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1 Syst mes satellites1/26 Satellitesversion Terr mes satellites2/261 IntroductionLes syst mes de t l communications utilisent les Satellites depuis longtemps pour les applications de services fixes etmobiles. On a assist dans les ann es 2000 l'apparition de nouveaux syst mes satellitaires pour des services det l phonie mobile (Iridium, Globalstar) et divers projets de services multimedia par Satellites (SkyBridge, Teledesic,Cyberstar,..) ont t propos puis assez fr quemment ajourn document est une introduction g n rale aux syst mes de t l communications par satellite. L'objectif est de pr senterles principales caract ristiques de ces syst Les acteursOn distinguera les constructeurs, les lanceurs, les op rateurs de Satellites , les op rateurs de services, les diteurs decontenu et enfin l'utilisateur final.

2 Le sch ma ci-dessous r sume les liens entre ces diff rents constructeurs :! Hugues Etats Unis! Loral Space SystemsEtats Unis! Lockheed MartinEtats Unis! Matra Marconi SpaceEurope! Alcatel EuropeQuelques lanceurs :! Atlas CentaurEtats Unis! DeltaEtats Unis! TitanEtats Unis! ArianeEurope! H1-H2 JaponConstructeurEditeur decontenuOp rateur desatellitesOp rateur deservicesUtilisateurfinallanceurAlcatel InmarsatArianespacePolyComAFPP resseSyst mes satellites3/26! Longue marcheChine! ProtonCEI! SoyouzCEI! Z nitCEIQ uelques op rateurs(chiffres indicatifs mettre jour) :! Syst mes internationaux! Intelsat19 Satellites GEO bandes C et Ku!

3 Inmarsat8 Satellites GEObande C! Panamsat19 Satellites GEObandes C et Ku! Intersputnik! Iridium66 Satellites LEO! Globalstar48 Satellites LEObande L! Syst mes r gionaux! Eutelsat12 Satellites GEObande Ku(cf )! Astra10 Satellites GEObande Ku(cf )! Arabsat! Thuraya! Syst mes nationaux! Europe! T l com 2! Italsat! Hispasat! Am rique du nord! Galaxy! G-star! Spacenet! Reste du monde! Aussat (Australie)! Brazilsat (Br sil)! CS (Japon)! Superbird (Japon)! Tha com (Tha lande)3 Caract ristiques principales des syst mes satellitairesUn satellite de t l communications est un relais hertzien en orbite. Le fait d' tre en orbite par rapport un relaisterrestre conduit aux cons quences suivantes :- un syst me satellitaire demande peu d'infrastructures terrestres;- un syst me satellitaire peut fonctionner ind pendamment des autres syst mes terrestres;- un syst me satellitaire poss de une large cons quence un syst me satellitaire peut tre d ploy rapidement tout en couvrant une population satellite en orbite est soumis des lois de dynamiques c lestes.

4 La force principale appliqu e au satellite estl'attraction terrestre et les lois de Kepler les plus importantes pour cet expos sont les suivantes :Syst mes satellites4/261. Le satellite se meut dans un plan (plan orbital) et sa trajectoire est une ellipse dont la Terre occupe un 'ellipse poss de un demi grand axe not a et un demi petit axe not b. On d finit l'excentricit e de l'ellipse,222ab1e =. Le cas de l'orbite circulaire est celui o 0e=, a et b sont alors Le vecteur du centre de la Terre au satellite balaye des aires gales en des temps gaux. Le point de l'orbite o lesatellite est le plus loign de la Terre (apog e) est donc le point o la vitesse du satellite est la plus la vitesse sera maximale au p rig e (point o le satellite est le plus pr s de la Terre).

5 Pour une orbitecirculaire la vitesse est Le rapport du carr de la p riode de r volution T au cube du demi grand axe a de l'ellipse est le m me pour tousles Satellites :csteaT32=.On d duit des lois de Keppler la position de l'orbite g ostationnaire qui correspond l'orbite o doit se trouver unsatellite pour appara tre fixe de n'importe quel point de la surface de la Terre. On en d duit alors que l'orbiteg ostationnaire se trouve dans le plan quatorial 35786 km de la surface de la Terre (42164 km du centre de la Terre).Les syst mes de t l communications par Satellites sont class s en fonction de l'altitude des Satellites . On distingueainsi :1.

