دليلك الشامل حول مواقع الأقمار الصناعية للبث التلفزيوني

بعد إطلاق أول قمر صناعي ظهرت العديد من الأحداث المهمة من وجهة التلفزيون الفضائي، مثل انبعاث أول إشارة تلفزيونية، في عام 1962م، باستخدام القمر الصناعي Telstar 1 أو إطلاق أول قمر صناعي للبث Direct (DBS) ، Ekran، المصمم لاستقبال الإشارة التلفزيونية إلى المنزل.

وامتد استخدام سواتل الاتصالات إلى النقطة التي يوجد فيها أكثر من 300 ساتل اتصالات في المدار الثابت بالنسبة للأرض، ومنها الإذاعة وإشارات تلفزيونية تبث في أي مكان في العالم.

إطلاق أول قمر صناعي

يبدأ أصل الاتصالات بواسطة الأقمار الصناعية في عام 1957م، عندما أطلق الاتحاد السوفيتي أول قمر صناعي يدعى سبوتنيك الأول والذي يمثل بداية سباق الفضاء. وبعد عام أطلقت الولايات المتحدة SCORE الذي نقل رسالة مسجلة. من عام 1960م إلى عام 1964م، وقد تم استخدام أول الأقمار الصناعية التجريبية للاتصالات في الوقت الفعلي (ECHO I و Curier و Telstar I و Relay I).

بالإضافة إلى أنه تم إنشاء روابط اتصالات الصوت والفيديو والبيانات بين السواحل الشرقية والغربية للولايات المتحدة الأمريكية. ففي عام 1965م، تم إنشاء أول منظمة دولية للأقمار الصناعية، وفي نوفمبر 1983م، تم تدشين خدمة البث المباشر للتلفزيون على الهوائيات المحلية بواسطة شركة الاتصالات الساتلية المتحدة.

أهم ما يميز القمر الصناعي

هو أنه تقنية مناسبة لنقل إشارات النطاق الترددي العالي بين المحطات الأرضية مفصولة على مسافات كبيرة (الدولية، عبر المحيطات، …)، إلى المناطق التي يتعذر الوصول إليها أو التي تكون تغطيتها ريفية من خلال البنية التحتية الأرضية، مع تغطية واسعة جدًا إلى الأنظمة ذات المحطات المتنقلة، مثل السفن، الطائرات، شاحنات الأسطول، إلخ …

يدير ساتل الذي يعمل على إقامة اتصال بين محطتين أرضيتين بعيدتين، بدلًا من الوصلات الأرضية الضرورية للأرض، ثلاثة أقمار صناعية موزعة على ارتفاع 120 درجة فوق المدار الثابت بالنسبة للأرض مع تغطية عالمية يمكنها إقامة اتصال بين أي نقطتين من الكرة الأرضية (باستثناء القطبين). يوجد مسافة كبيرة بين المحطات الفضائية والمحطات الأرضية، فتكون الخسائر في الفضاء الحر مرتفعة (بحدود 200 ديسيبل)، ولهذا السبب من الضروري تحسين الكسب الهوائي وكفاءة جهاز الإرسال وضوضاء المستقبل وجوانب أخرى من تشكيل وتشفير الإشارة.

المشاكل التي تؤثر على التطبيقات الحساسة بسبب تأخير الإشارة

من هذه المشاكل:

الوصول المتعدد

حيث يجب أن يسمح للخدمة بعدد كبير ومتغير من المستخدمين في وقت واحد وبكفاءة مع الحد الأدنى من التحكم الخارجي.

تصميم الأقمار الصناعية

وذلك بسبب تحسين الحجم والوزن لتقليل تكلفة وضع المدار، واستخدام الحد الأدنى من الطاقة الممكنة وإطالة الحياة. بالإضافة إلى المرونة في تنفيذ قنوات الاتصال.

الحكم الذاتي

بحيث يكون قادر على العمل دون صيانة في بيئة معادية.

المحطات الأرضية

وتستخدم بأسعار معقولة من قبل المستخدمين في حين أنها قوية ومتطورة بما يكفي للتواصل بكفاءة مع الأقمار الصناعية.

