Δορυφορικές Επικοινωνίες

Δορυφορικές Επικοινωνίες Διάλεξη #1 Εισαγωγή και Συνοπτική Παρουσίαση Μαθήµατος Διδάσκων: Αθανάσιος Κανάτας Καθηγητής Πανεπιστηµίου Πειραιώς 1 Διδάσκων : Α. Κανάτας Γραφείο : Ανδρούτσου 150, 3ος όροφος, 305 Τηλέφωνο : 210 414 2759 e-mail : kanatas@unipi.gr Ώρες Γραφείου: Δευτέρα 13:00-14:00 και Τετάρτη 14:00-15:00 Καλή Ακαδημαϊκή Χρονιά 2

Περιεχόμενα Διάλεξης #1 Πληροφοριακό Υλικό για το Μάθημα Περιεχόμενα Μαθήματος Αρχικός Προγραμματισμός Κάλυψης της Ύλης του Μαθήματος Μέρος 1ο: Εισαγωγή στις Δορυφορικές Επικοινωνίες 3 Προτεινόμενα Συγγράμματα T. Pratt, C. Bostian, J. Allnutt, Δορυφορικές Επικοινωνίες, Επιμέλεια Α. Κανάτας, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, 2008. G. Maral, M. Bousquet, Δορυφορικές Επικοινωνίες : Συστήματα, Τεχνικές και Τεχνολογία, 5 η Έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα, 2012. 4

Ιστοσελίδα Μαθήματος Διεύθυνση: http://evdoxos.ds.unipi.gr Πληροφοριακό Υλικό για το Μάθημα Σημειώσεις του Μαθήματος Διαφάνειες από τις Διαλέξεις του Μαθήματος Άρθρα ή άλλο χρήσιμο για το Μάθημα υλικό Εκφωνήσεις των Σειρών Ασκήσεων Ανακοινώσεις για το Μάθημα Συνδέσεις σε άλλες σελίδες σχετικές με το Μάθημα 5 Πολιτική Βαθμολόγησης (1/2) Εργαστηριακές Ασκήσεις, με βάρος 20% (υποχρεωτικές για όλους) Θα υπάρξουν 2 Ασκήσεις με καταληκτική ημερομηνία παράδοσης Καθυστέρηση παράδοσης επιβαρύνει τον βαθμό της Σειράς Ασκήσεων Τελική Γραπτή Εξέταση, με βάρος 80% 6

Πολιτική Βαθμολόγησης (2/2) Ι : Το πλήθος των σειρών ασκήσεων Ai : Ο βαθμός κάθε σειράς ασκήσεων µi : Ο συντελεστής μείωσης λόγω καθυστερημένης παράδοσης T : Ο βαθμός της τελικής γραπτής εξέτασης B : Ο συνολικός τελικός βαθμός B = 0.2 * I i=1 A i µ i + 0.8 *T I Συντελεστής Μείωσης (µi) Ημέρες Καθυστέρησης 1 0 1,5 1 0 2 7 Περιεχόμενα Μαθήματος ΜΕΡΟΣ 1ο : Εισαγωγή ΜΕΡΟΣ 2ο : Μηχανική των Τροχιών & Δορυφόροι ΜΕΡΟΣ 3ο : Ανάλυση & Σχεδίαση Δορυφορικών Ραδιοζεύξεων ΜΕΡΟΣ 4ο : Τεχνικές Εκπομπής ΜΕΡΟΣ 5ο : Τεχνικές Πολλαπλής Πρόσβασης ΜΕΡΟΣ 6ο : Φαινόμενα Διάδοσης στις Δορυφορικές Επικοινωνίες 8

Περιεχόμενα Μαθήματος ΜΕΡΟΣ 1ο : Εισαγωγή Ιστορική Αναδρομή Εξέλιξη Δορυφορικών Επικοινωνιών Τύποι Δορυφορικών Υπηρεσιών Πλεονεκτήματα και Μειονεκτήματα Δορυφορικών Επικοινωνιών Σύνοψη Σημαντικών Θεμάτων στα Συστήματα Δορυφορικών Επικοινωνιών Δομή Δορυφορικού Συστήματος Επικοινωνιών Τροχιές Δορυφόρων και Σύγκριση Οργανισμοί και Παραδείγματα Δορυφορικών Δικτύων 9 Περιεχόμενα Μαθήματος ΜΕΡΟΣ 2ο : Μηχανική των Τροχιών & Δορυφόροι Νόμοι Κέπλερ Εξισώσεις Κίνησης - Παράμετροι Τροχιών Η Τροχιά της Γης Σχετική Θέση Δορυφόρου και Επίγειων Σταθμών Συνηθισμένοι Τύποι Τροχιών και Σύγκριση Παρεκκλίσεις Τροχιών και Μέθοδοι Αντιμετώπισης Επιδράσεις των Τροχιακών Φαινομένων στα Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Τα Συστήματα ενός Δορυφόρου 10

