Наивные вопросы про транспондеры, лучи, стволы и т.п.

[Sattel]

mik73 писал(а):
Приемо-передающие на основе ФАР для работы в движении - видел, но исключительно "экпериментальные"





http://www.raysat.com/antenna_systems/stealthray_5000/mobile_vsat_antenna_for_sotmв описании указано работают до скорости 360км в час.

[Ded]

Вот пример:
Экспресс-АМ11 - 26С + 4Ku = 26+1.5*4=32
Экспресс-АМ22 - 24Ku = 24*1.5=36
Экспресс-АМ33 - 10C + 16Ku = 10+1.5*16=34
Экспресс-АМ1 - 9C + 18Ku = 9+1.5*18=36
Экспресс-АМ2 - 16C + 12Ku = 16+1.5*12=34

Вот другой пример:
Ямал-201 - 9C + 6Ku = 9+1.5*6=18
Ямал-202 - 18С

То есть, коэффициент 1.5 довольно точно показывает соотношение между С и Ku.

Количество транспондеров определяется несколькими факторами: мощность (о чем писал Старый), доступная полоса частот и полоса частот транспондера.

Как правило, используются следующие полосы частот транспондера: 24, 36, 54 и 72 мегагерца. Это выросло из аналогового телевидения (если я правильно понимаю). Хотя на Экспрессах есть и 40, но это выбор оператора.

Ямал 202 используя 18 транспондеров С-диапазона с полосой 72 МГц полностью занял всю доступную для него частотную нишу в данной орбитальной позиции. Точнее, он закрыл ее дважды на разных поляризациях. при этом количество транспондеров могло быть в два раза больше при использовании полосы транспондера в 36 МГц, но это мощность энергопотребления.

Экспрессы и Ямалы - это разные "вксовые категории". У Экспрессов полезная нагрузка потребляет 4200 Вт, а на Ямалах = 2200. Отсюда разное количество транспондеров на КА.

Если Вы хотите что-либо уточнить - пожалуйста.

[mik73]

Спасибо, mik73! Много вопросов прояснилось.
Остался непонятным процесс перенацеливания лучей в Ка-диапазоне , в котором "все плохо". Как все-таки это реализуется?
Неужели чисто механически  - поворотом облучателей?

На тех бортах, которыми я непосредственно интересовался (EaSat, ViaSat-1) - никак. Просто никак. Лучи фиксированные.

На несостоявшемся АМ4 планировалось два луча в Kа, перенацеливаемых (поворотом зеркала) - но там и лучи-то имелись в виду "экспериментальные". С нетипично широким для Kа покрытием и низкой для Ка энергетикой.

В Ku и C перенацеливаемые лучи делают обычно  поворотом зеркала. В каких-то пределах.

[mik73]

Для яхт есть двунаправленные тарелки, которые работают в движении. Наверное их и на машину при желании поставить можно.
http://www.mobilsat.com/marine-satellite-internet-andTV/Marine-internet/SeaTel/

Ну да. Я SeaTel как раз упоминал.
Только вот на машину... Чтобы реально работать с имеющими у нас бортами в "приемопередающем" режиме (VSAT) - нужно тарелку сантиметров 90 хотя бы (при изрядных ограничениях на ширину полосы. т.е. скорость передачи, при этом).

смотрим на соотвествующее изделие SeaTel 4009

вес - 147 кг. на Газель уже не очень поставишь Надо крышу серьезно усиливать,
размеры по защитному колпаку (а без него - сдует это зеркальце на ходу)  - 1.42х1.51 метра. В половину Газели высотой, да и по ширине тоже... Увеличиваь размеры машины на почти 1.5 метра в высоту - это сильно подумать надо...

Ну и она устроена еще таким образом, что эффективно справляется с качкой (бортовой и килевой) -в разумных пределах конечно, но вот на резкие повороты не рассчитана. Корабль - он довольно вальяжно поворачивает по сравнению с автомобилем :-)

Ну и цена... ~ $100 000

Так что это на автомобиль - вряд ли.

http://www.raysat.com/antenna_systems/stealthray_5000/mobile_vsat_antenna_for_sotmв описании указано работают до скорости 360км в час.