خدمات الاتصالات الفضائية

الخدمات الرئيسية للاتصالات الفضائية هي:

الخدمة الثابتة الساتلية (FSS): الاتصالات بين المحطات الأرضية الموجودة في نقاط ثابتة عبر الأقمار الصناعية.
البث المباشر عبر القمر الصناعي (DBS أو DTH): بث الصوت والصورة إلى المستلمين بشكل فردي أو جماعي.
الخدمة الساتلية المتنقلة (SMS): الاتصالات بين المحطات الأرضية.
المحمول (البحري أو الجوي أو الأرضي) عبر الأقمار الصناعية.
خدمة الاستدلال الراديوي الساتلية: لتحديد موقع وسرعة جسم ما (الملاحة وتحديد المواقع)
خدمة التشغيل الفضائي للتشغيل الساتلي: القياس عن بعد، التحكم عن بعد والمراقبة.
خدمة راديو الأقمار الصناعية خدمة عبر الأقمار الصناعية للروابط بين الأقمار الصناعية وأنظمة الأقمار الصناعية.

الطريقة الأكثر استخدامًا للبث المباشر هي عبر الأقمار الصناعية (DSNG)

حيث يتم بهذه الطريقة إرسال إشارة التي تنتقل بدورها إلى جدول تحرير (CRA) قبل الوصول إلى تلفزيوناتنا. ومع التقدم التكنولوجي، تحولت عملية إعادة الإرسال إلى شيء أبسط وأقل تكلفة بفضل المعدات التي لا تحتاج إلى إعادة إرسال إشارة عبر الأقمار الصناعية، باستخدام تقنية 3G و 4G مع بطاقات SIM (نفس الهواتف المحمولة). على سبيل المثال، معدات مثل بث حقائب الظهر أو الأجهزة ذات الحجم الصغير التي تتناسب لوضعها في الجيب أو تعلقها بالكاميرا عبر نظام البطارية.

بعض المعايير الفنية والدعم المادي

يمكن توزيع الانبعاثات من خلال وسائل مادية مختلفة:

الهوائي: يستخدم في أبراج محطات الخدمة. إرسال البرامج الإذاعية أو التلفزيونية مباشرة، وبالتالي استخدام سلسلة الهواء لنقل المعلومات.
القمر الصناعي: محطة تسمح بزيادة التغطية، ويمكن القول أنه توجد دائمًا حاجة للدعم الأرضي للوصول إلى المستخدم النهائي. بدوره، يمكن أن يكون التوزيع على المحطات أو الشبكات من خلال الدعم المادي، مثل: أشرطة الفيديو التناظرية أو الرقمية CD ، DVD.

عادًة ما يمكن أن تحدث هذه الحالات في التقارير الإخبارية، حيث يقوم المراسلون بتسجيل الأخبار على الوسائط المادية وإرسالها بهذه الطريقة إلى المحطات لنشرها لاحقًا. غالبًا ما يستخدم مصطلح “شبكة البث” لتمييز الشبكات التي تنبعث منها إشارة التليفزيون عن طريق الجو، والتي يمكن استقبالها بواسطة هوائي التلفزيون، من الشبكات التي تنبعث عبر الكابل أو القمر الصناعي. ويشير مصطلح “البث التلفزيوني” إلى برمجة هذه الشبكات.

أنظمة النقل التلفزيون والراديو

يتمتع كلا النظامين بتغطية محدودة، اعتمادًا على قوة جهاز الإرسال. عندما يكون لدينا نظام بث منخفض الطاقة، لا تصل الإشارة إلا إلى مساحة صغيرة. يقال أن النظام لديه تغطية على المستوى المحلي وفي هذه المجموعة ستدخل محطات الإذاعة والتلفزيون المحلية. من أجل التغطية الوطنية، يتم استخدام مكررات الإشارة، بحيث تنتشر مسافة أكبر، وبالتالي تصل إلى مستقبلات أكثر.

هناك أيضًا إمكانية إرسال الإشارة عبر الأقمار الصناعية، وبهذه الطريقة نحصل على تغطية قارية. حيث أنه سمحت التقنيات الرقمية الجديدة بتحقيق معايير جديدة لنشر الصوت (DAB) أو الصورة التلفزيون (DVB). وتعمل هذه المعايير على تحسين استخدام الطيف الترددي الراديوي بطريقة تسمح بجودة أعلى وبسعة حمل أكبر.

يمكن تصنيف أنظمة الأقمار الصناعية على النحو التالي:

النظم العالمية: اتحادات دولية ذات تغطية عالمية.
النظم الإقليمية: المنظمات الدولية.
الأنظمة المحلية: المشغلون المرتبطون بكل بلد.طاق C (GHz 6/4).

ومن المزايا التي تتمتع بها الأقمار الصناعية بأنها أقل عرضة لانقطاعات المطر

ومن السلبيات: الفرقة المزدحمة (مشتركة مع الميكروويف الأرضي).