Περιεχόμενα Μαθήματος ΜΕΡΟΣ 3ο : Ανάλυση & Σχεδίαση Δορυφορικών Ραδιοζεύξεων Παράμετροι Κεραιών Εκπεμπόμενη και Λαμβανόμενη Ισχύς Θόρυβος και Ισχύς Θορύβου στο Δέκτη Σηματοθορυβικός Λόγος στο Δέκτη και Δείκτες Ποιότητας της Ζεύξης Επιδράσεις Μέσου Μετάδοσης Αντιστάθμιση Επιδράσεων Μετάδοσης Παραδείγματα Σχεδίασης 11 Περιεχόμενα Μαθήματος ΜΕΡΟΣ 4ο : Τεχνικές Εκπομπής Χαρακτηριστικά Σημάτων (Τηλεφωνία-Τηλεόραση) Αναλογική Μετάδοση Επεξεργασία Βασικής Ζώνης και Πολυπλεξία Ψηφιακή Μετάδοση Ψηφιακά σήματα βασικής ζώνης και η μετάδοσή στους Ζωνοπερατή μετάδοση ψηφιακών σημάτων Τεχνικές Ψηφιακής Διαμόρφωσης και Αποδιαμόρφωσης Ψηφιακή μετάδοση αναλογικών σημάτων Πολυπλεξία με διαίρεση χρόνου 12

Περιεχόμενα Μαθήματος ΜΕΡΟΣ 5ο : Τεχνικές Πολλαπλής Πρόσβασης Βασικές Αρχές Πολλαπλής Πρόσβασης Πολλαπλή Πρόσβαση με Διαίρεση Συχνότητας (FDMA) Πολλαπλή Πρόσβαση με Διαίρεση Χρόνου (TDMA) Πολλαπλή Πρόσβαση με Διαίρεση Κώδικα (CDMA) Τεχνικές Εκχώρησης Διαύλων (DAMA) Τεχνικές Τυχαίας Πρόσβασης (το ALOHA και οι παραλλαγές του) 13 Περιεχόμενα Μαθήματος ΜΕΡΟΣ 6ο : Φαινόμενα Διάδοσης στις Δορυφορικές Επικοινωνίες Φαινόμενα που δεν σχετίζονται με υδρομετεωρίτες Φαινόμενα βροχής και πάγου Πρόβλεψη εξασθένισης Πρόβλεψη Διάκρισης Διασταυρούμενης Πόλωσης Τεχνικές αντιμετώπισης των υποβαθμίσεων 14

Αρχικός Χρονοπρογραμματισμός Περιεχόμενα Διαλέξεις Μέρος 1 ο 1 Μέρος 2 ο 2-4 Μέρος 3 ο 5-7 Μέρος 4 ο 8-9 Μέρος 5 ο 10-11 Μέρος 6 ο 12-13 15 Υπάρχουν αρκετοί δορυφόροι εκεί έξω 16

1.459 Συνολικοί Δορυφόροι (31/12/16) 17 Satellite Quick Facts (includes launches through 31/12/16) Total number of operating satellites: 1,459 United States: 593 Russia: 135 China: 192 Other: 539 LEO: 803 MEO: 96 Elliptical: 38 GEO: 522 Total number of U.S. satellites: 593 Civil: 10 Commercial: 297 Government: 136 Military: 150 18

Κατανομή Δορυφόρων Το πλήθος των δορυφόρων αυξήθηκε κατά 47% τα τελευταία 5 έτη (από 994 το 2012) 19 INMARSAT Global Xpress 20

Iridium Today 21 Thuraya Today 22

Ka-band Service EUTELSAT 23 Ιστορική Αναδρομή Konstantin Tsiolkovsky (1857-1935), Ρώσος οραματιστής που πρώτος περιέγραψε έναν πύραυλο με πολλαπλά στάδια ως μέσο εκτόξευσης και τοποθέτησης σε τροχιά. http://www.informatics.org/museum/tsiol.html Hermann Noordung (Potocnik) (1892-1929), επινόησε τη γεωστατική τροχιά, The Problem of Space Travel : The Rocket Motor. http://www.hq.nasa.gov/office/pao/ History/SP-4026/cover.html 24

