사용자:苦笑/작업장3

통신위성은 통신을 주목적으로 우주에 머무르고 있는 인공 위성이다. 현대의 통신 위성들은 정지궤도, 몰니야 궤도, 다른 타원궤도과 저 (극 와 비극궤도)등 다양한 지구궤도를 사용한다.

고정된 (점대점) 서비스를 위하여, 통신위성은 마이크로파 중계 잠수함 통신 케이블과 서로 보완하는 기술을 제공한다. 통신위성들은 케이블과 같은 기술이 사용불가능한 경우, 선박, 차량, 항공기, 휴대용 단말, TV와 라디오방송과 같은 이동통신분야에서도 사용된다.

역사

See: 정지궤도 and 지구 동기궤도 위성.

초기 임무

최초의 인공위성은 소비에트의 스푸쿠니크 1로, 1957년 10월 4일 발사되었다. 위성에는 20.005MHz와 40.002MHz 두개의 주파수에서 동작하는 라디오-송신기가 장착되어 있었다. 첫번째 통신 중계를 위한 미국 위성은 1958의 프로젝트 SCORE로 음성 메시지를 저장후 전달 하기위한 테이프 녹음기를 장착하였다. 이 위성은 미국대통령 아이젠하워의 크리스마스 인사를 전세계에 발송하는데 사용되었다. 미항공우주국은 에코 위성을 1960년 발사했다.

텔스타는 최초의 능동,직접중계위성이다. 1962년 7월 10일 AT&T에 소속되어 AT&T, 벨연구소, NASA, 영국의 중앙우체국, 프랑스의 French National PTT (우체국)간의 위성통신 개발을 위한 다국적 조약의 일부분으로써, 케이프 커네버럴에서 NASA에 의해서 발사되었다. 텔스타는 2시간 36분을 공전주기로 갖고, 적도를 기준으로 45도 틀어져있는 타원형궤도에 올려졌다.

지구동기궤도 위성의 직접적인 선조는 1963년 7월 26일에 발사된 허프의 Syncom 2 이다. Syncom 2는 일정한 속도로 지구주변을 하루에 한바퀴씩 돌았다. 하지만 이것도 역시, 적도와 평행한 궤도가 아니었기 때문에 위성을 추적하기위해서는 특별한 장비가 필요했다.

정지궤도

정지궤도위성은 일정한 속도로 하루에 한번씩 적도를따라 지구주위를 돈다. 정지궤도위성을 지구에 있는 관측자가보면 한자리에 머물러있는 것처럼 보인다.

정지궤도는 통신분야에서 유용하게 사용된다. 지상에 위치한 안테나의 경우 항상 위성쪽을 바라봐야 하는데 정지궤도위성은 고가의 추가 장비를 사용하여 위성의 움직임을 쫓을 필요가 없기 때문이다. 통신분야(지상 TV망)의 경우 많은수의 지상안테나가 필요하다. 하지만 위성을 정지궤도에 올리게 되면, 위성을 발사하는데 추가비용이 발생하더라도, 지상안테나를 비롯한 장비의 수를 줄일 수 있으므로 비용측면에서 합리적이라고 말할 수 있다.

정지궤도 통신위성의 개념은 아서 C. 클라크에 의해서 처음 제안되었다. 1945년 클라크는 "Extra-terrestrial Relays"라는 기고문을 영국의 잡지 Wireless World를 통하여 발표하였다. 이 글은 무선통신 중계를 위한 정지궤도위에 인공위성을 배치하는것에 대한 아이디어를 서술하고 있다. 덕분에 아서 C. 클라크는 통신위성의 고안자로 많이 언급된다.

정지궤도에 진입한 최초의 정지궤도 위성은 1964년 8월 19일에 발사된 Syncom 3이다. 위성은 서경/동경 180°(날짜변경선)상에 자리잡았다. 이 위성은 같은해 도쿄, 일본에서 열린 1964년 하계올림픽을 미국으로 중계하는데 사용되었으며, 이것은 태평양을 횡단한 최초의 위성중계 방송이었다.

