Satellite de télécommunications - Définition

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.

Applications

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)

Télévision et radio

En télévision et radio, on sépare traditionnellement les utilisations en deux groupes : services occasionnels (OU pour Occasional Use, en français liaisons de contributions, ou transmissions) et services permanents (ITV pour International TV, en français diffusion). En effet, le nombre de récepteurs varie : maximum quelques dizaines de professionnels en OU, illimité en ITV. Les contraintes techniques sont donc totalement différentes, tout en utilisant les mêmes satellites.

Un service ITV transmets à destination de petites antennes de réception (de 60 cm à 1.10m en Europe) situées directement chez les particuliers. En général les fréquences utilisées étaient dans la bande K (Ku, de 10.70 à 12.75 GHz, Ka, de 20 à 30 GHz), même si de nos jours, avec l'évolution des technologies, on est en mesure de diffuser en bande C (de 3.7 à 4.2 GHz) vers des particuliers (c'est le cas du bouquet Canal Horizon en Afrique par exemple). On parle de diffusion DTH (Direct-To-Home, c’est-à-dire directement vers le particulier). Les principaux opérateurs en Europe sont BSkyB au Royaume-Uni, CanalSat en France, Bell Télé et Shaw Direct au Canada, Sky Angel aux États-Unis d'Amérique.

Un service OU est une liaison de A vers B (cas d'une unilatérale) ou de A vers B,C,D... avec un nombre limité de récepteurs (cas d'une multilatérale). A l'origine, ces services utilisaient la bande C et la moitié inférieure de la bande Ku. De nos jours, tout le monde utilise les fréquences disponibles, la ressource étant limitée, le besoin grand et les contraintes techniques liées à l'utilisation de telle bande plutôt que telle autre ayant tendance à disparaître.Ce sont des liaisons utilisées pour ramener des images non montées au siège d'une chaîne par exemple, ou pour couvrir en direct un événement extérieur. On rencontre aussi des applications de télémédecine, d'enseignement à distance, de visioconférence internationale, etc. Ce type de service est aussi utilisé pour assurer l'alimentation en image de clients d'agences (comme l'UER, APTN, Reuters).

Par le passé, les satellites utilisés pour des services OU étaient différents des satellites pour des services ITV. En effet, ils émettaient à des puissances moindres, ce qui nécessitait des antennes avec un fort gain, donc un grand diamètre (4.80m - 6.30m en bande Ku, 11m - 13m voir plus en bande C, étaient des tailles couramment utilisées).

De nos jours, avec l'augmentation de la sensibilité des récepteurs, tout le monde utilise des satellites à puissance réduite, que ce soit en transmission ou en diffusion, les opérateurs garantissant la qualité des liaisons point à point grâce à la taille des antennes utilisées, ce qui leur permet de garder les grandes antennes qui n'auraient pas lieu d'être sinon. Mais rien n'empêche un particulier, équipé d'un système de réception très sensible, de recevoir sur une petite antenne des liaisons unilatérales qui ne lui sont pas destinées (si ces dernières ne sont pas cryptées bien sûr, ce qui est de plus en plus rare). Il n'est d'ailleurs pas rare de nos jours de voir les opérateurs satellites mélanger plusieurs signaux numériques sur les mêmes satellites, voir parfois sur les mêmes répéteurs, tous les types de transmissions. Enfin,certains canaux des bouquets européens sont réservés à des liaisons privatives cryptées.

En Europe, les deux principaux opérateurs de transmissions (qui exploitent les liaisons, mais ne sont pas forcément propriétaires des satellites ou des canaux utilisés) sont Globecast, filiale de France Télécom et Arqiva (ex NTL Broadcast) qui a racheté BT Media and Broadcast, ex-filiale de BT Group. Ces opérateurs gèrent aussi bien des téléports (station d'émission et de réception) que des flottes de camions SNG (Satellite News Gathering, c’est-à-dire camion de transmissions satellite).