Ιστορική Αναδρομή 1945 : Sir Arthur C. Clarke Extra-Terrestrial Relays, Wireless World, October, 1945. Επανδρωμένοι Δορυφόροι με περίοδο περίπου 24 ώρες, για αναμετάδοση τηλεοπτικών προγραμμάτων. Σύνολο 3 απέχοντας 120ο. 1951 : Sir Arthur C. Clarke The Exploration of Space. 1955 : John R. Pierce (Bell Labs), Orbital Radio Relays Σύγκριση χωρητικότητας τηλεπικοινωνιακού δορυφόρου (1000 τηλεφωνικές κλήσεις) και του 1ου υπερατλαντικού καλωδίου ΤΑΤ-1 (36 τηλεφωνικές κλήσεις με κόστος $30-50 εκατομύρια). Αξίζει 1 δισ. δολάρια? 25 Ιστορική Αναδρομή 1957 : Sputnik I (Ρωσικός) Εκτόξευση Πρώτου τεχνητού δορυφόρου (και Αμερικανικού εφιάλτη!!). 1958 : Μετάδοση Χριστουγεννιάτικου Μηνύματος Eisenhower (Δορυφόρος SCORE Καθυστερημένη Αναμετάδοση Μηνυμάτων). 1960 : Λειτουργία Δορυφόρου Ανακλαστήρα ECHO Ι (δοκιμές διάδοσης και τεχνικών μετάδοσης). ECHO 26

Ιστορική Αναδρομή 1960 : Κατασκευή πρώτου πυραύλου εκτόξευσης δορυφόρων DELTA από τις ΗΠΑ. 1962 : Αποστολή του πρώτου ενεργού δορυφόρου αναμετάδοσης TELSTAR της AT&T (δορυφόρος σε τροχιά μέσου ύψους 7.200Km). Λάμβανε στα 6GHz, μετέτρεπε σε χαμηλότερη συχνότητα, ενίσχυε, μετέτρεπε σε συχνότητα 4GHz και εξέπεμπε. 1962 : Ακολουθούν οι RELAY και TELSTAR II με παρόμοια χαρακτηριστικά (ελλειπτικές τροχιές μέσου ύψους με ορατότητα στον Ατλαντικό Ωκεανό διάρκειας μικρότερης της 1 ώρας σε κάθε πέρασμα). Telstar 27 Ιστορική Αναδρομή 1963 : Εκτοξεύτηκε ο πρώτος δορυφόρος σε σχεδόν γεωστατική τροχιά (SYNCOM II). 1964 : Εκτόξευση του πρώτου γεωστατικού δορυφόρου (SYNCOM III). 20 Αυγούστου 1964 : Ιδρύεται ο πρώτος Διεθνής Οργανισμός για την Συντονισμένη Εκμετάλλευση του Διαστήματος, INTELSAT (International Telecommunication Satellite Organization). SYNCOM 28

Ιστορική Αναδρομή 6 Απριλίου 1965 : Εκτόξευση από το Ακρωτήριο Κανάβεραλ του πρώτου εμπορικού τηλεπικοινωνιακού γεωστατικού δορυφόρου της εταιρείας COMSAT, ονόματι Early Bird. 1965 : Ο Early Bird περιέρχεται στον INTELSAT και ονομάζεται INTELSAT I. Περιείχε 480 τηλεφωνικά κανάλια και ήταν ο πρώτος δορυφόρος που έδωσε τη δυνατότητα υπερατλαντικής μετάδοσης τηλεοπτικών προγραμμάτων. 1965 : Οι Ρώσοι απαντούν με τον πρώτο τηλεπικοινωνιακό δορυφόρο σε τροχιά MOLNYA και δημιουργούν το πρώτο σύστημα τοπικών επικοινωνιών με δορυφόρους. Ακολουθούν ο INTELSAT II και αργότερα (1968) ο INTELSAT III, ο πρώτος δορυφόρος που παρείχε κάλυψη σε 3 Ωκεανούς. 29 Ιστορική Αναδρομή Intelsat I Intelsat II 30

