3. SATELIȚII DE TELECOMUNICAȚII – PRIVIRE GENERALĂ 4. ELEMENTELE UNEI RETELE DE COMUNICAT ȚE 5. CUM COMUNICĂ SATELIȚII CU PĂMÂ NTUL 6. ARHITECTURI DE… [631731]

Universitatea Tehnica din Cluj -Napoca
Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

1

Universitatea Tehnica din Cluj -Napoca
Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

2

1. ABSTRACT
2. INTRODUCERE
3. SATELIȚII DE TELECOMUNICAȚII – PRIVIRE GENERALĂ
4. ELEMENTELE UNEI RETELE DE COMUNICAT ȚE
5. CUM COMUNICĂ SATELIȚII CU PĂMÂ NTUL
6. ARHITECTURI DE REȚ ELE DE COMUNICAȚ II PRIN SATELIT
7. BENZI DE FRECVENĂ ÎN RECEPȚ IA DATELOR
8. INTERNETUL ȘI COMUNICAȚ IILE PRIN SATELITI
9. CONCLUZII
10. BIBLIOGRAFIE

Universitatea Tehnica din Cluj -Napoca
Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

3

Abstract

Evolu ția tehnologiei ș i implicit a sistemelor pe care le utilizează au un rol important în
dezvoltarea diferitelor ramuri , știință ,,economie, trans port, comunicaț ii, etc. Se știe faptul că
perocupările î n dome niul tehnologiilor satelitare câștigș tot mai mult teren și interes în cadrul centrelor
de cercetare, universitare. Cerințele impuse satel iților sunt foarte stricte, atâ t din punct de vedere al
proiectării cât și al construcției. Ei trebuie să fie capabili să lucreze în condiții exreme, menținându -și
totodată cel mai ridicat nivel de fiabilitate, și de aceea atenția acordată realiză rii acest ora trebuie să fie
la cele mai ridicate standarde .
In lucrarea de față , sunt prezentate concepte care definesc modul prin care se realizează
comunicarea cu/între sateliți, precum ș i elementele componente care contribuie la asigurarea acestei
legături, di ntre sateliți și Pămâ nt

Universitatea Tehnica din Cluj -Napoca
Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

4
Introducere

Odat ă cu evoluț ia tehnolog iei, sistemele de radiocomunicaț ii care folosesc sateliții artificiali ai
Pământului s -au dezvoltat și ele î ntr-un mod impresionant. Începută în anul 195 0, odată cu primele
exerimente cu sateliții de tip ECHO, evoluția sistemelor spaț iale s-a dovedit a fi benefică atât î n
dezvoltarea omenirii, p rin descoperirea de noi cunoștințe asupra lumii, cât și î n transmiterea a mii sau
zeci de mii de mesaje între oricare colț al lumii. Astfel comunicațiile prin satelit prezintă prin excelență
un punct interdisciplinar în care se îmbină domenii variate, care până nu de mult timp erau net
separate.
Satelit ul este un corp ceresc, n atural sau artificial care se rotesc î n jurul unui alt corp ceresc ,
având masa mai mare decât a primului, însoțindu -l în mișcarea sa de revoluție. Există 173 de sateliț i
naturali car e se cunosc î n Sistemul Solar, dintre care cel mai cunoscut de noi es te Lu na, satelitul
natural al Pământului. Sateliții artificiali sunt lansați de către oameni, lansaț i cu ajutorul rachetelor,
care după plasarea lor pe orbită, gravitează în jurul Pămâ ntului fară a fi nevoie de susț inere. [1]
Dintre momentele care au marcat evo luția acestor sisteme, trebuie amintite următoarele: î n anul
1957 a fost lansat primul satelit – Sputnik -1, mai apoi, la distanță de o lună de zile a fost trimis în spațiu
primul “călă tor spatial”, căț elusa Laika cu sa telitul Sputnik -2, totul culminând cu l ansarea î n Cosmos a
primului om, rusul Iuri Gagarin î n anu l 1961. De atunci, peste 40 de țări au lansat până astăzi, peste
6600 de sateliț i. În figura 1 se poate observa evoluția impresionantă a dezvoltării sistemelor satelitare,
sateliții lansați din 1957 și până astăzi. [2]

Figura 1 ~ Evolutia satelitilor artificiali
Astfel că, un satelit de comunicaț ii este un repetor de microunde prin care se po ate furniza sau
schimba informații, î n mai multe moduri.Ce le mai utilizate semnale, transmise prin sateliț i fiind
semnalele de date, audio(vocale) sau video(TV).

