ดาวเทียมสื่อสาร

ดาวเทียม satellite system

การสื่อสารผ่านดาวเทียม

ในปัจจุบันการสื่อสารผ่านดาวเทียมเป็นที่สนใจกันอย่างแพร่หลายเพราะมีจุดได้เปรียบหลายอย่าง

ตัวดาวเทียมก็เปรียบเสมือนตัวถ่ายทอดสัญญาณไมโครเวฟขนาดใหญ่ที่ลอยอยู่กลางท้องฟ้า

ภายในมีหน่วยเรียกกว่า ทรานสปอนด์เดอร์ ( transponder)ทำหน้าที่รับสัญญาณจากพื้นโลก ขยายให้แรงขึ้นแล้วส่งลงมาพื้นดินโดยเปลี่ยนความถี่ตอนลงด้วยเพื่อป้องกันการรบกวนกับตอนส่งไปจากพื้นโลก บริเวณที่ต้องการส่งลงมาอาจจะเป็นบริเวณแถบกว้างก็ได้

ดาวเทียม ทระบบดาวเทียมสื่อสารนอยู่ในปัจจแนกตามแนวโคจรที่มันโคจรอยู่ดังนี้

• ดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจรทั่วไป มีวงโคจรเป็นรูปวงรี มีระบาบไม่แน่นอน

ตำแหน่งของตัวดาวเทียมเมื่อเทียบกับโลกก็ไม่แน่นอน มักใช้ในการสำรวจสภาพภูมิอากาศ ภูมิประเทศ แหล่งทรัพยกรธรณี และงานทางด้านการทหาร

ดาวเทียมค้างฟ้า ( Geostationary Satellite) เป็นดาวเทียมที่อยู่กับที่ เมื่อเทียบกับโลกมีวง

โคจรอยู่ในระนาบเดียวกับเส้นศูนย์สูตร อยู่สูงจากผิวโลกประมาณ 35,786 กิโลเมตร วงโคจรพิเศษนี้อาจเรียกว่า " วงโคจรค้างฟ้า " หรือ " วงโคจรคลาร์ก " เพื่อเป็นเกียรติแก่นาย Arthur C. Clarke ผู้ค้นพบวงโคจรนี้

การสื่อสารผ่านดาวเทียม

หลักการของดาวเทียมมาจากหลักการของฟิสิกส์หรือกฎของเคปเลอร์ที่ว่าคาบของดาวที่โคจร

อยู่รอบโลกจะแปรตามยกกำลัง 3/2 ของรัศมี ดาวที่ใกล้โลกมากจะมีคาบประมาณ 90 นาที แต่ไม่มีประโยชน์ที่ว่าจะนำมาทำดาวเทียมเพราะว่า เมื่อมองจากพื้นดินจะเห็นดาวเทียม

เป็นระยะเวลาสั้น ๆ เท่านั้น แต่ที่ระยะประมาณ 36000 Km เหนือเส้นศูนย์สูตร คาบของ

ดาวเทียมจะเป็น 24 ชั่วโมงทำให้เสมือนอยู่นิ่งเมื่อมองจากพื้นโลกตลอดเวลาบนท้อง

ฟ้าดาวเทียมจะอยู่ห่างกันประมาณ 4 องศาตามมุม 360 องศาของเส้นศูนย์สูตร ถ้าหาก

ดาวเทียมอยู่ใกล้มากกว่านี้จะทำให้สัญญาณที่ขึ้นมาจากพื้นดินรบกวนดาวเทียมตัวข้าง ๆ ที่อยู่ถัดไปด้วย ฉะนั้นถ้าคิดง่าย ๆ จำนวนดาวเทียมที่มีอยู่ได้รอบโลกจะเท่ากับ 360/4 = 90 ดวงเท่านั้น และถ้าหากเป็นดาวเทียมสำหรับทีวีด้วยแล้วละก็จะต้องห่างกันถึง 8 องศา เนื่องจากกำลังส่งจะสูงกว่าดาวเทียมธรรมดา อย่างไรก็ตามดาวเทียมแต่ละดวงสามารถ

ใช้ความถี่คนละย่านทำให้สามารถส่งข้อมูลหลาย ๆ ชุด พร้อม ๆ กันได้เพื่อเป็นการป้อง

กันการแก่งแย่งความถี่และตำแหน่งบนท้องฟ้า จึงได้มีการกำหนดข้อตกลงระหว่างชาติ

ขึ้นว่าใครบ้างที่จะได้ใช้ความถี่ใดและตำแหน่งใด ช่วงความถี่ 3.7-4.2 GHz และ 5.925-6.425 GHz ได้ถูกกำหนดสำหรับการสื่อสารดาวเทียม หรือมีการเรียกย่อ ๆ กันว่า 4/6 GHz หมายถึง ความถี่ขึ้นมีค่าอยู่ในช่วง 6 HGz และความถี่ลงอยู่ในช่วง 4 GHz

อย่างไรก็ตามความถี่ช่วงนี้ก็หนาแน่นมากเพราะถูกใช้โดยไมโครเวฟของบริษัทสื่อสารอยู่แล้ว

ความถี่ช่วงที่สูงกว่านี้ก็คือ 12/14 GHz ทำให้ดาวเทียมสามารถวางอยู่ใกล้กันได้ถึง 1 องศา แต่มีปัญหาที่ตามมาก็คือ ความถี่ช่วงนี้ถูกลดทอนได้สูงด้วยฝนและพายุได้ง่าย ทางแก้ที่เป็นไปได้ก็คือตามหลักความจริงที่ว่าพายุหรือฝนมักจะเกิดเป็นหย่อม ๆ ถ้าหากตั้งจานรับเอาไว้กระจายไปทั่ว ( และต่อถึงกันด้วยสายเคเบิล) เมื่อมีฝนที่ใดที่หนึ่ง ก็ใช้สถานีพื้นดินที่บริเวณอื่นที่ไม่มีฝนตกรับแทนได้

ดาวเทียมทั่วไปจะแบ่งแถบกว้างความถี่ขนาด 500 MHz ออกเป็นทรานส์ปอนด์เดอร์ แต่ละทรานส์ปอนด์เดอร์มีแถบกว้างความถี่ 36 MHz แต่ละทรานส์ปอนด์เดอร์อาจจะใช้ส่ง

ข้อมูลขนาด 50 Mbps เพียงชุดเดียว หรือส่งขนาด 64 Kbps จำนวน 800 ชุดหรือจะรวม

ในลักษณะอื่นก็ได้ และแต่ละทรานส์หอนด์เดอร์สามารถใช้การส่งแบบคนละขั้วคลื่น ( polarize) ได้ทำให้ 2 ทรานส์ปอนด์เดอร์สามารถใช้ความถี่เดียวกันโดยไม่มีการรบกวนกันได้ ในดาวเทียมยุคแรก ๆ การแบ่งแถบกว้างความถี่ของทรานส์ปอนด์เดอร์ออกเป็นช่อง ๆ นั้นทำแบบตายตัว (static) ที่ความถี่เดียว แต่ในปัจจุบันช่องแต่ละช่องจะถูกแบ่งออกตามเวลา เช่นช่อแรกสำหรับสถานีแรก ช่องที่สองสำหรับสถานีที่สอง และต่อ ๆ ไป การทำแบบ

นี้ช่วยให้การจัดการอ่อนตัวต่อการเปลี่ยนแปลงได้ง่าย มีชื่อเรียกว่า time-division multiplex

ดาวเทียมดวงแรกนั้นมีลำคลื่นจากอวกาศลำเดียวครอบคลุมสถานีพื้นดินทั้งหมด และเมื่อเวลาผ่านไปราคาของอุปกรณ์อิเลคทรอนิคส์ , ปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ และขนาดได้ลดลง จนปัจจุบันสามารถที่จะใช้ทำให้ดาวเทียมมีความซับซ้อนมากขึ้น แต่ละดาวเทียมอาจจุมีสายอากาศหลาย ๆ จานและมีทรานส์ปอนด์เดอร์หลาย ๆ ตัว แต่ละลำคลื่นที่ส่งลงมาสามารถที่จะเจาะจงลงไปยังบริเวณใด ๆ ที่ต้องการและ

สามารถใช้ลำคลื่นหลาย ๆ ลำขณะส่งขึ้นหรือส่งลงพร้อม ๆ กันได้ บริเวณที่ลำคลื่นเล็ง

ไปนั้นเรียกว่า ลำคลื่นเป็นจุด ( spot beam) ซึ่งบริเวณที่เล็งอาจจะมีเส้นผ่าศูนย์กลาง

ไม่กี่ร้อยกิโลเมตรได้การสื่อสารผ่านดาวเทียมมีคุณลักษณะหลายอย่างต่างจากการสื่อสาร

ผ่านตัวกลางบนพื้นดิน เช่น การหน่วงของเวลา ( delay time) เนื่องจากระยะทาง โดยปกติสัญญาณจากดาวเทียมจะถูกหน่วงจากต้นทางถึงปลายทางประมาณ 250-300 มิลลิวินาที ( ถึงแม้ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะเดินทาง &"3652; ด้เร็วเท่ากับแสงหรือ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาทีก็ตาม) ถ้าเทียบกับไมโครเวฟแล้วจะมีค่าเพียง 3 ไมโครวินาที/กิโลเมตร หรือถ้าเป็นโคแอกเชียลก็จะมีค่า 5 ไมโครวินที/กิโลเมตรเท่านั้น ( คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเดินทาง

