Estación terrestre ( esp. Estación terrestre ) - según la definición de la Unión Internacional de Telecomunicaciones [1] - una estación del servicio de comunicaciones espaciales ubicada en la superficie de la Tierra (incluidos los barcos) o en un avión dentro de la atmósfera, debajo de la límite del espacio . Una estación terrena se comunica con estaciones espaciales instaladas a bordo de naves espaciales , o con otras estaciones terrenas a través de repetidores ubicados en el espacio . El término "estación terrestre" ha estado en uso desde finales de la década de 1960 [2] [3]y adoptada para distinguirla de una estación terrestre que opera en una red de comunicación por radio terrestre y que no utiliza naves espaciales [4] .
Las estaciones terrestres utilizadas en los sistemas de comunicación espacial se pueden dividir en dos grandes clases: estaciones utilizadas para controlar y controlar naves espaciales y comunicarse con ellas ( ing. TT & C - seguimiento, telemetría y comando ) y estaciones de redes de comunicación satelital utilizadas para transferir información entre ellos a través de satélites de telecomunicaciones especializados . La composición de la estación terrena, en su forma más general, incluye comunicaciones espaciales ( una antena con equipo de recepción y/o transmisión), equipo de formación de canales que transmite información a través de un canal de radio, equipo de procesamiento de datos y equipo de interfaz para transmitir información a través de redes terrestres . La composición y disposición específicas del equipo de la estación terrena varía en un rango muy amplio dependiendo de las tareas realizadas, la distancia a la nave espacial y el tipo de su órbita [5] .
Las estaciones de comunicación espacial aparecieron a fines de la década de 1950 para operar naves espaciales lanzadas a órbitas cercanas a la Tierra y al espacio profundo . Inicialmente, tales estaciones formaban parte de complejos de comando y medición que rastrean naves espaciales, reciben telemetría y datos aplicados de ellos, y transmiten comandos, configuraciones y programas. Para la transmisión de programas de televisión, comunicaciones telefónicas y telegráficas a través de los primeros satélites de telecomunicaciones , también se utilizaron los equipos y capacidades de las estaciones de mando y medición [6] [7] . Desde mediados de la década de 1960, las comunicaciones por satélite comenzaron a desarrollarse activamente como una industria separada. Comenzaron a crearse redes y sistemas satelitales que brindan canales troncales de comunicación y transmisión a distancias globales, como el " COMSAT " estadounidense, el " Orbit " soviético [8] , el " Intelsat " internacional, para los cuales se desarrollaron estaciones terrenas especiales y construido. En la década de 1970, la instalación de estaciones terrenas móviles, que proporcionaban comunicaciones telefónicas globales, comenzó en barcos y luego en otros objetos móviles. Desde la década de 1980 se inició el desarrollo de la banda Ku de alta frecuencia para las comunicaciones por satélite , lo que permitió reducir significativamente el tamaño de las antenas y el coste de las estaciones terrenas. En la década de 1990 se produjo una transición de las comunicaciones y radiodifusión por satélite analógicas a las digitales , y se inició la distribución masiva de estaciones terrenas tanto en el campo de la recepción individual de TV como en el de transmisión de datos [9] . En la década de 2010, como resultado del desarrollo de la banda Ka de frecuencia aún más alta y la aparición de satélites de comunicación de alta capacidad ( ing. HTS ), el costo de las comunicaciones por satélite se redujo significativamente [10] , lo que condujo a un fuerte aumento del número de estaciones terrenas de abonado [11] . La próxima ronda de uso masivo de estaciones terrenas satelitales puede estar asociada con el desarrollo de sistemas de órbita baja de alta capacidad como Starlink y OneWeb [12] .
