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RÉSUMÉ
Les télécommunications par satellite sont l’aboutissement de recherches techniques et économiques visant à réaliser des communications de capacités toujours plus grandes à des coûts les plus faibles, face à la concurrence exercée par la fibre optique et les réseaux radioélectriques terrestres. Aux satellites géostationnaires classiques sont venus s’ajouter des constellations de satellites défilant en basse altitude et des aéronefs sur plateforme stationnaire (HAPS) qui permettent la diffusion de services dans des zones géographiques moins peuplées. L’emploi du protocole IP dans les réseaux terrestres conduit les exploitants à édifier des liaisons hybrides adaptant les contraintes de temps des protocoles à la latence des satellites.
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Daniel BATTU : Ingénieur des télécommunications honoraire et consultant
INTRODUCTION
Un satellite est essentiellement un système de communication autonome capable de recevoir des signaux de la Terre et de retransmettre ces signaux à l'aide d'un récepteur intégré et d’un émetteur de signaux radio, ensemble appelé « transpondeur ». Les satellites ont pour vocation de constituer des liaisons longues, là où l’investissement en câbles s’avérerait difficile.
Le concept de communication par satellite a été proposé par Arthur C. Clarke dans un article publié dans la revue « Wireless World » en 1945. En effet, un satellite placé à une altitude de 35 786 km au-dessus de la surface de la Terre se déplace à la même vitesse et demeure donc dans une position fixe par rapport à la Terre. Cette orbite, appelée « orbite géostationnaire », ou « Ceinture de Clarke », est idéale puisqu'elle permet à une antenne au sol de communiquer avec un satellite 24 heures sur 24 sans avoir à modifier sa position .
Un satellite doit supporter une forte accélération à l’occasion de son lancement jusqu'à atteindre la vitesse orbitale de 28 100 km/h, dans un environnement spatial hostile où il peut être soumis à des radiations et à des températures extrêmes pour une durée de vie estimée à 20 ans. En outre, le satellite doit être le plus léger possible, car le coût élevé de son lancement est basé sur le poids. Pour relever ces défis, un satellite doit être composé à partir de matériaux légers et durables. Il doit fonctionner avec une très grande fiabilité de plus de 99,9 % dans le vide spatial sans perspective d'entretien ou de réparation.
Le premier satellite artificiel, Spoutnik 1, a été lancé par l'Union Soviétique, le 4 octobre 1957. Le premier satellite à relayer les signaux vocaux fut celui du projet SCORE (Signal Communication by Orbite Relay Equipment) du gouvernement américain, le 19 décembre 1958. Le 6 avril 1965, le premier satellite Intelsat, Early Bird (appelé aussi Intelsat 1), a été construit par Hughes Aircraft Company. Early Bird a été le premier satellite commercial opérationnel à fournir des services réguliers de communication et de diffusion entre l'Amérique du Nord et l’Europe.
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MOTS-CLÉS
satellite géostationnaire liaison hybride constellation de satellites en basse ou moyenne altitude satellite à défilement aéronef sur plateforme stationnaire en altitude (HAPS)
VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 1996 par Gérard MARAL
- Version courante de mai 2024 par Daniel BATTU
DOI (Digital Object Identifier)
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Système de communications spatiales
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1. Architecture des systèmes de communication par satellite
1.1 Terminologie
Quel que soit son mode de réalisation, la communication par satellite présente deux composantes essentielles, un segment spatial et un segment terrestre. Le segment spatial est constitué par le satellite lui-même, qui dispose de dispositifs d’émission-réception radioélectriques associés à des antennes et des amplificateurs à large bande et à gain élevé. Le segment terrestre comprend les équipements de transmission, fixes ou mobiles, situés à la surface de la terre et des équipements auxiliaires. Les récepteurs au sol comprennent les équipements de réception directe par satellite (DTH, Direct To the Home, ou Direct-broadcast satellite), les appareils de réception mobiles situés dans les avions, les navires, les téléphones par satellite et les appareils portatifs.
Une liaison satellite typique se compose d’une transmission d'un signal depuis une station terrienne vers un satellite (liaison montante). Le satellite reçoit et amplifie le signal et le retransmet ensuite vers la Terre (liaison descendante), où il est reçu et amplifié à nouveau par les stations terriennes et les terminaux. Un système de communication par satellite est composé d’un ensemble de stations terrestres d’émission-réception qui communiquent avec un ou plusieurs satellites placés en rotation autour de la Terre, d’un dispositif de télémétrie et de recherche (Tracking) et d’un centre de gestion du réseau (figure 1). Les stations terriennes sont reliées aux divers réseaux terrestres nationaux et internationaux qui leur sont les plus proches.
Le rayon terrestre R (OA, OB) étant de l’ordre de 6 370 km, l’angle sous lequel est vue la Terre depuis la Ceinture de Clarke (à l’altitude de 35 860 km) est de 17,3° et l’arc terrestre correspondant est de 18 080 km. Trois satellites géostationnaires espacés de 120° suffisent pour desservir la plupart des terres habitées, à l’exception des régions polaires (figure 2).
HAUT DE PAGE1.2 Secteurs terrien et spatial
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Architecture des systèmes de communication par satellite
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CLARKE (A.C.) - Extra-Terrestrial Relays : Can Rocket Stations Give World Wide Radio Coverage ? - Wireless World, pp. 305-308 (1945).
-
(2) - BENSLAMA (M.), KIAMOUCHE (W.), BATIATA (H.) - Stratégie de management des connexions dans les réseaux cellulaires satellitaires. - iSTE Editions, Londres (2015).
-
(3) - BERTHOU (P.), BAUDOIN (C.), GAYRAUD (T.), GINESTE (M.) - Les réseaux hybrides satellites et terrestres. - iSTE Editions, Londres (2015).
-
(4) - SANDIS (M.D.) et all - Satellite Communications Supporting Internet of Remote Things. - IEEE Internet of Things Journal, vol. 3, N° 1, pp. 113 – 23 (2016).
-
(5) - GOHN (B.), WHEELLOCK (C.) - Smart Grid Network Technologies and the role of SATCOM. - Pike Research LLC, Boulder, CO (2010).
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(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Catalogue des Publications des publications et Recommandations/Rapports du BR de l’UIT-R : https://www.itu.int/dms_pub/itu-s/opb/gen/S-GEN-CAT.OL-2017-PDF-E.pdf
UIT-R – Fichier de référence international des fréquences (MIFR) http://www.itu.int/ITU-R/go/public
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ISO 24113 (2011), Space systems – Space debris mitigation requirements.
ISO 26872 (2010), Space systems – Disposal of satellites operating at geosynthronous altitude.
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