ในอากาศได้เร็วกว่าเดินทางในสายทองแดง) แต่โดยอีกนัยหนึ่งถ้าคำนึงถแถบกว้างความ

ถี่และอัตราการเกิดผิดพลาด ( error rate) ของข้อมูลด้วยแล้วการหน่วงเวลา

ของสัญญาณอาจจะไม่ใช่จุดสำคัญก็ได้ เช่น เวลาที่ใช้ในการส่งข้อมูล x กิโลไบท์ผ่านสายขนาดความเร็ว 9600 bps คือ x/19.6 วินาที แต่ถ้าส่งผ่านดาวเทียมที่มีความเร็วการส่งข้อมูล 5 Mbps แล้วจะใช้เวลา x/5000+0.270 วินาที (รวม 0.27 วินาทีสำหรับเวลาที่หน่วงในอากาศ) สำหรับข้อมูลมากกว่า 2.6 Kbps แล้วดาวเทียมจะเร็วกว่า และถ้าหากว่านับเวลาที่เสียไปเนื่องจากการส่งใหม่ (เมื่อมีการส่งข้อมูลผิดพลาด จะมีการส่งข้อมูลชุดนั้นมาใหม่ ทำให้เวลาที่ใช้ส่งข้อมูลจนครบ

เท่าที่ต้องการเพิ่มขึ้นไปด้วย) ดาวเทียมก็จะได้เปรียบมากกว่าเพราะว่าดาวเทียมมีอัตรา

ส่งข้อมูลผิดพลาดต่ำกว่ามากนั่นเอง

นอกจากนั้นค่าเวลาที่หน่วงที่เสียไปไม่ขึ้นกับระยะทาง เช่น การส่งข้อมูลระหว่างเครื่องรับและเครื่องส่งที่อยู่คนละฟากของมหาสมุทรก็จะใช้เวลาเท่ากับส่งระหว่างที่อยู่ตรงข้ามถนน ทำให้การคิดราคาค่าส่งข้อมูลไม่ขึ้นอยู่กับระยะทางไปด้วย

จุดอื่นที่ต่างกันอีกก็คือการสื่อสารผ่านสายเช่า สามารถส่งข้อมูลได้เร็วสุดเพียง 56 Kbps เท่านั้น (ถึงแม้ว่าจะมีสายขนาดความเร็ว 1.544 Mbps ให้ใช้ ถ้าหากว่าสามารถจ่ายค่าเช่าไหวให้ใช้

ในบางพื้นที่ก็ตาม) แต่การส่งจากจานสายอากาศบนหลังคาไปยังอีกฝ่ายที่มีจาน

อากาศอยู่บนหลังคาผ่านดาวเทียมนั้น สามารถทำได้เร็วกว่าถึง 1000 เท่า และสำหรับการส่งข้อมูลของคอมพิวเตอร์แล้วละก็การส่งข้อมูลปริมาณมาก ในช่วงเวลาสั้น ๆ นั้นเป็นที่ต้องการมากกว่าใช้เวลานาน ๆ เช่น การส่งข้อมูลในม้วนเทปผ่านสายโทรศัพท์ที่มีความเร็ว 56 Kbps ใช้เวลา 7 ชั่วโมง แต่ถ้าผ่านดาวเทียมจะใช้เวลา 30 วินาที เท่านั้น

คุณสมบัติที่น่าสนใจอีกอย่างของดาวเทียมก็คือว่าเป็นการส่งข้อมูลแบบกระจายไปทุกที่ (broadcast) ทุก ๆ สถานีพื้นดินที่อยู่ภายใต้รัศมีลำคลื่นสามารถที่จะรับสัญญาณได้หมด รวมทั้งสถานีเถื่อนด้วย และบริษัทสื่อสารเองก็ไม่มีทางรู้ด้วยดังนั้นจึงต้องมีการเข้ารหัส

ข้อมูลเพื่อความปลอดภัย

นอกจากใช้ดาวเทียมสำหรับส่งข้อมูลคอมพิวเตอร์แล้ว ยังสามารถใช้ส่งสัญญาณโทรทัศน์ตรง

ไปยังบ้านได้ด้วย หากจะเปรียบเทียบดาวเทียมกับเส้นใยแก้วแล้ว โดยหลักการณ์แล้วเส้นใยแก้ว

เพียงเส้นเดียวนั้นมีแถบกว้างความถี่มากกว่าดาวเทียมทั้งหลายที่ได้เคยส่งขึ้นไปทั้งหมด แต่แถบกว้างความถี่เหล่านี้ไม่สามารถไปถึงผู้ใช้งานรายย่อยได้โดยตรงปกติเส้นใยแก้วจะใช้

สำหรับเป็นตัวเชื่อมระหว่างชุมสายโทรศัพท์ที่ทางไกลเข้าหากันผู้ใช้งานไม่สามารถใช้ประโยชน์ของแถบกว้างความถี่ที่มากมาย ๆ ของเส้นใยแก้วได้อย่างเต็มที่ เพราะถ้าหากส่งข้อมูลผ่านสาย

โทรศัพท์ ความเร็วสูงสุดก็จะได้เพียง 9600 bps เท่านั้นไม่ว่าสายที่ส่งระหว่างชุมสาย

จะมีความเร็วเท่าใดก็ตาม ต่างกับการผ่านดาวเทียมซึ่งสามารถใช้ความเร็วสูงสุดได้ แต่ถ้าเมื่อใดก็ตามที่มีการวางเครือข่ายเส้นใยแก้วเข้าไปตามบ้านได้อย่างทั่วถึงแล้วละก็ ตรงจุดนั้นเส้นใยแก้วจะได้เปรียบกว่าอย่างแน่นอน เว้นเสียแต่ว่าต้องการลักษณะ

พิเศษเช่นการกระจาย ( broadcast) เช่นทีวีซึ่งจะทำได้ยากถ้าหากเป็นเส้นใยแก้ว

ประเทศไทยเริ่มใช้ดาวเทียมสื่อสารครั้งแรกตั้งแต่ปี พ.ศ. 2510 การสื่อสารแห่งประเทศไทยตั้งสถานีภาคพื้นดินที่อำเภอศรีราชา ชลบุรี โดยเช่าช่อง

สัญญาณจำนวน 13 ช่องสัญญาณ เพื่อติดต่อสื่อสารระหว่างประเทศดาวเทียมที่ใช้ในยุคแรกเป็นของบริษัท ยูอาร์ซีเอ ซึ่งเป็นดาวเทียมทางทหารของสหรัฐอเมริกา

จานรับสัญญาณดาวเทียมที่สถานีภาคพื้นดินมีขนาดใหญ่มาก เช่น จานรับสัญญาณดาวเทียมอิเทลแซด ที่ศรีราชามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 97 ฟุต สามารถสื่อสารข้ามมหาสมุทรแปซิฟิก และมหาสมุทรอินเดีย

ใน พ.ศ. 2522 สถานีโทรทัศน์ในประเทศไทยมีการขยายเครือข่ายทั่วประเทศ ในการนี้มีการเช่าช่องสัญญาณจากดาวเทียมปาลาปาของอินโดนีเซีย ทำให้ระบบการถ่ายสัญญาณโทรทัศน์ของประเทศไทยกระจายไปยังเมืองใหญ่ ๆ ได้ทั่วประเทศ จานรับสัญญาณดาวเทียมปาลาปามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1-3 เมตร ซึ่งนับว่าเป็นจานขนาดใหญ่พอสมควร การถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์ผ่านดาวเทียมทำได้ง่ายเพราะไม่ต้องเสียเวลาเดินสายหรือเชื่อม

โยงด้วยไมโครเวฟ

ดาวเทียมสื่อสารที่ใช้งานต้องมีลักษณะพิเศษคือ เป็นดาวเทียมค้างฟ้า ซึ่งผิดจากดาวเทียมจารกรรมทางทหาร ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรที่ประเทศมหาอำนาจส่งขึ้นไป ดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนที่โคจรรอบโลกผ่านทุกส่วนของพื้นผิวโลก โดยจะกลับมาที่เดิม

ในระยะเวลาประมาณ 9-11 วัน

ดาวเทียมค้างฟ้า เป็นดาวเทียมที่ต้องอยู่บริเวณเหนือเส้นศูนย์สูตรและโคจรรอบโลก 1 รอบ ใน 1 วัน พอดีกับเวลาที่โลกหมุนรอบตัวเอง ระดับความสูงและความเร็วการโคจรต้องเหมาะสม ดาวเทียมค้างฟ้าที่ใช้ในการสื่อสารอยู่ที่ระดับความสูง 42,184.2 กิโลเมตร