حجم هوائيات الاستقبال أكبر بسبب انخفاض القدرة EIRP الساتلية والتباعد المنخفض للأقمار الصناعية.

تصنف الأقمار الصناعية للبث التلفزيوني

الأقمار الصناعية منخفضة الطاقة PS <30 W.
الأقمار الصناعية متوسطة الطاقة DTH (مباشرة إلى المنزل) مع 30 واط <Ps <100 W.
الأقمار الصناعية عالية القدرة DBS (البث المباشر الساتلية) مع PS> 100 W.
هناك العديد من الأقمار الصناعية التلفزيونية التجارية، بما في ذلك INTELSAT و EUTELSAT و TELECOM و GORIZONT و HISPASAT و ASTRA.

الفرق بين القمر الصناعي الطبيعي والقمر الصناعي الاصطناعي؟

القمر الطبيعي: هو جسم سماوي يدور حول الكوكب. حيث يكون القمر الصناعي أصغر ويرافق الكوكب في مداره حول النجمة الأم. على عكس الشظايا التي تشكل حلقة المدار، فهو الجسم الوحيد في مداره.

الأقمار الصناعية الاصطناعية: هي أقمار تدور حول الأرض أو القمر أو بعض الكواكب وقد صنعها الإنسان.

تاريخ التلفزيون

يمكن إرجاع مفهوم التلفزيون (الرؤية عن بعد) إلى جاليليو غاليلي وتلسكوبه. ومع ذلك، كان التغيير الذي سيجلبه التلفزيون كما نعرفه اليوم هو اختراع منظار فلاديمير زفوريكين وفيلو تايلور فارنسورث. وهذا يفسح المجال للتلفزيون الإلكتروني بالكامل، والذي كان له تعريف أكبر للصور والإضاءة الخاصة به.

التطورات الأولى

في عام 1925 قام المخترع الاسكتلندي جون لوجي بيرد بأول تجربة حقيقية باستخدام قرصين، أحدهما على جهاز الإرسال والآخر على جهاز الاستقبال، والذي تم ربطه بنفس المحور بحيث كان دورته متزامنًا ويفصل بينهما 2 مم.

تم إنتاج البث التلفزيوني العام الأول بواسطة BBC One في إنجلترا عام 1927م، و TF1 في فرنسا في عام 1935م, و CBS و NBC في الولايات المتحدة في عام 1930. في كلتا الحالتين، تم استخدام النظم الميكانيكية والبرامج لم يتم بثها على جدول منتظم.

بدأت برامج البث في إنجلترا عام 1936م، وفي الولايات المتحدة في 30 أبريل 1939م، بالتزامن مع افتتاح معرض نيويورك العالمي. تمت مقاطعة عمليات البث المجدولة أثناء الحرب العالمية الثانية.

في عام 1937 بدأت البث التلفزيوني الإلكتروني العادي في فرنسا والمملكة المتحدة. أدى ذلك إلى تطور سريع في صناعة التلفزيون وزيادة سريعة في عدد المشاهدين، على الرغم من أن أجهزة التلفزيون كانت شاشة صغيرة ومكلفة للغاية. أصبحت هذه الانبعاثات ممكنة من خلال تطوير أنبوب أشعة الكاثود ومنظار الأيقونات.

موقع الأقمار الصناعية المستخدمة للإشارات التلفزيونية

تقع الأقمار الصناعية المستخدمة للإشارات التلفزيونية في مدار ثابت بالنسبة للأرض، على ارتفاع 35786 كم فوق خط الاستواء للأرض. لأنهم يدورون حول الأرض في نفس الاتجاه والسرعة التي تدور حولها، فإنه يعطي الشعور بأنهم لا يتحركون. لهذه الحقيقة أهمية حيوية، لأنه من الممكن استخدام جهاز الإرسال أو الاستقبال دون الحاجة إلى تغيير موقعه أثناء تحرك القمر الصناعي. ويجب أن يؤخذ في الاعتبار أن عدد الأقمار الصناعية التي يمكن أن تكون في المدار الثابت بالنسبة للأرض محدود، لأنه من الضروري تجنب التدخلات المحتملة التي قد تنشأ بينهما. أي إذا أخذنا في الاعتبار أن الأقمار الصناعية التي تعمل في النطاق C يجب فصلها 2 separ بينهما، فإننا نرى أن الحد الأقصى لعدد الأقمار الصناعية التي يمكن أن تكون لدينا هو 360/2 = 180. وفيما يتعلق بالنطاق Ku، الفصل أصغر (الأول)، لذلك يمكن أن يكون لدينا ما يصل إلى 360/1 = 360.