Universitatea Tehnica din Cluj -Napoca
Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

5
SISTEME DE TELECOMUNICAȚII – PRIVIRE GENERALĂ

Sisteme le de telecomunicaț ii au fost concepute pentru a face posibilă conexiunea unuia sau ma i
multor canale de telecomunicaț ii. Limbajul d e specialitate a definit această tehnologie
COMSAT(C ommunications Satelite). Sateliții pot fi, fie activi, dotaț i cu aparatu ră electronică necesară
recepției ș i emisiei de date, f ie pasivi, cei care fac posibilă retrans miterea informației(semnalelor)
recepționate, î n urma unor reflexii care au loc pe suprafaț a satelitului. Sateliții de telecomunicații ș i-au
demonstrat utilitate a în maj oritatea domeniilor de comunicaț ii: televiziune, transmisii de date, internet,
telefoni e, radio, etc. [3]
Printre av antajele majore datoarte utilizării sistemelor de comunicații prin satelit se numără :
 Arie mare de acoperire:la nivel planetar(ță ri, continente)
 Lărgimea de bandă largă, disponibilă oriunde
 Comunicaț ii mobile /wireless, independ ente de locaț ie
 Lipsa de obstacole î n calea undelor de transmisie sau recepț ionate
 Independența față de infrastructura terestră
Pentru o eficiență câ t mai mare a serviciilor oferite, societățiile lansează pe orbită nu un singur
satelit, ci ”grupuri de sateliți”, astfel încât, în orice moment să fie disponibil un satelit pentru a raspunde
unei cereri de informație de pe Pămâ nt. Cel mai cunoscut sistem este GPS -ul ca re utilizează 24 de
sateliți, 6 dintre ei situaț i deasupra orizontului, tot timpul(6 planu ri orbitale), având o perioadă de rotație
de 12 ore, situaț i la 120.000 de mile altitudine (aprox 20de mii de km). În figura 2 se poate observa cele
6 planuri orbitale cu cei 24 de sateliți. [4]

Figura 2 – Cei 24 de sateliți care alcătuiesc GPS

Universitatea Tehnica din Cluj -Napoca
Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

6
ELEMENTELE UNEI REȚELE DE COMUNICAȚ IE

Fiecare s istem de comunicații prin satelit este alcătuit din două părț i majore: o par te care
cuprinde un segment spaț ial, format din satelitul propriu zis(vehicul spațial) ș i mecan ismul de lansare a
satelitului ș i o parte care cuprinde segmentul terestru, format di n stațiile de sol(terestre) și centrul de
control al î ntregului sistem.
Segmentul spați al este definit de totalitatea acț iunilor realizate pentru lansarea ș i operarea unui
satelit pe orbită, î ntr-un inter val de timp limitat. Satelitul își începe acțiunea propriu -zisă dupa ce acesta
este plasat pe orbită . Pentru lansare se folosesc vehicole lansatoare “cu mai multe trepte”(rachete), iar
dupa c e acesta a fost plasat pe orbită , i se imprimă un imp uls de accelerare pentru atingerea vitezei
dorite.
Stațiile de sol controlează activitatea sateli tului, prin stabilirea unei legă turi de monitorizare si
control, utilizâ nd antenele aflate la so l. Datorită lor, se pot efectua corecțiile de poziție, care men țin
satelitul pe orbita stabilită .
Antenele stației de sol joacă un rol important, ele oferă calea de tra nsmitere a semnalului de la
emițător și captează semnalele de radiofrecvență modulate la receptor. O antenă trebuie să aibă un câștig
cât mai mare, foc alizând energia radiată într -o rază îngustă, să aibă o caracteristică de directivitate cu
lobii laterali foarte mici, pentru a evita interferențele cu alte surse radiante, să aibă o temperatură de
zgomot mică și să poată fi ușor direcț ionabile. Se conectea ză la un dispozitiv de emisie -recepț ie radio,
folosind cabl uri coaxiale sau ghiduri de undă metalice. [5]
Intervalul dintre 2 stații terestre se numeș te tron son, iar intervalul dintre sol ș i sateli t se numește
link. Există un uplink, adică o transmisie de la sol la satelit, ș i un downlink, transmisia de la satelit la
sol. Figura 3 ilustrează toate aceste componente ale unei rețele spațiale, în care se pot observa de
asemenea și legăturile care se stabilesc între aceste componente.