Las estaciones terrestres para el control y monitoreo de servicios están diseñadas para recibir información telemétrica de la nave espacial, transmitir acciones y programas de control a la nave espacial, realizar mediciones de trayectoria (medir las coordenadas angulares del vehículo y la distancia a él), monitorear el estado y operación del carga útil del vehículo durante las pruebas de vuelo y durante la operación [13] . Dichas estaciones son parte del Complejo de Comando y Medición, un conjunto de herramientas y servicios que controlan el vuelo de vehículos de lanzamiento y objetos espaciales. Los puntos del complejo mando-medida pueden estar ubicados en tierra, en barcos oa bordo de aeronaves [14] . Como parte de las estaciones de control de los propietarios de constelaciones de satélites y autoridades de supervisión , también existen herramientas de geolocalización de estaciones terrenas de comunicaciones satelitales y búsqueda de fuentes de interferencia en redes satelitales [15] [16] .
Las estaciones de comunicación del espacio profundo están diseñadas para la comunicación por radio entre los centros de control y las naves espaciales ubicadas a una distancia considerable de la Tierra. Para garantizar la recepción de señales débiles de naves espaciales y la transmisión de información a distancias espaciales, estas estaciones están equipadas con grandes antenas reflectoras que proporcionan una alta ganancia de señal, transmisores potentes y receptores de bajo ruido altamente sensibles [18] [19] .
Los tipos de estaciones terrenas de satélite (ESSS) y sus áreas de aplicación son muy diversos y su rango es extremadamente amplio. Es posible dividir las ZSSS según los servicios prestados (transmisión y recepción de información de video, datos, voz, etc.), según la ejecución (fijo, portátil, móvil, móvil), según el rol en la red satelital (suscriptor, red troncal, central), según el método de organización de las comunicaciones (recepción, transcepción, transmisión solamente), rango de frecuencia de funcionamiento ( UHF , banda L, banda S , banda C , banda X , banda Ku , banda Ka [20] ), por el tipo de órbita utilizada para las naves espaciales de comunicación ( geoestacionaria , elíptica alta , media y baja ). Para los consumidores de servicios de comunicación, las estaciones terrenas de abonado son de gran interés, cuya apariencia está determinada principalmente por dos características. El primero es el tipo de órbita utilizada y, en consecuencia, la lejanía de la estación respecto al satélite de retransmisión y la necesidad de acompañarlo de una antena. La segunda es que la estación terrena pertenezca a uno de los principales servicios satelitales: fijo , de radiodifusión o móvil [21] .
Las estaciones de abonado del servicio de radiodifusión (RSS) son dispositivos que reciben programas de televisión y radio emitidos a través de satélites de comunicación [22] . La radiodifusión satelital moderna se lleva a cabo a través de vehículos geoestacionarios que están estacionarios con respecto al observador terrestre, lo que permite el uso de sistemas de antenas relativamente simples que apuntan al satélite una vez y no requieren su seguimiento posterior [23] . Las estaciones receptoras de radiodifusión por satélite operan tanto en redes de distribución, entregando programas a los centros regionales de televisión y más allá a través de redes terrestres locales a los consumidores, como en redes de transmisión directa , entregando contenido a receptores individuales y estaciones principales de redes de cable [24] .
Las estaciones receptoras para la transmisión por satélite incluyen una antena , un amplificador-convertidor receptor , una ruta de cable y un receptor de satélite (receptor). En la recepción individual, el receptor se instala directamente en el abonado (puede formar parte de un televisor o de un ordenador ), y en los centros de televisión y las cabeceras, los receptores forman parte de su equipamiento. Las estaciones receptoras de transmisión directa operan en la banda Ku y están equipadas con antenas que varían en tamaño desde varias decenas de centímetros hasta un metro y medio [23] . Las estaciones de la red de distribución también utilizan la banda C inferior, ya que es más resistente a las condiciones climáticas y las antenas son más grandes [25] .
El servicio fijo por satélite (SFS) incluye estaciones terrenas instaladas de forma permanente en un lugar determinado o que cambian de ubicación dentro de un área determinada [22] . Las estaciones del SFS reciben y transmiten datos a través de satélites geoestacionarios en las bandas C (4/6 GHz), Ku (11/14 GHz) y Ka (20/30 GHz) y deben cumplir con los requisitos del Reglamento de Radiocomunicaciones . Dependiendo de la finalidad y los flujos de información transmitida, las estaciones terrenas de este tipo suelen dividirse en principales o centrales (CZS) y pequeñas ( VSAT , MZS) [21] .
