آشنایی با ترانسپوندرهای (ترانسپاندرهای) ماهواره‌ای

علیرضا فتحی: ماهواره‌های مخابراتی امروزه نقش غیر قابل انکاری در برقراری ارتباطات بشر دارند. از اینترنت و پخش تلویزیونی گرفته تا تلفن‌های همراه و مدیریت بحران، طیف وسیعی از کاربردهای ماهواره‌های مخابراتی را در زندگی بشر نهادینه کرده‌اند که در بعضی از این کاربردها جایگزینی در شرایط فعلی برای آن‌ها موجود نیست.

یکی از مهم‌ترین قطعات به‌کاررفته در ماهواره‌های مخابراتی ترانسپوندر یا ترانسپاندر (Transponder) است. همان‌طور که برای مقایسه ماهواره‌های سنجش از دور، به دقت دوربین و حسگرهای آن‌ها رجوع می‌شود، ارزش و قدرت یک ماهواره مخابراتی را نیز تعداد ترانسپوندرها، فرکانس و پهنای باند ترانسپوندرها مشخص می‌کند. در مطلب حاضر ابتدا به معرفی ترانسپاندر و انواع آن، سپس به بررسی بازار این تجهیزات و فعالان بازار پرداخته خواهد شد.

ترانسپوندرها مجموعه‌ای از قطعات به‌هم پیوسته هستند که یک کانال مخابراتی را بین آنتن‌های فرستنده و گیرنده ایجاد می‌کنند. معمولا یک ترانسپوندر از این قطعات تشکیل می‌شود: ابزار محدودکننده پهنای باند ورودی یا فیلتر میان‌گذر (band-pass filter)، تقویت‌کننده با نویز پایین (LNA) برای تقویت کردن سیگنال‌های دریافت‌شده از ایستگاه زمینی که عموما به خاطر طی کردن فاصله زیاد بسیار ضعیف هستند، تبدیل‌کننده فرکانس که فرکانس سیگنال ورودی را به فرکانس لازم برای فرستنده تبدیل می‌کند، فیلتر میان‌گذر خروجی و تقویت‌کننده توان.

ماهواره مخابراتی اسکار-۳ (OSCAR-III) متعلق به وزارت دفاع آمریکا، نخستین ماهواره‌ای بود که در آن از ترانسپوندر استفاده شد. ترانسپاندر خطی اسکار پس از ارسال به فضا در ۹ مارس ۱۹۶۵، به مدت ۱۸ روز در باند VHF فعالیت نمود. پس از آن اغلب این تجهیزات تنها با دو عملیات تقویت سیگنال و تغییر فرکانس داده‌ها را به زمین مخابره می‌کردند، اما ماهواره‌های مخابراتی جدیدتر از ترانسپوندرهایی با قابلیت پردازش سیگنال استفاده می‌کنند که سیگنال‌ها را به ترتیب جداسازی، رمزگشایی، رمزگذاری مجدد و سپس ترکیب مجدد می‌کنند.

ترانسپاندر
نمای ماهواره اسکار-۳

به این نوع از ترانسپوندرها احیاکننده (Regenerative) گفته می‌شود که مزایای زیادی نسبت به ترانسپاندر معمولی دارد از جمله اینکه نویز‌های سیگنال‌های دریافتی و ارسالی را کاهش می‌دهند و مونتاژ آن‌ها بر روی ماهواره‌ها ساده‌تر است اما روند ساخت آن به مراتب پیچیده‌تر می‌باشد.

ماهواره‌های مخابراتی معمولا بالای ۱۰ ترانسپاندر دارند و در ماهواره‌های مخابراتی پربازده (HTS) و گران‌قیمت، تعداد این تجهیزات تا ۱۰۰ عدد نیز می‌رسد. اگر ترانسپوندرهای مخابراتی را به ترتیب بازه فرکانسی یا به اصطلاح «باند» از کم به زیاد مرتب کنیم خواهیم داشت؛ L، S، C، X، Ku، K، Ka. حد پایین و بالای هر بازه فرکانسی، ترتیب قرارگیری بازه‌ها و نوع کاربرد هر بازه در تصویر زیر مشاهده می‌شود.

همانطور که در تصویر مشاهده می‌شود ماهواره‌های مخابراتی بسته به بازه فرکانسی فعالیت ترانسپاندرها در زمینه‌های مختلف از ارائه اینترنت و پخش تصاویر تلویزیونی گرفته تا اخترشناسی رادیویی و کمک به ناوبری کاربر دارند. ماهواره‌های مخابراتی غیرنظامی عموما به ترانسپاندرهای باندهای C، Ku و Ka مجهز هستند و از ترانسپاندرهای باند X برای مخابرات نظامی استفاده می‌گردد. با توجه به اینکه طول موج با فرکانس رابطه عکس دارد، هرچه فرکانس امواج ارسالی ازاین تجهیزات بیشتر باشد، محدوده تحت پوشش آن کمتر و پایداری امواج در شرایط نامناسب جوی بیشتر می‌شود.