Ну вот примерно это я живьем и видел (скорее - семитысячную). На выставке, и в работе на машине - в порядке эксперимента. Но не в реальной эксплуатации. В качестве демонстрации исключительно.

Беда в том, что маленькая она очень.  ФАР там размерами  соотвествует "классическому" зеркалу сантиметров 45 в диаметре. С трудом. На таких размерах антенн можно надежно работать только очень специальными типами излучения (обычно - широкополосными), крайне неэффективными с точки зрения "занимаемая полоса-скорость передачи информации". Цена мегатайта (или мегабита/с) будет запредельная в итоге. То есть, если очень специальное применение и очень надо - то можно. Но бюджеты на это надо закладывать миллионные. В долларах. С учетом аренды спутникового ресурса, строительства (или аренды) очень специальной центральной земной станции... Ну стоимость самой железяки на этмо фоне будет уже не страшной.

[jettero]

Ну и она устроена еще таким образом, что эффективно справляется с качкой (бортовой и килевой) -в разумных пределах конечно, но вот на резкие повороты не рассчитана. Корабль - он довольно вальяжно поворачивает по сравнению с автомобилем :-)

Они пишут про максимальную скорость разворота 90 градусов в сек в любой из трех плоскостей. Вроде должно хватить.
С размерами и весом конечно проблема, можно наверно только на пикап поставить.

[Сергио]

объясните плз что такое поляризация.
горизонтальная, вертикальная - это параболическую антенну на 90 градусов повернуть? ))

а вообще спасобо за тему. я залез на НК несколько лет назад ища ответы по иридиуму и спутниковому интенету. на не нашёл их.

[Sattel]

объясните плз что такое поляризация.
горизонтальная, вертикальная - это параболическую антенну на 90 градусов повернуть? ))

Попробую объяснить на модели. Модель правда грубая, но наглядная.
Итак.
Шаг первый.
Берем кусок картона и делаем в нем по середине прорезь. Ширина прорези, ну скажем 5 мм. Длина - сколько размер листа позволит. Это будет наш "поляризатор" передатчика.

Шаг второй  
Берем настольную лампу, направляем лампу в стену. Лампочка будет передатчик. Стена - приемник.
Между лампой и стеной устанавливаем лист картона с прорезью. Допустим прорез ориентируем горизонтально. На стене вы получите горизонтальную линию света.

Шаг третий. Берем еще один лист картона и делаем в нем такую же прорезь. Это будет "поляризатор" приемника.

Шаг четвертый.
Помещаем второй лист между первым листом и стеной.

Шаг пятый. Теперь самое интересное.
Если прорези обеих (первого и второго) листов картона горизонтальны, то на стене вы увидите линию света. Приемник (стена) сигнал видит.
Если вы развернете второй лист так, чтобы прорезь была вертикальна, то на стене вы увидите "точку", "пятнышко", т.е. приемник (стена ) сигнал не видит.

Вот. Очень грубая модель разделения каналов по поляризации

[mik73]

объясните плз что такое поляризация.
горизонтальная, вертикальная - это параболическую антенну на 90 градусов повернуть? ))

нет. параболическая антенна - это отражатель сигнала.
собирающая, грубо говоря, падающий на всю ее поверхность поток энергии (радиоволн) в одну точку - фокус антенны.
В фокусе ставится облучтаель, "в который" собирается энергия (только не кидайте помидора - я максимально упрощаю :-), а за ним  собственно  антенна - ма-а-аленький  такой штырек (или не маленький, или не штырек - зависит от используемого диапазона радиоволн, но в случае спутниковой связи в C и Ku диапазонах - можно считать, что маленький  штырек).

Так вот для максимально эффективного использования "упавшей" на антенну энергии - этот штырек должен находиться в одной плоскости с таким же "штырьком" на передающей антенне. А если они будут перпендикулярно, то эффективность использования будет близка к нолю. Вот это и есть поляризация (линейная).