Ιστορική Αναδρομή 1983 : Εκτόξευση του πρώτου Ευρωπαϊκού Δορυφόρου ECS (EUTELSAT 1). Εξολοκλήρου Ευρωπαϊκή κατασκευή υπό την επίβλεψη της ESA (European Space Agency) 2001 : Η Ελλάδα μέλος της ESA 2002 : Ο πρώτος Ελληνικός Δορυφόρος σε τροχιά (ενοικίαση δορυφόρου Kopernikous). 2003 : Ο πρώτος Ελληνικός Δορυφόρος (HELLAS-SAT 2) τίθεται σε τροχιά. 2012 : Η εταιρεία έχει 100 μεγάλους πελάτες σε 26 χώρες, ενώ περίπου 2,5 εκ. συνδρομητές «κοιτούν» προς το δορυφόρο. 2013 : Η εταιρεία Hellas-Sat πωλείται στην Arabsat αντί 208 εκ. ευρώ. 29 Ιουνίου 2017 : Εκτοξεύεται με επιτυχία ο HELLAS-SAT 3. 31 Ανάπτυξη Δορυφορικών Συστημάτων Αρχικά Υψηλό Κόστος και Μικρές Ικανότητες Π.χ. INTELSAT I (68Kg, 480 τηλεφωνικά κανάλια με ετήσιο κόστος $32.500/κανάλι). Παράγοντες Κόστους Κόστος Πυραύλου Εκτόξευσης ($25.000/Kg) Κόστος Δορυφόρου Μικρή Διάρκεια Ζωής Δορυφόρου (1.5 έτη) Μικρή Χωρητικότητα σε Κανάλια Η τεχνολογική πρόοδος μείωσε το κόστος Π.χ. INTELSAT VIII (3.600Kg, 22.500 τηλεφωνικά κανάλια, ετήσιο κόστος $1.000/κανάλι) 32

Ανάπτυξη Δορυφορικών Συστημάτων Ανάπτυξη Υπηρεσιών Αρχικά επικοινωνία 2 σημείων με μεγάλη απόσταση μεταξύ τους, και εξυπηρέτηση λίγων επίγειων σταθμών με κεραίες διαμέτρου 15-30m, κόστους $10.000.000 Αύξηση μεγέθους και ισχύος δορυφόρου συνεπάγεται μείωση διαστάσεων και κόστους επίγειων σταθμών και αύξηση του αριθμού τους. Δυνατότητα συλλογής και ευρείας αναμετάδοσης σημάτων από και προς πολλαπλές περιοχές. Επίγειοι Σταθμοί με κεραίες διαμέτρου 0.6-3.5m και κόστους από $100 ως $50.000 33 Μέγεθος Επίγειων Σταθμών Τηλεφωνία (μέρος της διεθνούς κίνησης μιας χώρας) και Ανταλλαγή Τηλεοπτικών Προγραμμάτων (INTELSAT, EUTELSAT), (15-30m) Πολυ-υπηρεσίες (φωνή, video, δεδομένα), για ομάδες χρηστών γεωγραφικά διεσπαρμένες. Κάθε ομάδα μοιράζεται έναν επίγειο σταθμό μέσω επίγειου δικτύου, (3-10m) VSAT (Very Small Aperture Terminals) για μετάδοση δεδομένων αλλά και για ευρεία αναμετάδοση τηλεοπτικών και ραδιοφωνικών προγραμμάτων, (0.6-1.5m) 34

Κόστος Ανάπτυξης Δορυφόρου $200Μ-$400Μ Το κόστος κατασκευής και εκτόξευσης ενός γεωστατικού δορυφόρου (2013) 15 Διάρκεια Ζωής από την εκτόξευση $20Μ-$30Μ Απαιτούμενα ετήσια έσοδα για επικερδή επένδυση (το 2012 ο HellasSat είχε $31Μ έσοδα) 35 Αγορά Δορυφορικής Βιομηχανίας 36

Εξέλιξη Αγοράς Δορυφορικών Αύξηση 2% το 2016 Μείωση κατά 3% στο ρυθμό ανάπτυξης σε σχέση με το 2015 37 Πλεονεκτήματα Δορυφορικών Επικοινωνιών Κόστος κυκλωμάτων ανεξάρτητο της απόστασης. Δυνατότητα Ευρείας Αναμετάδοσης. Παράκαμψη των Επίγειων Δικτύων. Δυνατότητα εύκολης εγκατάστασης νέων κυκλωμάτων. Δυνατότητα ελέγχου του ιδιωτικού δικτύου από το χρήστη. Διασύνδεση επίγειων δικτύων ανεξάρτητα από την τεχνολογία και τον τύπο του δικτύου. 38

Πλεονεκτήματα Δορυφορικών Επικοινωνιών Παροχή υπηρεσιών σε περιοχές που τα επίγεια αδυνατούν (π.χ. πλοία, αεροπλάνα) Παροχή υπηρεσιών σε περιοχές με περιορισμένη ή και χωρίς επίγεια υποδομή. Παροχή παγκόσμιας κάλυψης. Παροχή Κινητών Υπηρεσιών συμπληρωματικά ως προς τα επίγεια. Παροχή υπηρεσιών σε περιπτώσεις αδυναμίας λειτουργίας των επίγειων δικτύων (πόλεμοι, καταστροφές). 39 Μειονεκτήματα Δορυφορικών Επικοινωνιών Μεγάλο αρχικό κόστος για την τοποθέτηση και λειτουργία τους. Διάδοση και Παρεμβολές Συμφόρηση στις χρησιμοποιούμενες συχνότητες. Συμφόρηση στη γεωστατική τροχιά. 40