بازار جهانی ترانسپوندرهای (ترانسپاندرهای) ماهواره‌ای

بازار جهانی ترانسپوندرها به بخش‌های پهنای باند، خدمات، کاربردها و نواحی تقسیم می‌شود. بر اساس پهنای باند، بازار شامل تولید و فروش تجهیزات مورد بحث در باندهای K، Ku، C و… است. از لحاظ خدمات، شاخه‌هایی از جمله توسعه ایستگاه زمینی، نگهداری و پشتیبانی یا اجاره دادن تجهیزات مذکور وجود دارد که درحال‌حاضر کشور ما از استفاده‌کنندگان این خدمات است.

از منظر کاربردها، بازار به دسته‌هایی شامل مخابرات تجاری، ناوبری، تحقیق و توسعه، مخابرات دولتی، سنجش از دور و… تقسیم می‌شود. بازار نواحی نیز به نیازهای متفاوت نواحی مختلف همچون آسیا اقیانوسیه، آمریکای لاتین، اروپا یا خاورمیانه اشاره دارد.

بازار ترانسپوندرهای ماهواره‌ای همچون اغلب بازارهای وابسته به صنعت فضایی طی سال‌های اخیر با رشد مواجه بوده است. طبق گزارشی که در سال ۲۰۱۶ توسط موسسه مطالعاتی مارکتز اند مارکتز (MarketsandMarkets) منتشر شد، ارزش بازار مذکور از ۱۵.۵۵ میلیارد دلار در سال ۲۰۱۵، با نرخ رشد سالیانه ۵.۳% به میزان ۲۰.۱۰ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۰ خواهد رسید. از مهم‌ترین عوامل رشد این بازار می‌توان به افزایش تقاضا برای باند Ku به منظور مخابره ویدیو، داده و صوت اشاره کرد.

علاوه‌براین، باند Ka نیز به طور روزافزون برای ارتباطات و خدمات پهن‌باند استفاده می‌شود و تاثیر مثبتی بر رشد این بازار گذاشته است. دیگر عامل موثر در رشد این بازار، اضافه شدن کاربردهای جدید عنوان می‌شود. برای مثال یادگیری ماشینی، مخابرات پهن‌باند دریایی و اینترنت هواپیماها بخش‌هایی هستند که در چند سال گذشته رشد سریعی داشته‌اند و اثر مثبتی بر بازار ترانسپاندرها گذاشته‌اند.

ترانسپاندر

باتوجه‌به عوامل موثر در دسته‌بندی و انواع خدمات قابل ارائه، بازیگران بازار ترانسپوندر‌های ماهواره‌ای لزوما سازندگان این تجهیزات نیستند و به‌عنوان مثال این مجموعه اپراتورهایی را هم که ترانسپاندرهای ماهواره خود را اجاره می‌دهند، شامل می‌شود.

مهم‌ترین مهره‌های بازار ترانسپوندرها عبارتند از: آرین اسپیس (Arianespace SA)، تالس آلنیا (Thales Alenia Space)، ایرباس (Airbus Group SE)، لاکهید مارتین (Lockheed Martin)، لورال (Loral Space and Communications, Inc.)، یوتلست (Eutelsat S.A.)، اینتلست (Intelsat S.A.)، بوئینگ (Boeing)، اوربیتال (Orbital ATK) و… . طبق گزارشی که اخیرا توسط موسسه HTF MI منتشر شده است، بوئینگ و دو شرکت آسیایی سینگتل (Singtel Satellite) و جی ست (JSAT) در رتبه‌های اول تا سوم بازار ترانسپوندرهای ماهواره‌ای قرار دارند.

در دسته‌بندی ناحیه‌ای شرکت‌های با ملیت آمریکای شمالی به دلیل تقاضای گسترده برای مخابرات ایمن و قابل اتکای ماهواره‌ای و خدمات پهن‌باند بیشترین سهم را در بازار این تجهیزات دارند. در رتبه دوم بر اساس دسته‌بندی نواحی، شرکت‌های منطقه آسیا اقیانوسیه قرار دارند. البته بیشترین رشد بازار در نواحی در حال توسعه شامل خاورمیانه، آفریقا و آمریکای لاتین دیده می‌شود که نیاز به تلویزیون‌های ماهواره‌ای، پخش زنده تلویزیونی به صورت HD به جای SD و مخابرات ایمن نظامی و دفاعی رو به افزایش است.

ازسوی‌دیگر رشد این بازار موانعی هم دارد. به عنوان مثال کابل‌های فیبر نوری به عنوان یک رقیب برای مخابرات ماهواره‌ای هزینه توسعه و نصب کمتری دارند. اما به‌هرحال برای بهره‌مندی از مزایای ماهواره‌های مخابراتی باید یا به فناوری ساخت ترانسپوندرها دست پیدا کرد و یا در بازار این تجهیزات به‌عنوان خریدار یا اجاره‌کننده حضور یافت. 

نوشته‌های که ممکن است علاقه‌مند باشید :
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.