บริษัทชั้นนำในด้านการข่าว เช่น ซีเอ็นเอ็น จะมีดาวเทียมของตนเองทำให้สามารถ

ส่งข่าวสารหรือรับข่าวสารได้ตลอดเวลาจากทั่วโลก ผู้รับสัญญาณโทรทัศน์ ซีเอ็นเอ็น ต้องมีจานรับสัญญาณจึงจะรับได้ และต้องปรับทิศให้ตรงกับตำแหน่งดาวเทียม เพื่อให้ดาวเทียมแพร่สัญญาณได้ทุกพื้นที่ในโลกจะต้องมีดาวเทียมหลายดวงรอบโลก สัญญาณจะครอบคลุมทั่วโลกได้ต้องใช้ดาวเทียมอย่างน้อยสามดวง

ในช่วงปลาย พ.ศ. 2536 บริษัทชินวัตรได้รับอนุมัติจากรัฐบาลไทยให้ส่ง

ดาวเทียมสื่อสารของไทยขึ้นเป็นดาวดวงแรกมีชื่อว่า ไทยคม การสื่อสารของไทยจึงก้าวหน้าและสามารถตอบสนองความต้องการของผู้ใช้มากขึ้น

ดาวเทียมไทยคมอยู่ในตำแหน่งเส้นแวงที่ 101 องศาตะวันออก เหนือเส้นศูนย์สูตรบริเวณอ่าวไทยค่อนไปทางใต้ ใช้สัญญาณพาหะในย่านความถี่ 4 , 10 และ 12 จิกะเฮิรทซ์ บริษัทผู้ผลิตดาวเทียมคือ บริษัทฮิวส์แอโรคราปของประเทศสหรัฐอเมริกา และส่งขึ้นวงโคจรด้วยจรวดของบริษัทเอเรียนสเปสของประเทศฝรั่งเศส

ข้อได้เปรียบของดาวเทียมไทยคมคือ อยู่ตรงประเทศไทยทำให้จานรับสัญญาณ

มีขนาดเล็กลงเหลือเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 50 เซนติเมตร ดาวเทียมไทยคมครอบคลุม

พื้นที่ประเทศไทย และเพื่อนบ้านไว้ ดาวเทียมตัวนี้มีอายุประมาณ 15 ปี

การสื่อสารผ่านดาวเทียมในประเทศไทยจึงเป็นอีกก้าวหนึ่งที่ทำให้ประเทศไทยมีทางเลือกของ

การสื่อสารมากขึ้น การรับรู้ข้อมูลข่าวสารจะทำได้เร็วขึ้น การส่งสัญญาณผ่านดาวเทียม

เป็นหนทางหนึ่งที่จะส่งไปยังพื้นที่ใด ๆ ก็ได้ในประเทศแม้จะอยู่ในป่าเขาหรือมีสิ่งกีดขวาง

ทางภาคพื้นดิน

ดังนั้น การกระจายข่าวสารในอนาคตจะมีบทบาทเพิ่มขึ้น การใช้ข้อมูลข่าวสารจะเจริญ

เติบโตไปพร้อมกับความต้องการหรือการกระจายตัวของระบบสื่อสารปัจจุบันประเทศไทยมีดาว

เทียมไทยคมลอยอยู่เหนือประเทศ ดาวเทียมไทยคมนี้ใช้ประโยชน์ทางด้านการสื่อสารของ

ประเทศได้มากเพราะเป็นการให้บริการสื่อสารของประเทศในรูปแบบต่างๆ ตั้งแต่การ

รับส่งสัญญาณโทรทัศน์ สัญญาณจากวิทยุ สัญญาณข้อมูลข่าวสารต่างๆ

เทคโนโลยีโทรคมนาคมสมัยใหม่

เทคโนโลยีสื่อสารโทรคมนาคมกำลังได้รับความสนใจอย่างยิ่งการสื่อสาร

เป็นโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญต่อการพัฒนาประเทศ ประเทศที่พัฒนาแล้วจะมีระบบสื่อสาร

โทรคมนาคมที่ทันสมัย ขณะเดียวกันพัฒนาการทางเทคโนโลยีสื่อสารโทรคมนาคมก็

ได้ก้าวหน้าขึ้นไปอีกมาก มีการให้บริการระบบสื่อสารสมัยใหม่อยู่มากมาย เทคโนโลยีเหล่านี้จึงได้รับความสนใจ

การสื่อสารผ่านดาวเทียม ( satellite-based communication) เนื่องจากท้องที่ทางภูมิศาสตร์เต็มไปด้วยภูเขา หุบเขา หรือเป็นเกาะอยู่ในทะเลการสื่อสาร

ที่ดีวิธีหนึ่งคือการใช้ดาวเทียม ดาวเทียมได้รับการส่งให้โคจรรอบโลก โดยมีการเคลื่อน

ที่ไปพร้อมกับการหมุนของโลก ทำให้ดาวเทียมอยู่ในตำแหน่งคงที่เมื่อมองจากพื้นโลก

ดาวเทียมจะมีเครื่องถ่ายทอดสัญญาณติดตั้งอยู่ การสื่อสารโดยผ่านดาวเทียม

จะทำโดยการส่งสัญญาณสื่อสารจากสถานีภาคพื้นดินแห่งหนึ่งขึ้นไปยังดาวเทียม เมื่อดาวเทียมรับก็จะส่งกลับมายังสถานีภาคพื้นดินอีกแห่งหนึ่งหรือหลายแห่ง เราจึงใช้ดาวเทียมเพื่อแพร่ภาพสัญญาณโทรทัศน์ได้การรับจะครอบคลุมพื้นที่ที่

ดาวเทียมลอยอยู่ ซึ่งจะมีบริเวณกว้างมากและทำได้โดยไม่มีอุปสรรคทางภูมิศาสตร์ เช่น มีแนวเขาบังสัญญาณดาวเทียมจึงเป็นสถานีกลางที่ถ่ายทอดสัญญาณจากที่หนึ่ง

ไปยังอีกที่หนึ่งได้

การสื่อสารผ่านดาวเทียม

ปัจจุบันประเทศไทยมีดาวเทียมไทยคมสามดวงลอยอยู่เหนือประเทศทางด้านมหาสมุทรอินเดียและอ่าวไทย ดาวเทียมไทยคมนี้ใช้ประโยชน์ทางด้านการสื่อสารของประเทศได้มาก เพราะเป็นการให้บริการสื่อสารของประเทศในรูปแบบต่างๆ ตั้งแต่การรับส่งสัญญาณโทรทัศน์ สัญญาณจากวิทยุ สัญญาณข้อมูลข่าวสารต่างๆ

ดาวเทียมไทยคม

ระบบสื่อสารเคลื่อนที่ ( mobile phone system) หรือที่เรียกว่าระบบเซลลูลาร์โฟน ( cellular phone system) ที่ใช้กับโทรศัพท์ ทำให้มีโทรศัพท์ติดรถยนต์โทรศัพท์เคลื่อนที่ ปัจจุบันการ

สื่อสารระบบนี้เป็นที่แพร่หลายและนิยมใช้กันมาก ลักษณะการทำงานของระบบสื่อสารแบบนี้คือ มีการกำหนดพื้นที่เป็นเซลเหมือนรวงผึ้ง แต่ละเซลจะครอบคลุมพื้นที่บริเวณหนึ่ง มีระบบสื่อสาร

เชื่อมโยงระหว่างเซลเข้าด้วยกัน ครอบคลุมพื้นที่บริการไว้ทั้งหมด ดังนั้นเมื่อเราอยู่ที่บริเวณ

พื้นที่บริการใด และมีการใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่ สัญญาณจากโทรศัพท์เคลื่อนทีจะเชื่อมโยง

กับสถานีรับส่งประจำเซลขึ้น ทำให้ติดต่อไปยังข่ายสื่อสารที่ใดก็ได้ครั้นเมื่อเราเคลื่อนที่ออก

นอกพื้นที่ก็จะโอนการรับส่งไปยังเซลที่อยู่ข้างเคียงโดยที่สัญญาณสื่อสารไม่ขาดหาย

โทรศัพท์เคลื่อนที่

ระบบสื่อสารไร้สาย ( wireless communication) เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นเพื่อสร้างความสะดวกในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ เข้าสู่เครือข่าย

ระบบที่รู้จักและใช้งานกันแพร่หลายคือ ระบบแลนไร้สาย (wireless LAN) เป็นระบบเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ต่างๆ เข้าสู่เครือข่ายด้วยสัญญาณวิทยุ

สามารถเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์เข้าสู่ระบบด้วยความสูงถึง 11 เมกะบิตต่อวินาที

ระบบเครือข่ายไร้สายที่รู้จักและนำมาประยุกต์ใช้กันมากอีกระบบหนึ่งคือ ระบบบลูทูธ

( bluetooth) เป็นการเชื่อมโยงอุปกรณ์ต่างๆ เข้าสู่เครือข่ายใน

ระยะใกล้ เพื่อลดการใช้สายสัญญาณ และสร้างความสะดวกในการใช้งาน

เทคโนโลยีไร้สายกับดาวเทียม และอวกาศ

ดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลกนับร้อยๆดวงนั้นมีการยิงสัญญาณข้อมูลต่าง ๆ มาที่พื้นโลก และยิงสัญญาณจากพื้นโลกไปยังดาวเทียม โดยมี วัตถุประสงค์หลายอย่าง รวมทั้งการ

