφ δεχμεηο κηθξήο ρσξεηηθφηεηαο π.ρ γηα εζληθέο απαηηήζεηο ή γηα επηθνηλσλίεο κε πινία νδήγεζε ην 1980 ζηελ εηζαγσγή ηεο θαηά απαίηεζε ρξήζεο, πξψηα κε ρξήζε FDMA κε δηακφξθσζε απινχ θαλαιηνχ αλά θέξνλ θχκα / ζπρλφηεηα ή δηακφξθσζε θάζεο θαη θαηφπηλ κε πνιιαπιή πξφζβαζε κε δηαίξεζε ρξφλνπ θαη δηακφξθσζε θάζεο, κε εθκεηάιιεπζε ησλ δπλαηνηήησλ ησλ ςεθηαθψλ ηερληθψλ. Σαπηφρξνλα ε πξφνδνο ηεο ηερλνινγίαο ησλ θεξαηψλ επέηξεςε ηελ πξνζαξκνγή ησλ δεζκψλ εθπνκπήο γηα ηελ θάιπςε ηεο εμππεξεηνχκελεο πεξηνρήο. Με ηνλ ηξφπν απηφ βειηηψζεθε ε απφδνζε ηεο δεχμεο θαη κεηψζεθε ε παξεκβνιή κεηαμχ ησλ ζπζηεκάησλ. Καηφπηλ αλαπηχρζεθαλ νη δνξπθφξνη κε πνιιαπιέο δέζκεο θαηεπζπλφκελεο εθπνκπήο, φπνπ ε δηαζχλδεζε κεηαμχ ησλ δεζκψλ δηλφηαλ κέζσ αλακεηάδνζεο ή κεηαγσγή απφ ηνλ δνξπθφξν, ρξεζηκνπνηψληαο ηελ ηερληθή SSTDMA(satellite-switched time division multiple access, πνιιαπιή πξφζβαζε κε δηαίξεζε ρξφλνπ, κεηαγφκελε απφ ην δνξπθφξν). Ζ ηερλνινγία πνπ απαηηείηαη γηα ηηο δνξπθνξηθέο επηθνηλσλίεο αλαπηχζζεηαη ράξε ζε κηα παγθφζκηα πξνζπάζεηα: 1. ΔΤΡΩΠΗ: Ζ επξσπατθή δηαζηεκηθή ππεξεζία μεθίλεζε ην 1994 ην πξφγξακκα ARTES (advanced research in telecommunications equipment) πνπ αθνινχζεζε ην πξφγξακκα ASTE (advanced systems and technology programme). Απφ ηελ έλαξμε ηνπ πξνγξάκκαηνο απηνχ έρνπλ εξεπλεζεί ηα αθφινπζα ζέκαηα: ςεθηαθέο δνξπθνξηθέο εθπνκπέο, εμνπιηζκφο επεμεξγαζίαο ζήκαηνο επί ηνπ δνξπθφξνπ, 11
παγθφζκηα ζπζηήκαηα πινήγεζεο, ζπζηήκαηα επηθνηλσλίαο κε δνξπθφξνπο κε γεσζηαηηθνχο θπθιηθήο ηξνρηάο, εμνπιηζκφο γηα δνξπθνξηθέο δεχμεηο κεηαμχ δνξπθφξσλ κεηάδνζεο δεδνκέλσλ. 2. ΗΠΑ: Ο δνξπθφξνο πξνεγκέλεο ηερλνινγίαο επηθνηλσληψλ έλα δεθαπεληαεηέο πξφγξακκα απφ ηε NASA γηα ηελ επίδεημε ηεο ηερλνινγίαο 30/20 GHz θαη άιισλ πξνφδσλ μεθίλεζε ην 1992. Απφ ηφηε ε NASA απνζχξζεθε απφ ην πεδίν ησλ δνξπθνξηθψλ επηθνηλσληψλ. 3. ΚΑΝΑΓΑ: Σα καθξνπξφζεζκα δηαζηεκηθά ζρέδηα θάησ απφ ηελ επζχλε ηεο θαλαδηθήο δηαζηεκηθήο ππεξεζίαο πεξηιακβάλνπλ έλα λέν πξφγξακκα εζηηάδεηαη ζε πξνεγκέλεο δνξπθνξηθέο επηθνηλσλίεο γηα ηελ πξφζβαζε ζην δηαδίθηπν θαη γηα ςεθηαθέο επηθνηλσλίεο κέζσ πξφζβαζεο κε αζχγρξνλε κεηάδνζε δεδνκέλσλ. Οη λέεο ππεξεζίεο ζα επηηξέπνπλ ηελ κεηάδνζε δεδνκέλσλ επξέσο θάζκαηνο ζπρλνηήησλ απεπζείαο ζηα ζπίηηα. Ζ πινπνίεζε απηνχ ηνπ πξνγξάκκαηνο είλαη επζχλε ηνπ θέληξνπ έξεπλαο ηειεπηθνηλσληψλ. 