Σημαντικά Θέματα στα Δορυφορικά Συστήματα Επικοινωνιών Μέγεθος/Βάρος Οι δορυφόροι πρέπει να είναι μικροί, ελαφριοί, και να καταναλώνουν την ελάχιστη δυνατή ενέργεια. Ενέργεια Πηγή ενέργειας ο ήλιος. Αύξηση της απαιτούμενης ηλεκτρικής ενέργειας σημαίνει αύξηση βάρους και επιφάνειας (κυψέλες). Εκμετάλλευση Οι επικοινωνίες είναι η μοναδική πηγή εσόδων, απαιτείται μεγιστοποίηση των διαθέσιμων διαύλων. Διάρκεια Ζωής Λόγω μεγάλου κόστους των δορυφόρων και της εκτόξευσης, απαιτείται μακροχρόνια λειτουργία χωρίς συντήρηση. Αντίξοες Συνθήκες Εναλλαγή θερμοκρασίας, συνεχής βομβαρδισμός από υψηλή ακτινοβολία, υποατομικά σωματίδια, μικρομετεωρίτες. Απόσταση Η απόσταση δορυφόρουγης είναι τεράστια (π.χ. 35.870Km) και τα Η/Μ σήματα την ταξιδεύουν δύο φορές, για μια απλή ζεύξη. 41 Σημαντικά Θέματα στα Δορυφορικά Συστήματα Επικοινωνιών Εξασθένηση Η απόσταση δορυφόρουγης είναι τεράστια (π.χ. 35.870Km) και τα Η/Μ σήματα την ταξιδεύουν δύο φορές, για μια απλή ζεύξη. Επίγειοι Σταθμοί Πρέπει να είναι φθηνοί αλλά και ιδιαίτερα αποτελεσματικοί στην επικοινωνία με τους δορυφόρους. Καθυστέρηση Τα διάφορα υπάρχοντα πρωτόκολλα απαιτούν κάποια τροποποίηση για τη σωστή λειτουργία. Άνω Ζεύξη Απαιτούνται ισχυροί πομποί και μεγάλες κεραίες, άρα αυξημένο κόστος. Πρόσβαση Οι τεχνικές πολλαπλής πρόσβασης πρέπει να υποστηρίζουν μεγάλο και μεταβαλλόμενο αριθμό χρηστών. Κάτω Ζεύξη Το μέγεθος της κεραίας και η ισχύς του πομπού είναι περιορισμένη από το μέγεθος του δορυφόρου και την ενέργεια που μπορεί να παράγει. 42

Οργάνωση Συστήματος Ο ΤΤ&C βρίσκεται στη γη 43 Διαστημικό Τμήμα Δορυφόρος Ωφέλιμο Φορτίο (Payload) (κεραίες & ηλεκτρονικός εξοπλισμός μεταδόσεων) Πλατφόρμα (Platform or Bus) / Μηχανική Κατασκευή Παροχή Ηλεκτρικής Ενέργειας Έλεγχος Θερμοκρασίας Έλεγχος Θέσης και Τροχιάς Εξοπλισμός Πρόωσης Εξοπλισμός Παρακολούθησης Τηλεμετρίας & Ελέγχου Επίγειες Εγκαταστάσεις Ελέγχου, Τηλεμετρίας & Παρακολούθησης Δορυφόρου (Tracking Τelemetry & Control, TT&C) 44

Ο Πομπός και/ή ο Δέκτης είναι μέρη του Επίγειου Σταθμού Οι επίγειοι σταθμοί είναι είτε Σταθεροί είτε Κινητοί Οι Σταθεροί Επίγειοι Σταθμοί περιλαμβάνουν Επίγειο Τμήμα Σταθμούς Δρομολόγησης της τηλεπικοινωνιακής κίνησης που συλλέγεται από επίγεια συστήματα. Σταθμούς στις εγκαταστάσεις του χρήστη. Οι Κινητοί Σταθμοί περιλαμβάνουν σταθμούς σε Ξηρά, Θάλασσα και Αέρα. Τα Δορυφορικά Συστήματα Επικοινωνιών εμπλέκουν πολλούς επίγειους σταθμούς που εκπέμπουν και ζητούν ταυτόχρονη πρόσβαση σε ΕΝΑ δορυφόρο. (Τεχνικές Πολλαπλής Πρόσβασης). Τα Δορυφορικά Συστήματα Ευρείας Μετάδοσης εμπλέκουν έναν Επίγειο Σταθμό που εκπέμπει, και πολλαπλούς επίγειους σταθμούς δέκτες μόνο (RCVO). 45 Οργάνωση Επίγειων Σταθμών 46