곧이어 인텔샛 1호 (별명 : Early Bird)가 1965년 4월 6일에 서경 28°상으로 발사되었다. 이 위성으로 인하여 대서양을 건너 통신을 할 수 있게 되었다.

1972년 9월 9일, 미국에 서비스를 공급한 최초의 정지궤도 위성인 Anik A1이 Telesat Canada에 의해서 발사되었다. 더불어 미국의 Western Union은 Westar 1을 1974년 4월 13일 발사하였다.

1974년 12월 19일, 궤도 상에서 3축 안정화가 가능한 세계 최초의 위성 Symphonie가 프랑스와 독일에 의해서 발사되었다.

After the launches of Telstar, Syncom 3, Early Bird, Anik A1, and Westar 1, RCA Americom (later GE Americom, now SES Americom) launched Satcom 1 in 1975. It was Satcom 1 that was instrumental in helping early cable TV channels such as WTBS (now TBS Superstation), HBO, CBN (now ABC Family), and The Weather Channel become successful, because these channels distributed their programming to all of the local cable TV headends using the satellite. Additionally, it was the first satellite used by broadcast television networks in the United States, like ABC, NBC, and CBS, to distribute programming to their local affiliate stations. Satcom 1 was widely used because it had twice the communications capacity of the competing Westar 1 in America (24 transponders as opposed to the 12 of Westar 1), resulting in lower transponder-usage costs. Satellites in later decades tended to have even higher transponder numbers.

By 2000, Hughes Space and Communications (now Boeing Satellite Development Center) had built nearly 40 percent of the more than one hundred satellites in service worldwide. Other major satellite manufacturers include Space Systems/Loral, Orbital Sciences Corporation with the STAR Bus series, Indian Space Research Organization, Lockheed Martin (owns the former RCA Astro Electronics/GE Astro Space business), Northrop Grumman, Alcatel Space, now Thales Alenia Space, with the Spacebus series, and EADS Astrium.

지구 저궤도 위성

지구 저궤도 (LEO)는 통상 지구표면으로부터 400Km 떨어진 원형의 궤도를 지칭한다. 이 궤도의 공전주기(지구주위를 한바퀴 도는데 걸리는 시간)는 약 90분 정도이다. 낮은 궤도로 인하여, 이 궤도상의 위성들은 대략 1000Km 떨어진 부위성의 지점에서만 관측이 가능하다. 또한, 지구 저궤도 위의 위성들의 지표면에 대한 상대적 위치는 지속적으로 빠르게 변한다. 그래서 제한된 지역에서 사용하기 위해서 일지라도 통신연결의 끊김없이 이용하기 위해서는 많은 수의 위성이 필요하게 된다.

지구 저궤도에 위성을 쏘아 올리는 것은 정지궤도에 비해 저렴하다. 또, 지상에 근접해 있기 때문에 높은 출력의 신호 레벨(두 점사이의 신호의 세기는 거리의 제곱에 비례하여 감쇄한다.)이 요구되지 않는다. 위성의 수와 그들의 가격 사이에는 상충관계가 존재한다. 추가로, 두 종류의 임무를 지원하기 위해서 사용되는 위성체와 지상국 장비는 중요한 차이가 존재한다.

여러대의 위성이 모여 군무를 이루는 것을 위성편대라고 부른다. 위성편대로는 위성전화서비스를 제공하기 위한 이리듐과 Globalstar를 예로 들 수 있다. 이리듐 시스템은 66개의 위성으로 이루어져 있다. 또 다른 지구 저궤도 위성편대는 마이크로소프트의 사업가 폴 알랜으로 부터 후원을 받은 Teledesic으로 840개의 위성이 편대에 소속되어 있다. 이 숫자는 추후에 288개로 줄어들었으며, 종국에 가서는 오직 한대의 시험용 위성만 발사를 하였다.