Собственно - выше прицип описан на примере "лампочки и щелочки" :-)

Соотвественно, все зеркало крутить не надо, достаточно крутить облучатель с закрепленным на нем "приемным штырьком".

Хотя бывает, что крутят и все в сборе - при так называемом "полярном подвесе" антенны - это когда антенна на моторе, позволяющим перенацеливать ее со спутника на спутник, и поворот идет по хитрой траектории, так что зеркало при измнении азимута и возвышения еще и поворачивается на нужнй угол сразу.

Бывает еще "круговая поляризация", там посложнее... И там крутить-наклонять  ничего не надо.

а вообще спасобо за тему. я залез на НК несколько лет назад ища ответы по иридиуму и спутниковому интенету. на не нашёл их.

ну по спутниковому интернету - это точно не сюда :-)
тут про аппараты. посредством которых в том числе и спутниковый ИНтернет реализуется, конечно...

но если вам интересно, как доставить груз из пункта А в пункт Б - вряд ли надо искать ответ на форуме, посвященном машиностроению. скорее - где-то в области логистики и транспортных услуг.
так и тут.

[Сергио]

Так вот для максимально эффективного использования "упавшей" на антенну энергии - этот штырек должен находиться в одной плоскости с таким же "штырьком" на передающей антенне. А если они будут перпендикулярно, то эффективность использования будет близка к нолю. Вот это и есть поляризация (линейная).

понятно. думаю.
грубо - то есть если антенна радио (радио "маяк") будет лежать на земле (сдуло), то антенну на веф 202 тож надо будет положить?

[mik73]

Так вот для максимально эффективного использования "упавшей" на антенну энергии - этот штырек должен находиться в одной плоскости с таким же "штырьком" на передающей антенне. А если они будут перпендикулярно, то эффективность использования будет близка к нолю. Вот это и есть поляризация (линейная).

понятно. думаю.
грубо - то есть если антенна радио (радио "маяк") будет лежать на земле (сдуло), то антенну на веф 202 тож надо будет положить?

На Радио Маяк - в целом нет. Пока до вас дойдет радио Маяк - радиоволны многократно переотразятся от чего попало и поменяют поляризацию весьма хаотично.


А вот антенны для приема телевидения (в пределах прямой видимости на телевышку) уже ставят вполне определенным образом - либо горизонтально, либо вертикально. В зависимости от того, как стоят антенны передатчиков на телевышке.

[Sharicoff]

Про Viasat-1 пишут (на сайте ЦООПИ):

Космический аппарат ViaSat-1 является североамериканским аналогом мощного спутника широкополосной связи KA-SAT, принадлежащего оператору Eutelsat и запущенного в декабре 2010 года.

Объясните, плз, ламеру, в чем смысл термина "широкополосная связь".  :roll:  Получается, что "обычные" спутники C и Ku диапазонов - узкополосные? Но ведь те же Ku бывают с разной шириной полосы пропускания: и 36 МГц, и 72, и вроде бы за сотню - тоже бывают. Где заканчивается узкополосность и начинается широкополосность? И в чем это выражается для конечного потребителя канала?

Ну и чтоб два раза не вставать - еще вопрос про эту самую "ширину". Некоторое время назад где-то в официальных презентациях "Интелсат" бахвалился насчет своего Horison-2; мол, на этом спутнике стоят крутые транспондеры на 72 МГц, что позволяет зараз управлять шестью беспилотниками (вместо условно одного - на обычном транспондере, на 36 МГц). То есть на слово я им готов поверить, что 72 лучше 36 ("...и решил Интелсат, что это хорошо..."), но - на бытовом уровне - а как так получается? Ширина полосы - она ведь ни на зоне покрытия, ни на объеме передаваемой информации за единицу времени никак не отражается? Или отражается?

[G.K.]

...
Ширина полосы - она ведь ни на зоне покрытия, ни на объеме передаваемой информации за единицу времени никак не отражается? Или отражается?