4. ΙΑΠΩΝΙΑ: Ζ καθξνπξφζεζκε πξνζπάζεηα γηα ηελ αλάπηπμε ηερλνινγηψλ δνξπθνξηθψλ επηθνηλσληψλ άξρηζε κε ην πξφγξακκα SAKURA. Ο δνξπθφξνο ETS-VI, πνπ εθηνμεχηεθε ην 1994, πξννξηδφηαλ γηα ηξία ρξφληα δνθηκψλ ζε πξνεγκέλεο ηερλνινγίεο επηθνηλσληψλ θαη εθπνκπψλ πξνο ην επξχ θνηλφ. Γπζηπρψο ν δνξπθφξνο δελ πέηπρε λα θηάζεη ζηελ ηειηθή γεσζηαηηθή ηνπ ηξνρηά θαη παξέκεηλε ζε ειιεηπηηθή ηξνρηά. Σν εξγαζηήξην έξεπλαο ηειεπηθνηλσληψλ θαη ε ηαπσληθή δηαζηεκηθή ππεξεζία NASDA αλαπηχζζνπλ ηνλ πεηξακαηηθφ δνξπθφξν ηειεπηθνηλσληψλ θαη εθπνκπψλ πξνο ην επξχ θνηλφ πνπ έρεη ζθνπφ ηελ αλάπηπμε ηεο ηερλνινγίαο γηα επηθνηλσλίεο κεηαμχ επίγεησλ ζηαζκψλ θαη δνξπθφξσλ ρακειήο ηξνρηάο, ηελ πξνεγκέλε ηερλνινγία εθπνκπψλ γηα ππεξεζίεο ηειενπηηθψλ κεηαδφζεσλ επξείαο δψλεο θαη πςειήο αλάιπζεο θαη ηελ αλάπηπμε ηερλνινγίαο επηθνηλσληψλ κεηαμχ θηλεηψλ ζηαζκψλ. Έλαο άιινο δνξπθφξνο ηεο NASDA, ν δνξπθφξνο δνθηκψλ ηερλνινγίαο νπηηθψλ ελδνηξνρηαθψλ επηθνηλσληψλ, πνπ εθηνμεχηεθε ην 1998 ζα βνεζήζεη ζηελ αλάπηπμε ησλ νπηηθψλ δηαδνξπθνξηθψλ επηθνηλσληψλ. Ο γεσζηαηηθφο δνξπθφξνο ETS8 πνπ εθηνμεχηεθε ην 2001 ππνζηεξίδεη ηειεθσληθέο επηθνηλσλίεο κέζσ θηλεηψλ ηειεθψλσλ νπνπδήπνηε ζηε ρψξα θαη επίζεο παξέρεη ξαδηνθσληθέο κεηαδφζεηο πςειήο πνηφηεηαο ζε θνξεηνχο δέθηεο. 12
13
ΚΔΦΑΛΑΙΟ 3 ν : ΟΙ ΣΗΛΔΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΙ ΓΟΡΤΦΟΡΟΙ 3.1 Ο νξηζκόο ηνπ ηειεπηθνηλωληαθνύ δνξπθόξνπ Σειεπηθνηλωληαθόο δνξπθόξνο νλνκάδεηαη ν κε επαλδξσκέλνο ηερλεηφο δνξπθφξνο (unmanned artificial satellite), κέζσ ηνπ νπνίνπ παξέρνληαη ππεξεζίεο κεγάισλ απνζηάζεσλ, φπσο ηειενπηηθήο θαη ξαδηνθσληθήο κεηάδνζεο, ηειεθσληθψλ επηθνηλσληψλ θαη ζπλδέζεσλ ειεθηξνληθψλ ππνινγηζηψλ. Οη δνξπθφξνη έρνπλ ηε κνλαδηθή δπλαηφηεηα λα παξέρνπλ θάιπςε κεγάισλ γεσγξαθηθψλ πεξηνρψλ θαη λα δηαζπλδένπλ καθξηλνχο θαη δπζπξφζηηνπο ηειεπηθνηλσληαθνχο θφκβνπο θαη γη' απηφ ηα δνξπθνξηθά δίθηπα απνηεινχλ ζήκεξα αλαπφζπαζην ηκήκα ησλ πεξηζζφηεξσλ ηειεπηθνηλσληαθψλ ζπζηεκάησλ. Σηο ηειεπηαίεο δεθαεηίεο ε ηερλνινγία ησλ δνξπθνξηθψλ ζπζηεκάησλ ζπλερψο πξννδεχεη θαη ε ρξήζε γεσζχγρξνλσλ δνξπθφξσλ γηα επηθνηλσλίεο κεγάισλ απνζηάζεσλ αλαπηχζζεηαη ηαρχηαηα. 14
ήκεξα, ε εμνηθείσζε ησλ ειεθηξνληθψλ κεραληθψλ κε ηε δνξπθνξηθή ηερλνινγία, ηηο δνξπθνξηθέο επηθνηλσλίεο θαη ηηο δνξπθνξηθέο δεχμεηο θαζίζηαηαη αλαγθαία, θαζψο νη δνξπθνξηθέο ηειεπηθνηλσλίεο αλακέλεηαη λα παίδνπλ ζπλερψο κεγαιχηεξν ξφιν ζηα ζχγρξνλα ηειεπηθνηλσληαθά ζπζηήκαηα. Οη δνξπθφξνη έρνπλ πξνσζήζεη ζεκαληηθά ηελ επηθνηλσλία κε ηελ δεκηνπξγία παγθφζκησλ ηειεθσληθψλ ζπλδέζεσλ, ελψ ράξε ζε απηνχο γίλνληαη εθηθηέο ξαδηνθσληθέο θαη ηειενπηηθέο κεηαδφζεηο ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν. Έλαο δνξπθφξνο ιακβάλεη ζήκα κηθξνθπκάησλ απφ έλαλ επίγεην ζηαζκφ (uplink), θαηφπηλ εληζρχεη θαη αλακεηαδίδεη ην ζήκα ζε έλαλ ζηαζκφ ιήςεο ζηε γε ζε δηαθνξεηηθή ζπρλφηεηα (ε θαηηνχζα ζχλδεζε). Έλαο δνξπθφξνο επηθνηλσλίαο ηνπνζεηείηαη ζε γεσζχγρξνλε ηξνρηά, πξάγκα πνπ ζεκαίλεη ζεκαίλεη φηη ηίζεηαη ζε ηξνρηά κε ηελ ίδηα ηαρχηεηα κε ηελ νπνία πεξηζηξέθεηαη ε Γε. Ο δνξπθφξνο κέλεη ζηελ ίδηα ζέζε ζρεηηθά κε ηελ επηθάλεηα ηεο Γεο, έηζη ψζηε ν ζηαζκφο αλακεηάδνζεο δελ ζα ράζεη πνηέ ηελ επαθή κε ηνλ δέθηε. 