지구 저궤도위성은 특정한 위치에서 정보를 수신하여 이를 저장하였다가 위성이 공전하여 다른 위치로 이동 저장해 놓은 정보를 송신함으로써 지구상의 불연속적인 지역 사이에서 정보를 대량으로 전송하는 것이 가능한데, 캐나다의 CASSIOPE위성이 CASCADE 시스템을 사용하여 위와 같은 응용 시스템을 사용할 예정이다. 또 다른 저장과 송신방식을 사용한 위성으로 Orbcomm이 있다.

몰니야 위성

As mentioned, 정지궤도는 적도에 머물러야 한다는 제약조건이 있다. As a consequence, 고위도 지방에 서비스를 제공하기에 알맞지 않을 수도 있다. 고위도 지방에서는 적도상에 위치한 정지궤도 위성이 지평선에 가까이 보이기 때문이다. 이는 연결성 문제와 다중경로 ( 지상에 반사되어 도달한 신호와 안테나에 도착한 신호사이의 간섭 현상) 문제를 야기시킨다. 몰니야 시리즈의 첫번째 위성은 1965년 4월 23일 발사되었으며, 모스코에 위치한 상향링크 송신국에서 시베리아와 Norilsk, Khabarovsk, Magadan, Vladivostok에 있는 러시아 극동지역의 하향링크 수신국으로 TV 신호를 전송하는 시험용으로 사용되었다. [[1967]년 11월 소비에트 공학자들은 추후 몰니야 위성에 기반한 Orbital이라 불리는 독특한 국영 TV네트워크 시스템을 만들었다.

몰니야 궤도는 이러한 경우 매력적인 대안이 될 수 있다. 몰니야 궤도는 경사 궤적이 높아, 지정된 위치에서 높은 엘레베이션을 확보 할 수 있다. (엘레베이션이란 지평선을 기준으로 위성의 위치를 의미한다. 따라서 위성이 지평선에 있다면 영(0) 엘레베이션을 가지고 있다고 하고, 위성이 바로 머리 위에 있다면 90도의 엘레베이션을 가지고 있다고 할 수 있다. )

몰니야 궤도는 위성이 대부분의 시간을 고위도 지방 상공을 경유하도록 설계되어 있다. 이 궤도의 주기는 12시간이며, 위성이 지구 주위를 2바퀴(24시간=하루) 돌때마다 서비스 목표지역에서는 8시간동안 위성을 운용 할 수 있다. 이러한 방식으로 3대의 위성 편대 ( 한대의 여분을 추가 )를 사용하면 끊김 없이 위성 서비스를 제공할 수 있다.

몰니야 위성은 일반적으로 [[러시아] 전역에 TV와 전화 서비스를 제공해주는데 사용된다. 몰니야 위성의 다른 응용 분야로는 이동 무선 시스템을 들 수 있다. 낮은 저위도 지방일지라도 높은 빌딩들이 통신에 장애가되기 때문에 도심지를 지나갈 때면 좋은 연결성을 갖게 하기 위해서 높은 엘레베이션을 가지고 있는 위성에 접속을 해주어야 한다.

활용분야

음성통신

통신위성의 활용분야의 가장 대표적인 예로 대륙간 장거리 전화를 들 수 있다. 공중 교환 전화망이 유선전화의 telephone call을 지상국으로 전달한다. 지상국은 이를 고정궤도 위성으로 전송한다. 하향링크 역시 비슷한 경로를 따라서 음성신호가 전송된다. 광케이블을 사용한 해저케이블분야의 발전으로 20세기 후반에 와서 고정궤도 위성을 이용한 장거리 전화는 감소세로 돌아섰다. 하지만, 어센션 섬, 세인트헬레나, 디에고 가르시아 섬, 이스터 섬과 같이 대륙으로 부터 멀리 떨어져 있어 해저케이블이 서비스 되지 않는 지역에서는 여전히 사용되고 있다. 또한 남아메리카, 아프리카, 캐나다, 중국, 러시아, 호주등 유선전화망이 드문 대륙과 국가에서도 사용되고 있으며, 남극과 그린란드를 연결하는데 사용되고 있다.