Мне почему-то кажется, что и антенны и усилители будут различаться, особенно антенны(должны быть более широкополосными).  А про объем информации- точно больше.

[Sattel]

Объясните, плз, ламеру, в чем смысл термина "широкополосная связь".  

Ну и чтоб два раза не вставать - еще вопрос про эту самую "ширину".  Ширина полосы - она ведь ни на зоне покрытия, ни на объеме передаваемой информации за единицу времени никак не отражается? Или отражается?

термин "широкополосность" не всегда употребляют корректно
- может пониматься ширина канала передачи - скорость передачи.  
- может пониматься ширина спектра сигнала.

Широкопосные по спектру сигналы применяют для борьбы с помехами.  Основной поток информации кодируют особым  образом, при этом спектр сигнала искусственно расширяется. Эти сигналы так же именуют шумоподобными. Один из примеров использования - CDMA.

"Ширина полосы - она ведь ......  ни на объеме передаваемой информации за единицу времени никак не отражается? Или отражается?"   - здесь описывать сильно объемно! Просто посмотрите "предел Шенона". Человек еще в 50-е все это показал, за что и получил признание связистов всего Мира!

[ОАЯ]

Может быть это поможет:

[Sattel]

Может быть это поможет:

скорее запутает

ширина полосы цифрового сигнала определяется:
- скорость информационного потока
- служебной информацией, добавляемой к информационному потоку (overhead)
- внесением избыточности с цель повышения помехоустойчивости (FEC 1/2, 3/4 ... 7/8... )
- видом модуляции (BPSK, QPSK,,,, 16QAM....)

ширина полосы аналогового сигнала (эфирное ТВ например) определяется:
- шириной группового спектра сигнала на входе передатчика
- видом модуляции ( для эфирного ТВ это АМ с подавлением нижней боковой полосы)

Если действительно хотите разобраться, то очень рекомендую:
Бернард Скляр
"Цифровая связь: Теоретические основы и практическое применение."  
http://www.williamspublishing.com/Books/5-8459-0497-8.html

копию книги можно найти в нете...

[Sharicoff]

термин "широкополосность" не всегда употребляют корректно
- может пониматься ширина канала передачи - скорость передачи.  
- может пониматься ширина спектра сигнала.

Правильно я понимаю, что в случае KA-SAT'а и ViaSat'а под "широкополосностью" имеется в виду первый случай (большой объем передаваемой информации за единицу времени)? Так?

[Космос-3794]

Про Viasat-1 пишут (на сайте ЦООПИ):

Космический аппарат ViaSat-1 является североамериканским аналогом мощного спутника широкополосной связи KA-SAT, принадлежащего оператору Eutelsat и запущенного в декабре 2010 года.

Объясните, плз, ламеру, в чем смысл термина "широкополосная связь".  :roll:  Получается, что "обычные" спутники C и Ku диапазонов - узкополосные?

Просто "обычные" спутники C и Ku диапазонов в основном предназначены для ретрансляции или непосредственного вещания TV, хотя и для широкополосной связи тоже используются (VSAT-сети), но просто на этом не акцентируют. А если спутник Кu-диапазона заточен под двусторонний широкополосный интернет то и будет аналогично мощным спутником широкополосной связи
Т.е это вопрос сложившейся терминологии...

Но ведь те же Ku бывают с разной шириной полосы пропускания: и 36 МГц, и 72, и вроде бы за сотню - тоже бывают. Где заканчивается узкополосность и начинается широкополосность? И в чем это выражается для конечного потребителя канала?

Обычно транспондеры Ka-дипазона имеют более широкую полосу - http://www.telesputnik.ru/archive/169/article/84.html, но для конечного потребителя  думаю, это не важно.

То есть на слово я им готов поверить, что 72 лучше 36 ("...и решил Интелсат, что это хорошо..."), но - на бытовом уровне - а как так получается? Ширина полосы - она ведь ни на зоне покрытия, ни на объеме передаваемой информации за единицу времени никак не отражается? Или отражается?