3.2 Η ηζηνξία ηωλ ηειεπηθνηλωληαθώλ δνξπθόξωλ Μεξηθνί απφ ηνπο πξψηνπο δνξπθφξνπο επηθνηλσληψλ ζρεδηάζηεθαλ γηα λα ιεηηνπξγήζνπλ κε παζεηηθφ ηξφπν. Αληί λα κεηαδψζνπλ ελεξγά ηα ξαδηνζήκαηα, ρξεζίκεπζαλ κφλν γηα λα απεηθνλίζνπλ ηα ζήκαηα πνπ εθπέκθζεθαλ ζε απηνχο κε ηε κεηάδνζε ησλ ζηαζκψλ ζην έδαθνο. Σα ζήκαηα απεηθνλίζηεθαλ ζε φιεο ηηο θαηεπζχλζεηο, έηζη ζα κπνξνχζαλ λα ιεθζνχλ απφ ηνπο ζηαζκνχο ιήςεο ζε φιν ηνλ θφζκν. Ο «Echo 1», πνπ εθηνμεχζεθε απφ ηηο Ζλσκέλεο Πνιηηείεο ην 1960, θαηαζθεπάζηεθε απφ επαξγπξσκέλν πιαζηηθφ κπαιφλη δηακέηξνπ 30 κ. Σν 1964 αθνινχζεζε ν «Echo 2» κε 41 κ. δηάκεηξν. Ζ ηθαλφηεηα ηέηνησλ ζπζηεκάησλ πεξηνξίζηεθε ζνβαξά απφ ηελ αλάγθε γηα ηηο ηζρπξέο ζπζθεπέο απνζηνιήο ζεκάησλ θαη ηηο απαηηνχκελεο κεγάιεο επίγεηεο θεξαίεο. 15
3.3 Η γέλλεζε ηωλ ηειεπηθνηλωληαθώλ δνξπθόξωλ Οη δνξπθνξηθέο επηθνηλσλίεο είλαη ην απνηέιεζκα ηεο έξεπλαο ζηνλ ηνκέα ησλ επηθνηλσληψλ κε αληηθεηκεληθφ ζθνπφ ηελ επίηεπμε φιν θαη κεγαιχηεξεο εκβέιεηαο θαη ρσξεηηθφηεηαο (ζε πιεξνθνξίεο) κε ην κηθξφηεξν δπλαηφ θφζηνο. Ο Β παγθφζκηνο πφιεκνο επλφεζε ηελ αλάπηπμε δχν πνιχ ζεκαληηθψλ ηερλνινγηψλ: ησλ ππξαχισλ θαη ησλ κηθξνθπκάησλ. Ζ γλψζε πνπ απνθηήζεθε ηειηθά απφ ηελ ζπλδπαζκέλε ρξήζε ησλ δχν ηερλνινγηψλ εγθαηλίαζε ηελ επνρή ησλ δνξπθνξηθψλ επηθνηλσληψλ. Οη ππεξεζίεο δνξπθνξηθψλ επηθνηλσληψλ ζπκπιεξψλνπλ κε ρξήζηκν ηξφπν ηηο επίγεηεο επηθνηλσλίεο πνπ παξέρνληαη απνθιεηζηηθά απφ επίγεηα δίθηπα ρξεζηκνπνηψληαο ξαδηνθχκαηα θαη θαιψδηα. Ζ δηαζηεκηθή επνρή άξρηζε ην 1957 κε ηελ εθηφμεπζε ηνπ πξψηνπ ηερλεηνχ δνξπθφξνπ (sputnik). ηα επφκελα ρξφληα έγηλαλ θαη άιια πεηξάκαηα πεξηιακβαλνκέλσλ ησλ εμήο: Σν ρξηζηνπγελληάηηθν κήλπκα ηνπ πξνέδξνπ Eisenhower πνπ κεηαδφζεθε απφ ηνλ δνξπθφξν SCORE(1958), ν δνξπθφξνο αλαθιαζηήξαο ECHO (1960), εθπνκπή κε απνζήθεπζε θαη πξνψζεζε απφ ηνλ δνξπθφξν COURIER (1960), ελεξγνί δνξπθφξνη αλακεηάδνζεο (TELSTAR θαη RELAY, 1962) θαη ν πξψηνο γεσζηαηηθφο δνξπθφξνο SYNCOM(1963). Σν 1965 ν πξψηνο εκπνξηθφο γεσζηαηηθφο δνξπθφξνο INTELSAT I (ή early bird) εγθαηλίαζε ηελ κεγάιε ζεηξά ησλ δνξπθφξσλ INTELSAT. Σνλ ίδην ρξφλν εθηνμεχηεθε ν πξψηνο επηθνηλσληαθφο δνξπθφξνο ηεο ζεηξάο MOLNYA. 