ตรวจสอบสภาพอากาศ การส่งสัญญาณโทรศัพท์ ทีวี และสัญญาณวิทยุมีการใช้งาน

ในการระบุตำแหน่ง และส่งไปให้ผู้ที่ต้องการใช้และอื่น ๆบางเรื่องจากที่กล่าวมาข้างต้นนั้น

จะมีการส่งข้อมูลจากนอกโลกหรือในอวกาศ เช่น จากดาวอังคารหรืออาจจะส่งมาจากระบบสุริยะจักรวาล ของเราก็ได้ และในการสื่อสารเช่นนี้ได้นั้นก็จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีไร้สายในการทำงานทั้งสิ้น สิ่งที่น่าสนใจและน่าแปลกใจในการสื่อสาร ผ่านดาวเทียมก็คือการใช้เครื่องมือสื่อสาร

พื้นฐานที่ใช้อยู่บนโลกในการสื่อสารผ่านดาวเทียม เช่น อุปกรณ์ส่งสัญญาณ จานรับสัญญาณ อุปกรณ์รับสัญญาณ และอื่น ๆ ซึ่งในความคิดของคนทั่วไปนั้นอาจคิดว่าการสื่อสาร

อย่างนี้จะต้องใช้อุปกรณ์ราคาสูง และเทคโนโลยีขั้นสูงมาก

ดาวเทียมหลาย ๆ ชนิดนั้นเกี่ยวข้องกัน ทำงานร่วมกันในด้านการสื่อสาร ดาวเทียมชนิดแรกคือ Geostationary ซึ่งโคจรรอบโลกที่ความสูง จากพื้นโลก 35,784 กิโลเมตร โดยที่ความสูงขนาดนั้นจะมีรอบของการโคจรอยู่ที่ 24 ชั่วโมง หรือพูดอีกอย่างก็คือดาวเทียม

โคจรที่ความเร็วเท่ากับ ความเร็วของโลกที่โคจรครบ 1 รอบนั่นเอง ดังนั้นดาวเทียมจึงอยู่กับที่เมื่อเทียบกับตำแหน่งบนพื้นโลก ณ จุด ๆ หนึ่ง เนื่องจากสาเหตุนี้เองจาน ดาวเทียมบนโลกจึงทำการชี้ตรงไปที่ดาวเทียม โดยที่ไม่จำเป็นต้องมีการเคลื่อนย้ายเนื่องจากตำแหน่งสัมพันธ์ระหว่างดาวเทียมและจาน

ดาวเทียมนั้นจะคงที่เสมอดาวเทียมชนิดที่สองคือดาวเทียม Middle Earth Orbit (MEO)

ซึ่งโคจรอยู่ที่ความสูงระหว่าง 5,000 ถึง 15,000 กิโลเมตร เหนือพื้นโลก ดาวเทียม ที่อยู่ในช่วงความสูงระยะนี้เป็นดาวเทียมสำหรับการระบุตำแหน่งบนพื้นโลก( Global Positioning System หรือ GPS) อย่างที่คุณจะได้เห็นในการทำงานของ GPS ในตัวอย่างต่อไป คือการที่ GPS สามารถที่จะระบุตำแหน่งและบอกว่าคุณอยู่ที่ลองติจูดและละติจูดที่เท่าไรบนพื้นโลก ณ ในขณะนั้น และเมื่อนำมารวมกับเทคโนโลยีด้านคอมพิวเตอร์และฐานข้อมูลของแผนที่ ก็จะทำให้สามารถ

สร้างระบบการนำทางได้ และนอกจากนี้ยังสามารถที่จะบอกเวลาที่ถูกต้องแม่นยำได้อีกด้วย

ดาวเทียมชนิดที่สาม คือดาวเทียม Low Earth Orbit (LEO) คือดาวเทียมที่โคจรอยู่

ที่ความสูงตั้งแต่ 100 ถึง 1,000 กิโลเมตร การสื่อสารผ่านดาวเทียมแรกๆนั้น สื่อสารโดยการใช้ดาวเทียมสะท้อนสัญญาณ ( Echo Satellite) ซึ่งเป็นแบบ LEO โดยเริ่มใช้เมื่อ ค.ศ. 1960 บริษัท Iridium ได้ทำการปล่อยดาวเทียมชนิด LEO ถึง 12 ดวงเพื่อใช้สำหรับบริการให้คนที่ใช้โทรศัพท์สามารถที่จะติดต่อกันได้ทุกๆที่บนโลก โดยการยิงสัญญาณและรับสัญญาณกับดาวเทียม แต่ด้วยเหตุผลด้านการเงินและด้านเทคนิค ดาวเทียมเหล่านี้มีการใช้งานน้อยลงเรื่อยๆ จนกระทั่งปี ค.ศ. 1990 และสุดท้ายการดำเนินธุรกิจก็ล้มละลาย แต่อย่างไรก็ตามธุรกิจก็กลับฟื้นฟูขึ้นมาใหม่ เนื่องจากมีหลายบริษัทอย่างเช่น Globalstar นั้นมีแผนการที่จะขายบริการด้าน

โทรศัพท์ผ่านดาวเทียมโดยการใช้ดาวเทียมของบริษัทนี้

ดาวเทียมชนิดอื่น ๆ ที่ใช้ระบบการสื่อสารไร้สายถูกใช้สำหรับด้านการสำรวจอวกาศ เมื่อคุณมองดูที่รูปภาพที่ถ่ายจากดาวอังคารหรือดาวพฤหัสบดี ภาพเหล่านั้นถูกส่งมาที่โลก

โดยใช้เทคโนโลยีไร้สาย คุณจะได้เห็นจากตัวอย่างภายในบทความนี้ ว่าจริง ๆ แล้วอุปกรณ์ส่งสัญญาณที่ทำงานในงานด้านนี้นั้นไม่ได้ใช้ความเข้มของสัญญาณมาก ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 8 เท่า ของสัญญาณโทรศัพท์ที่เราใช้อยู่ เทคโนโลยีหลาย ๆ ด้านนำมาใช้เพื่อให้เกิดสิ่งเหล่านั้น เพื่อทำให้ดาวเทียมสามารถที่จะส่งข้อมูลมาที่โลก หรือแม้กระทั่งส่งมาจากขอบของระบบสุริยะจักรวาลของเราก็ตามก็สามารถทำได้

องค์ประกอบระบบสื่อสารดาวเทียม (Satellite System)

ในระบบการสื่อสารดาวเทียมจะมีองค์ประกอบหลัก ๓ ส่วน คือ ดาวเทียมอยู่ในอวกาศ ,

ระบบควบคุมและสั่งการ และสถานีดาวเทียมภาคพื้นดิน โดยมีการทำงานง่ายๆ ดังนี้ สถานีภาคพื้นดินจะส่งสัญญาณขาขึ้น (Uplink) กำลังส่งสูงผ่านจานสายอากาศไปยัง

จานสายอากาศไปยังจานสายอากาศและเครื่องบนดาวเทียม ทำการขยายสัญญาณ , แปลงความถี่ แล้วขยายให้กำลังสูงส่งผ่านจานสายอากาศเป็นสัญญาณขาลง (Downlink) มายังจานสายอากาศ

รับสถานีภาคพื้นดิน สถานีรับจะทำการขยายสัญญาณแล้วดำเนินกรรมวิธีนำข้อมูลต่างๆ ไปใช้งาน

ก . สถานีภาคพื้นดิน ( Earth Station) ประกอบด้วยส่วนหลักๆ คือระบบจานสายอากาศ , ระบบการส่ง , ระบบการรับ และอุปกรณ์ช่องสัญญาณ โดยมีภาคย่อยที่สำคัญ คือ

1 ) จานสายอากาศ (Antenna) ทำหน้าที่แพร่กระจายคลื่นสัญญาณขาขึ้นไปยังดาวเทียม และทำหน้าที่รับคลื่นสัญญาณขาลงมาเข้าเครื่องรับจานสายอากาศที่ดีต้องมีคุณสมบัติ อัตราขยายกำลังสูง , ลำคลื่น (Beamwidth) แคบ , ลำคลื่นข้าง (Sidelobe) ต่ำ , ค่า Noise Temperature ต่ำ และมีความเที่ยงตรงสูง สามารปรับทิศทางไปยังตำแหน่งดาวเทียม

ได้ตามต้องการ ปกตินิยมใช้สายอากาศแบบพาราโลลอยด์เป็นตัวสะท้อนสัญญาณ (Reflector) เพื่อให้รวมลำคลื่นได้แคบ ขนาดของจานสายอากาศโดยทั่วไปขึ้นกับความถี่ใช้งาน ความถี่ยิ่งสูงขนาดจานสายอากาศยิ่งเล็ก เช่น จานสายอากาศย่านความถี่ Ku-band จะเล็กกว่าย่านความถี่ C-band นอกจากนี้ยังขึ้นกับอัตราขยายกำลัง (Gain) ของสายอากาศ ถ้าต้องการอัตราขยายกำลังขยายสูง จานสายอากาศจะมีขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อให้สามารถ