Δορυφορικές Τροχιές Τροχιά : Πορεία Δορυφόρου Μορφή Τροχιών : Ελλειπτική Η τροχιά ανήκει σε επίπεδο που περνά από το κέντρο της γης. Η ταχύτητα του δορυφόρου είναι αντίστροφα ανάλογη με την απόσταση από τη γη. Συνήθεις τροχιές GEO (Geostationary Earth Orbits) ΗΕΟ (Highly Elliptical Orbits) LEO (Low Earth Orbits) MEO (Medium Earth Orbits) 47 Κριτήρια Επιλογής Τύπου Τροχιάς Έκταση της προς κάλυψη περιοχής Γεωγραφικό Πλάτος της περιοχής Επιθυμητή Γωνία Ανύψωσης Επιθυμητή διάρκεια εκπομπής Μέγιστη Ανεκτή καθυστέρηση εκπομπής Ανοχή στις παρεμβολές Απόδοση εκτοξευτών Κόστος 48

Οργανισμοί Προτυποποίησης ITU (International Telecommunications Union) - Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών Τρεις τομείς ITU-R (Τομέας Ραδιοεπικοινωνιών πρώην CCIR, ασχολείται με ασύρματες επικοινωνίες) ITU-T (Τομέας Προτυποποίησης Τηλεπικοινωνιών πρώην CCITT, ασχολείται με ενσύρματες επικοινωνίες) ITU-D (Τομέας Ανάπτυξης) Radio Regulations (Κανονισμοί Ραδιοσυχνοτήτων) Συστάσεις (Recommendations) και Αναφορές (Reports) της ITU-R 49 Κανονισμοί Ραδιοσυχνοτήτων & Συστάσεις Ρυθμίζουν την απόδοση και τη χρήση των συχνοτήτων έτσι ώστε να ΑΠΟΦΕΥΓΕΤΑΙ η πρόκληση ΕΠΙΖΗΜΙΩΝ ΠΑΡΕΜΒΟΛΩΝ μεταξύ τηλεπικοινωνιακών συστημάτων. Η απόδοση των συχνοτήτων στις διάφορες υπηρεσίες γίνεται από τα WARC (World Administrative Radio Conference). Η ITU-R παράγει πρότυπα για την Αποδοτικότητα και την Συμβατή Διαδικτύωση των Ραδιο-Συστημάτων. 50

Παραδείγματα Συστάσεων & Αναφορών Το διάγραμμα ακτινοβολίας της κεραίας των Σταθμών Βάσης (Rec. 465-1 & 580, Rep. 390-4 & 391-4) Το διάγραμμα ακτινοβολίας της κεραίας ενός δορυφόρου (Rep. 558-2) Απαιτήσεις ως προς τα χαρακτηριστικά εκπομπής ενός δορυφόρου (RR28-4, Rec. 358, Rep. 387, 558 & 810) Η απαιτούμενη τροχιακή απόσταση μεταξύ δύο δορυφόρων (Rep. 453-3 & 559) Η μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύς εκπομπής προς τον ορίζοντα ενός Σταθμού Βάσης (Rep. 386-3). 51 Υπηρεσίες Ραδιοεπικοινωνιών Ορισμός (Radio-communication Services) : Εκπομπή και/ή Λήψη ραδιοκυμάτων για συγκεκριμένους τηλεπικοινωνιακούς σκοπούς. Κατηγορία των Υπηρεσιών Ραδιοεπικοινωνιών είναι οι Δορυφορικές Ραδιοεπικοινωνίες (Space Radio-communication Services) Στο Άρθρο 1 οι Κανονισμοί Ραδιοσυχνοτήτων ορίζουν 10 κατηγορίες για τις Δορυφορικές Ραδιοεπικοινωνίες. 52

Κατηγορίες Δορυφορικών Ραδιοεπικοινωνιών (1/2) Fixed Satellite Service (FSS) Broadcasting Satellite Service (BSS) Mobile Satellite Service (MSS) Aeronautical Mobile Satellite Service (AMSS) Maritime Mobile Satellite Service (MMSS) Amateur Satellite Service (AmSS) Radio Determination Satellite Service (RDSS) Radio Navigation Satellite Service (RNSS) Maritime (MRNSS) Aeronautical (AeRNSS) Land Mobile Satellite Service (LMSS) 53 Κατηγορίες Δορυφορικών Ραδιοεπικοινωνιών (2/2) Standard Frequency & Time signal Satellite Service (SFSS) Inter Satellite Service (ISS) Earth Exploration Satellite Service (EESS) Meteorological Satellite Service (MetS) Space Research Service (SRS) Space Operation Service (SpO) 54