Satellite phones connect directly to a constellation of either geostationary or low-earth-orbit satellites. Calls are then forwarded to a satellite teleport connected to the Public Switched Telephone Network or to another satellite phone system.

위성 텔레비전

위성방송

텔레비젼은 정지궤도 위성의 주요한 시장으로 떠올랐다. 텔레비젼 방송에서는 넓은대역폭의 상대적으로 적은 수의 신호들을 동시에 다수의 수신자에게 전송할 수 있는 능력이 요구되는데, 이는 정지위성 통신위성이 적합하다. Direct Broadcast Satellite (DBS)과 Fixed Service Satellite (FSS) 두가지 방식의 위성이 텔레비젼 방송과 라디오를 위해서 사용된다.

북미 이외의 지역, 특히나 유럽의 경우 FSS와 DBS의 정의가 혼용되어 사용된다. 유럽에서 사용되는 대부분의 direct-to-home 텔레비젼용 위성은 미국에서 사용되는 DBS급의 위성만큼이나 고출력 전력을 가지고 있지만 use the same linear polarization as FSS 급의 위성. Examples of these are the Astra, Eutelsat, and Hotbird spacecraft in orbit over the European continent. Because of this, the terms FSS and DBS are more so used throughout the North American continent, and are uncommon in Europe.

Fixed Service Satellite

Fixed Service Satellites use the C band, and the lower portions of the K_u bands. They are normally used for broadcast feeds to and from television networks and local affiliate stations (such as program feeds for network and syndicated programming, live shots, and backhauls), as well as being used for distance learning by schools and universities, business television (BTV), Videoconferencing, and general commercial telecommunications. FSS satellites are also used to distribute national cable channels to cable television headends.

Free-to-air satellite TV channels are also usually distributed on FSS satellites in the K_u band. The Intelsat Americas 5, Galaxy 10R and AMC 3 satellites over North America provide a quite large amount of FTA channels on their K_u band transponders.

The American Dish Network DBS service has also recently utilized FSS technology as well for their programming packages requiring their SuperDish antenna, due to Dish Network needing more capacity to carry local television stations per the FCC's "must-carry" regulations, and for more bandwidth to carry HDTV channels.

Direct broadcast satellite

A direct broadcast satellite is a communications satellite that transmits to small DBS satellite dishes (usually 18 to 24 inches or 45 to 60 cm in diameter). Direct broadcast satellites generally operate in the upper portion of the microwave K_u band. DBS technology is used for DTH-oriented (Direct-To-Home) satellite TV services, such as DirecTV and DISH Network in the United States, Bell TV and Shaw Direct in Canada, Freesat in the UK and Sky Digital in the UK, the Republic of Ireland, and New Zealand.

Operating at lower frequency and lower power than DBS, FSS satellites require a much larger dish for reception (3 to 8 feet (1 to 2.5m) in diameter for K_u band, and 12 feet (3.6m) or larger for C band). They use linear polarization for each of the transponders' RF input and output (as opposed to circular polarization used by DBS satellites), but this is a minor technical difference that users don't notice. FSS satellite technology was also originally used for DTH satellite TV from the late 1970s to the early 1990s in the United States in the form of TVRO (TeleVision Receive Only) receivers and dishes. It was also used in its K_u band form for the now-defunct Primestar satellite TV service.

Satellites for communication have now틀:When? been launched that have transponders in the K_a band, such as DirecTV's SPACEWAY-1 satellite, and Anik F2. NASA as well has launched experimental satellites using the K_a band recently.

Mobile satellite technologies

Initially available for broadcast to stationary TV receivers, by 2004 popular mobile direct broadcast applications made their appearance with that arrival of two satellite radio systems in the United States: Sirius and XM Satellite Radio Holdings. Some manufacturers have also introduced special antennas for mobile reception of DBS television. Using GPS technology as a reference, these antennas automatically re-aim to the satellite no matter where or how the vehicle (that the antenna is mounted on) is situated. These mobile satellite antennas are popular with some recreational vehicle owners. Such mobile DBS antennas are also used by JetBlue Airways for DirecTV (supplied by LiveTV, a subsidiary of JetBlue), which passengers can view on-board on LCD screens mounted in the seats.

