Фулл. Вопросы для подготовки к экзамену по ссс за 2022 год
 Скачать 2.69 Mb.
|
|
Вопросы для подготовки к экзамену по ССС за 2022 год 1. Задачи и назначение систем спутниковой связи. Достоинства и недостатки системы спутниковой связи. ............................................... 4 2. История развития систем спутниковой связи. Основные вехи развития систем спутниковой связи. ................................................................... 5 3. Антенные системы спутников Intelsat-V и Intelsat-VI. ..................... 10 4. Конкурентная борьба систем спутниковой связи с наземными технологиями связи (подводные волоконно-оптические кабели). Этап использования «интеллектуальных» космических аппаратов связи. Л2 13 5. Орбиты космических аппаратов системы спутниковой связи. .......... 14 6. Радиационные пояса Ван-Аллена (Van Allen belt). .......................... 15 7. Режим прямой ретрансляции. Примеры военного и гражданских космических аппаратов с прямой ретрансляцией. ................................ 16 8. Режим ретрансляции с обработкой информационных сигналов на борту. Пример космического аппарата с обработкой информационных сигналов на борту. ............................................................................ 17 9. Системы жизнеобеспечения космического ретранслятора малого и среднего класса. ............................................................................... 19 10. Космический ретранслятор с комплексом «МЛА↔МБЦП». ............. 21 11. Задачи, решаемые бортовой многолучевой антенной. .................. 23 12. Задачи, решаемые бортовым комплексом «МЛА↔МБЦП». ............. 25 13. Топологии сетей наземных терминалов системы спутниковой связи. 27 14. Классификация систем спутниковой связи. ................................. 29 15. Технические характеристики системы спутниковой связи. ............ 30 16. Транспондер (ствол) системы спутниковой связи. ........................ 30 17. Классификация земных станций системы спутниковой связи. Абонентские терминалы земных станций. ........................................... 32 18. Классификация земных станций системы спутниковой связи. Базовые земные станции. .................................................................. 33 19. Состав антенной системы земных станций. Основные параметры антенных систем земных станций. ...................................................... 35 20. Заявочная характеристика антенн космического ретранслятора. .. 37 21. Методика определения параметров многолучевой антенной системы. 38 22. Принцип построения МЛА-системы из гибридно-зеркальных антенн для зонированного обслуживания территории РФ. ............................... 39 23. Частотно-поляризационный план МЛА-системы для зонированного обслуживания территории РФ............................................................. 40 24. Основные требования к материалам зеркал для бортовых антенн космического применения. Материалы, применяемые для их изготовления. ................................................................................... 41 25. Экспериментальный КА ACTS МО США. ......................................... 42 26. Военные системы спутниковой связи МО США: DSCS-III. ............... 44 27. Военные системы спутниковой связи МО США: Milstar-II. ............... 46 28. Носители абонентских терминалов спутниковой связи Milstar. ...... 47 29. Военные системы спутниковой связи МО США: AEHF. ................... 48 30. Гражданские КА Anik-F2 и Taicom-4. ........................................... 49 31. Системы спутниковой связи на низкоорбитальных группировках космических аппаратов. .................................................................... 50 32. Анализ внешних воздействующих факторов космического пространства на высоте 650 км. ......................................................... 52 33. Концепция построения низкоорбитальной группировки космических аппаратов Iridium .............................................................................. 54 34. Система персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М». ............. 56 35. Межспутниковые линии связи между геостационарными космическими аппаратами. ...................................................................................... 58 36. Межспутниковые линии связи между космическими аппаратами на низкой орбите, базирующиеся в одной и разных орбитальных плоскостях. 60 37. Межспутниковая линия связи КА МО США «AEHF». ........................ 