Article

1 - ARCHITECTURE DES SYSTÈMES DE COMMUNICATION PAR SATELLITE

2 - SYSTÈME DE COMMUNICATIONS SPATIALES

3 - CONCLUSION

4 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : E7560 v3

Systèmes de communications par satellite - Architectures des liaisons

Auteur(s) : Daniel BATTU

Date de publication : 10 mai 2024

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Présentation

RÉSUMÉ

Depuis 1957, la réglementation internationale qui gouverne l’ensemble du domaine spatial, rédigée par les pays membres de l’ONU/UIT, se limite à émettre des recommandations relatives aux activités scientifiques et commerciales. Elle traite essentiellement des positions orbitales, des attributions de fréquences et de la puissance des signaux.

Aux satellites géostationnaires des premières années (GEO), sont venues s’ajouter des constellations de satellites défilant, en altitudes basse et moyenne, sur des plans non polaires. L’ensemble vise à répondre aux besoins grandissants des communications numériques du service fixe (FSS) et du service mobile (MSS), ainsi qu’aux mesures à caractère scientifique nécessaires en particulier à la géolocalisation et aux objectifs de développement durable.

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ABSTRACT

Satellite Telecommunications Systems - Link architectures

Since 1957, the international regulations governing the entire space domain, drawn up by UN/ITU member countries, have been limited to issuing recommendations relating to scientific and commercial activities. It mainly deals with orbital positions, frequency allocations and signal power. In addition to the geostationary satellites of the first years (GEO), constellations of satellites traveling at low and medium altitude on non-polar planes were added.

The whole aims to meet the growing needs for digital communications in the fixed service (FSS) and mobile service (MSS), as well as scientific measurements necessary in particular for geolocation and sustainable development objectives.

Auteur(s)

  • Daniel BATTU : Ingénieur des télécommunications honoraire et consultant

INTRODUCTION

Un satellite est un système de communication autonome capable de recevoir des signaux de la Terre ou d’une autre source et de retransmettre ces signaux, soit vers la Terre, soit vers un autre satellite. À cet effet, tout satellite est équipé d'un récepteur 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 différents auteurs. En 1929, dans « The Problem of Space Travel », le hongrois Herman Erman Potočnik  a énoncé le premier comment les conditions de l’espace pouvaient être mises à profit pour des applications scientifiques, pacifiques ou militaires. Plus tard, le russe Konstantin Tsiolkovsky, a rappelé, avant l’américain Clarke  dans la revue « Wireless World » en 1945, pourquoi un satellite placé à une altitude de 35 786 km au-dessus de la surface de la Terre et dans le plan équatorial, se déplaçait à la même vitesse par rapport à la Terre. Cette orbite, appelée « orbite géostationnaire » (ou « ceinture de Clarke »), est idéale, puisqu'elle permet à un équipement muni d’une antenne au sol de communiquer avec un satellite 24 heures sur 24 sans avoir à modifier sa position.

D’autres positions satellitaires sont réalisables, qui ont leurs contraintes, en fonction des buts recherchés. Les satellites peuvent porter des équipements de communications, des capteurs ou des imageurs, voire des télescopes, afin de retransmettre vers des stations terrestres dédiées les informations désirées, par exemple, des informations à caractère scientifique.

Un satellite doit supporter des contraintes fortes lors de son lancement, sur les plans mécanique et thermique, et pendant toute la durée de son exploitation estimée entre 5 et 25 ans. Il doit fonctionner avec une très grande fiabilité de plus de 99,9 % dans le vide spatial, en principe avec peu de perspective d'entretien ou de réparation.

Le premier satellite artificiel, Spoutnik 1, a été lancé par l'Union soviétique, le 4 octobre 1957 à des fins de démonstration. 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 multimédia entre l'Amérique du Nord et l’Europe. En 2023, plusieurs constellations de petits satellites sont en projet ou en cours de réalisation sur des orbites non géostationnaires en couche basse pour répondre à de nouveaux objectifs.

Cet article se concentre sur les aspects relatifs au seul domaine commercial des satellites, bien que dans la pratique tout satellite puisse être impliqué pour d’autres finalités. Quelle que soit sa vocation, tout satellite, néanmoins, obéit aux mêmes contraintes techniques. Pour chacun d’eux, les objectifs de qualité de service, de fiabilité et de durabilité se posent de la même façon. Ils visent à réaliser des communications de capacités toujours plus grandes pour le bénéfice d’un plus grand nombre de citoyens à des coûts les plus faibles, face à la concurrence présentée par la fibre optique et les réseaux terrestres et sous-marins.

L’emploi du protocole IP dans les réseaux terrestres et mobiles conduit les exploitants à édifier des liaisons hybrides adaptant les contraintes de temps des protocoles à la latence propre des satellites. L’ensemble des solutions disponibles a créé un océan de complexités, assorti à des centaines d’options techniques et commerciales, de sorte que la réglementation des systèmes radioélectriques par satellite doit opérer des choix difficiles afin d’éviter d’éventuelles nuisances entre les systèmes anciennement agréés et les nouvelles propositions.

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KEYWORDS

communications   |   spatial   |   satellites   |   geolocation   |   geostationary satellite   |   middle or low-altitude satellite constellation

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-e7560


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - POTOCNIK (H.) -   The problem of space travel.  -  Éditeur R. C. Schmidt, Berlin (1928).

  • (2) - CLARKE (A.C.) -   Extra-terrestrial relays : Can rocket stations give world wide radio coverage ?.  -  Wireless World, pp. 305-308 (1945).

  • (3) - LACOUR (S.) -   Nanosatellites.  -  Encyclopædia Universalis, § 1.5.3.3 (2022).

  • (4) - BONNAL (C.) -   Débris spatiaux.  -  Encyclopædia Universalis, § 1.9.5 (2022).

  • (5) - ITU -   Handbook on small satellites.  -  PDF téléchargeable en ligne https://www.itu.int/hub/publication/r-hdb-65-2023/ (2023).

1 Sites Internet

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

SYRTE – Laboratoire national d’essais Systèmes de référence du Temps et de l’Espace

https://syrte.obspm.fr

UNOOSA – United Nations Office for Outer Space Affairs

https://www.unoosa.org/

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2 Normes

ISO 24113 (2011), Space systems – Space debris mitigation requirements.

ISO 26872 (2010), Space systems – Disposal of satellites operating at geosynchronous altitude.

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