ติดตามตำแหน่งดาวเทียมได้แม่นยำ จะต้องมีระบบควบคุมการหันของจานสายอากาศ

ทั้งทางมุมทิศ (Azimuth) และทางมุมสูง (Elevation) อย่างดี ค่า G/T หรือ

Gain ต่อ Thermal noise จะเป็นตัวกำหนดคุณภาพของจานสายอากาศ

2 ) ภาคขยายกำลังสูง (High Power Amplifier:HPA) ทำหน้าที่ขยายกำลังให้สูงก่อนส่งกำลังออกอากาศ อาจใช้หลอด Klystron, TWT (Travelling Wave Tube) หรือ Solid State เป็นภาคขยายกำลังก็ได้โดยหลอด Klystron จะให้กำลังขยายค่อนข้างสูงแต่ค่อนข้างยุ่งยากในการใช้งานแบบ Solid State ที่เรียกว่า SSPA (Solid State Power Amplifier) ให้กำลังขยายไม่สูงหนักแต่สะดวกในการใช้งาน ส่วนภาคขยายปานกลางและมีใช้งานมาพอสมควร

3 ) ภาคขยายสัญญาณรบกวนต่ำ (Low Noise Amplifier: LNA) ทำหน้าที่ขยายสัญญาณกำลังต่ำมากๆ ที่เครื่องรับรับได้เพื่อให้มีกำลังพอที่จะนำมาใช้งาน โดยให้มีสัญญาณรบกวนต่ำที่สุดซึ่งจะดูคุณสมบัติได้จากค่า Noise Temperature

4 ) ภาคแปลงความถี่ขาขึ้น (Up Converter) และภาคแปลงความถี่ขาลง (Down Converter) ภาคแปลงความถี่ขาขึ้น ทำหน้าที่แปลงความถี่ IF ให้เป็นความถี่ RF ก่อนส่งอากาศ และภาคแปลงความถี่ IF เพื่อให้สะดวกในการขยายสัญญาณ

ข . ดาวเทียม (Satellite) ดาวเทียมมีส่วนประกอบที่สำคัญ คือระบบควบคุมตำแหน่งและวงโคจร ,

ระบบตรวจจับและสั่งการดาวเทียม (TT&C), ระบบจ่ายกำลังไฟฟ้า , ระบบสื่อสารของดาวเทียม

และระบบสายอากาศดาวเทียม

1 ) ระบบควบคุมตำแน่งและวงโคจรดาวเทียม ปกติจะประกอบด้วยมอเตอร์จรวดที่คอยทำหน้าที่ปรับเปลี่ยนวงโคจรดาวเทียม ให้อยู่ในวงโคจรถูกต้องเมื่อเกิดการคลาดเคลื่อน (Beam) มายังตำแหน่งบนพื้นโลกอย่างถูกต้อง ระบบการควบคุมตำแหน่งอาจใช้ตัวดาวเทียมหมุน ที่เรียกว่า spinners หรือ ใช้ Momentum wheels ช่วย วิธีหลังนี้นิยมใช้ในปัจจุบัน เพราะทำให้ลดขนาดแผงโซล่าเซลล์ลงได้ถึง ๑ / ๓ เท่า ส่วนระบบควบคุมวงโคจรนั้นเราใช้ Gas Jet ควบคุมวงโคจรให้อยู่ในระนาบเส้นศูนย์สูตร

2 ) ระบบตรวจจับและสั่งการดาวเทียม (Telemetry, Tracking and Command:TT&C) ระบบนี้มีทั้งส่วนที่อยู่บนดาวเทียมและบนพื้นดินทำงานสัมพันธ์กัน โดย Telemetry จะส่งข้อมูลได้จากการตรวจจับ (Sensor) สัญญาณควบคุมต่างๆ บนดาวเทียม แล้วส่งกลับมายังสถานีภาคพื้นดิน ระบบ Tracking บนภาคพื้นดินจะติดตามดาวเทียม

และรับสัญญาณจากระบบ Telemetry ส่งให้ระบบ Command นำเอาสัญญาณไป

ประมวลในระบบคอมพิวเตอร์เป็นสัญญาณสั่งการส่งไปยังดาวเทียม เพื่อปรับแก้ตำแหน่ง

วงโคจรและระบบควบคุมต่างๆ ในตัวดาวเทียมให้ถูกต้อง

3 ) ระบบจ่ายกำลังไฟฟ้า ดาวเทียมทุกแบบได้รับพลังงานมาจากแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Cells) เพื่อนำไปใช้ในระบบสื่อสารของดาวเทียมโดยเฉพาะภาคส่งพลังงาน

ที่เหลือจะไปใช้ในส่วนอื่นๆ ซึ่งเรียกว่า Housekeepingเพื่อสนับสนุนดาวเทียมให้ทำงาน

อย่างมีประสิทธิภาพ

4 ) ระบบสื่อสารดาวเทียม เป็นส่วนประกอบหลักของดาวเทียมสื่อสารระบบอื่นเป็นเพียงส่วนสนับสนุนระบบนี้จะประกอบด้วยจานสายอากาศที่คอบรับส่งสัญญาณแบนด์กว้าง , ภาครับ - ส่ง และขยายกำลังของสัญญาณ ที่เรียกว่า Transponder ซึ่งเป็นหน่วยรับ - ส่งสัญญาณแต่ละช่องในตัวดาวเทียม

5 ) ระบบสายอากาศ ระบบนี้อาจถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของระบบสื่อสารดาวเทียมโดยแยกออกมาจากทรานสปอนเดอร์ (Transponder) ปัจจุบันดาวเทียมมีระบบจานสายอากาศที่ซับซ้อนเพื่อให้สามารถแยกลำคลื่น (beam) ส่งมาครอบคลุมพื้นโลกในรูปแบบต่างๆ ได้ตามต้องการ

บริการหลักที่จัดให้มีขึ้นโดยการใช้การสื่อสารดาวเทียมภายในประเทศ ได้แก่

• การสื่อสารระบบโทรศัพท์ ซึ่งเป็นแบบจุดถึงจุดโดยใช้เป็นเครือข่ายเพิ่มเติมหรือ ทดแทนเครือข่ายการสื่อสารที่มีอยู่

• การสื่อสารแบบจุดถึงหลาย ๆ จุด (Point To Multipoint Transmission)

• การสื่อสารแบบเครือข่ายมีการสื่อสารไม่มากนัก (Thin Route) โดยใช้เป็นเครือข่ายเชื่อมโยงไปหาพื้นที่ที่อยู่โดดเดี่ยว เช่น ในหุบเขาหรือหมู่เกาะ เป็นต้น

• การสื่อสารข้อมูล ซึ่งอาจเป็นจุดถึงจุดหรือจุดถึงหลายๆ จุด

• บริการพิเศษ ได้แก่ การประชุมเห็นกันได้ (Video Conference) โทรทัศน์เพื่อการศึกษา และการเชื่อมโยงเข้ากับวิทยุติดรถยนต์ วิทยุมือถือ หรือเรือ

• การแพร่ภาพโทรทัศน์ (TV Boardcast)

ตัวอย่างของการบริการการสื่อสารผ่านดาวเทียมในประเทศไทย คือ iPSTAR

โดยโครงสร้างของระบบเครือข่าย iPSTAR จะเป็นแบบดาวกระจาย คือ ทุกๆอุปกรณ์ปลายทางของผู้ใช้ จะต้องติดต่อกับเกตเวย์ (Gateway) ซึ่งจะทำหน้าที่เชื่อมต่อเข้ากับเครือข่ายอินเตอร์เน็ต (Internet) ชุมสายโทรศัพท์ หรือ เกตเวย์ (Gateway) ในระบบ iPSTAR ในประเทศอื่นๆ

แสดงโครงสร้างของระบบเครือข่าย iPSTAR

ด้วยเทคโนโลยีที่ล้ำหน้าของ iPSTAR ในการจัดรูปแบบคลื่นวิทยุ และภาคติดต่อ ( Wave Forms and Air Interface) ที่ใช้ในทั้งภาคส่งและรับ ซึ่งทำให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดแก่ทั้งระบบนั้น ส่งผลให้อุปกรณ์พื้นดินของ iPSTAR นั้นมีต้นทุนราคา ที่ต่ำกว่า ระบบต่างๆที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน

สำหรับอุปกรณ์ภาครับส่งสัญญาณปลายทางรูปแบบสัญญาณของภาครับใช้เทคโนโลยีแบบ CFDM/TDM เทคโนโลยีดังกล่าว จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดให้การส่งข้อมูลมีความเร็วที่สูงขึ้น

( มีขีดความสามารถในการรับสัญญาณสูงสุดเท่ากับ ๑๑ Mbps ต่อหนึ่งช่องสัญญาณ) ใช้กำลังส่งอย่างเหมาะสม เพื่อสามารถรองรับจำนวนผู้ใช้งานได้จำนวนมากขึ้นที่อัตราความเร็ว ใช้งานต่างๆกันได้

รูปแบบสัญญาณของภาคส่งจะใช้เทคโนโลยีใน ๒ รูปแบบ คือ แบบ Slotted Aloha สำหรับการใช้งานอินเตอร์เน็ต (Internet) ทั่วไป และแบบ TDMA สำหรับการใช้งานที่ต้องการความเร็วสูงมากๆ ( มีขีดความสามารถในการส่งสัญญาณสูงสุดเท่ากับ 4 Mbps ต่อหนึ่งช่องสัญญาณ)