6 Les syst mes GEO (Geostationary Earth Orbit) qui correspondent des Satellites voluant sur l'orbiteg Les syst mes MEO (Medium Earth Orbit) qui correspondent des Satellites voluant sur l'orbite m diane de km et au dessus de Les syst mes LEO (Low Earth Orbit) qui correspondent des Satellites voluant en orbite basse de 700 dessous de 700 km l'atmosph re est encore trop dense pour maintenir un satellite poste sans puiser tr srapidement ses r serves. Entre 1500 et km et et km se trouvent deux r gions appel es "ceintures deVan Allen" basses et hautes qui sont des zones haute densit de particules (vent solaire) pi g es par le champmagn tique terrestre dans lesquelles il est d conseill de placer un rig eapog eorbitebararpSyst mes satellites5/26 Les syst mes GEO ont t les premiers utilis s et restent aujourd'hui majoritaires.

7 L'orbite est extr mement encombr eet l'on trouve presque un satellite tous les deux degr s. L'avantage de cet orbite est videmment le fait que le satellitereste fixe par rapport la Terre et qu'il n'est pas n cessaire de le poursuivre au moyen d'antennes mobiles au 'avantage vient aussi du fait que l'altitude du satellite tant tr s lev e (environ km), ce dernier "voit" environ42% de la surface de la Terre. Les inconv nients sont le temps de propagation, il faut compter environ 250 ms pour unaller et retour vers le satellite et une perte en espace libre d'environ 200 dB prendre en compte dans l' tablissement dubilan de syst mes LEO ont t tr s en vogue au d but des ann es 2000 et plusieurs grands syst mes (Iridium, Globalstar,SkyBridge, Teledesic) se basent sur de telles constellations.

8 L'avantage de ces syst mes est le temps de propagation tr scourt, typiquement 10 ms de temps de propagation pour un satellite km d'altitude ainsi qu'un bilan de liaisonnettement plus favorable que pour un syst me GEO. Ces avantages font de ces syst mes d'excellents candidats pour desapplications interactives mettant en jeu des terminaux mobiles avec des antennes omnidirectionnelles et desamplificateur de faibles 1 : P riode de l'orbite circulaire en fonction de l'altitudeSyst mes satellites6/26 Figure 2 : P riode de l'orbite circulaire en fonction de l'altitudeLes communications avec les Satellites sont souvent bas es sur une hypoth se de vue directe entre le satellite etl'antenne de r ception.

9 C'est ainsi le cas pour la plupart des communications qui utilisent des Satellites g assurer cette visibilit , les antennes de r ception sont plac es sur des surfaces d gag es ou en le cas de communications entre un satellite et un mobile qui se trouverait au niveau du sol, l'hypoth se de vuedirecte est plus difficile assurer. La figure 3 ci-dessous donne quelques ordre de grandeur des blocages que l'on 3 : Obstructions potentielles de la ligne de vis e sol-satellite010 m2 m3 m4 m5 m5 m1 m15 m20 m75 70 60 45 20 Syst mes satellites7/26Un des probl mes classique qui se pose alors est de savoir pendant combien de temps un terminal au sol "verra" unsatellite dans un certain angle solide.

10 Un satellite 1500 km d'altitude ne restera ainsi que 150 secondes dans l'anglesolide de 40 (correspondant des obstructions potentielles en dessous de 70 d' l vation) d'un terminal au sol. Lafigure 4 illustre ces diff rents ordres de 4 : Dur e de visibilit du satellite en fonction de l'angle d' l vation pris en compte4 Les fr quencesLes bandes de fr quences mises en uvre pour les communications par satellite sont le plus souvent comprises entre 1et 30 En dessous de 1 GHz les ondes sont principalement r fl chies et diffus es par l'atmosph re. Au dessus de30 GHz les liaisons satellitaires sont possibles mais l'absorption atmosph rique est importante et la technologied'amplification plus bande de fr quence 1-30 GHz est divis e en sous bandes d sign es par des lettres.