متى يبدأ البث التلفزيوني؟

يبدأ البث التلفزيوني عبر الأقمار الصناعية في الوقت الذي ترسل فيه المحطة الإشارة، المعدلة مسبقًا بتردد معين، إلى قمر الاتصالات. لجعل هذه الانبعاثات ممكنة، ومن الضروري استخدام هوائيات مكافئ يبلغ قطرها من 9 إلى 12 مترًا. يسمح استخدام أبعاد الهوائي العالية بزيادة الدقة في وقت تركيز القمر الصناعي، مما يسهل استقبال الإشارة بقوة عالية بما فيه الكفاية. فيستقبل القمر الصناعي الإشارة التي تنبعث من خلال أحد مستجيباته، و يتم ضبطها على التردد الذي تستخدمه المحطة. وبشكل عام، يتكون القمر الصناعي إلى ما يصل إلى 32 جهاز إرسال في النطاق الترددي لنطاق Ku و 24 في النطاق الترددي C. يتراوح عرض النطاق الترددي للمستجيب بين 27 و 50 MHz (وحدة قياس التردد).

أخيرًا، هناك وضع تليفزيون متصل بالأقمار الصناعية يسمى “Free to air” أو FTA ، حيث يتم استقبال قنوات التلفزيون المفتوحة (بدون تشفير) عبر الأقمار الصناعية. حيث تحظى هذه الطريقة بشعبية كبيرة في الولايات المتحدة وأوروبا والشرق الأوسط وشمال إفريقيا، وهي المناطق التي تم إنشاؤها منذ سنوات عديدة حيث توجد المئات أو حتى الآلاف من قنوات اتفاقية التجارة الحرة، والعديد منها مصمم للاستقبال المباشر في المنزل، و منها إشارات للربط بين محطات التلفزيون.

التحكم المركزي في مركز الإرسال التلفزيوني

في نهاية القرن العشرين أصبح التلفزيون بمثابة علم تكنولوجي حقيقي للبلدان ويقوم كل واحد منهم بتطوير أنظمتهم التليفزيونية الوطنية والخاصة. في عام 1953م، تم إنشاء يوروفيجن، وربط العديد من الدول الأوروبية من خلال ربط أنظمة التلفزيون الخاصة بهم من خلال وصلات الميكروويف. وفي عام 1960م، تم إنشاء Mundovisión ، والتي بدأت في إقامة روابط مع الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض التي تغطي العالم بأسره.

تم تطوير الإنتاج التلفزيوني مع التطورات التقنية التي سمحت بتسجيل إشارات الفيديو والصوت. سمح ذلك بتحقيق البرامج المسجلة التي يمكن تخزينها وإصدارها لاحقًا. في نهاية الخمسينيات من القرن العشرين، تم تطوير أول فيديوهات فيديو وكاميرات بصريات قابلة للتبديل تدور في برج أمام أنبوب الصورة. أدت هذه التطورات، إلى جانب التطورات في الآلات اللازمة للخلط والتوليد الإلكتروني للمصادر الأخرى، سمحت بتطوير كبير للغاية للإنتاج.

وفي السبعينيات من القرن العشرين، تم تنفيذ بصريات Zoom، وتم تطوير مناظير مغناطيسية أصغر سمحت بتسجيل الأخبار في هذا المجال. حيث ولدت الصحافة الإلكترونية أو فرق ENG. بعد وقت قصير من بدء تطوير المعدات على أساس رقمنة إشارة الفيديو والجيل الرقمي للإشارات. وولدت الآثار الرقمية ولوحات الرسومات من تلك التطورات. في نفس الوقت الذي سمح فيه التحكم في الآلات بتجميع غرف ما بعد الإنتاج، ومن خلال الجمع بين عدة عناصر، تنفيذ برامج معقدة.

استخدام المساحات الخيالية في تطور التلفزيون

لم يتوقف تطور التلفزيون مع نقل الصورة والصوت فقط, لكن سرعان ما شوهدت ميزة استخدام القناة لتقديم خدمات أخرى. ومن خلال هذه الفلسفة، تم تنفيذ النص التليفزيوني الذي ينقل الأخبار والمعلومات بتنسيق نصي باستخدام المساحات الخالية من معلومات إشارة الفيديو في نهاية الثمانينيات من القرن العشرين. وتم أيضًا تنفيذ أنظمة صوت محسنة، مع ظهور تلفزيون استريو أو تلفزيون مزدوج وإعطاء الصوت جودة استثنائية، وكان النظام الذي تمكن من الانتشار في السوق هو NICAM.