อุปกรณ์ปลายทางของ iPSTAR สามารถถูกนำไปใช้งานได้ในหลายวัตถุประสงค์ โดยขึ้นกับประเภทของอุปกรณ์ปลายทางที่มีหลายรุ่นให้เลือก และอุปกรณ์ หรือเครื่องใช้ต่างๆ ที่นำมาเชื่อมต่อ เช่น คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล , คอมพิวเตอร์เครือข่ายขององค์กร , เครือข่ายระบบโทรศัพท์ , โทรทัศน์ เป็นต้น

แสดงการเชื่อมต่อเข้ากับอุปกรณ์ปลายทางของระบบ iPSTAR

จุดเด่นของระบบ iPSTAR

• ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับ การให้บริการอินเตอร์เน็ตแก่ผู้ใช้บริการปลายทางหรือที่เรียกว่า Last Mile User โดยเฉพาะทำให้ โครงการมีศักยภาพที่สูงกว่าดาวเทียมปัจจุบัน ในด้านการให้บริการที่ถึงตรงแก่ผู้บริโภครายย่อย และการให้บริการเสริมต่างๆ

• ใช้ดาวเทียมแบบวงจรค้างฟ้า ไม่ใช้เทคโนโลยีที่ยังมีความเสี่ยง หรือ ต้นทุนสูง เช่น ดาวเทียมวงโคจรระดับกลาง หรือ ระดับต่ำ ระบบประมวลผลบนอวกาศ (On-board Processing) หรือ ระบบติดต่อเชื่อมโยงระหว่างดาวเทียม เป็นต้น และใช้ความถี่ย่าน เคยู แบนด์ ( Ku-Band) ในส่วนที่ติดต่อกับผู้ใช้บริการ ทำให้ดาวเทียม iPSTAR มีความได้เปรียบในด้านต้นทุนและมีความเสี่ยงทางเทคโนโลยีต่ำ

• นอกจากนี้ เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพในการให้บริการสูงสุด iPSTAR ได้ถูกปรับปรุงและใช้เทคโนโลยีใหม่ๆที่สำคัญต่างๆ ดังนี้

• ตัวดาวเทียม ( iPSTAR)

• ใช้เทคโนโลยีการกระจายคลื่นแบบรังผึ้ง เหมือนกับที่ใช้ในระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ผนวกกับ ระบบจานสายอากาศดาวเทียมแบบ ใหม่ทำให้ดาวเทียม iPSTAR สามารถนำความถี่กลับ

มาใช้งานใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งทำให้ได้ประสิทธิภาพในการรับส่ง สัญญาณเพิ่มขึ้นมาก

• ใช้ระบบบริหารกำลังส่งตามสภาพความต้องการ เพื่อทำให้การส่งสัญญาณบนดาวเทียม มีประสิทธิภาพสูงสุด โดยระบบจะจัดการบริหารกำลังส่งให้สอดคล้องกับความต้องการในการใช้งานของผู้ใช้ ให้เหมาะสมกับสภาพสภาวะอากาศต่างๆ

• อุปกรณ์ปลายทาง และกระบวนการรับส่งสัญญาณ ( Satellite Modem) ใช้เทคโนโลยีการเข้ารหัสและการปรับแต่งสัญญาณแบบใหม่ ทำให้สามารถเพิ่มความสามารถในการรับส่งสัญญาณ โดยใช้กำลังส่งที่ต่ำลง ซึ่งมีผลให้สามารถลดขนาดจานสายอากาศ กำลังส่งและค่าใช้จ่ายในส่วนอุปกรณ์ปลายทาง

• เทคโนโลยีการรับส่งสัญญาณแบบใหม่ที่ได้ถูกนำมาใช้ดังกล่าวนี้ ทำให้ iPSTAR มีระบบการสื่อสารแบบใหม่ ที่มีความสามารถพิเศษดังนี้

• สามารถจัดสรรแถบความถี่ในการใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยให้ผู้ใช้สามารถใช้งานร่วมกันได้ ซึ่งเหมาะสมกับรูปแบบการใช้บริการอินเตอร์เน็ต ที่เป็น Asymmetric และ Bursty Traffic

• สามารถปรับเปลี่ยนการเข้ารหัส ให้เหมาะสมกับตามสภาพสภาวะอากาศต่างๆ เพื่อไม่ให้เกิดการขาดการติดต่ออันเนื่องจากสภาวะอากาศรบกวนการรับ-ส่งสัญญาณ

จากเทคโนโลยีต่างๆของ iPSTAR ที่ได้ถูกปรับปรุงให้ดีขึ้นนี้ ทำให้ iPSTAR เป็นทประเภทของดาวเทียมางออกที่มีประสิทธิภาพ และประหยัด ทางด้านต้นทุน ให

ดาวเทียม ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันมีอยู่ด้วยกัน 2 ชนิด จำแนกตามแนวโคจรที่มันโคจรอยู่ดังนี้

• ดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจรทั่วไป มีวงโคจรเป็นรูปวงรี มีระบาบไม่แน่นอน ตำแหน่งของตัวดาวเทียมเมื่อเทียบกับโลกก็ไม่แน่นอน มักใช้ในการสำรวจสภาพภูมิอากาศ ภูมิประเทศ แหล่งทรัพยกรธรณี และงานทางด้านการทหาร

ดาวเทียมค้างฟ้า ( Geostationary Satellite) เป็นดาวเทียมที่อยู่กับที่ เมื่อเทียบกับโลกมีวงโคจรอยู่ในระนาบเดียวกับเส้นศูนย์สูตร อยู่สูงจากผิวโลกประมาณ 35,786 กิโลเมตร วงโคจรพิเศษนี้อาจเรียกว่า " วงโคจรค้างฟ้า " หรือ " วงโคจรคลาร์ก " เพื่อเป็นเกียรติแก่นาย Arthur C. Clarke ผู้ค้นพบวงโคจรนี้

ดาวเทียม คือ วัตถุที่เกิดจากการประดิษฐ์คิดค้นโดยมันสมองของมนุษย์ซึ่งสามารถจะลอยอยู่ในอวกาศ

และคจรรอบโลก หรือขับเคลื่อนไปยังจุดหมายปลายทางที่มนุษญ์ต้องการได้ โดยอาศัยกฎเกณฑ์ทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ

ดาวเทียมมีมากมายหลายประเภท สามารถแบ่งประเภทการใช้งานได้ 11 ประเภท ดังนี้

• ดาวเทียมเพื่อการสื่อสารระหว่างจุดต่อจุด

• ดาวเทียมเพื่อการสื่อสารระหว่างดาวเทียม

• ดาวเทียมเพื่อการสื่อสารเคลื่อนที่บนบก ในน้ำ และในอากาศ

• ดาวเทียมเพื่อการสื่อสารวิทยุกระจายเสียง และโทรทัศน์

• ดาวเทียมเพื่อการสำรวจโลก สำรวจทรัพยากรธรรมชาติ

• ดาวเทียมเพื่อการสำรวจอวกาศ

• ดาวเทียมเพื่อการพยากรณ์อากาศ

• ดาวเทียมเพื่อการปฎิบัติในห้วงอวกาศ

• ดาวเทียมเพื่อกิจการวิทยุสมัครเล่น

• ดาวเทียมเพื่อการกำหนดตำแหน่ง

• ดาวเทียมเพื่อการนำร่องเรือ

แก่การบริการหรือธุรกิจต่างๆที่ต้องความเร็วสูงในการรับส่งข้อมูล อย่างเช่น กำหนดรูปแบบการให้บริการดาวเทียม

ITU (International Telecommunication Union) ได้กำหนดรูปแบบการให้บริการดาวเทียม เป็น ๒ แบบ ได้แก่

• ดาวเทียมสำหรับผู้ใช้บริการประจำที่ (Fixed Satellite Service: FSS) ได้แก่ สถานีภาคพื้นดินที่ จานดาวเทียมติดตั้งประจำที่ สามารถพบเห็นได้ในกิจการทั่วไป ดาวเทียมหลักที่ให้บริการแบบนี้ เช่น INTELSAT, EUTELSAT, THAICOM เป็นต้น

• ดาวเทียมสำหรับผู้ใช้บริการเคลื่อนที่ ( Mobile Satellite Service: MSS) ได้แก่ดาวเทียมที่ใช้สถานีดาวเทียมภาคพื้นดินติดตั้งอยู่บนยานพาหนะบนบก เรียกดาวเทียม LMS

( Land Mobile Satellite), ติดตั้งอยู่บนเครื่องบินเรียกดาวเทียม AMS(Airborne Mobile Satellite) หรือติดตั้งบนเรือดาวเทียมที่ให้บริการแบบนี้เช่น INMARSAT เป็นต้น

นอกจากนี้ ITU ได้จัดสรรและควบคุมการใช้ความถี่ในกิจการต่างๆทั้งในประเทศ และระหว่างประเทศ เพื่อไม่ให้เกิดการซับซ้อนและรบกวนกัน ความถี่ที่ใช้กับดาวเทียมจะ