Figura 3 – Elementele u nei rețele de comunicații

Universitatea Tehnica din Cluj -Napoca
Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

7
CUM COMUNICĂ SATELIȚII CU PĂMÂ NTUL

Scopul sistemelor prin satelit este de a stabili o legatură strânsă între două sau mai multe stații de
sol.Sateliții comunică cu staț iile de sol prin inter mediul undelor radio, transmit și recepționează datele
sub f orma de unde. Banda de frecvență în care lucrează sistemele de telecomunicații este cuprinsă între
300MHz ș i 40 GHz.
Există două căi în comunicațiile satelitare. Legătura dintre stația de sol și satelit se numeș te
uplink , iar cea dintre satelit și sol se numeș te downlink. Calitatea semnalelor tran smise depinde de
puterea lor, când acesta este recepționat. Din cauza distanțelor intersatelitare și a celor dintre sateliți ș i
sol sunt destul de mari, semnalele de uplink ș i downlink sun t foarte slabe putâ nd fi perturbate de
zgomotul alb( AWGN). Pe lângă aceasta, aceste semnale pot fi întrepă trunse de alte semnale transmise
de alți sateliți sau stații de sol. Ploaia joacă și ea un rol important î n atenuarea acestor semnale , putând
atenua s emnalele cu frecvență mai mare de 10GHz. [1][6]
Pentru a pr oiecta o legatură de satelit, trebuie mai întâ i determinat EIRP -ul (puterea emisă care ar
fi necesară dacă semnalul ar fi fost radiat în toate direcțiile, în loc să fie focalizat) ș i rap ortul G/T( un
factor care indică abilitatea stațiilor de a recepț iona semnalele slab e, afectate de zgomot, G este câștigul
antenei de recepție, iar T reprezintă temperatura de zgomot a sistemului) . După alegerea acestor
parametrii, tr ebuie ales și tipul de modulație aplicat purtatoarei. Există și alți factori care influiențează
proiectarea unei astfel de legături de care trebuie ținut cont: interferenț a cu un satelit adiacent,
interferența terestră, interferența de intermodulaț ie, inte rferența interimbol, atenuarea d atorată ploii și
pierderile datorate orientă rii antenei.
Compania Intelsat a definit mai multe tipuri de legături de emisie -recepție între sateliți, care se
pot observa î n figurile de mai jos. [3]

Fig 4 – Conexiune SIMPLEX Fig 5 – Conexiune DUPLEX

Fig 6 – Conexiune MOBILE Fig 7 – Conexiune MULTIPOINT

Universitatea Tehnica din Cluj -Napoca
Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

8
ARHITECTURI DE REȚELE DE COMUNICAȚ II PRIN
SATELIT
"In prezent, pr actic “toată lumea” vrea și trebuie să comunice cu “toată lumea” . [7] Astfel că,
sistemele de comunicații prin satelit, indif erent de tipul lor, au fost nevoite a fi organizate sub forma
unor rețele. O rețea este formată din mai multe terminale, legături și noduri, utilizată de userii aflaț i
la punctel e terminale. Felul prin care rețeaua de telecomunicații organizează legăturile între useri se
numeș te conectivitate. [2]
O rețea de comunicații prin satelit oferă trei forme de conectivitate:
1. Punct la punct
2. Punct la multipunct
3. Multipunct la punct
4. Multipunct la multipunct
1.Conectivitatea punct la punct
Conec tivitatea punct la punct asigură legătura dintre două puncte fixe, fiind necesare două
link-uri, fiecare punct transmițând purtătoare unul către celă lalt. Uplink -ul aflat pe satelit
recepționează ambele semnale, apoi le mută în gama de frecvență rezervată downlink -ului, după care
le transmite înapoi către Pămân t. În figura 8 se poate observa acest mechanism de conexiune punct
la punct.
A fost primul sistem utilizat în comunicațiile spațiale, astă zi fiind m ai putin folosite. Se
folosesc în zonele î n care link -urile terestre de o calitate bună nu pot fi accesate.Avantajul cel mai
important al acestei topologii este faptul că se obține o calitate superioară a serviciilor de date care
pot fi furnizate, datorită faptului că banda satelitară este disponibilă unui singur terminal.