Estaciones terrenas troncalesLas estaciones terrenas troncales (también se utiliza el nombre “ telepuerto ” [27] ) operan en sistemas de comunicación internacionales, troncales y zonales y organizan transmisiones múltiplex , comunicaciones telefónicas multicanal, transmisión de datos de alta velocidad y canales radiales “centro-periferia”. Los parámetros y el costo de una estación troncal dependen en gran medida de su sistema de antena . Cuanto mayor sea el diámetro de la antena, mayor será su costo y mayor el rendimiento de la estación. Las antenas de las estaciones troncales están equipadas con sistemas de seguimiento para mantenerlas apuntando hacia un satélite OSG o apuntar continuamente hacia el satélite no geoestacionario deseado. Las estaciones troncales también incluyen amplificadores convertidores de recepción y transmisión , guías de ondas y rutas de cables , equipos de formación de canales que proporcionan transmisión de información a través de un canal de radio, sistemas de suministro de energía, interfaces con redes troncales terrestres [21] .
Pequeñas estaciones terrenasLas estaciones terrenas pequeñas, también llamadas VSAT ( Very Small Aperture Terminal ) son ampliamente utilizadas como estaciones de abonado en redes departamentales y corporativas y para conectarse a Internet satelital . Estas estaciones tienen antenas pequeñas, normalmente de hasta un metro para la banda Ka, hasta un metro y medio para Ku y hasta 2,5 metros para C. El modo de funcionamiento más común para las estaciones pequeñas es una " estrella ", donde la información se sólo se intercambian entre los abonados y el centro , pero también existen redes VSAT totalmente conectadas (en malla). Las estaciones VSAT incluyen una antena parabólica , amplificadores convertidores de recepción y transmisión , rutas de cable y un módem satelital que proporciona transmisión de datos desde equipos terrestres [28] .
Las estaciones VSAT pueden ser estacionarias o parte de complejos móviles , portátiles o móviles, para trabajar desde paradas. También hay estaciones VSAT móviles diseñadas para funcionar en barcos , automóviles, aviones, trenes. Estas estaciones, por un lado, proporcionan comunicación en movimiento y, por otro lado, operan en las mismas redes que las estaciones del servicio fijo. Las estaciones VSAT móviles utilizan antenas capaces de rastrear y mantener continuamente la dirección hacia el satélite, ya sea motorizadas o dirigidas electrónicamente [29] .
El seguimiento continuo de un satélite por una antena también es necesario para las estaciones terrenas de redes prometedoras de órbita baja de banda ancha y es el principal problema en su creación [30] [31] .
El servicio móvil por satélite (SMS) incluye estaciones diseñadas para funcionar en movimiento, portátiles o montadas en vehículos [22] . Ejemplos típicos de estaciones terrenas para comunicaciones móviles por satélite son teléfonos satelitales y terminales de transmisión de datos de los sistemas Inmarsat , Iridium , Thuraya , boyas Cospas-Sarsat , terminales Gonets y Orbcomm y otros [32] . La mayoría de las estaciones de comunicación móvil por satélite a través de naves espaciales geoestacionarias y de órbita baja operan en la banda L , con menos frecuencia en la banda UHF y S [20] , y utilizan antenas direccionales bajas , lo que permite abandonar los sistemas de guía y simplificar el equipo tanto como sea posible [33] . El uso de bandas de baja frecuencia y antenas débilmente direccionales con baja ganancia conduce a que el ancho de banda del canal de comunicación sea bajo, por lo que dichos sistemas están enfocados a la transmisión de voz y/o datos a baja velocidad, y el costo de sus servicios es muy superior a las comunicaciones fijas por satélite. Pero, al mismo tiempo, no tienen alternativa cuando usan dispositivos portátiles personales como teléfonos satelitales [32] . Si los objetos en movimiento necesitan transmisión de datos de alta velocidad , entonces están equipados con estaciones VSAT de las bandas Ku y Ka, capaces de operar en redes fijas y equipadas con antenas con la capacidad de rastrear automáticamente el satélite [34] . En el futuro, también se utilizarán para ello estaciones de sistemas de órbita baja de banda ancha como Starlink y OneWeb [12] .
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