衛星通信とは




1.概要

衛星通信と聞けば、ざっくりイメージは浮かぶかと思います。今ではお馴染みとなっているGPS(Global Positioning System:全地球測位システム)も衛星通信の一種です。簡単に原理を説明すると、地球を周回している人工衛星に向けて電波を送った後、衛星内の中継器で増幅された電波が送り返され、この信号を受信することで衛星通信が可能となるという訳です。では、衛星通信にはどのような利点があるのでしょうか。勿論、地上での通信に物足りなくなった技術者の道楽という訳ではありません。

 I think whether you can see the image roughly if you ask satellite communication. GPS (Global Positioning System: Global Positioning System), which is now familiar, is also a type of satellite communication. To explain the principle easily, after sending a radio wave to the artificial satellite orbiting the earth, the radio wave amplified by the repeater in the satellite is sent back, and satellite communication is possible by receiving this signal That is to say. So, what are the advantages of satellite communication? Of course, it is not a hobby of technicians who have become unsatisfactory for communication on the ground.

 

2.衛星通信の利点

衛星通信と地上での通信を比較した際、違いは何でしょうか。

 When comparing satellite communication and ground communication, what is the difference?

大きく違うのは、環境です。地上では、電波の天敵である障害物が多くあり、システムを考える際に、マルチホッピング等の影響も考える必要があります。しかしながら、衛星通信ではどうでしょうか。地上から見た際は上空との通信となり、衛星と地上の間に障害物はないため、これらの影響を考える必要がなくなります。また、地上では基地局が災害の被害に遭えば通信インフラが途絶えてしまうのに対して、宇宙環境では隕石でもぶつかってこない限りはインフラが途絶えることはありません

 The big difference is the environment. On the ground, there are many obstacles that are natural enemies of radio waves, and when considering the system, it is necessary to consider the influence of multi hopping etc. However, what about satellite communication? When it is seen from the ground, it becomes communication with the sky, there is no obstacle between the satellite and the ground, so you do not have to think about these effects. Also, on the ground, if the base station suffers from a disaster, the communication infrastructure will be disrupted, whereas in the space environment infrastructure will not be interrupted unless it hits even by meteorites.

次に違うのは、視野です。地上から周りを見渡したときより、上空から見渡した時の方がより多くのモノを認識できますよね。つまり、広い地域をカバーできる広域性・”複数” 対 “1(複数)”の通信が簡単に実現できマルチアクセス性といったことに優れています。

The next difference is the field of view. You can recognize more things when you look over the sky than when you look around the earth. In other words, it is easy to achieve communication of wide area / “multiple” pairs “1 (plural)” that can cover a wide area, and it is excellent in multi access capability.

しかしながら、これらの利点がある一方で、衛星との距離が遠く遅延時間が大きく送信電力も大きい・誰でも受信できてしまうため暗号化が必要といった欠点もあります。伝送遅延の話がでてきたので、最後に各種衛星の種類と特徴についてもご紹介したいと思います。

 However, while having these advantages, there are disadvantages such as the fact that the distance to the satellite is long, the delay time is large, the transmission power is large, everyone can receive it, so encryption is necessary. As I have been talking about transmission delay, I would like to introduce the types and features of various satellites at the end.

 

.各種衛星の種類と特徴

初めに、衛星は地球からの距離によって大別されます。そこで、主な人工衛星の軌道と特徴を以下に記述します。

 In the beginning, satellites are roughly divided by the distance from the earth. Therefore, we will describe the trajectories and features of the main satellites as follows.

《低高度軌道》地上高度2000km以下を、地球を中心に周回している人工衛星の描く軌道。高度が低く、1機当たり地球を1時間/周ほどで周回してしまうため、軌道上には数十機ほど配置されている。地球から距離が短い分だけ、伝送遅延が小さい、電波の送信電力も少ないというメリットがある。国際宇宙ステーションが軌道上にあり、気象観測等にも使用。

“Low altitude orbit”  Orbits drawn by artificial satellites orbiting around the earth with a ground altitude of 2000 km or less. Because the altitude is low, the earth circulates around 1 hour / round per machine, so dozens of plants are placed on orbit. There is a merit that the transmission delay is small and the transmission power of radio waves is small as much as the distance from the earth is short. The International Space Station is in orbit and it is used for weather observation etc.

《中高度軌道》地上高度1~2万km程度を、地球を中心に周回している人工衛星の描く”円”軌道。合計20個ほどもあれば全世界カバー可能。GPSもこれに該当する。

“Medium altitude orbit”  Earth orbit drawn by a satellite orbiting the Earth about 1 to 20 thousand km above ground level. If there are about 20 in total, it can cover the entire world. GPS corresponds to this.

《静止軌道》赤道上空35,786kmを、地球を中心に周回している人工衛星の描く”円”軌道。地球の自転と同じ速度で、地上からは静止しているように見える。ほとんどの衛星通信・衛星放送はこれを使用しており、マイクロ波帯の周波数を使用している。1個の衛星を常時使用できるメリットがあるが、地球から距離が長い分だけ電波の送信電力が高くなってしまうのがデメリット。

“Geosynchronous orbit”  A circle orbit drawn by an artificial satellite orbiting around the earth, 35,786 km above the equator. It seems to be stationary from the ground at the same speed as Earth’s rotation. Most of satellite communication and satellite broadcasting use it, and it uses the frequency of the microwave band. Although there is an advantage that one satellite can be used all the time, it is disadvantage that the transmission power of radio waves becomes high as much as the distance from the earth.