62 38. Антенная система межспутниковой линии связи с лучеводным фидерным трактом. ........................................................................... 63 39. Двухзеркальная антенная система МЛС с механическим сканированием. ................................................................................. 66 40. Основные технические характеристики усилителей мощности и особенности их применения в бортовой аппаратуре геостационарного космического ретранслятора. Эквивалентная излучаемая изотропная мощность передающей части ствола. .................................................. 68 41. Основные технические характеристики приёмников бортовой аппаратуры геостационарного космического ретранслятора. ................ 70 42. Собственные шумы приемника. Эквивалентная шумовая температура приемной системы, приведенная к входу приемника. Добротность приемной части ствола. ..................................................................... 72 43. Классическая теория линейного уплотнения. ................................. 74 44. Многостанционная работа с частотным разделением каналов при работе через геостационарный КА связи {FDMA - Frequency Division Multiple Access}. ................................................................................ 77 45. Многостанционная работа с временным разделением каналов при работе через геостационарный КА связи {TDMA - Time Division Multiple Access}. ............................................................................................ 78 46.Многостанционная работа с кодовым разделением каналов при работе через геостационарный КА связи {Code Division Multiple Access}. ......... 81 47. Зависимость шумовой температуры земной и бортовых антенн от частоты. ........................................................................................... 83 48. Способы борьбы с информационными перегрузками в системе спутниковой связи на геостационарных космических аппаратах. Метод «скользящего окна». ......................................................................... 85 49. Функциональные задачи и состав бортовой цифровой платформы. Задачи, решаемые групповым приемником сигналов ........................... 88 50. Функциональные задачи и состав бортовой цифровой платформы. Задачи, решаемые декодером сигналов. ............................................. 89 51. Функциональные задачи и состав бортовой цифровой платформы. Задачи, решаемые коммутатором сигналов. ........................................ 90 52. Функциональные задачи и состав бортовой цифровой платформы. Задачи, решаемые формирователем группового сигнала...................... 90 53. Функциональные задачи и состав бортовой цифровой платформы. Задачи, решаемые формирователем спектра. ...................................... 91 54. Функциональные задачи и состав бортовой цифровой платформы. Задачи, решаемые модулятором. ........................................................ 91 1. Задачи и назначение систем спутниковой связи. Достоинства и недостатки системы спутниковой связи. Задачи спутниковой связи, военной и гражданской, ― обеспечение информационной безопасности Российской федерации. Назначение: обеспечение связи (радио- и телевещание, телефон, телеграф, передача данных, Интернет, различные приложения ― телеобучение, теле-медицина и т.п., функционирование систем обеспечения безопасности Российского государства) ― между любыми территориями на поверхности Земли, а также между территориями, не имеющими общей границы с территорией РФ. В том числе: районы Крайнего севера, Арктика и Антарктика; пустыни и высокогорные районы; поверхность мирового океана с многочисленными островами; обеспечение связью и мониторинг движения гражданской авиации; территории, не охваченные другими видами связи; территории, охваченные другими видами связи. Преимущества: минимальное время и минимальные затраты, необходимые на наращивание земного (потребительского) сегмента спутниковой связи при существующем космическим сегменте; возможность организации связи в труднодоступных районах; широкое покрытие территории космическим РТР орбитальной группировки (ОГ); возможность организации многостанционного доступа, что позволяет наращивать пропускную способность систем; возможность организации подвижной связи (в том числе и широкополосной); простота организации односторонних (вещательных) видов связи (например, спутникового ТВ). Достоинства: относительно высокая стоимость и научно- техническая сложность реализации ССС (например, по сравнению с РРЛС), особенно стоимость и сложность построения космической ОГ; высокая стоимость услуг и низкая коммерческая эффективность, в основном, за счёт высокой стоимости создания ОГ космических РТР (примеры – Thuraya, Iridium); необходимость создания высокого энергетического потенциала связи на аппаратах ОГ космических РТР; более низкая пропускная способность по сравнению с наземными системами связи (ВОЛС, радиорелейная, сотовая); ограниченность ёмкости орбит, а именно количества точек стояния КА на геостационарной орбите (ГСО). 