Состав и структура построения ССС определяется ее назначением, обслуживаемой территорией, принадлежностью к спутниковой службе, типом орбит спутников и т.п.
Но, независимо от перечисленных условий, основными сегментами любой спутниковой системы связи являются:
- наземный;
- пользовательский или сегмент потребителя;
- космический.
Наземный сегмент зависит от типа ССС и, в общем случае, включает Центр управления системой (ЦУС) и земные станции.
ЦУС объединяет:
– центры управления и контроля космической группировкой (ЦУ и ККГ);
– центры управления и контроля наземными средствами (ЦУ и КНС).
Центр управления и контроля космической группировкой контролирует текущее состояние и параметры орбит спутников, при необходимости выдает соответствующие команды для корректировки их положения, информирует центр ЦУ и КНС о ресурсах ИСЗ и их эфемеридах.
Центр управления и контроля наземными средствами отвечает за планирование и распределение ресурсов системы спутниковой связи, контроль ее функционирования в целом.
Земные станции (ЗС) оборудованы приемопередающей аппаратурой и, в зависимости от назначения, конструктивное исполнение их может быть различным. Они могут быть небольшими, типа «трубка в руке» (абонентские терминалы); или в виде малогабаритных станций с диаметром антенн 0,5-2 метра; или же в виде специально построенных зданий, также называемых земными станциями, с большими антеннами диаметром 25-30 метров и передатчиками мощностью до десятков кВт.
В зависимости от назначения станции ЗС могут выполнять функцию:
1) центра коммутации системы (по аналогии с центром коммутации наземной сотовой связи). В этом случае, станция именуется центральной земной станцией (ЦЗС). ЦЗС обрабатывает сигналы вызова абонентов, ретранслируемые спутником, затем формирует сигнал с параметрами вызываемого абонента и излучает его в направлении на спутник. Для управления большим потоком информации в состав станций ЗС включены быстродействующие ЭВМ, в которых имеется банк данных абонентских терминалов;
2) станции сопряжения (шлюза), т.е. ЗС могут быть подключены к источникам и потребителям программ теле - и радиовещания, к узлам коммутации сетей связи общего пользования, например, междугородным телефонным станциям и (или) сотовым системам связи, к сетям Интернет. Это позволяет, например, с помощью сотовой трубки связаться через спутник и земную станцию с любым абонентом сотовой сети или абонентом местной проводной сети. Такие земные станции именуются шлюзовыми станциями (ШС). В большинстве ССС, шлюзовые станции выполняют также функцию ЦЗС, т.е. совмещены.
3) абонентской станции (АС) или абонентского терминала (АТ) - источника и потребителя информации в спутниковой системе связи. В этом случае, земная станция, относится уже к пользовательскому сегменту (сегменту потребителя). В качестве оконечного абонентского оборудования, подключаемого к станции АС, могут быть компьютер, телефон, факсимильный аппарат.
Космический сегмент состоит из группировки ИСЗ. По аналогии с наземной сотовой связью, спутник – это базовая станция, которая ретранслирует сигналы вызова от абонентской станции на станцию ЦЗС и в, соответствии с назначенными ЦЗС параметрами - параметрами частотно-кодового канала связи, производит соединение абонентов.
Конфигурация орбитальной группировки (количество спутников, параметры их движения, вид орбиты) зависит от назначения системы, требуемой зоны обслуживания и других факторов.
В зависимости от вида орбиты (рис. 5.13), ССС классифицируют на:
- геостационарные GEO (Geostationary Earth Orbit);
- среднеорбитальные или средневысотные MEO ( Medium Earth Orbit );
- низкоорбитальные или низковысотные LEO ( Low Earth Orbit );
- эллиптические околоземные E EO (Elliptical Earth Orbit) [10].
Рис. 5.13 Виды орбит ССС
Геостационарные системы (GEO) – это системы, космический сегмент которых, расположен на высоте примерно 36 000 км, причем скорость вращения ИСЗ обеспечивают равной скорости вращения Земли. Тем самым достигают эффекта «неподвижности» ИСЗ относительно точки наблюдения, расположенной на Земле. Если ширину диаграммы направленности антенных систем ИСЗ выбрать равной 17,3°, то трех спутников достаточно для полного покрытия территории Земли.
Геостационарная орбита может быть экваториальной, т.е. наклонение плоскости орбиты совпадает с плоскостью экватора.
Средневысотные ССС (MEO) являются промежуточным звеном между геостационарными и низкоорбитальными. ИСЗ средневысотных ССС располагаются в основном на круговых орбитах, находящихся на высотах от 5000 до 15 000 км.
В низкоорбитальных ССС (LEO) спутники располагаются на круговых орбитах, на высотах от 700 до 1500 км. В зависимости от наклонения плоскости орбиты относительно экватора (α), различают: низкие экваториальные (α = 0°); полярные (α = 90°) и наклонные (α ≠ 0°) орбиты.