Figura 8 – Arhitectura punct la punct [7]

Universitatea Tehnica din Cluj -Napoca
Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

9
2.Conectivitatea punct la multipunct
Conectivitatea punct cu multipunct p ermite doar transmisii unidirecționale, adică de la o stație,
la mai multe stații care sunt capabile doar să recepț ioneze datele. In acest caz, stația de transmisie emite
în mod continuu informațiile către toate punctele de recepție care se află pe aria de acoperire a
satelitului. Figura 9 ilustrează mai bine aceste aspecte. Un exemplu cunoscut al acestei conectivităț i este
televiziunea prin satelit. [2] [8]
Printre cele mai importante aplicaț ii ale acestei reț ele se numără: distribuț iile vi deo, televiziunea
DTH, comunicaț iile mobile prin satelit.

Figura 9 – Arhitectura punct la multipunct [7]
3.Conectivitatea multipunct la punct
In acest caz este posibilă conectarea î n ambele sensuri a mai multor stații la una singură, astfel se
asigură conec tarea unor staț ii de mici capacități la una singură de capac itate mai mare.Satelitul
recepționează datele de la stații, printr -o tehnică de acces multiplu, după care le transmite staț iei
principale. Aceste aspecte se pot observa în figura 10, care descrie acest tip de c onectivitate.

Figura 10 – Arhitectura multipunct la punct [7]
4.Conectivitatea multipunct la multipunct
Aces t tip de conexiune per mite ca resursele satelitului să fie folosite de mai multe stații de
transmisie -recepție conectate printr -o legătură bidirecțională, utilizând o tehnică de acces multiplu.
Arhitectura unui astf el de sistem este de tip stea, î n care fiecare te rminal comunică cu fiecare.Există și î n
acest caz numeroase exemple care și -au dovedit utilitatea: reț elele VSAT(Very Sma ll Aperture
Terminal), comunicaț iile maritime, POS, etc. [9]

Universitatea Tehnica din Cluj -Napoca
Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

