نظام الاتصالات الأرضية باستخدام تقنيات الإرسال عبر الأقمار الصناعية

نظام اتصالات أرضي يسهل الصوت والفيديو والبيانات وأي نوع آخر من الاتصالات داخل منطقة جغرافية محلية مع توفير عدد كبير للغاية من قنوات الاتصال، وفي وقت واحد بتكلفة منخفضة للغاية وهي تتألف على الأقل من ساتل أرضي محليين “LTS” ويجب أن يكونا موجودين في صاري، أو أي هيكل داعم آخر ولكل “LTS” معدات اتصال عالية التردد تتوافق إلى حد كبير مع قمر صناعي ثابت بالنسبة إلى الأرض.

أساسيات نظام الاتصالات الأرضية باستخدام تقنيات الإرسال عبر الأقمار الصناعية

للإرسال الرقمي للفيديو أو الصوت أو البيانات مرتبة إلى الإرسال في النطاق “L” أي “1 جيجاهيرتز” – “2 جيجاهيرتز أو النطاق “S” أي “2 جيجاهيرتز ” – “4 جيجاهيرتز”، أو نطاق التردد العالي مع ناتج قدرة منخفض نسبياً ويفضل تركيب هوائي شامل الاتجاهات للإرسال في مستوى أفقي جوهري، كما يمكن تحويل الإشارات رقمياً وفقاً لـ “MPEG-2” أو وفقاً لأي خوارزمية إشارة معروفة.

تعد الاتصالات الصوتية والمرئية والبيانات من القطاعات ذات الأهمية المتزايدة بسرعة ويتم استخدام دوائر الاتصالات الأرضية الحالية، وقنوات الاتصال الراديوية وأنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية على نطاق واسع، كما تُستخدم أنظمة الكابلات المخصصة أيضاً لتغطية المناطق الجغرافية المحلية بعدد كبير من القنوات التلفزيونية ويمكن استخدام أنظمة الكابلات هذه لأغراض نقل البيانات.

تم تطوير تقنيات الإرسال الرقمي ونتيجة لذلك أصبح البث التلفزيوني الرقمي للمستهلك متاحاً من أجهزة الإرسال والاستقبال عبر الأقمار الصناعية، وبسبب التقنيات الرقمية المستخدمة ولم يُعد عدد البرامج التي يتم إرسالها بواسطة كل جهاز مرسل مستجيب برنامجاً واحداً فقط، حيث يمكن للعديد من البرامج يتم إرسالها في وقت واحد عن طريق كل جهاز مرسل مستجيب.

ومع ذلك بالنسبة بتقنيات الإرسال الأرضي لم يتم تطوير نظام مناسب بعد ولكن من الممكن أن يتم توفير مثل هذا النظام المخصص في غضون السنوات القليلة القادمة، وسيتطلب ذلك تطوير المشفرات ومفككات التشفير المناسبة، والتي تم تطويرها خصيصاً لتقنيات الإرسال الرقمي الأرضي ونطاقات التردد المستخدمة اليوم لأغراض الإرسال التلفزيوني الأرضي.

• “LTS” هي اختصار لـ “local terrestrial satellite”.

• “MPEG” هي اختصار لـ “Moving Picture Experts Group”.

مبدأ عمل نظام الاتصالات الأرضية باستخدام تقنيات الإرسال عبر الأقمار الصناعية

إنّ تقنيات الإرسال الساتلي الحالية يمكن استخدامها أيضاً للإرسال الأرضي ونتيجة لذلك يمكن لمستخدم لديه معدات مخصصة لاستقبال إشارات الأقمار الصناعية الرقمية، أن يستخدم نفس المعدات لاستقبال الإرسال الأرضي ويتم تحقيق ذلك من خلال ترتيب معدات الاتصال من النوع المستخدم في الأقمار الصناعية، مثل الأقمار الصناعية الأرضية المحلية “LTS” في صاري أو أي أساس مناسب آخر.

يعتمد الإرسال من “LTS” على أحد المعايير التقليدية للإرسال الرقمي كما هو مستخدم اليوم من قبل الأقمار الصناعية المدارية التقليدية المستقرة بالنسبة إلى الأرض، وعلى سبيل المثال “MPEG-2” أو “MPEG-1” أو أي معيار آخر مناسب لأغراض الصوت أو الفيديو أو نقل البيانات، والمعيار المفضل هو “MPEG-2” المشكل بالتردد ومتوافق أيضاُ مع “MPEG-1″، ولكن يمكن أيضاً استخدام معايير أخرى معروفة أو مستقبلية.

ويمكن استخدام تقنيات الإرسال بتشكيل الاتساع “AM” كبديل للتردد المشكل “FM” وتقنيات الإرسال ويرسل كل “LTS” باستخدام طاقة ناتج منخفضة نسبياً، ومع ترتيب هوائي يفضل ألّا يكون له تأثير اتجاهي أو يكون له تأثير ضئيل، ونتيجة لذلك يمكن ترتيب عدد مناسب من “LTS” لتغطية منطقة جغرافية محلية ممّا يتيح للسكان الوصول إلى قنوات الاتصال الفردية للبيانات والفيديو أي التلفاز والاتصالات الصوتية.