2. История развития систем спутниковой связи. Основные вехи развития систем спутниковой связи. Сорокапятилетняя история развития ССС насчитывает пять характерных этапов: 1. 1957―1965 г.г. Подготовительный период Начался в октябре 1957 г. после запуска Советским Союзом первого в мире ИСЗ Земли, а спустя месяц и второго. Разработка велась, прежде всего, в интересах военных. Этот этап характеризуется запуском экспериментальных ИСЗ, в том числе и КА связи, которые выводились преимущественно на высокоэллиптические и низкие околоземные орбиты. Первый геостационарный космический РТР TELSTAR был создан в интересах армии США и выведен на орбиту в июле 1962 года. В тот же период времени была разработана серия американских военных спутников связи SYNСОМ. 2. 1965―1973 г.г. Период развития глобальных ССС на основе геостационарных ретрансляторов. Первые два КА серии SYNCOM-3 были запущены на геосинхронные эллиптические орбиты в феврале 1963г. и явились прототипом первого гражданского коммерческого геостационарного КА INTELSAT-1 международной организации Intelsat учрежденной в августе 1964 г. Коммерческие услуги спутниковой связи ещё не были доступны, но, была экспериментально доказана возможность производства, запуска и успешной работы ССС через КА, базирующихся на околоземной орбите. Первые КА серии Intelsat обеспечивали трансконтинентальную связь, поддерживая магистральные каналы между небольшим количеством национальных шлюзовых ЗС, обеспечивающих интерфейс с национальными наземными сетями общего пользования, а именно телефонный трафик, ТВ сигналы и обеспечивалась телексная связь. Большинство КА размещалось на ГСО, а для покрытия возможно большей площади Земли применялись бортовые антенны с широким глобальным лучом. Аппаратура связи и методы передачи были полностью аналоговыми. Для обеспечения высокой помехоустойчивости использовалась частотная модуляция, причем одна телевизионная программа полностью занимала один ствол РТР. РТР, такие как Intelsat-I, -II, -III, представляли собой, по сути, электронные зеркала. Они принимали сигнал от ЗС, преобразовывали несущую частоту, усиливали сигнал и посылали обратно на всю свою область обслуживания. Поскольку возможности средств вывода КА на ГСО были весьма скромными, по сравнению с современным уровнем, а мощные и экономичные усилители и первичные источники питания отсутствовали, то энерговооруженность, а также пропускная способность РТР первых поколений были незначительными. 3. 1973―1982 г.г. Этап широкого распространения региональных и национальных ССС. Разворачивались региональные (Eutelsat, Aussat) и национальные (Skynet, США) ССС, основными услугами которых были телефония и телевидение. Но теперь эти услуги предоставлялись большому числу наземных абонентских терминалов (АТ), а в некоторых случаях передача осуществлялась непосредственно на пользовательские АТ. На этом этапе исторического развития ССС была создана международная организация Inmarsat, развернувшая глобальную сеть связи Inmarsat, основной целью которой было обеспечение связи с морскими судами, находящимися в плавании. 4. 1982―1990 г.г. Период стремительного развития и распространения малых земных абонентских терминалов. В 80-е годы успехи в области техники и технологии ключевых элементов ССС позволили использовать спутниковые каналы в корпоративных деловых сетях связи, получивших название VSAT. Сначала эти сети (не более 64 кбит/с) предоставляли единственную информационную услугу — передачу данных, несколько позднее была реализована цифровая передача речи, а затем и видео. Сети VSAT позволили устанавливать компактные ЗС ССС в непосредственной близости от пользовательских офисов и позволили решить проблему «последней мили» (магистральные каналы уже проложены и надо дотянуть связь до конкретного пользователя). В дальнейшем