ใช้หลักการเรียกชื่อคล้ายกับที่ใช้ในเรดาร์และไมโครเวฟ แต่ความถี่ใช้งานอาจแตกต่าง

กันบ้างตามภารกิจและวิธีการใช้ความถี่ เช่น L-band, C-band,Ku-band, X-band,

Ka –band เป็นต้น ความถี่ที่นิยมใช้กันมากคือย่าน C-band สัญญาณย่านขาขึ้น (Uplink) ใช้ย่านความถี่ 6 GHz และสัญญาณขาลง (Downlink) ใช้ย่านความถี่ 4 GHz จึงนิยมเรียกว่า 6 / 4 GHz ความถี่C-band นี้อาจรบกวนกับการสื่อสารผ่านคลื่นไมโครเวฟบนภาคพื้นดินได้ง่าย

อีกความถี่ที่ใช้งานมากคือKu-band ใช้ความถี่ขาขึ้น 12 - 14 GHz

และความถี่ขาลง 11 – 12 GHz โดยประมาณซึ่งนิยมใช้ในกิจการส่ง

สัญญาณโทรทัศน์โดยตรง (Direct Broadcast System: DBS) แต่มีข้อเสียหลักคือ สัญญาณจะถูกลดทอนกำลังจากเม็ดฝนค่อนข้างมาก ความถี่ย่าน X –band ( 8 / 7 GHz) ใช้ในกิจการทหารส่วนความถี่ย่าน Ka-band ( 40 / 20 GHz) มีแนวโน้มจะนำมาใช้มากในอนาคตเพื่อแก้ปัญหาความแออัดของความถี่ใช้งาน เช่น โครงการ IP-Star ของบริษัท ไทยคม

สำหรับความกว้างของแถบความถี่ (Bandwidth ) การใช้งานปกติ C-band กว้าง 500 MHz โดยทั่วไปแบ่งได้ 12 ช่อง ดาวเทียม (Transponder) กว้างช่องละ 40 MHz ซึ่งเพียงพอในการส่งสัญญาณโทรทัศน์ได้1 ช่อง หรือส่งสัญญาณเสียงอนาล็อกได้

1500 ช่องการสื่อสาร หรือสัญญาณโทรทัศน์ข้อมูลขนาด 50 – 10 เมกกะบิท (Megabit) ได้ ความกว้างของแบนด์อาจกว้างขึ้นได้ถึง 1 GHz หรือ 2 GHz เช่นในย่านความถี่ EHF (Ka-band) ที่จะนำมาใช้ในอนาคตโดยทั่วไปดาวเทียมแต่ละดวงจะถูกจำกัดด้วยความกว้าง

ของความถี่ใช้งาน (Bandwidth) เช่น ย่านความถี่ C-band ซึ่งกว้าง 500 MHz แบ่งได้ 12 ทรานสพอนเดอร์ (Transponder) ขนาดกว้าง 400 MHz การทำให้ดาวเทียมสามารถใช้งานได้มากขึ้นเรามีเทคนิคที่เรียกว่า ความถี่ซ้ำ (Frequency Re-use) ซึ่งมีเทคนิคหลักๆอยู่ 2 วิธี ( Batchelor: 1992 , 9 - 10 ) ต่อไปนี้

• ใช้เทคนิค Spatial Isolation คือ การใช้จานสายอากาศเป็นตัวแยกลำคลื่น (beam) ให้ครอบคลุมพื้นที่ต่างกัน เช่น ถ้าปกคลุมครึ่งโลก เรียก Hemispheric beam, ครอบคลุมเฉพาะย่านหรือภูมิภาคเรียก Zone beam หรือครอบคลุมเป็นจุดเฉพาะแห่งเรียก Spotbeam เป็นต้น สถานีภาคพื้นดินที่อยู่ในพื้นที่ครอบคลุมของสัญญาณคนละลำคลื่นไม่มีการเหลื่อมกัน จะสามารถตืดต่อได้พร้อมกันโดยไม่มีการรบกวนกัน

• ใช้เทคนิคแยกขั้วสัญญาณการแพร่กระจายคลื่น (Polarization) ซึ่งปกติจะแยกเป็นการแพร่กระจายคลื่นในแนวนอน (Horizontal Polarization) การแพร่กระจายคลื่นในแนวตั้ง (Vertical Polarization) หรือ การแพร่กระจายคลื่นเป็นวงกลม ( Circular Polarization ) ซึงอาจแยกเป็นวงกลมเวียนขวา ( Righthand Circular Polarization: RHCP ) หรือ เวียนซ้าย ( Lefthanded Circular Polarization: LHCP ) สถานีที่ใช้ขั้วการแพร่กระจายคลื่นต่างกัน แม้จะใช้ความถี่เดียวกันก็จะไม่รบกวนกัน เช่นในดาวเทียม INTELSAT 6 จะมีการใช้ความซ้ำถึง 6 ค่า

การประชุมผความถี่ในการส่งสัญญาณดาวเทียม(Video Conference) หรือ การบ

ริการวิดีทัศน์ตามความต้องการ ( Video on Demand ) ให้มีโอกาสความเป็นไปได้ทางธุรกิจสูงขึ้น

ดาวเทียมแต่ละดวงนั้นเป็นเหมือนสถานีทวนสัญญาณ หรือที่เรียกว่า รีพีทเตอร์ (Repeater) ซึ่งติดตั้งอยู่สูงมากถึง 35,786 กิโลเมตร จึงต้องทำหน้าที่เป็นทั้งเครื่องรับ และเครื่องส่งเพื่อติดต่อกับสถานีภาคพื้นดิน โดยสถานีภาคพื้นดินจะส่งสัญญาณในช่วง "ขาขึ้น" ที่ความถี่หนึ่งซึ่งเรียกว่า Uplink ไปให้ดาวเทียม เมื่อดาวเทียมได้รับก็จะทำการเปลี่ยนความถี่ ที่รับได้ให้เป็นอีกความถี่หนึ่ง และส่งกลับมาให้สถานีภาคพื้นดินอื่นๆ ซึ่งสัญญาณที่ส่งลงมาจากดาวเทียมจะเรียกว่า Downlink หรือความถี่ " ขาลง" โดยสัญญาณที่ส่งลงมานี้ สามารถจะครอบคลุมพื้นผิวโลกได้ถึง 40% ของจำนวนพื้นที่โลกทั้งหมด

ดาวเทียมทุกดวงที่ใช้อยู่นี้จะมีช่องสัญญาณซึ่งเรียกว่า ทรายสปอนเดอร์ (Transponder) ซึ่งมีหลายๆรูปแบบ เพื่อใช้กับการสื่อสารลักษณะต่างๆกัน ดาวเทียมดวงหนึ่งๆ สามารถจะมีทรายสปอนเดอร์ได้มากถึง 24 ช่อง หรืออาจจะมากกว่า เพื่อใช้ในงานต่างๆ ได้อย่างครบถ้วน โดยแต่ละช่องสามารถใช้ถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์ได้หนึ่ง

สัญญาณหรือสามารถรับ - ส่งสัญญาณโทรศัพท์พูดติดต่อพร้อมกันได้ เป็นจำนวนหลายพันคู่สาย

สัญญาณความถี่ในทุกๆ ทรานสปอนเดอร์จะมีการจัดขั้วของคลื่น ( Polarization) เอาไว้ให้มีทั้งขั้วทางแนวตั้ง ( Vertical) และขั้วทางแนวนอน ( Horizontal) เพื่อให้เหมือนกับการขยายช่องสัญญาณ จากย่านความถี่ที่มีจำนวนอัน

จำกัดให้ได้ช่องสัญญาณมากขึ้น ในการรับสัญญาณที่สถานีภาคพื้นดินนั้น สามารถแยกรับได้ด้วยตนเองว่าจะรับทางแนวตั้ง หรือแนวนอน หรือจะรับทั้ง 2 แนวก็ได้ ซึ่งดาวเทียมจำนวนมาก จะมีทรานสปอนเดอร์ที่รับ - ส่งสัญญาณทางแนวตั้ง แลแนวนอนอย่างละ 12 ทรานสปอนเดอร์ และมีความถี่ซ้อนกันอยู่ แต่จะไม่เกิดการรบกวนของสัญญาณ

( Interference) กันเองทรานสปอนเดอร์ของดาวเทียมจะทำงานที่ความถี่สูง

กว่าความถี่ที่ใช้ในสถานีโทรทัศน์ภาคพื้นดิน เนื่องจากความถี่ที่ใช้นี้ อยู่ในย่าน SHF (Super High Frequency ) จึงไม่มีผลกระทบจากสภาพของอากาศ หรือการเกิดซันสปอต ( Sunspot) เท่าใดนัก ทำให้การสื่อสารด้วยดาวเทียมนี้ มีความเชื่อถือได้ตลอด 24 ชั่วโมง ความถี่ส่วนใหญ่ที่ใช้ในกิจการส่งสัญญาณโทรทัศน์ผ่านดาวเทียม เพื่อส่งตรงไปยังที่พักอาศัย ในย่านเอเซีย จะใช้ความถี่ย่านตั้งแต่ 3.7 - 4.2 GHz หรือมักจะเรียกว่า " ความถี่ย่าน C " (C-Band) และจะใช้ความถี่ที่สูงกว่า คือตั้งแต่ 10.95 - 12.75 GHz ในการส่งสัญญาณรายการโทรทัศน์ต่างๆ ลงมาสู่ที่พักอาศัยของประชาชนโดยตรง ช่วงความถี่ดังกล่าวจะเรียกว่า " ความถี่ย่าน KU-Band "