يشتمل نظام الاتصالات الأرضية على قمر أرضي محلي واحد على الأقل “LTS” ويفضل أن يكون موجوداً في صاري أو أي هيكل داعم آخر، ولكل “LTS” معدات اتصال عالية التردد تتوافق بشكل كبير مع قمر صناعي ثابت بالنسبة إلى الأرض للإرسال الرقمي للفيديو أي صوت أو بيانات، ومرتبة للإرسال في النطاق L أو النطاق S أو نطاق تردد أعلى مع ناتج طاقة منخفض نسبياً مع تركيب هوائي متعدد الاتجاهات بشكل مفضل للإرسال في المستوى الأفقي إلى حد كبير.

كما أنّ تقنيات الاتصال الحالية المستخدمة لأغراض الاتصالات الساتلية الرقمية يمكن استخدامها أيضاً لأغراض الاتصالات الأرضية، ولم يتم إدراك هذه الحقيقة من قبل وبالتالي تم توجيه جميع الجهود البحثية لتطوير تقنيات بديلة، ممّا يسهل الإرسال الرقمي داخل نظام القنوات التلفزيونية التقليدية.

• “AM” هي اختصار لـ “Amplitude modulation”.

• “FM” هي اختصار لـ “Frequency Modulation”.

تطور عمل نظام الاتصالات الأرضية باستخدام تقنيات الإرسال عبر الأقمار الصناعية

يتم ترتيب معدات الاتصال من النوع المستخدم حالياً في أقمار الاتصالات الحديثة التي تدور حول الأرض في صاري أو أي بنية مناسبة أخرى وبالتالي تشكل قمراً أرضياً محلياً “LTS”، كما تتصل المستجيبات بنظام هوائي متعدد الاتجاهات ويفضل أن تستخدم الأطراف التي تستخدم النظام هوائيات مكافئة يمكن توجيهها نحو نظام الهوائي متعدد الاتجاهات المذكور.

يُظهر “LTS” بتغطية دائرية ومقيدة جغرافياً إلى حد كبير وحدودها محددة وعدد من الهوائيات المكافئة وكل منها متصل بالمعدات من النوع المستخدم للاستقبال، وفك تشفير الإشارات الرقمية من نفس النوع المرسلة من الأقمار الصناعية التقليدية ويتم تغذية الناتج من هذا النوع من المعدات شكل مفيد إلى الكمبيوتر، ويمكن عرض إشارة الفيديو على شاشة أو شاشة تلفاز أو أي وسيلة أخرى مع تحويل الإشارة الصوتية إلى صوت من نظام مكبر الصوت.

وفيما يتعلق باتصالات البيانات قد يكون الأمر نفسه متعدد الاتجاهات قد يستقبل الكمبيوتر المزود بمعدات ذات صلة لاستقبال أو إرسال الإشارات إشارات من جهاز كمبيوتر إلى “LTS”، وبالتالي الاتصال إمّا بأجهزة الكمبيوتر الأخرى المتصلة بـ “LTS” أو مع أنظمة الاتصالات الأخرى التي تتواصل مع “LTS”.

يمكن تحقيق ذلك عن طريق ترتيب أكثر من “LTS” في صاري أو هيكل داعم آخر ومفصولة بمسافة عمودية مناسبة، وعلاوة على ذلك يمكن ترتيب هذه الصواري أو الهياكل الداعمة متباعدة أفقياً عن بعضها البعض بشرط أن يكون لدى المستخدم تركيب هوائي اتجاهي مناسب، وعلى سبيل المثال هوائي مكافئ أو متعدد الحزم الهوائي الاتجاهي.

والهوائيات المتصلة بأجهزة الإرسال والاستقبال الخاصة بـ “LTS” المستخدمة تتطلب فقط أن تكون متباعدة عن بعضها ببعض درجات، وفيما يتعلق بموقع المستخدم لتقليل التداخل من “LTS” المجاور إلى مستوى مقبول أي مع التداخل من “LTS” المجاور غير المختار خفضت إلى حد كبير إلى لا شيء، حيث يشتمل الاتصال بين أجهزة الإرسال والاستقبال الخاصة بـ “LTS” المستخدم والمستخدمين على نقل طاقة ناتج منخفض.

وعادة ما تكون طاقة الناتج من “2 واط” – “5 واط” وعلى الرغم من إمكانية استخدام طاقة الناتج المتزايدة أيضاً، ويتم استخدام الإرسال عبر نطاق التردد العالي ويفضل أن يبدأ من النطاق “S” أي “2 جيجاهيرتز” – “4 جيجاهيرتز”، ولكن يتراوح حتى “400 جيجاهيرتز”، ومع ذلك يمكن أن يتم الإرسال خارج هذه الحدود.

تتيح طاقة الناتج المنخفضة جنباً إلى جنب مع الإرسال عالي التردد تقييد الإرسال إلى منطقة جغرافية محلية مقيدة مسبقاً، وعن طريق زيادة أو تقليل طاقة الناتج المرسلة يمكن تعديل المنطقة التي يغطيها “LTS” حسب الرغبة، ويمكن أيضاً استخدام تعديلات على نظام الهوائي لا سيما إذا حدث تداخل بين اثنين أو أكثر من “LTS” لهما مواقع مختلفة، حيث يمكن تقليل الناتج في الاتجاه غير المرغوب فيه كبديل لتقليل قدرة الناتج.