Satellite radio

Satellite radio offers audio services in some countries, notably the United States. Mobile services allow listeners to roam a continent, listening to the same audio programming anywhere.

A satellite radio or subscription radio (SR) is a digital radio signal that is broadcast by a communications satellite, which covers a much wider geographical range than terrestrial radio signals.

Satellite radio offers a meaningful alternative to ground-based radio services in some countries, notably the United States. Mobile services, such as Sirius, XM, and Worldspace, allow listeners to roam across an entire continent, listening to the same audio programming anywhere they go. Other services, such as Music Choice or Muzak's satellite-delivered content, require a fixed-location receiver and a dish antenna. In all cases, the antenna must have a clear view to the satellites. In areas where tall buildings, bridges, or even parking garages obscure the signal, repeaters can be placed to make the signal available to listeners.

Radio services are usually provided by commercial ventures and are subscription-based. The various services are proprietary signals, requiring specialized hardware for decoding and playback. Providers usually carry a variety of news, weather, sports, and music channels, with the music channels generally being commercial-free.

In areas with a relatively high population density, it is easier and less expensive to reach the bulk of the population with terrestrial broadcasts. Thus in the UK and some other countries, the contemporary evolution of radio services is focused on Digital Audio Broadcasting (DAB) services or HD Radio, rather than satellite radio.

아마추어 라디오

Amateur radio operators have access to the OSCAR satellites that have been designed specifically to carry amateur radio traffic. Most such satellites operate as spaceborne repeaters, and are generally accessed by amateurs equipped with UHF or VHF radio equipment and highly directional antennas such as Yagis or dish antennas. Due to launch costs, most current amateur satellites are launched into fairly low Earth orbits, and are designed to deal with only a limited number of brief contacts at any given time. Some satellites also provide data-forwarding services using the AX.25 or similar protocols.

위성 인터넷

After the 1990s, satellite communication technology has been used as a means to connect to the Internet via broadband data connections. This can be very useful for users who are located in very remote areas, and cannot access a broadband connection.

국사적 사용

Communications satellites are used for military communications applications, such as Global Command and Control Systems. Examples of military systems that use communication satellites are the MILSTAR, the DSCS, and the FLTSATCOM of the United States, NATO satellites, United Kingdom satellites, and satellites of the former Soviet Union. Many military satellites operate in the X-band, and some also use UHF radio links, while MILSTAR also utilizes Ka band.

항법

흥미로운 위성활용분야로 GPS(Global Positioning System)가 있다. GPS의 첫번째 용도는 현재위치와 목적지간의 경로 안내이다. 24개에서 32개의 네트워크로 연결된 위성이 지구 중계도에 등간격으로 위치하여 이러한 역할을 수행하고 있다. 1.57542Ghz와 1.2276 GHz의 주파수를 사용하여 정보를 전송하고, 지구에 위치한 수신기는 4개의 위성에서 송신한 신호를 선택하여 동시에 수신한다. 수신기는 마이크로프로세서를 사용하여 수신한 신호를 가지고 현재의 위치를 계산하여 위도와 경도로 정확히 표시해준다.

함께 보기

Broadcasting Satellite (Japanese)
Commercialization of space
COMSAT Corporation
Data Transmission Network
DBS satellite
DVB
DigiCipher 2
DSCS satellite
free-space optical communications
FLTSATCOM satellite
Intelsat organization
Integral Satcom Initiative European Technology Platform
Intersputnik organization
List of communications satellite firsts
List of communication satellite companies
List of orbits
MILSTAR - the Military Strategic and Tactical Relay satellite system
Moonbounce
Reconnaissance satellite
PanAmSat Corp.
Project West Ford
Satellite dish
Satmodem
Satellite radio
Satellite space segment
Spacebus
Symphonie
Submarine communications cable
Telesat
Telstar satellite
VSAT satellite terminal

틀:Satcomm