3.4 Η αλάπηπμε ηωλ ηειεπηθνηλωληαθώλ δνξπθόξωλ Οη πξψηνη δνξπθφξνη είραλ κηθξέο ηθαλφηεηεο θαη ζρεηηθά κεγάιν θφζηνο. Γηα παξάδεηγκα ν INTELSAT είρε βάξνο 68kg θαηά ηελ εθηφμεπζε, κε ρσξεηηθφηεηα 480 ηειεθσληθά θαλάιηα θαη εηήζην θφζηνο 32.500 δνιάξηα αλά θαλάιη εθείλε ηελ επνρή. Απηφ ην θφζηνο ήηαλ ν ζπλδπαζκφο ηνπ θφζηνπο ηνπ ππξαχινπ εθηφμεπζεο, ηνπ δνξπθφξνπ ηεο κηθξήο δηάξθεηαο δσήο 1.5 έηε θαη ηεο κηθξήο ρσξεηηθφηεηαο ζε θαλάιηα. Ζ ειάηησζε ηνπ θφζηνπο είλαη ην απνηέιεζκα κεγάιεο πξνζπάζεηαο ε νπνία νδήγεζε ζηελ θαηαζθεπή αμηφπηζησλ ππξαχισλ εθηφμεπζεο νη νπνίνη κπνξνχλ λα ζέζνπλ φιν θαη βαξχηεξνπο δνξπθφξνπο ζε ηξνρηά (3600kg θαηά ηελ εθηφμεπζε γηα ηνλ INTELSAT VIIIA). Ζ απμαλφκελε ρσξεηηθφηεηα ησλ δνξπθφξσλ ζε θαλάιηα νδήγεζε ζε ειαηησκέλν 16
θφζηνο αλά ηειεθσληθφ θαλάιη (22500 θαλάιηα ζηνλ INTELSAT VIII γηα θαηά εθηίκεζε εηήζην θφζηνο ίζν κε 3000 δνιάξηα αλά θαλάιη ζηα κέζα ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1990). Δθηφο απφ ηελ ειάηησζε ηνπ θφζηνπο ησλ ηειεπηθνηλσληψλ έλα άιιν ζεκαληηθφ ραξαθηεξηζηηθφ είλαη ε πνηθηιία ησλ ππεξεζηψλ πνπ παξέρνληαη απφ ηα δνξπθνξηθά ζπζηήκαηα επηθνηλσληψλ. Αξρηθά είραλ ζρεδηαζηεί γηα επηθνηλσλία κεηαμχ δχν ζεκείσλ φπσο θαη κε ηα θαιψδηα θαη ε απμεκέλε εκβέιεηα ηνπ δνξπθφξνπ ρξεζηκνπνηήζεθε γηα ηελ επίηεπμε ξαδηνδεχμεσλ κεγάισλ απνζηάζεσλ. Έηζη ν δνξπθφξνο early bird έθαλε δπλαηή ηε ζχλδεζε κεηαμχ ζηαζκψλ ζηηο αληίζεηεο φρζεο ηνπ αηιαληηθνχ. κσο επεηδή ν δνξπθφξνο είρε πεξηνξηζκέλεο δπλαηφηεηεο ήηαλ αλαγθαία ε ρξήζε επίγεησλ ζηαζκψλ εμνπιηζκέλσλ κε κεγάιεο θεξαίεο άξα αθξηβψλ(πεξίπνπ 10 εθαηνκκχξηα δνιάξηα γηα ζηαζκφ κε θεξαία δηακέηξνπ 30 κέηξα). Ζ αχμεζε ζην κέγεζνο θαη ηελ ηζρχ ησλ δνξπθφξσλ επέηξεςε κηα αληίζηνηρε ειάηησζε ζην κέγεζνο ησλ επίγεησλ ζηαζκψλ θαη άξα κείσζε ηνπ θφζηνπο κε ηαπηφρξνλε αχμεζε ηνπ αξηζκνχ ηνπο. Με ηνλ ηξφπν απηφ έγηλε δπλαηφ λα εθκεηαιιεπηνχκε έλα άιιν ραξαθηεξηζηηθφ ησλ δνξπθφξσλ πνπ είλαη ε ηθαλφηεηά ηνπο γηα ιήςε θαη εθπνκπή ζεκάησλ απφ θαη πξνο έλα αξηζκφ ζέζεσλ. Αληί λα εθπέκπνληαη ζήκαηα απφ έλα ζεκείν πξνο έλα άιιν ε εθπνκπή κπνξεί λα γίλεηαη απφ έλα κφλν πνκπφ πξνο έλα κεγάιν αξηζκφ δεθηψλ ζε κηα κεγάιε πεξηνρή ή αληίζεηα ε εθπνκπή κπνξεί λα γίλεηαη απφ έλα κεγάιν αξηζκφ πνκπψλ πξνο έλα θεληξηθφ ζηαζκφ πνπ απνθαιείηε hub. Mε ηνλ ηξφπν απηφ έρνπλ αλαπηπρζεί δίθηπα εθπνκπήο δεδνκέλσλ κε πνιινχο ζηαζκνχο, δνξπθνξηθά δίθηπα εθπνκπήο, θαη δίθηπα ζπιινγήο δεδνκέλσλ. Ζ εθπνκπή κπνξεί λα είλαη είηε πξνο ζηαζκνχο αλακεηάδνζεο ή απεπζείαο ζηνλ ηδηψηε ζπλδξνκεηή, νπφηε ηα ζήκαηα απηά απνθαινχληαη ζπζηήκαηα απεπζείαο κεηάδνζεο κέζσ δνξπθφξνπ. Απηά ηα ζπζηήκαηα ιεηηνπξγνχλ κε κηθξνχο επίγεηνπο ζηαζκνχο πνπ έρνπλ θεξαία δηακέηξνπ 0.6 θαη 3.5 κέηξα θαη θφζηνο κεηαμχ 500-50000 δνιάξηα. 3.5 Γνξπθόξνη ΔCHO 1 θαη ECHO 2 17