ระบบการส่งสัญญาณดาวเทียม

ระบบการส่งสัญญาณผ่านดาวเทียมนั้น มี 2 แบบ

แบบ C - Band จะส่งคลื่นความถี่กลับมายังโลกอยู่ในช่วงความถี่ 3.4 - 4.2 GHz ซึ่งจะมีฟุตปริ้นท์ ที่มีขนาดกว้าง ครอบคลุมพื้นที่ การให้บริการได้หลายประเทศ เช่น ของดาวเทียมไทยคม 2/5 พื้นที่ให้บริการ คือทวีปเอเซีย และยุโรปบางส่วน

ข้อดี : การใช้ดาวเทียมระบบนี้เหมาะที่จะใช้ในประเทศใหญ่ๆ เพราะครอบคลุมพื้นที่การให้บริการได้หลายประเทศ ซึ่งใช้ดาวเทียมหนึ่งดวง ก็ถ่ายทอดสัญญาณได้ทั่วประเทศและยังถึงประเทศเพื่อนบ้านใกล้เคียงด้วย เช่น จีน , อินโดนีเซีย , เวียดนาม เป็นต้น

ข้อเสีย : เนื่องจากส่งครอบคลุมพื้นที่กว้างๆ ความเข็มของสัญญาณจะต่ำ จึงต้องใช้จาน 4 - 10 ฟุต ขนาดใหญ่รับสัญญาณภาพจึงจะคมชัด

แบบ KU - Band จะส่งคลื่นความถี่ 10 - 12 GHz สูงกว่าความถี่ C-Band สัญญาณที่ส่งจะครอบคลุมพื้นที่ได้น้อย จึงเหมาะสำหรับการส่งสัญญาณเฉพาะภายในประเทศ

ข้อดี : ความเข้มของสัญญาณสูงมาก ใช้จานขนาเล็กๆ 60 - 120 เซนติเมตร ก็สามารถรับสัญยาณได้แล้ว เหมาะสำหรับส่งสัญญาณเฉพาะภายในประเทศ เช่น สัญญาณ CABLE TV (UBC)

ข้อเสีย : ฟุตปริ้นท์ระบบ KU-Band จะแคบ ส่งเฉพาะจุดที่ต้องการ ครอบคลุมพื้นที่ได้น้อยทำให้เสียค่าใช้จ่ายสูง ปัญหาในการรับสัญญาณภาพ เวลาเกิดฝนตกภาพจะไม่มี สาเหตุเนื่องมาจากความถี่ของ KU-Band จะสูงมากเมื่อผ่านเมฆฝน

ฟุตปริ้นท์ (FOOTPRINT)

ส่วนที่เป็นสายอากาศของดาวเทียม จะทำหน้าที่ส่งสัญญาณโทรทัศน์ลงมายังพื้นโลกให้มีรูปร่างเฉพาะตัวได้ เช่นหากต้องการส่งสัญญาณโทรทัศน์มายังประเทศไทยโดยเฉพาะ ก็ออกแบบสายอากาศของดาวเทียมให้มีลำคลื่น (Beam) ครอบคลุมเฉพาะประเทศไทย ซึ่งลักษณะของลำคลื่นที่ออกแบบไว้ให้ครอบคลุมเฉพาะพื้นที่ที่ต้องการนี้ เราเรียกว่า ฟุตปริ้นท์ (Footprint) โดยดาวเทียมแต่ละดวงจะมีฟุตปริ้นท์เป็นลักษณะเฉพาะของตัวเอง ซึ่งพื้นที่ที่จได้รับสัญญาณจากดาวเทียมได้ดี หรือแรงที่สุดจะอยู่ในส่วนที่เรียกว่า ศูนย์กลาง ( Center) ของฟุตปริ้นท์ หากหลุดออกไปจากศูนย์กลางนี้ ความแรงของสัญญาณก็จะลดลง

ฟุตปริ้นท์ จะมีเส้นเป็นวงชั้นจากเล็กไปใหญ่ วงในสุดจะมี ความเข็มของสัญญาณ (Effective Isotropic Radiated Power หรือเรียกว่า ค่า EIRP ) สูงที่สุด หมายความว่าถ้าใช้จานรับสัญญาณดาวเทียม จานที่ใช้ก็มีขนาดเล็ก สัญญาณจะอ่อนลงตามลำดับในชั้นที่ 2 - 3 และ 4 ซึ่งขนาดของจานรับสัญญาณ ก็ต้องมีขนาดใหญ่ขึ้น ตามไปด้วย

ระบบ C-Band ค่าความแรงสูงสุดจากวงในจะอยู่ที่ 39 dBW และอ่อนสุดที่ 32 dBW ส่วนระบบ KU-Band จะมีความเข็มของสัญญาณมากกว่า ซึ่งวงในสุดจะมีค่า 52 dBW และวงนอกต่ำสุด 47 dBW ซึ่งค่าความแรงของสัญญาณดาวเทียมในแต่ละพื้นที่ จะเป็นตัวกำหนดความก้วางของหน้าจาน ที่จะมาใช้รับสัญญาณของดาวเทียมดวงนั้นๆ

สำหรับประเทศไทย ปัจจุบันขนาดหน้าจานที่ใช้รับกันอยู่มีหลายขนาด

• ระบบ C-Band ใช้หน้าจานขนาดตั้งแต่ 165 ซ.ม ขึ้นไป
• ระบบ KU-Band ใช้หน้าจานขนาด ตั้งแต่ 60 ซ.ม.ขึ้นไป

ในการใช้งานจริง จะมีการเผื่อขนาดหน้าจานเพื่อในบางครั้งสัญญาณอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงเช่น Beam ของสัญญาณเคลื่อน อากาศชื้น ฝนตกสัญญาณที่ส่งลงมาเกิดการสูญเสีย Loss ไปหากเราใช้จานขนาดที่ใหญ่ การรับภาพก็เป็นปกติ

การที่เราจะติดตั้งจานดาวเทียมได้ จะต้องรู้ก่อนว่าตำแหน่งของดาวเทียม ดวงที่เราจะรับนั้น ว่าอยู่ตำแหน่งไหน ดาวเทียมทุกดวงจะแขวนอยู่ที่เส้นศูนย์สูตร ( เส้นแบ่งระหว่างซีกโลกเหนือ และใต้) ซึ่งตำแหน่งของดาวเทียมแต่ละดวงนั้น ต้องได้รับอนุญาติจากองค์การดาวเทียมระหว่างประเทศ หรือเรียกย่อว่า ITU ( Internation Telecommunication Union ) และดาวเทียมแต่ละดวงจะมีตำแหน่งเป็นของตนเองโดยใช้เส้นแวง ( LONGTITUDE) เป็นตัวกำหนดตำแหน่ง ดังนั้นชื่อของดาวเทียมจะมีตัวเลขต่อท้ายเสมอ

การกำหนดพื้นที่ในการติดตั้งจานดาวเทียม

เมื่อเรารู้ว่าดาวเทียมทุกดวงอยู่ที่เส้นศูนย์สูตร และประเทศไทยอยู่ซีกโลกทางด้านเหนือ การติดตั้งจานดาวเทียมจะต้องหันหน้าจานไปทางทิศใต้ ส่วนจะหันหน้าจานไปทางทิศตะวันออก หรือตะวันตกนั้น ก็ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่ติดตั้ง กับตำแหน่งของดาวเทียม

สมมุติว่าเราต้องการติดตั้งจานดาวเทียมที่กรุงเทพฯ ตำแหน่งที่กรุงเทพฯ อยู่เส้นรุ้งที่ 13.5 ส่วนเส้นแวงอยู่ที่ 100 ถ้าเราต้องการรับดาวเทียม Thaicom 2/5 จะต้องหันหน้าจานไปทางขวา (ถ้าเราหันหน้าไปทางทิศใต้) เพราะดาวเทียมไทยคม อยู่ที่เส้นแวง 78.5 E หรือในขณะเดียวกัน ถ้าเราต้องการรับสัญญาณจากดาวเทียม APSTAR 134 E เราจะต้องหันหน้าจานไปทางซ้าย แต่ถ้าเราต้องการรับ ดาวเทียม ASIASAT 1 100.5 E ซึ่งตรงพอดี

การติดตั้งจานดาวเทียมที่จังหวัดนราธิวาส กับการติดตั้งจานดาวเทียมที่จังหวัดเชียงราย ย่อมที่จะมีมุมก้มเงยที่แตกต่างกัน เพราะว่าที่จังหวัดนราธิวาสอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตร จานจะเงยมากกว่า ส่วนที่จังหวัดเชียงรายอยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตร จานก็จะก้มมากกว่า มุมก้มเงย หรือมุมซ้ายขวา ในแต่ละตำแหน่ง หรือพื้นที่ก็ยังไม่เท่ากัน

ดังนั้นในการติดตั้งจานดาวเทียม เราจะต้องทราบค่ามุมก้มเงย และมุมส่ายหน้าจาน สำหรับแต่ละพื้นที่ เพื่อจะรับดาวเทียม ที่ต้องการ