10

BENZI DE FRECVENȚĂ ÎN RECEPȚ IA DATELOR

Calea de comunicație a sateliților cu Pământul se realizează prin intermediul un delor
electromagnetice , care se propagă în spaț iul aeria n. Prin intermediul lor, sateliții primesc și transmit
informații stațiilor de sol de pe Pămâ nt. Spectrul electromagnetic, care cuprinde toata gama de frecvențe
este divizat în mai multe bucăți, în funcție de frecvențele alocate, dar și a lungimilor de undă . Cele mai
utilizate unde, datorită faptului că se propaga mult mai usor în atmoferă , sunt undele radio, ele sunt
pract ic, cele care stab ilesc com unicarea dintre sateliți și Pămâ nt.
Spectru l undelor radio este concentrat în intervalul de 3 kHz până la 300GHz. Frecvenț ele
alocate comunicaț iilor prin satelit s unt concentrate î n intervalul 3 0 MHz ș i ajung la 60 GHz (banda VHF –
Very High Frequencies , cup rinsă între 30 ș i 300 MHz ,banda UHF – Ultra High Frequencies , cuprinsă
între 300 MHz și 3GHz, ș i banda SHF – Super High Frequencies , între 3 -60 GHz), și poartă numele de
microunde. [2][3]
Imparț irea d omeniului microundelor se face î n benzi de frecvență. O b andă de frecvență se
împarte la rândul ei in 2 părți, o parte rezervată legă turii uplink , și o parte rezervată downlink -ului. Insă,
în realitate, banda uplink are alocat un interval uș or mai mare, de cât cel al benzilor downlink, deo arece
puterea de radiofrecvență este mai uș or generată la baza unei stații terestre, decâ t la nivelul satelitului.
Există două standarde î n care sunt alocate benzile de frecvență, î n mod d iferit, standardul
American și c el European.
Standardul American Standardul European
Tipul Benzii Intervalul de frecvență Tipul Benzii Intervalul de frecvență
banda I până la 0.2 GHz banda A până la 0.25 GHz
banda G 0.2-0.25 GHz banda B 0.25 -0.5 GHz
banda P 0.25 -0.5 GHz banda C 0.5-1 GHz
banda L 0.5-1.5 GHz banda D 1-2 GHz
banda S 2-4 GHz banda E 2-3 GHz
banda C 4-8 GHz banda F 3-4 GHz
banda X 8-12 GHz banda G 4-6 GHz
banda Ku 12-18 GHz banda H 6-8 GHz
banda K 18-26 GHz banda I 8-10 GHz
banda Ka 26-40 GHz banda J 10-20 GHz
banda V 40-75 GHz banda K 20-40 GHz
banda W 75-111GHz banda L 40-60 GHz
banda M 60-100 GHz
Tabel 1 – Benzile de frecvență alocate standardului American și celui European [3]

Universitatea Tehnica din Cluj -Napoca
Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

11
Printre cele mai utilizate benzi în comunicaț iile satelitare sunt:
 Banda C, folosită de SUA, Canada, Africa ș i China
 Benzile K: banda Ka, banda K, banda Ku
Banda C (cuprinsă î ntre 4 -8 GHz) este ut ilizată de obicei în transmisia datelor, aplicată atât î n
telefonie, la dispozitivele Wi -Fi, precum ș i la sisteme le de monitorizare meteorologică . Ea a fost prima
bandă alocată pentru cominicațiile satelitare. Toți sateliții utilizează această bandă, î ncepând de la
frecvența de 3,7 până la 4,2 GHz este alocată downlink -ului, iar de la 5,92 până la 6,4 GHz pentru
uplink.
Banda Ka este cuprinsă între 26 GHz și 40 GHz, adică include lungimi de undă începând de la 1
cm până la 7,5 mm . Se numeș te banda Ka ( K-above), deoarece este o porțiune superioară a benzii
originale K, care a fost împărțită în 3 benzi mai mici. Această bandă este mai sensibilă la atenuarea
datorată ploii decâ t banda Ku, care la râ ndul ei este ma i sensibilă decâ t banda C. Dezavantajul acestei
benzi este costul ridicat al echipamentelor necesare. Banda Ku este mai des utilizată deoarece c ostul
echipamentelor ese mai scăzut ș i au caracteristici de propagare mai bune. [10]

INTERNETUL ȘI COMUNICAȚIILE PRIN SATELIȚ I

Există zone geografice, unde singura cale prin care se poate realiza conexiunea la intern et este
prin intermediul sateliț ilor, zonele iz olate (munte, pe mare, zone rurale). Vitezele de transmisie a datelor
utilizâ nd internetul prin satelit ajung până la ordinil de zeci de Mbps, iar frecv ențele de transmisie –
recepție se situează între 9,7 -10,6 Ghz în banda Low și 10,6 -12,5 Ghz î n banda High.
Există două tipuri de conexiuni la internet prin satelit:
 Conexiune unidirecțională – conexiune mai puțin utilizată deoarece nu are un
răspuns din partea utilizat orului. Conexiunea se realizează cu ajutorul unui Internet Service
Provider (ISP) și este o metodă de conecta re a utilizatorilor cu trafic redus.
 Conexiune bidirecțională – este o conexiune independentă de serviciile locale de
internet ș i de dezvoltarea infrastructurii ter estre. Conexiunea se face prin încărcare ș i descărcare
a datelor între internet ș i utilizat or.
Avantajul acestei tip de conexiuni este disponibilitatea mare, acoperind în totalitate suprafața
unei țări, precum ș i viteza relative mare, 48 Kbps -2 Mbps. Dezavantajul major fi ind bruiajele care apar
datorită condițiilor meteo, nu permite descărcarea masivă a fișierelor datorită limită rii volumului de
trafic lunar. [11]