ΓΟΡΤΦΟΡΟ ECHO 1 Γνξπθόξνη ECHO 1: Οη Echo 1 θαη 2 ήηαλ πξψηκνη δνξπθφξνη επηθνηλσληψλ πνπ εθηνμεχηεθαλ απφ ηηο Ζλσκέλεο Πνιηηείεο ζηηο αξρέο ηεο δεθαεηίαο ηνπ '60. Σα κεγάια απηά κπαιφληα κεηέδηδαλ ηα ξαδηνζήκαηα πίζσ ζηε γε. Οη δνξπθφξνη Echo πξνεηνίκαζαλ ην έδαθνο γηα ηνπο πην πξφζθαηνπο θαη πην πεξίπινθνπο δνξπθφξνπο επηθνηλσληψλ. Οη Echo 1 θαη 2 ήηαλ πξψηκνη δνξπθφξνη επηθνηλσληψλ πνπ εθηνμεχηεθαλ απφ ηηο Ζλσκέλεο Πνιηηείεο ζηηο αξρέο ηεο δεθαεηίαο ηνπ '60. Σα κεγάια απηά κπαιφληα κεηέδηδαλ ηα ξαδηνζήκαηα πίζσ ζηε γε. Οη δνξπθφξνη Echo πξνεηνίκαζαλ ην έδαθνο γηα ηνπο πην πξφζθαηνπο θαη πην πεξίπινθνπο δνξπθφξνπο επηθνηλσληψλ. 18
3.6 Ο Γνξπθόξνο TELSTAR Γνξπθόξνο Telstar : Ο Telstar ήηαλ έλαο απφ ηνπο πξψηνπο ελεξγνχο δνξπθφξνπο επηθνηλσληψλ. Δθηνμεχηεθε απφ ηηο Ζλσκέλεο Πνιηηείεο ην 1962. Μεηέδσζε ηηο πξψηεο δσληαλέο ηειενπηηθέο εηθφλεο κεηαμχ ησλ Ζλσκέλσλ Πνιηηεηψλ θαη ηεο Δπξψπεο, θαη ζα κπνξνχζε επίζεο λα κεηαδψζεη ηειεθσληθέο θιήζεηο. 3.7 Ο Γνξπθόξνο SYNCOM 4 19
Γνξπθόξνο Syncom 4 : Ο δνξπθφξνο επηθνηλσληψλ Syncom 4 εθηνμεχηεθε απφ δηαζηεκηθφ ιεσθνξείν. Οη ζχγρξνλνη δνξπθφξνη επηθνηλσληψλ ιακβάλνπλ, εληζρχνπλ θαη αλακεηαδίδνπλ ηηο πιεξνθνξίεο πίζσ ζηε Γε, πνπ παξέρεη ηελ ηειεφξαζε, ην θαμ, ην ηειέθσλν, ην ξαδηφθσλν, θαη ηηο ζπλδέζεηο ςεθηαθψλ ζηνηρείσλ ζε φιν ηνλ θφζκν. Ο Syncom 4 αθνινπζεί κηα γεσζχγρξνλε ηξνρηά πνπ έρεη ηελ ίδηα ηαρχηεηα κε ηεο γήηλεο πεξηζηξνθήο, ψζηε λα παξακέλεη ν δνξπθφξν ζε κηα ζηαζεξή ζέζε ζε ζρέζε κε ηε Γε. Απηφο ν ηχπνο ηξνρηάο επηηξέπεη ηηο ζπλερείο ζπλδέζεηο επηθνηλσλίαο κεηαμχ ησλ επίγεησλ ζηαζκψλ. 20
3.8 Δκπνξηθνί ηειεπηθνηλωληαθνί δνξπθόξνη Οη εκπνξηθνί δνξπθφξνη παξέρνπλ έλα επξχ θάζκα ησλ ππεξεζηψλ επηθνηλσληψλ. Σα ηειενπηηθά πξνγξάκκαηα αλακεηαδίδνληαη δηεζλψο, πξνθαιψληαο ην θαηλφκελν γλσζηφ σο «παγθφζκην ρσξηφ». Οη δνξπθφξνη αλακεηαδίδνπλ, επίζεο, πξνγξάκκαηα ζηα ζπζηήκαηα θαισδηαθψλ ηειενξάζεσλ θαζψο επίζεο θαη ζηα ζπίηηα πνπ εμνπιίδνληαη κε δνξπθνξηθέο θεξαίεο (πηάηα). Δπηπιένλ, ηα πνιχ κηθξά ηεξκαηηθά (VSATs) αλακεηαδίδνπλ ηα ςεθηαθά ζηνηρεία γηα έλα πιήζνο επηρεηξεζηαθψλ ππεξεζηψλ. Οη δνξπθφξνη INTELSAT δηαζέηνπλ 100.000 ηειεθσληθά θπθιψκαηα, κε ηελ απμαλφκελε ρξήζε ηεο ςεθηαθήο κεηάδνζεο. Οη ςεθηαθέο κέζνδνη θσδηθνπνίεζεο πεγήο έρνπλ νδεγήζεη ζε δεθαπιάζηα κείσζε ηνπ πνζνζηνχ κεηάδνζεο πνπ απαηηείηαη γηα λα κεηαθεξζεί έλα θαλάιη θσλήο, εληζρχνληαο, θαηά ζπλέπεηα, ηελ ηθαλφηεηα ησλ ππαξρνπζψλ εγθαηαζηάζεσλ θαη κεηψλνληαο ην κέγεζνο ησλ επίγεησλ ζηαζκψλ πνπ παξέρνπλ ηελ ηειεθσληθή ππεξεζία. Ο δηεζλήο θηλεηφο δνξπθνξηθφο νξγαληζκφο (INMARSAT), πνπ ηδξχεηαη ην 1979 σο δηεζλήο ζαιάζζηνο δνξπθνξηθφο νξγαληζκφο, είλαη έλα θηλεηφ δίθηπν ηειεπηθνηλσληψλ, πνπ παξέρεη ηηο ζπλδέζεηο ςεθηαθψλ ζηνηρείσλ, ην ηειέθσλν, θαη ηε κεηάδνζε αληηγξάθσλ, ή κε θαμ, ηελ ππεξεζία κεηαμχ ησλ ζθαθψλ, ηηο παξάθηηεο εγθαηαζηάζεηο, θαη ηνπο κε βάζε ηελ παξάθηηα πεξηνρή ζηαζκνχο ζε φιν ηνλ θφζκν. Δπίζεο ηψξα επεθηείλεη ηηο δνξπθνξηθέο ζπλδέζεηο γηα ηε θσλή θαη ηε κεηάδνζε θαμ ζηα αεξνζθάθε ζηηο δηεζλείο δηαδξνκέο. 