Les communications aéronautiques par satellite 3 types d`orbites

Les communications aéronautiques
par satellite
3 types d’orbites
- Font parti d’une classe de service SMAS
(Mobile Satellite Service).
- Distinction du service mobile offert aux usagers:
maritimes, terrestres ou aéronautiques.
Mécanique orbitale
- 3 types d’orbites: l’orbite basse (LEO), l’orbite moyenne
(MEO) = l’orbite circulaire medium (ICO) et l’orbite
géo-synchrone (Geosynchronous Earth Orbit ou GEO).
Placement des satellites
Placement des satellites
• Un satellite en orbite basse à H < 2000 km.
• La période orbitale (le temps requis pour boucler
un orbite au complet) = 90 min. - 2 h.
• Le rayon de l’empreinte au sol des antennes du
satellite = 3 - 4 000 km.
• tmax durant lequel un satellite sera visible d’un
point sur la terre < 20 min.
Satellites opérant en orbite basse sont confrontés à la
traînée causée par leur passage dans l’atm ->
• va causer une dégradation progressive de leurs orbites et
• va nécessiter un remplacement plus fréquent des satellites.
Placement des satellites
Placement des satellites
- Les satellites en orbite moyenne placés à
H = 10000 km ont une période orbitale de 6 h.
- Un satellite sera visible à l’usager pour une période de
quelques h.
- Une constellation offrant une couverture globale
nécessitera un nombre modeste de satellites placés dans 2
ou 3 plans orbitaux.
- Le système Odyssey repr. une constellation en orbite
moyenne typique, avec 12 satellites opérationnels et 3 de
rechange placés dans 3 plans orbitaux à H = 10355 km.
2 exemples de constellations en orbites basses :
- Systèmes Globalstar (48 satellites opérationnels plus 8
satellites de rechange placés dans 8 plans orbitaux à
H = 1400 km) et Iridium (66 satellites opérationnels plus
6 satellites de rechange dans 6 plans à H = 780 km).
- Les satellites en orbite géostationnaire sont placés
sur une orbite située dans le même plan que
l’équateur et à H = 35786 km (équiv. à R = 6.6106
fois R de la terre à l’équateur).
- La période orbitale des satellites = 24 heures
- 3 satellites suffisent pour fournir une couverture
globale.
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Placement des satellites
Orbite polaire
• Un désavantage du satellite en orbite
géostationnaire en comm. vocale est le
délai = 250 millisec. introduit dans les échanges
téléphoniques -> peut créer un problème lors de
la reconstruction des paquets dans les comm’s
numériques.
• Le système INMARSAT représente un système
géostationnaire typique avec ses 3 satellites
opérationnels et un 4ième satellite de rechange.
• Orbite polaire - son plan traverse l’équateur
à l’angle = 900
• L’orbite permet au satellite de passer au-dessus des
2 pôles.
• Le plan orbital polaire est fixe dans l’espace.
• Un satellite en orbite polaire est capable de couvrir à lui
seul la surface totale du globe. Il se produirait alors,
avec un seul satellite, des périodes durant lesquelles
aucun satellite ne serait en vue d’une station terrestre.
• La plupart des constellations LEO utilisent des satellites
placés en orbite polaire ou quasi - polaire.
La constellation INMARSAT
La constellation INMARSAT
(suite)
• INMARSAT a été jusqu’à tout récemment le seul
fournisseur de services de communication
aéronautique mobile par satellite.
• Fournit 4 types de services mobile aéronautiques:
AERO-C, AERO-H, AERO-I et AERO-L.
La constellation INMARSAT
(suite)
Les 4 services opèrent:
- 1530.00 à 1 559.00 MHz pour la réception
- 1626.50 à 1 660.50 MHz pour la transmission.
• Figure - Couverture offerte par les 4 satellites
INMARSAT présentement en orbite
• 3 satellites principaux de la constellation sont des
satellites de 3ième génération, dont le dernier est
entré en opération au cours de 1997.