Εξέλιξη Δορυφορικών Υπηρεσιών 55 Αρχική Δομή Δικτύων 56

Μετέπειτα Δομή Δικτύων 57 Ζώνες Συχνοτήτων στις Δορυφορικές Επικοινωνίες Ζώνες Συχνοτήτων Συχνότητες L-band S-band C-band X-band Ku-band Ka-band 1GHz - 2GHz 2GHz - 4GHz 4GHz - 8GHz 8GHz - 12GHz 12GHz - 18GHz 20GHz - 30GHz 58

Επικοινωνία με Κινητούς Σταθμούς 2.6/2.5 GHz (S-band) 1.6/1.4 GHz (L-band) Επικοινωνία με Σταθερούς Επίγειους Σταθμούς 6/4 GHz (C-band) Χρήση Συχνοτήτων 8/7 GHz (X-band, στρατιωτική χρήση) 14/12 GHz (Ku-band) 30/20 GHz (Ka-band) Χρήση διαφορετικών συχνοτήτων στο Uplink και στο Downlink για αποφυγή παρεμβολών στο δορυφόρο. 59 Περιοχές ITU (ITU Regions) 60

Δορυφορικοί Οργανισμοί INTELSAT (International Satellite Organization) INMARSAT (International Maritime Satellite Organization) EUTELSAT (European Telecommunications Satellite Organization) 61 Από το 1964 διεθνής οργανισμός. Στις 18 Ιουλίου του 2001 έγινε ιδιωτική εταιρεία. Σημαντικές εξελίξεις 20 Ιουλίου1969 μετάδοση της προσσελήνωσης, η πρώτη ζωντανή παγκόσμια τηλεοπτική μετάδοση (500 εκ. τηλεθεατές). 1974 υλοποίηση της πρώτης διεθνούς ψηφιακής τηλεφωνικής υπηρεσίας. 24 Δεκεμβρίου 1974, εγκατάσταση απευθείας ζεύξης μεταξύ Λευκού Οίκου και Κρεμλίνου ("Hot Line ). 1987 η μεγαλύτερη τηλεδιάσκεψη (50.000 άνθρωποι από 79 πόλεις) 1993 παροχή Internet υπηρεσιών INTELSAT Στις 3 Ιουλίου 2006 συγχωνεύεται με την PanAmSat Holding Corporation και γίνεται ο μεγαλύτερος πάροχος υπηρεσιών FSS. 62

INTELSAT Στόλος 50 δορυφόρων Παρέχει τις εξής υπηρεσίες : Διανομή τηλεοπτικών προγραμμάτων Ευρυζωνική πρόσβαση στο Internet Internet Trunking International Private Line (Δίκτυο Δορυφόρων και Οπτικών Ινών) Επέκταση ασύρματων δικτύων σε αναπτυσσόμενες περιοχές χωρίς υποδομές 63 INTELSAT 64

INTELSAT Γενιά Δορυφόρων : 702MP (Boeing) Συνολική ισχύς εκπομπής από 5 ως 12 kw, σε 2 ως 150 transponders. Ζυγίζουν από 5,800 ως 6,100 kg. Intelsat 29e, 33e, 35e, 37e (launched in 2016-2017) 65 INMARSAT Διεθνής οργανισμός που παρέχει παγκόσμιες κινητές δορυφορικές επικοινωνίες και ιδρύθηκε το 1979. 86 χώρες μέλη (από το 1999 ιδιωτική εταιρεία). Οι υπηρεσίες που προσφέρει αφορούν σε ξηρά, θάλασσα, και αέρα. Εξυπηρετεί περισσότερα από 240.000 πλοία, αεροπλάνα, οχήματα και κινητά τερματικά με υπηρεσίες φωνής, fax, δεδομένων. Αναπτύσσει συνεχώς το το BGAN και το Global Xpress, υψηλής ταχύτητας ευρυζωνικά δίκτυα σε μικρά τερματικά. 66