3.9 Δπηθνηλωλίεο κέζω ηωλ δνξπθόξωλ Δπηθνηλσλίεο πνπ μεθίλεζαλ κε ηνλ πξψην δνξπθφξν πνπ εθηνμεχζεθε απφ ηηο ΖΠΑ ην 1958 ελψ ε πξψηε κνξθή εκπνξηθήο εθκεηάιιεπζεο εκθαλίδεηαη κε ηνλ Early Bird δνξπθφξν πνπ εηέζε ζε ηξνρηά ζηηο 6 Απξηιίνπ 1965. Σα πξψηα δνξπθνξηθά ζπζηήκαηα δελ ήηαλ θαη ηφζν βηψζηκα θαζψο ε ζρεηηθά κηθξή ηζρχο ησλ ππξαχισλ πνπ εθηφμεπαλ ηνπο δνξπθφξνπο ηνπο έζεηαλ ζε ηξνρηά φρη καθξχηεξε ησλ 10ρικ απφ ηελ γε. Ζ ρακειή ηξνρηά είρε ζαλ απνηέιεζκα ν δνξπθφξνο λα θηλείηαη ηαρχηεξα απφ ηελ πεξηζηξνθή ηεο γεο πξάγκα πνπ επεξέαδε ηελ θαηαζθεπή ηελ γήηλσλ ζηαζκψλ θαζψο έπξεπε λα πεξηζηξέθνληαη ζπλερψο γηα λα παξαθνινπζνχλ ηνπο δνξπθφξνπο. ηελ εμέιημε ησλ ζπζηεκάησλ απηψλ θαηαζθεπάζηεθαλ νη γεσζηαηηθνί δνξπθφξνη πνπ 21
ηίζεληαη ζε ηξνρηά 35.786ρικ κε ηαρχηεηα 11.040 ρικ/ψξα, ψζηε λα κέλνπλ ζηαζεξνί πάλσ απφ ην ίδην ζεκείν ηεο γεο. Ζ ηαρχηεηα απηή είλαη ίζε κε ηελ γσληαθή ηαρχηεηα πεξηζηξνθήο ηεο γεο θαη έηζη νη επίγεηνη ζηαζκνί δελ πεξηζηξέθνληαη, θαζψο βιέπνπλ κφληκα ζην ίδην ζεκείν. Ο επηθνηλσληαθφο δνξπθφξνο ιεηηνπξγεί απιά ζαλ θαζξέθηεο πνπ επαλεθπέκπεη πξνο ηε γε ην ιακβαλφκελν κηθξνθπκαηηθφ ζήκα. Κάζε γεσζηαηηθφο δνξπθφξνο θαιχπηεη έλαλ νξίδνληα 120 κνηξψλ έηζη πνπ κε ηξεηο ηέηνηνπο δνξπθφξνπο θαιχπηεηαη φιε ε γε. Απφ πιεπξάο ζπρλνηήησλ νη ζεκεξηλνί δνξπθφξνη ρξεζηκνπνηνχλ ηηο κπάληεο ησλ 4 θαη 6 GHZ γηα ηα θαηεξρφκελα θαη αλεξρφκελα ζήκαηα αληίζηνηρα. Υξεζηκνπνηνχλ επίζεο ζπρλφηεηεο ηεο Ku-band αιιά θαη ηεο Ka-band. πγθξίλνληαο ηα δνξπθνξηθά ζπζηήκαηα κε ηα άιια κέζα παξαηεξνχκε ηα εμήο: - Οη δνξπθφξνη θαιχπηνπλ κε άλεζε απαηηήζεηο εθπνκπήο ζεκάησλ επξείαο δψλεο ζπρλνηήησλ. - Έρνπλ κεγάιε θαζπζηέξεζε ζήκαηνο ηεο ηάμεο ησλ 250 msec πνπ νθείιεηαη ζηελ κεγάιε απφζηαζε. Ζ θαζπζηέξεζε απηή είλαη ελνριεηηθή ηφζν ζηελ ηειεθσλία φζν θαη ζηελ κεηάδνζε δεδνκέλσλ.- Γελ παξέρεη θακία αζθάιεηα ζηελ κεηαδηδφκελε πιεξνθνξία θαζψο φινο ν θφζκνο κπνξεί λα ιάβεη ηελ πιεξνθνξία πνπ εθπέκπεη ν δνξπθφξνο. Απηφο είλαη θαη ν ιφγνο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη εμεηδηθεπκέλα ζπζηήκαηα θξππηνγξάθεζεο - Γελ παίδεη θαλέλα ξφιν ε κεηαμχ ησλ επηθνηλσλνχλησλ αληαπνθξηηψλ απφζηαζε - Σν θφζηνο ρξήζεο είλαη αλεμάξηεην ηεο απφζηαζεο επηθνηλσλίαο.οη επηθνηλσληαθνί δνξπθφξνη ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο γηα ηειεθσλία ηειεφξαζε θαη κεηάδνζε δεδνκέλσλ. 