AERO-C – 1ère classe de service
• Service de Messagerie et Transfert de données
-> fournit à l’avion un mécanisme de comm.
mémorise-et-fait parvenir (store-and-forward)
qui utilise:
• les satellites Inmarsat et
• les stations terrestres du lnmarsat-C
agissant comme pont avec le réseau tel. terrestre.
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AERO-C (suite)
AERO-C (suite)
• Avec le service mémorise-et-fait-parvenir ->
• Processus inverse se produit aux
messages destinés à l'avion.
• Les messages construits sur le terminal d’avion -> sont
décomposés en paquets de données et transmises à la
station terrestre Inmarsat-C où sont rassemblés.
• Protection des paquets de données contre les
erreurs de transmission
• Reconstruction de message à la station terrestre ->
Destination finale.
• Si une erreur est détectée -> Demande de
retransmission est acheminée au point d'envoi.
AERO-C (suite)
• Si le message est rel. court -> Il pourra être
contenu dans un seul paquet et le temps de
transmission peut être très court.
• Ce service est bien adapté aux besoins des
opérations qui nécessitent un service de comm.
fiable et qui n’entrevoient pas le besoin d’opérer
en accord avec le système de gestion de trafic
aérien proposé par l’OACI.
Le service IRIDIUM
• Services personnels de communication par lesquels
tous pourront transporter leur téléphone individuel
à un prix qui sera très compétitif avec le service
téléphonique de cuivre.
• Ce téléphone permet une gamme complète de
service tel que pagette, téléphone, fax et
communication par le modem.
• Plusieurs consortiums se sont engagés à fournir ces
services à partir d’une constellation de satellites
placés en orbite basse autour de la terre.
Le service IRIDIUM (suite)
Le service IRIDIUM (suite)
• Ces orbites sont plus basses que les orbites des
satellites TELSTAR et RELAY des années 60.
• Ces 1iers satellites sont placées dans des orbites
elliptiques qui les amenaient à traverser la
ceinture de radiation van Allen.
• Les nouveaux satellites seront en orbite à
500 miles, dessous la ceinture van Allen.
- Le plus agressif des systèmes proposés est
l’Iridium, parrainé par Motorola.
- La constellation Iridium comprend 66 satellites
placés en orbite polaire à H = 400 miles
(Low Earth Orbiting satellites ou LEOS).
- Chaque plan orbital, séparé de 300 autour de
l’équateur, contient 11 satellites. Iridium devait
originalement avoir recourt à 77 satellites, d’où
son nom.
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Autres services
Autres services (suite)
• L’élément atomique 66 a le nom de Dysprosium > Motorola a décidé de retenir Iridium.
• Iridium a commencé à offrir les services de
comm. personnels en 1998, et les services aéro.
devraient suivre en avril 1999 avec un service tél.
à un canal, le Airsat 1, qui sera offert par Allied
Signal.
• Le coût total de mise en opération de la
constellation est évalué à plus de trois milliards
de dollars US. Le problème technique principal
d’une constellation telle qu’Iridium est la
nécessité de mettre en place une infrastructure au
sol plus complexe, et le besoin pour chaque
• Le coût total de mise en opération de la
constellation est évalué à plus de 3 milliards $ US.
• Le problème technique principal d’une
constellation telle qu’Iridium est la nécessité de
mettre en place une infrastructure au sol plus
complexe, et le besoin pour chaque satellite
d’agir en tant que translateur pour les satellites
qui ne sont pas dans la ligne de visée d’une station
terrestre à certains moments.
Autres services (suite)
Equipement embarqué
Composantes
• En plus des services surnommés « gros LEOS »
tels qu’Iridium et Globalstar -> un nr des
constellations « petits LEOS ».
• Le consortium ORBCOM est représentatif de ce
mouvement.
• Il a mis en orbite leur 1er satellite expérimental et
planifie d’offrir des services dans un avenir
prochain.
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Antenne
SDU (Satellite Data Unit)
LNA (Low Noise Amplifier)
HPA (High Power Amplifier)
CDU (Control Data Unit)
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