Un satellite de télécommunications est un satellite artificiel placé dans l'espace pour des besoins de télécommunications. Il peut utiliser une orbite géostationnaire, une orbite terrestre basse ou une orbite de Molniya.
Pour des services fixes, les satellites de communications apportent une technologie complémentaire à la fibre optique qui compose les câbles sous-marins.
Ils sont aussi utilisés pour des applications mobiles, comme des
communications vers les navires ou les avions, vers lesquels il serait
impossible d'utiliser du câble.
Historique
Le premier satellite de télécommunications est envoyé par la NASA : il s'agit du satellite Echo en 1960. C'était un ballon de plus de 30 mètres (100 pieds) de diamètre, fait de PET recouvert d'aluminium. Il servait de relais de réflexion passif pour les communications radio. Le Courier 1B, fabriqué par la firme américaine Philco, lancé le 04 octobre 1960, restera dans l'histoire comme étant le premier satellite avec un répétiteur actif à bord. Sa mission a duré 17 jours...
Talstar 1, a été le premier satellite actif à relayer directement des
communications intercontinentales. Il a été créé par un groupe
multinational composé d'AT&T, des Laboratoires Bell, de la NASA, des anglais de General Post Office (ancêtre de British Telecom) et PTT français, pour développer les communications par satellite. Il fut lancé par la NASA depuis le Cap Canaveral le 10 juillet 1962, ce fut d'ailleurs le premier lancement privé de l'histoire. Il a été placé sur une orbite elliptique, faisant le tour de la Terre en 157 minutes, inclinée à 45° sur l'équateur. Il a permis le 11 juillet la première transmission de télévision en direct entre les stations d'Andover (Etats-Unis] et Pleumeur-Bdou en France.
Le premier satellite réellement en orbite géostationnaire sera le satellite Syncom 3, lancé le 19 août 1964 par la firme Hughes Aircraft Company d'Howard Hughes.
Orbite géostationnaire
Un satellite en orbite géostationnaire
semble fixe à un observateur à la surface de la Terre. Il fait le tour
de la Terre en 23h 56 min, à vitesse constante, à la verticale de l'équateur.
L'orbite géostationnaire est très pratique pour les applications de communication car les antennes
au sol, qui doivent impérativement être pointées vers le satellite,
peuvent fonctionner efficacement sans devoir être équipées d'un système
de poursuite
des mouvements du satellite, système coûteux et compliqué à exploiter.
Dans le cas d'applications nécessitant un très grand nombre d'antennes
au sol (comme la diffusion de bouquets de télévision numérique),
les économies réalisées sur les équipements au sol justifient largement
la complexité technologique du satellite et le surcoût de la mise sur
une orbite relativement haute (près de 36 000 km).
Le concept de satellite de communication géostationnaire a été exposé pour la première fois par Arthur C. Clarke, se fondant sur des travaux de Constantin Tsiolkovski et sur un article de Herman Potocnik, écrit en 1929 sous le pseudonyme de Herman Noordung, avec pour titre Das Problem der Befahrung des Weltraums — der Raketen-motor. En octobre 1945 Clarke publia un article intitulé «Extra-terrestrial Relays» dans le magazine britannique Wireless World. L'article décrit les lois fondamentales régissant le déploiement de satellites artificiels en orbite géostationnaire à des fins de relayer des signaux radio. Pour cette raison, Arthur C. Clarke est considéré comme l'inventeur du satellite de communication.
Le premier satellite de télécommunications géostationnaire stabilisé trois-axes a été le satellite expérimental de la NASA ATS-6 lancé le 30 mai 1974, bientôt suivi par les satellites Symphonie, satellites de télécommunications réalisés en France et en Europe et les premiers stabilisés trois-axes en orbite géostationnaire à système de propulsion biergol pour la manœuvre de circularisation geosynchrone et le maintien à poste
(précurseur des satellites modernes à partir des années 1990), et
premier système complet (après le lancement du second modèle) avec tous
les segments dédiés de contrôle et d'utilisation.
Satellites en orbite terrestre basse
Une orbite terrestre basse est une orbite circulaire entre 350 et
1400 km de la surface de la Terre; en conséquence la période de
révolution des satellites est comprise entre 90 minutes et 2 heures. En
raison de leur faible altitude, ces satellites sont uniquement visibles
dans un rayon de quelques centaines de kilomètres autour du point à la
verticale duquel se trouve le satellite. De plus les satellites en
orbite basse se déplacent rapidement par rapport à un point fixe sur
Terre, donc même pour des utilisations locales, un grand nombre de
satellites sont nécessaires si l'application exige une connectivité
permanente.
Les satellites en orbite terrestre basse sont beaucoup moins chers à
mettre en orbite que les satellites géostationnaires, et grâce à leur
proximité avec le sol, demande une puissance de signal moins importante.
Le coût de chaque satellite étant bien moindre, il peut être
intéressant d'en lancer en plus grand nombre, le lancement étant aussi
moins cher, ainsi que les équipements nécessaires à l'exploitation au
sol.
Téléphonie
Même concurrencée par les câbles optiques terrestres ou sous-marins,
l'application qui est toujours la plus importante pour les satellites
de communication est la téléphonie internationale. Les centraux locaux transportent les appels jusqu'à une station terrienne (aussi appelée téléport),
d'où ils sont émis en direction d'un satellite géostationnaire. Ensuite
ce satellite les retransmet vers une autre station qui procède à la
réception et l'acheminement final. Les téléphones mobiles satellitaires
(depuis des bateaux, avions, etc.) eux se connectent directement au
satellite. Ils doivent donc être en mesure d'émettre un signal et de le
pointer vers le satellite même en cas de mouvements (vagues sur un
bateau, déplacement et turbulences en avion)
Internet et données par satellite
Depuis quelques années, les techniques de communication par satellite sont utilisées pour des connexions Internet à haut débit. C'est surtout très utile pour des utilisateurs très isolés qui ne peuvent pas être connectés en ADSL ou via le réseau téléphonique.
Ces techniques servent aussi pour des entreprises ou des organisations
implantées mondialement et ne voulant pas dépendre d'un opérateur de télécommunication local pas toujours fiable, et qui veulent que tous leurs réseaux soient
gérés par le même opérateur. Enfin l'utilisation d'un satellite pour
l'échange de données permet de se passer des FAI locaux, censurés et
espionnés la plupart du temps, quand ils ne tombent pas « en panne » en
cas de manifestations. voir l'affaire de Birmanie.
Problématique de transmission
Puisqu'un satellite géostationnaire
se trouve à environ 36 000 km d'altitude, une onde radio met un peu
plus de 100 ms pour l'atteindre, et autant pour être acheminée à sa
destination finale, d'où l'accusé de réception repart en sens inverse.
La durée totale du cheminement total est de 400 ms. Non seulement ce
délai se montre très gênant lors des communications téléphoniques
(phénomène d'écho), mais il complique notablement la gestion des accusés de réception dans les transmissions par paquet, les en-cours se comptant alors par millions.
Exemple : sur un canal ATM courant à 622 Mb/s, il convient de remarquer que les bits en transit
(déjà partis et pas encore arrivés) sont à tout moment au nombre de 124
millions, soit 15,5 Mo.
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