3.10 Άιιεο θαηεγνξίεο δνξπθόξωλ Οη δνξπθόξνη πινήγεζεο, πνπ απνηεινχλ ηε βάζε ελφο ζπζηήκαηνο πξνζαλαηνιηζκνχ θαη θαζνξηζκνχ πνξείαο, θπξίσο γηα αεξνπιάλα θαη πινία. Σν ζχζηεκα απηφ, πνπ είλαη ηαρχηεξν θαη αθξηβέζηεξν απφ ηα άιια ζπζηήκαηα πινήγεζεο, έρεη εθαξκνζηεί θαη γηα ηνλ πξνζαλαηνιηζκφ θαη ηνλ θαζνξηζκφ ηεο πνξείαο απηνθηλήησλ (επηβαηηθψλ θαη θνξηεγψλ). ε παγθφζκην επίπεδν ε πινήγεζε κέζσ δνξπθφξσλ δηεμάγεηαη απφ ηνπο δνξπθφξνπο ηνπ Παγθνζκίνπ πζηήκαηνο Δληνπηζκνχ (Glνbal Ρνsitiνning System) ησλ ΖΠΑ, πνπ έρνπλ ηε δπλαηφηεηα λα πξνζδηνξίδνπλ ηε ζέζε πινίσλ θαη αεξνπιάλσλ ζε νπνηνδήπνηε ζεκείν ηεο Γεο φιν ην 24σξν. Πεξηζζφηεξνη απφ έλαο δνξπθφξνη κεηαδίδνπλ ζην φρεκα ζήκαηα, νη ρξφλνη ιήςεο ησλ νπνίσλ ζπγθξίλνληαη θαη κε ππνινγηζκνχο πξνζδηνξίδεηαη άκεζα ε ζέζε 22
ηνπ νρήκαηνο. Σν 1994 24 δνξπθφξνη ηνπ ζπζηήκαηνο απηνχ βξίζθνληαη ζε ηξνρηά, ζε απφζηαζε 20.200 ρικ. απφ ηε Γε. Αλάινγν ζχζηεκα, κε ηελ νλνκαζία Glνnass (Glνbal Νaλigatiνn Satellite System), είρε αξρίζεη λα αλαπηχζζεηαη απφ ηελ πξψελ νβηεηηθή Έλσζε γηα ζηξαηησηηθνχο ζθνπνχο, ην νπνίν ζπλερίδεηαη απφ ηε Ρσζία θαη άιια θξάηε ηεο Κνηλνπνιηηείαο Αλεμαξηήησλ Κξαηψλ, γηα εκπνξηθνχο πιένλ ζθνπνχο. Σν 1994 είραλ ηνπνζεηεζεί ζε ηξνρηά 18 απφ ηνπο 24 ζπλνιηθά δνξπθφξνπο ηνπ πξνγξάκκαηνο. Γηα ηα απηνθίλεηα ην ζχζηεκα έρεη εθαξκνζηεί πεηξακαηηθά ζε ζπλδπαζκφ κε ελζσκαησκέλν ζην απηνθίλεην ειεθηξνληθφ ππνινγηζηή θαη εηδηθά φξγαλα κεηξήζεσλ θαη αηζζεηήξεο. Οη δνξπθόξνη γεωινγηθώλ εξεπλώλ, πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ηφζν γηα ηνλ εληνπηζκφ νξπθηψλ θνηηαζκάησλ θαη ηελ παξαηήξεζε γεσινγηθψλ ζρεκαηηζκψλ φζν θαη γηα ηε ζπιινγή ζεηζκνινγηθψλ δεδνκέλσλ. Πξνο ηελ θαηεχζπλζε απηή ζεκαληηθή είλαη θαη πάιη ε ζπκβνιή ησλ δνξπθφξσλ ηνπ Παγθνζκίνπ πζηήκαηνο Δληνπηζκνχ, πνπ ζπλδένληαη κε επίγεηνπο ζηαζκνχο θαη εληνπίδνπλ ηηο κηθξνκεηαηνπίζεηο ησλ ηκεκάησλ ηνπ θινηνχ ηεο γεο. Σα ζηνηρεία πνπ κεηαδίδνπλ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηε ζαθή δηάθξηζε θχξησλ θαη δεπηεξεπνπζψλ ζεηζκνγελψλ δσλψλ, ελψ ζεσξείηαη φηη ζα βνεζήζνπλ κειινληηθά ζηελ πξφβιεςε ησλ ζεηζκψλ. Απφ ην 1994 ε Διιάδα ζπκκεηέρεη κέζσ ηνπ Γεσδπλακηθνχ Ηλζηηηνχηνπ Αζελψλ ζην πξφγξακκα ηεο Δπξσπατθήο Έλσζεο "Γνξπθνξηθή Μεηάδνζε εηζκνινγηθψλ Γεδνκέλσλ θαηά κήθνο ηεο Μεζνγείνπ", ζην νπνίν ζπκκεηέρνπλ θαη αλάινγα ηδξχκαηα άιισλ κεζνγεηαθψλ ρσξψλ. Ο δνξπθφξνο Αξγψ, πνπ βξίζθεηαη ήδε ζε ηξνρηά, ζα ζπλδέεηαη κε 20 επίγεηνπο ζεηζκνινγηθνχο ζηαζκνχο θαη ζα έρεη σο βαζηθή απνζηνιή: α) ηελ παξαθνινχζεζε ηεο ζεηζκηθήο δξαζηεξηφηεηαο ζηηο εζηίεο ηεο λφηηαο Δπξψπεο θαη ηελ έγθαηξε αληηκεηψπηζε ζεηζκηθψλ εμάξζεσλ, β) ηε ραξηνγξάθεζε ηνπ θινηνχ ηεο γεο ζε φιε ηε Μεζφγεην, ηνλ εληνπηζκφ δσλψλ πςειήο ή ρακειήο απνξξφθεζεο ηεο ζεηζκηθήο ελέξγεηαο θαη ηελ πνξεία ησλ ιεγφκελσλ ζεηζκηθψλ αθηίλσλ, θαη γ) ηελ παξαθνινχζεζε ηεο εμέιημεο ζεηζκηθψλ θαηλνκέλσλ θαη ηελ θαηαγξαθή ηνπο γηα ηε δεκηνπξγία βάζεο ζεηζκνινγηθψλ δεδνκέλσλ ζε επξσπατθφ επίπεδν. Δπφκελνο ζηφρνο ηνπ πξνγξάκκαηνο είλαη ε ρξεζηκνπνίεζε ησλ δεδνκέλσλ απηψλ γηα έγθαηξε θαη αθξηβή πξφβιεςε ησλ ζεηζκψλ. 23
Οη επηζηεκνληθνί θαη εξεπλεηηθνί δνξπθόξνη πνπ εξεπλνχλ ηνλ πεξηγήηλν δηαζηεκηθφ ρψξν. εκαληηθνί δνξπθφξνη ηεο θαηεγνξίαο απηήο είλαη: - νη ΙSΔΔ (Γηεζλείο Γνξπθφξνη Δμεξεχλεζεο Γεο θαη Ήιηνπ) 1 θαη 2, πνπ εθηνμεχηεθαλ ην 1977, θαη ν ΗSΔΔ 3 ην 1978, πνπ εμεξεχλεζαλ ηε καγλεηφζθαηξα ηεο Γεο. Ο ηειεπηαίνο αξγφηεξα κεηνλνκάζηεθε ζε Γηεζλή Δμεξεπλεηή Κνκεηψλ (ΗCΔ) θαη κεηαθηλήζεθε απφ ηελ ηξνρηά ηνπ γηα λα πιεζηάζεη ην 1985 ηνλ θνκήηε Σδηαθνκπίλη-Είλεξ θαη ην 1986 ηνλ θνκήηε Υάιετ θαη λα ζηείιεη θσηνγξαθίεο θαη ζηνηρεία ζηε Γε. - ν Sνlar Μax, πνπ εθηνμεχηεθε ην 1980, κεηέδσζε ζηνηρεία γηα ηηο ειηαθέο εθξήμεηο θαη ήηαλ ν πξψηνο δνξπθφξνο πνπ επηζθεπάζηεθε ζην δηάζηεκα ην 1984. - ν ΙRΑS, δνξπθφξνο ππέξπζξεο αζηξνλνκίαο, πνπ εθηνμεχηεθε ην 1983 θαη νη δνξπθφξνη ΔΥΟSΑΣ θαη RΟSΑΣ γηα ηελ παξαηήξεζε πεγψλ Ρέληγθελ ζην δηάζηεκα, πνπ εθηνμεχηεθαλ ην 1983 θαη ην 1990 αληίζηνηρα. - ην Γνξπθνξηθφ Παξαηεξεηήξην Αθηίλσλ γ, πνπ εθηνμεχηεθε ην 1991. Οη κεηεωξνινγηθνί δνξπθόξνη, πνπ ηνπνζεηνχληαη είηε ζε γεσζηαηηθή ηξνρηά (36.000 ρικ. πάλσ απφ ηνλ ηζεκεξηλφ) είηε ζε πνιηθή ηξνρηά, ζε χςνο κεηαμχ 700-1.200 ρικ. Οη δνξπθφξνη απηνί παξέρνπλ εηθφλεο θαη ζηνηρεία ζρεηηθά κε ηηο παγθφζκηεο θαη ηνπηθέο θιηκαηνινγηθέο ζπλζήθεο, παξαθνινπζψληαο ζρεκαηηζκνχο λεθψλ θαη κεηξψληαο ηε ζεξκνθξαζία θαη ηελ εμάηκηζε ησλ πδάησλ, θαη επηηξέπνπλ ηελ έγθαηξε θαη φζν ην δπλαηφλ αθξηβέζηεξε πξφβιεςε ηνπ θαηξνχ θαη ηελ πξνεηδνπνίεζε γηα απφηνκεο θαηξηθέο αιιαγέο θαη θαηλφκελα (ηπθψλεο θ.ιπ.). Οη ζεκαληηθφηεξνη κεηεσξνινγηθνί δνξπθφξνη πνπ έρνπλ ρξεζηκνπνηεζεί κεηά ην 1970 είλαη νη γεσζηαηηθνί GΟΔS ησλ ΖΠΑ, ΜΔΣΔΟSΑΣ (ΔUΜΔΣSΑΣ) ηεο Δπξψπεο, GΜS ηεο Ηαπσλίαο θαη ΗΝSΑΣ ηεο Ηλδίαο θαη νη πνιηθήο ηξνρηάο ΜΔΣΔΟR ηεο Ρσζίαο θαη Σirνs-Ν θαη ΝΟΟΑ ησλ ΖΠΑ. Οη γεσζηαηηθνί δνξπθφξνη κεηαδίδνπλ θάζε κηζή ψξα ηελ εηθφλα κηαο ζπγθεθξηκέλεο πεξηνρήο ελψ νη πνιηθήο ηξνρηάο πνπ ζπλήζσο ιεηηνπξγνχλ ζε δεχγε κπνξνχλ λα δψζνπλ ζηνηρεία γηα νιφθιεξε ηε Γε θαη ηελ αηκφζθαηξά ηεο. Οη κεηεσξνινγηθνί δνξπθφξνη ζπληνλίδνληαη απφ ηνλ Παγθφζκην Οξγαληζκφ Μεηεσξνινγίαο. Σν πεδίν εθαξκνγήο ησλ κεηεσξνινγηθψλ δνξπθφξσλ επηθαιχπηεηαη θαηά έλα κηθξφ κέξνο απφ κηα άιιε θαηεγνξία δνξπθφξσλ, ηνπο δνξπθφξνπο πεξηβάιινληνο. 24