67 Σήμερα βρισκόμαστε στη σειρά δορυφόρων INMARSAT I-5 (15 χρόνια ζωής) (Boeing 702HP platform). Το σώμα I-5 έχει μήκος 6.98 m User beams 89 Ka-band beams generated by two transmit and two receive apertures Spot beams 6 steerable spot Solar arrays a wingspan of 33.8 metres INMARSAT Solar panels 15 kw and 13.8 kw by end of life The first Global Xpress satellite, I-5 F1, launched in December 2013 and entered commercial service in July 2014. Inmarsat-5 F2 launched on 1 February 2015. Inmarsat-5 F3 launched on 28 August 2015. 68

EUTELSAT Έχει 39 GEO δορυφόρους και τα δίκτυα της Eutelsat είναι τα HOT BIRD TM (Ευρεία Εκπομπή Τηλεοπτικών και Ραδιοφωνικών Προγραμμάτων στην Ευρώπη) W Series (Τηλεφωνία, Internet, Τηλεοπτικά και Ραδιοφωνικά Προγράμματα, Δίκτυα Επιχειρήσεων) EUROBIRD TM (Παρόμοιες υπηρεσίες με τους W) SESAT (Τηλεφωνία και Δίκτυα Επιχειρήσεων) ATLANTIC BIRD (Video, IP, data, συνδέοντας Ευρώπη και Αμερική) 69 EUTELSAT 70

EUTELSAT Τον Ιούνιο του 2017 εκτοξεύθηκε επιτυχώς ο πρώτος πλήρως ηλεκτροκινούμενος δορυφόρος, ο EUTELSAT 172B. Η ηλεκτροκίνηση μειώνει το βάρος του δορυφόρου κατά 40% (λόγω έλλειψης καυσίμων). Κατασκευάστηκε από την Airbus (Eurostar E3000 platform) και περιέχει 2 ρομποτικούς βραχίονες για την ευθυγράμμιση των thrusters. 71 EUTELSAT 72

Ωφέλιμο Φορτίο 73 Λειτουργίες Ωφέλιμου Φορτίου Συλλογή μικροκυματικών σημάτων από συγκεκριμένες περιοχές της γης. Ενίσχυση του φέροντος ραδιοσυχνοτήτων. Μετατροπή της συχνότητας του φέροντος από τη συχνότητα της Άνω ζεύξης στη συχνότητα της Κάτω ζεύξης. Εκπομπή των μικροκυματικών σημάτων προς συγκεκριμένη περιοχή της γης. 74

Λειτουργίες Ωφέλιμου Φορτίου 75 Λειτουργίες Ωφέλιμου Φορτίου Το συνολικό εύρος ζώνης (500MHz 1.5GHz) είναι πολύ μεγάλο ώστε να ενισχυθεί από έναν και μόνο ενισχυτή. Επιπλέον κάθε φέρον έχει μικρότερο εύρος. Το συνολικό εύρος ζώνης του Αναμεταδότη (Repeater) χωρίζεται σε υπο-ζώνες με εύρος η κάθε μια μέχρι μερικές δεκάδες MHz. Κάθε υπο-ζώνη συχνοτήτων ενισχύεται από έναν δορυφορικό δίαυλο (transponder). 76

Επεξεργασία στο Δορυφόρο Ένας Δορυφορικός Δίαυλος (transponder) μπορεί να υποστηρίζει πιο πολύπλοκες διεργασίες από απλή αναμετάδοση Μεταγωγή (Switching) (στη συχνότητα και/ή στο χώρο και/ή στο χρόνο) Αναγέννηση (Regeneration) (ανάκτηση της ψηφιακής πληροφορίας στο δορυφόρο) Επεξεργασία Βασικής Ζώνης (Baseband Processing) (π.χ. Bit rate conversion, error correcting decoding, κλπ.) Τέτοιοι transponders δεν είναι ακόμη ευρέως διαδεδομένοι. 77 Κάλυψη Δορυφορικών Κεραιών Παγκόσμιες Δέσμες (Global Beams) Χρήση απλών κεραιών, έχουν μικρή χωρητικότητα, δεν απαιτείται OBP. Δέσμες Ζωνών (Zone Beams) Δέσμες Σημείων (Spot Beams) Χρήση απλών πιο μεγάλων κεραιών, έχουν μικρή χωρητικότητα αλλά καλύτερα κατανεμημένη, δεν απαιτείται OBP. Πολλαπλές Δέσμες Σημείων (Multispot Beams) Χρήση πολύπλοκων κεραιών, έχουν μεγάλη χωρητικότητα, αλλά απαιτείται OBP. Κατευθυνόμενες Δέσμες (Steerable Beams) 78

Global & Zone Beams 79 Spot Beams 80

Καλό διάβασμα!!! Ένα επιτυχημένο εξάμηνο ξεκινάει την πρώτη ημέρα 81 Ευχαριστώ! Ερωτήσεις? kanatas@unipi.gr 82