Inmarsat распространила свои услуги на все разновидности подвижных пользователей. Необходимость увеличения пропускной способности спутниковых каналов связи инициировала разработку и практическое применение бортовых МЛА с 3 − 10 независимыми полуглобальными, зональными и узкими приемо-передающими лучами, как например, на КА Intelsat-IV, Intelsat-V (1981г.), ECS-1 (1983г.) и др. Нначались работы по повышению эффективного использования выделенной для спутниковой связи полосы частот, которое началось с поляризационного разделения сигналов, позволяющего удвоить степень использования выделенной связи полосы частот. Позднее, с внедрением в практику бортовых МЛА с большим количеством узких лучей, появилась возможность пространственного разделения сигналов, позволяющего использовать выделенную полосу частот многократно. По мере роста числа АТ ЗС с низкими или средними требованиями к скорости передачи, но генерирующих пульсирующий трафик, возникла необходимость в разработке эффективных способов использования связных ресурсов РТР. Основная идея многочисленных предложенных методов сводится к коллективному использованию сетевых ресурсов с предоставлением пользователю нужной ему части пропускной способности (полосы частот) сети только тогда, когда он испытывает в этом потребность. Реализована передача способом «один канал на несущую», позволяющая эффективно перераспределять полосу частот РТР между ЗС, а также цифровая интерполяция речи, предусматривающая заполнение пауз в цифровом речевом сигнале, которые составляют с каждой стороны около 60% длительности разговора, «информацией» от других источников. Также были реализованы различные варианты протоколов множественного доступа к каналам связи, позволившие эффективно перераспределять пропускную способность сети между АТ в соответствии с их текущими потребностями. Прогресс в технологии антенных систем обеспечил снижение их массы и стоимости, а также повышение точности наведения и автосопровождения, что в свою очередь позволило более экономно использовать энергоресурсы РТР. В результате перечисленных достижений значительно увеличился энергетический потенциал космических радиолиний, возросла пропускная способность каналов связи. 5. Использование «интеллектуальных» спутников связи. С первой половины 90-х годов ССС вступили в этап количественного и качественного развития. Появилось большое количество глобальных и региональных ССС. Технология спутниковой связи стала областью значительного научного интереса. В этот период времени наблюдался взрывной рост быстродействия микропроцессоров общего назначения и объемов памяти полупроводниковых устройств при одновременном повышении надежности и уменьшении энергопотребления и стоимости Микропроцессоры космического применения стали строиться радиационно устойчивыми (space military). Технологической основой для реализации «интеллектуальных» БРТК с фантастическими возможностями (в то время) стали быстродействующие микропроцессоры с тактовой частотой 1-4 МГц и объемом оперативной памяти 10 5 − 106 Мбит. Радиационно устойчивые микросхемы намного дороже своих аналогов в обычном исполнении, а их производство весьма ограничено, поэтому возникали опасения, что это станет фактором, сдерживающим и замедляющим широкое использование перспективных РТР с бортовым комплексом «МЛА↔МБЦП», обеспечивающим зонированное обслуживание и обработку сигналов на борту. Другой областью применения ССС, в которой произошли революционные преобразования, явилось телевизионное вещание. Переход на цифровую обработку телевизионного сигнала позволил улучшить качество изображения и уплотнить в стандартном стволе РТР до 6-10 ТВ программ, вместо одной при аналоговой передаче. Разработка РТР непосредственного вещания {DBS — Direct Broadcast Satellite} позволила принимать большое количество программ на недорогие и компактные индивидуальные пользовательские АТ, работающие только на прием. Кратко: ― Запуск первого спутника 1957 г., первые системы спутниковой связи; ― «Телстар» (США) 1962 г., 60 телефонных каналов, одна телевизионная программа; ― «Молния» (СССР) ― спутники связи двойного назначения на ВЭО (связь, ретрансляция ТВ) ― 70-е; ― «Экран» ― советские геостационарные спутники связи прямого телевещания – 70-е; ― Конец 80-х ― начало 90-х массовый спрос на спутниковое телевидение; ― 2000 г.г. ― переход на цифровое вещание, зонированное обслуживание, маршрутизация каналов, пакетная обработка, VSAT. |