Естественно прежде всего на скорости передачи информации. Чем больше полоса, тем больше скорость передачи.
Даже если Вы используете расширенную полосу для усиления помехоустойчивости, это все равно означает что Вы передаете избыточную информацию, т.е. больший ее объем.

[Sharicoff]

Местами стало понятнее. Спасибо.
Придется наверное на самом деле почитать связистские буквари...

[mik73]

На самом деле все еще немного хуже :-)
В цитированной фразе ключевое слово - "мощный", а не "широкополосный" (мощность. естественно, не только и не столько в киловаттах, а как метафора в первую очередь - то есть офигенно просто широкполосный).

А если глубже, то:

1. Термин "широкполосный" - термином не является и употребляется в зависимости от контекста и исторического момента.

2. В даннмо случае контекст - передача данных, "ширина полосы" меряется в битах/с (единицах передаваемой информации в секунду). Точнее, применительно к Ка-Sat и ViaSat-1  в гигабитах/с (пропускная способность всего борта в целом - порядка  70-80Гбит/с у KaSat и 100 с хвостиком Гбит/с у ViaSat-1).

3. Есть устоявшийся (хоят тоже несколкьо расплывчатый) термин "широкополосный доступ" (ШПД). Который тут скорее всего и имелся в виду (в оригинале - broadband network). Это  более-менее означает, что каждому абоненту услуги выделяется не отдельный канал связи фиксированной ширины, а все абоненты вместе используют одну "широкую" полосу на всех, как-то деля ее между собой в процессе использования.
То есть, если между двумя точками лежит выделенный канал связи пропускной способности 100 Мбит/с, который используется толкьо для обмена этих двух точек между собой - это не широкполосный доступ А вот если канал связи пропускной способностью 100 Мбит/с подведен, скажем, к жилому району и жители района каким-то способом подключены так, что делят эти 100 Мбит/с между собой (стастически как-то, возможно с какими-то приоритетатми) - это широкполосный доступ. Например, в Интернет. Причем на район - очень даже широкополосный.

4. Ka_Sat и ViaSat-1 предназначены полностью для такого вот широкополосного дсотупа в ИНтернет. Т.е. весь немеряный ресурс спутника делится между использующими его абонеатми услуги. Делится, правда, с точностью до "пятна", естественно - это обсуждалось выше. Весь ресурс - 100 Гбит/с, но состоит из 50-60 "пятен" - а каждое "пятно" соотвественно... И между теми, кто в этом пятне живет оно и делится.

5. При этмо имея скромную сеточку в Ku-диапазоне суммарной пропускной способности, скажем, мегабит так 20-25 - тоже можно предсотавлять широкополосный спутниковый доступ. Не такой здоровенный, как у Ka-Sat или ViaSat-1, но вполне широкополосный в вышеуказаннмо смысле - в однйо полосе будут жить много совместно ее использующих пользовтаелей. А можно нарезать ту же спутниковую полосу на много узких и дать каждому пользователю по закрепленному каналу фиксированой пропускной способности. И это уже не будет ШПД. Хотя суммарная пропускная способность будет та же (а то и выше - на узких каналах в том же спутниковом частотном ресурсе можно "разогнать" скорость выше - но обоурдование будет много дороже). Но общее количество пользовтаелей, которые смогут воспользовтаься сетью - будет меньше. Т.к. выделен всегда, независимо от того, пользуются им или нет. А в случае ШПД - можно дать дсотуп большему количеству пользовтаелей за счет "статистического уплотнения" (одни ушли спать - а другие в освободившейся полосе работают). Что очень эффективно ан услугах типа доступа в ИНтернет.