Télévision mobile

À l'origine destinées à la diffusion vers des points de réceptions fixes, les technologies de diffusion de télévision par satellite ont pris un tournant en 2004, avec l'arrivée de deux nouveaux systèmes de transmissions par satellites aux États-Unis. Les systèmes SIRIUS et XM Satellite Radio Holdings permettent en effet la diffusion de télévision par satellite vers des récepteurs mobiles. Des constructeurs ont aussi lancé de nouvelles antennes spéciales pour la réception mobile de télévision satellite. Utilisant la technologie GPS comme référence, ces antennes se repointent automatiquement vers le satellite, quelle que soit la position et le mouvement du support de l'antenne. Ce type d'antenne satellite mobile est très apprécié des propriétaires de camping-cars par exemple. Ces antennes sont aussi utilisées par la compagnie aérienne JetBlue, qui permet ainsi à ses passagers d'avoir une chaîne de télévision en direct, visible en vol sur des moniteurs LCD montés dans les dossiers des sièges.

Radio-amateur

Les opérateurs radio-amateurs ont accès aux satellites OSCAR qui ont été réalisés par des universités ou des clubs radio-amateur, et lancés par exemple en passager auxiliaire avec des satellites d'observation. La plupart de ces satellites fonctionnent comme des répéteurs et sont en général accessibles aux amateurs équipés en UHF ou en VHF avec des antennes très directives, comme des antennes de type Yagi, ou des antennes paraboliques. En raison des limitations des équipements au sol, la plupart de ces satellites sont dans une orbite terrestre basse, et ne peuvent transmettre qu'un nombre limité de contacts courts à un moment donné. Certains de ces satellites fournissent aussi de la retransmission de données, utilisant les protocoles AX.25 ou similaires.

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 (voir par exemple cette étude de cas). 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.

Cinéma numérique

En 2001 est réalisée la première transmission de cinéma numérique en Europe.

Aide aux systèmes de positionnement

Plusieurs satellites de télécommunications géostationnaires sont utilisés actuellement comme aide aux utilisateurs du système GPS et bientôt GLONASS et Galileo. La technique est connue sous le nom de SBAS (Satellite Based Augmentation System) est une première étape dans le sens d'établir un système de positionnement par satellites mondial. Il s'agit d'un ensemble de satellites géostationnaires destinés à renseigner en temps réel les utilisateurs de GPS sur la qualité de signaux qu'ils reçoivent. Trois ensembles ont actuellement en activité : EGNOS pour l' Europe , WAAS pour les États-Unis, CWAAS pour le Canada, et MSAS ( Multifunctional Transport Satellite Space-Based Augmentation System appelé aussi QZSS : Quasi-zenith Satellite System) pour le Japon. Le système SNAS (Satellite Navigation Augmentation System) de la Chine entre dans cette catégorie. L'Inde a également entrepris d'implanter son propre système GAGAN (GPS And GEO Augmented Navigation) en attendant un système plus vaste IRNSS (Indian Regional Navigation System) .

Satellite relais

Les satellites relais, dont les principaux sont ceux du système "TDRSS" étasunien, permettent de relayer les communications des satellites d'observation en orbite basse ou des vols habités, sans dépendre des réseaux de stations au sol. Ces satellites ont été développés à la fois pour assurer la retransmission des images de surveillance en temps réel, que des missions civiles.

Le satellite en orbite basse est équipé d'un "terminal TDRSS" muni d'une antenne dirigée vers l'orbite géostationnaire, les données sont retransmises en temps réel vers les stations du système TDRSS situées aux États-Unis. Quatre satellites sont en orbite pour une couverture globale.

Les satellites de télécommunications peuvent être utilisés également pour servir de relais pour les transmissions de données d'observation d'objets volants à basse altitude, tels que les drones. Le drone Harfang de l'armée de l'Air française utilise les satellites Eutelsat, en orbite géostationaire, pour de telles transmissions.