Universitatea Tehnica din Cluj -Napoca
Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

12

CONCLUZII

Sateliț ii au jucat un rol important, și -l vor avea în continuare în dezvoltarea omenirii. Aplicațiile
care utilizează astfel de sisteme se regăsesc practic, în orice ramură care are legătura î ntr-un fel sau altul
cu comunicațiile, î n domeniul radio, transferului de date, localizare(Gps), sau cel al televiziunii.
Printre avantajele utilizării comunicațiilor pin satelit se numără: costurile reduse față de rețeaua
terestr ă, cu aproximativ 40% , unde î n cazul conexiunii satelitare costu rile sunt independene de distanță,
față de reț eaua terestră, în care costurile cresc odată cu creșterea distanț ei. Un alt avantaj important este
faptul că are o a rie mare de acoperire, practic întreg globul pămâ ntesc.
Un rol esential în dezvoltarea comunicaț iilor prin satelit a fost indus de organizaț iile
interguvernamentale, INTELSAT, INMARSAT, etc. In ziua de azi, aproximativ 1200 de sateliți sunt
utilizați doar în scopuri comerciale, pe lângă ceilalți folosiți î n celelalte scopuri.
Asadar, comunicaț iile prin satelit s -au demonstrat a fi foarte eficiente, însa un subiect intens
dezbă tut este costul de realizare a unui sistem spațial. Se urmăreș te deja realizarea navelor cos mice de
transpor t cu ajutorul cărora să poată fi plasați sateliții în spațiu, dar care să asigure transferul
cosmonauților ș i al cer cetărilor făcute în laboratoarele spațiale. Se realizează proiecte în acest sens, deja.
Se estimează că , prin utilizarea a cestor nave, pentr u a transporta un kilogram de sarcină , costul unui
transport scade sub 100 de dolari în cazul sateliților de orbită medie. O astfel de consecință a utilizării
acestei tehnologii ar duce la dezvoltarea condițiilor de viață pe Lună, și mai apoi, navele cosmi ce să
poată zbura spre stele.
Un proiect de perspectivă este cel pus la cale de cercetăt orii englezi, numit Dedal , care are ca ș i
traseu, zborul spre steaua Barnard, și spre alte stele.

Universitatea Tehnica din Cluj -Napoca
Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

13

1. Eugeniu Meciu , COMUNICAȚ II PRIN SATELIT , Editura CODEC, Cluj -Napoca, 2000
2. “SISTEME DE RADIOCOMUNICAȚII ”, Internet: rf-opto.etc.tuias i.ro
3. Internet: www. cerc-fila.wikispaces.com , [aprilie 2018]
4. “Comunicatii prin satelit” , Internet: ftp.utcluj.ro/pub/users/dadarlat/master -anVII/curs5 -com-
satelit.pdf, [Aprilie, 2018]
5. Mugur Săvescu, INIȚIERE ÎN RADIOCOMUNICAȚII PRIN SATELIȚI, Editura Tehnică,
Bucuresti,1976
6. “Comunicarea prin satelit”, Internet: stst.elia.pub.ro/news/RC/Teme _RC_IVA_2012_13/
2_MengherisIo_ConstantinSe_SAT_v2.pdf , 2013, [aprilie 2018]
7. "Internetul si comunicatiile prin satelit “, Internet: www.comunic.ro ,Iulie 2002
8. Radu Dragomir, “ Cercetari in domeniul comunicatiilor prin satelit ”, Internet:
www.comunicatii.gov.ro, Decembrie 2015
9. Radu Arsinte, COMUNICAȚ II PRIN SATEL IT~Tehnologiile TV -FM si DVB -S, Editura
UTPress, Cluj -Napoca, 2003
10. Internet: hdsatelit.blogspot.ro , Septembrie 2013
11. „Internet prin satelit ”, Internet: wikipedia.org/wiki/Internet_prin_satelit, 10 Martie, 2018
Bibliografie