Fagstoff

Satellittelefon

Publisert: 01.09.2010, Oppdatert: 26.01.2011
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut
Thuraya

De første systemene for satellittkommunikasjon ble benyttet til forbindelse over lange avstander mellom store jordstasjoner. Disse satellittforbindelsene inngikk i det globale telenettet. Dette kalles nettorienterte systemer. En telefonsamtale ble rutet gjennom telenettet på basis av trafikkforhold og tilgjengelighet. Den som ringer, kan noen ganger få tildelt en satellittforbindelse, og andre ganger en forbindelse via en kabel. Ettersom teknologiutviklingen gjorde det mulig å etablere forbindelser til stadig mindre og mindre kostbare jordstasjoner, ble det mulig for brukerne å benytte satellittforbindelse for tilgang til det globale telenettet. Dette er brukerorienterte systemer.

Funksjonene for et satellittelefonsystem

Landmobilt systemBakkebasert mobilsystem
Opphavsmann: Gunnar Stette
Mobilsystem med satellittSatellittmobilt system.
Opphavsmann: Gunnar Stette

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


IridiumIridium.
Opphavsmann: IRIDIUM

 

 

 

 

 

 

ACES satellitt med store antennerAces-satellitt.
Opphavsmann: Hughes , Boeing
ThurayadekningThurayadekning.
Opphavsmann: Thuraya
ThurayatelefonThurayatelefon.
Opphavsmann: Thuraya

En telefonsamtale fra en vanlig mobiltelefon går via en radioforbindelse til nærmeste basestasjon. Med de frekvensene som benyttes, er dette stort sett avgrenset til fri sikt, og for GSM-systemet er det i tillegg en begrensning på 35 km på grunn av synkronisering av signalene i de to retningene. For å dekke et stort område med mobiltelefoni må det benyttes et stort antall basestasjoner. Hver basestasjon er knyttet til det globale telenettet, og samtalene kan sendes videre på samme måte som samtaler fra en bruker med fast linje.

Funksjonen for et satellittsystem for telefoni er det samme. Hovedforskjellen er at forbindelsen mobiltelefon–basestasjon går via en kommunikasjonssatellitt i verdensrommet. Hvis satellitten er i geostasjonær bane, vil avstanden bli (40 000 + 40 000) km for hver signalretning. Hovedutfordringen blir dermed transmisjonsbudsjettet (effektbudsjettet).

En mobiltelefon vil nødvendigvis ha lav antennevinning, både for sending og mottaking. Mottatt signal-støy-forhold, S/N, må være over en viss verdi, og i det matematiske uttrykket for S/N inngår både sendeeffekt, antennevinning og signalsvekking på grunn av avstand.

Utvikling av mobilsystemer

Det første og viktigste systemet for brukerorienterte telefontjenester ble etablert av INMARSAT, men i begynnelsen var dette bare mulig via store og kostbare jordstasjoner beregnet på bruk på store skip. Den første standarden, INMARSAT A, hadde antennediameter på godt over 1 meter, retningsstabilisert plattform og en terminal under dekk på opp til 100 kg.

Den generasjonen som kom i 1996, INMARSAT Mini M, ble en stor kommersiell suksess. Ønsket var likevel å utvikle systemer for håndholdte terminaler, men dette var krevende. Kildekoding, eller signalkompresjon, gjorde det mulig å overføre telefoni ved stadig lave datahastigheter, og feilkorrigerende koding gjorde stadig mer effektiv bruk at den overførte effekten.

Den mottatte effekten Pmottaker er proporsjonal produktet av sendeeffekt, Psender, antennevinning for sender, Gsender , signalsvekking på grunn av avstand, d, og vinning for mottakerantenna, Gmottaker.

\[P_{mottatt} \sim P_{sender} \times G_{sender} \times \frac{1}{{d^2 }} \times G_{motta\ker } \]

Antennevinningen i en håndholdt telefon er naturlig begrenset til 1 (0 dB).  Det var da bare to andre faktorer som til en viss grad kunne forbedres, avstand fra satellitt til mottaker og antennevinning i satellitten. På nedlink, forbindelsen fra satellitt til mottaker, var det mulig å øke utsendt satellitteffekt, men dette er ikke uten videre mulig på opplink, forbindelsen fra mobil til satellitt. Det skyldes at sendeeffekten i en telefon må begrenses av hensyn til helse og sikkerhet.

Lavbanesystemer

Avstanden til en geostasjonær satellitt er omkring 40 000 km. En gruppe ingeniører ved Motorola i USA kom opp med forslag til et system hvor satellittene skulle ha en banehøyde under 1000 km. Men da var ikke satellittene geostasjonære, og for å gi tidskontinuerlig dekning av alle punkt på jordoverflata var det nødvendig å benytte en satellittkonstellasjon. Den bestod opprinnelig av 77 satellitter, nå 66, og systemet fikk dermed navnet Iridium. Til gjengjeld ble typisk avstand til satellittene redusert fra 40 000 km til 1 000 km, og det gir en gevinst på (40/1)2 = 1600. Dermed ble det mulig å realisere et system med håndholdte terminaler. I mange tilfeller må forbindelsen bli satt opp fra bruker til terminal via flere satellitter, og denne rutingen er veldig avansert. I tillegg til at det var 66 satellitter for dekning av jorda, hadde hver satellitt 48 antennestråler slik at omruting måtte skje med ca. 1 minutts intervall.

Tilbake til GEO

Den andre veien å gå var å benytte geostasjonære satellitter, utstyrt med store antenner, både for sending og mottaking. Dette ledet til slike systemer som Thuraya og ACeS. Diameter for satellittantennene var over 12 meter, og disse antennene kunne sette opp et stort antall stråler, typisk 200. Dermed kunne transmisjonsbudsjettet bli oppfylt.

Begge disse systemene er konstruert slik at de er tilpasset GSM-systemet. Når brukeren er innenfor GSM-dekning, kan dette systemet brukes, og GSM er billigere å bruke. Utenfor GSM-dekning kan terminalen operere via satellitt. Systemene er konstruert slik at flest mulig av enhetene i GSM og satellittsystemet er felles.

INMARSAT har også utviklet et system, INMARSAT NEXT, som ved siden av dataoverføring ved høye hastigheter tilbyr mobiltelefoni med håndholdte terminaler. Det benytter satellittene INMARSAT4 som er utstyrt med store antenner og som kan dekke jordkloden med et stort antall smale stråler.

Relatert innhold

Faglig