6. Ну и по технике. "Ширина полосы" с тчоки передачи данных (в битах в секунду)  и "шириан полосы" с тчоки зрения частотного ресурса спутника (обеспечиваемая полоса в мегагарецах) - связаны почти прямо, но через доплнительный коэффициент - "энергетику" канала. Точнее - отношение сигнал/гум в канале. То есть, ту самую теорему Шеннона. Н атранспондере в 72 Мгц можно получить скорость широкполосного канала  в, скажем, 36 Мбит/с, а можно, если постараться, скажем, 150 Мбит/с. В первом случае - можно будет пинимать на чайное блюдце, во втором - дял приема надо будет поставить солидную антенныу метра в 2. Причем точные параметры зависят еще от энергетических характеристик самого спутника.  от того, сколько в него "вдувают" (хотя "вдуть" больше мощности, чем позволяет транспондер на борут спутника естественно, нельзя).


При широкополосном доступе - высокая скорость нужна в одну сторону, из центра к абонентам. Центральные спутниковые станции - сооруженяи солидные. Антенны 3-5-7-9-13 метров, передатчики 20-40-50-100-200-500 Ватт... Тонны - буквально - железа, киловатты потребляемой энергии и сотни тысяч  долларов.

Типа вот, скромный достаточно вариант, всего 5 метров и 25 Ватт передатчик:


Причем здоровенные антенны нужны не столько для того, чтобы много передавать (это можно компенсировать мощностью передатчика), а чтобы хорошо принимаь сла-а-абенький сигнал от абонентов. Которым такие конструкции строить несподручно.

В обратную сторону - от абонента - высокие скорсоти обычно не нужны, мегабит/с и то уже немало. плюс здоровая антенна в центре "вытащит" слабый сигнал из шумов - так что антенны порядка метра (ну если совсем плохо, то два), передатчики два-три, много четыре-шесnь ватт. И тысяча-другая (много пятая) долларов. Это типичный спутниковый ШПД в Ku.

Более-менее типичная "абонентская" установка для ШПД в Ku:

1.2 метра, передатчик 2 Ватта (дальше там еще одна, случайно в кадр попала  )

В Ка - энергетика спутника выше (если мы про ViaSat и Ka-Sat, от на десяток децибел), у абонентов антенны скромнее - сантиметров 70-80...
Как-то так (картинка с просторов ИНтернета):


Зато на центарльнйо станции - чтобы "поднять" потоки такой ширины (помним, что чем больше скорость пеердачи данных на единицу полосы - тем выше нужна энергетика)  - приходится строить очень громоздкие и дорогие сооружения. То есть антенна те же 6-7-9 метров, в Ка ее усиление гораздо выше. Но и сама антенна с гораздо более высокми требованиями по точнсоти изготовления + усиление выше - уже диаграмма напраленности, и даже те десятые доли градуса, на котоыре спутник "гуляет" относительно "точки" на ГСО - уже критичны и надо это чудище моторизовать и сопровождать ею спутник... В общем, там центарльаня станция уже считается на миллионы.

Вот так как-то. С "широкополосным".

А несколько беспилотников на транспондер в 72 Мгц означает, что там соотношение "бит информации в секунду на герц полосы" - ниже всякого плинтуса. Что неудивительно. Чтобы на беспилотнике масенькой антенной что-то принять и тем более передать  - нужно закладываться на очень плохи отношения сигнал/шум и очень низкие информационыне скорости.

То же самое, кстати, относится и к спутниковых антеннам работающих на самолетах для обеспечения какого-нибудь Интернета пассажирам на борту (маленькие там антеннки совсем), и к антеннам на базе ФАР, для работы с автомобиля в движении (эффективность ФАР - так, навскидку - прмиерно вдвое хуже, чем обычного "зеркала" такой же площади).

[mik73]

Кстати, в цитате все перепутали.

ViaSat-1 является североамериканским аналогом мощного спутника широкополосной связи KA-SAT

на самом деле все наоборот - спутник (как полезная нагрузка, а не как платформа) был разработан именно ViaSat. И в первую очередь строился для ViaSat (собственно ViaSat-1). А Ka-Sat - как раз "аналог" - то есть, построенный по той же архитектуре, на тех же приципах,  по проекту ViaSat'а. Ну Ka-Sat полетел раньше, так уже вышло... Но ViaSat и "мощнее" ("широкополоснее") и "оригинал" - именно он.