통신위성의 궤도와 특징, 이용등에 대하여 설명

1. 개요

2. 고도와 궤도에 따른 위성의 분류

  2.1 저궤도 위성(Low Earth Orbit)

  2.2 중궤도 위성(Medium Earth Orbit)

  2.3 타원형 고궤도 위성(High Elliptical Orbit)

  2.4 정지궤도 위성(Geostationary Earth Orbit)

  2.5 극궤도 위성

3. 궤도별 비교

4. 위성을 용도에 따른 분류

   4.1 통신 위성

   4.2 기상 위성

   4.3 GPS 위성

   4.4 과학탐사 위성

   4.5 방송위성과 통신위성 비교

 

1. 개요

  - 위성통신은 위성을 중계국으로하여 지구국간 상호 통신을 하는 것

  - 위성통신은 지상지구국에서 높은 전력으로 위성을 향해 전파를 송신하고, 위성에서는 받은 전파 신호를 중계기(Transponder)로 증폭한 후 지상을 향해 송신하는 것

http://stbiho.daegu.ac.kr/~reforest/s4-3.htm

  - 위성의 고도에 따라 저궤도 위성, 중궤도 위성, 타원형 고궤도 위성, 정지궤도 위성 및 극궤도 위성등으로 구분함

http://stbiho.daegu.ac.kr/~reforest/s4-3.htm

2. 고도와 궤도에 따른 위성의 분류

  2.1 저궤도 위성(Low Earth Orbit)

       - 지구궤도 약 1000~2000km 상에 위치하며 주로 측위, 이동통신, 원격탐사에 이용되는 위성

       - 위성은 1~2시간에 한 번씩 지구의 주위를 돌기 때문에 적어도 수십기의 위성을 쏘아올려 항상 어느 곳에서도 볼 수 있어야 한다.

       - 저궤도 위성 종류: 소형 저궤도 위성(Little LEO), 대형 저궤도 위성(Big LEO)

소형 저궤도 위성	대형 저궤도 위성
- 소용량 데이터 전송 서비스  - 1kbps 내외의 저속데이터 전송  - 짧은 패킷에 의한 데이터 전송	- 멀티미디어 정보 서비스  - 4kbps이상의 고속데이터 전송  - 이리듐, 글로벌스타 등이 있음

 

장점	단점
- 통화지연시간 감소  - 이동국의 낮은 전력 소모  - 이동전화 및 위성전화 사용 가능  - 신뢰도 증가 및 주파수 사용효율 극대화	- 국가간의 주파수 분배분제 대두  - 위성간 신호 전송 난이  - 안테나 크기 제어 난이

 

  2.2 중궤도 위성(Medium Earth Orbit)

       - 지구궤도 약 10,000~20,000km 상에 위치

       - 수기 내지 수십 기의 위성으로 전 세계를 커버할 수 있다.

       - 저궤도와 정지궤도 위성의 중간에 해당하는데  ICO와 오딧세이(Odyssey) 등이 있음

       - 도플러 편이에 의한 주파수 보상 필요

 

  2.3 타원형 고궤도 위성(High Elliptical Orbit)

       - 원지점의 고도가 약 4만 km, 근지점의 고도가 1,000km 정도의 가늘고 긴 타원형 궤도

       - 원지점 부근에서는 위성이 천천히 움직이므로 지상에서 보이는 시간이 길어, 2~3기의 위성을 교차해서 사용 

       - 소요 위성 수: 3~6개

장점	단점
- 통신 영역이 넓어 3개 위성으로 전지구 커버	- 발사비용 고가  - 자유공간 전송손실이 큼  - 인접 위성간 간섭규제 필요

 

  2.4 정지궤도 위성(Geostationary Earth Orbit)

      - 적도 상공에서 지구의 자전주기와 같은 속도로 움직이는 인공위성은 지구상에서 볼 때 정지하고 있는 것처럼 보이므로 정지위성이라 부름

      - 정지 위성은 지구상의 넓은 지역에 걸쳐 장애물의 영향없이 전파를 받고 보낼 수 있음

      - 정지 위성을 이용하여 텔레비젼 중계를 하면 동시에 여러 나라에 같은 내용을 볼 수 있음

      - 통신, 기상관측, 방송등에 주로 이용됨

      - 주기:24시간 주기, 24시간 관측

      - 소요 위성 수:1~3개

장점	단점
- 3개 위성으로 세계 전역 커버  - 수신쪽은 1개 위성을 전용하므로 회선 절단 염려 없다  - 기지국이나 이동국은 위성 추미장치 불필요	- 양극지방에서 이용할 수 없다  - 위성일식에 대비 축전지 필요  - 전파 지연시간 발생

 

  2.5 극궤도 위성
      - 극궤도 위성은 저궤도 위성의 특별한 형태로서 양극을 통과하는 궤도를 돔

      - 극궤도 위성은 북-남의 방향이고 지구는 동-서의 방향으로 자전하기 때문에 극궤도 위성은 지구표면 전체를 관측할 수 있음

      - 주로 기상, 군사용 전세계 1개 위성 서비스

 

3. 궤도별 비교

 

구분	GEO	MEO	LEO	HEO	Polar Orbit
고도(km)	36,000	10,000~20,000	1,000~2,000	1,000~40,000	500~1,000
위성체수	3 for Global	10여개	60여개	3for 1 orbit	1 for global
위성회전주기	24hour	5~6hour	30min~1hour	8hour	30min~1hour
통신시간	24hour	3hour	15min	8hour	30min~1hour
장점	3개의 위성으로 전세계 서비스	GPS 위성 지연시간 감소	지연시간 감소 단말 출력 감소	도심권 서비스에 유리 고앙각 유지	주로 기상, 군사용 전세계 1개 위성서비스
단점	대형지구국 필요 극지방 커버 어려움	도플러편이에 의한 주파수 보상장치 필요	투자비 증가 고속추적안테나 시스템 필요 도심권 서비스 어려움	투자비 증가	통신가능시간 적음

 

4. 위성을 용도에 따른 분류

 4.1 통신 위성

    - 우리 나라의 무궁화 1, 2, 3호와 같은 위성들은 TV신호나 위성 전화등의 통신서비스에 활용됨

    - 현재 약 100기 이상의 통신 위성들이 정지 궤도를 돌며 활동 중에 있음

    - 이러한 통신위성들은 우주공간에서 중계국의 역할도 함

 

  4.2 기상 위성

     - 기상 위성은 하루하루 변하는 기상 변화를 관측하는 임무 수행

     - 많은 나라에서 기상예보, 태풍추적, 일기 변화 등에 활용함

  

  4.3 GPS 위성

      - 자동차, 배, 비행기 등 정확한 위치를 요구하는 곳에 사용됨

      - 처음에는 군사적인 목적으로 만들어 졌지만  현재는 누구라도 GPS 수신기만 이용하면 자신의 위치를 알아낼 수 있음

 

  4.4 과학탐사 위성
      - 과학 연구에 필요한 자료를 수집함

 

   4.5 방송위성과 통신위성 비교

 

	통신 위성	방송위성
대상	1:1	1:N
채널 수	다수	소수
방향성	양방향	단방향
위성통신 전력	저출력(20~40W)	대출력(120W)
지상안테나	대형안테나	소형안테나(파라볼라)
응용서비스	VSAT(Very Small Aperature Terminal)  - 초소형 안테나를 사용하는 지상의 송/수신국 SNG(Satellite News Gathering)  - 위성을 이용한 뉴스 송/수신 시스템 위성 인터넷	위성TV