تلفن های ماهواره ای چگونه کار می کنند؟

تکنولوژی تلفن های همراه هر روز با سرعت بیشتری به جلو پیش می رود. محصولی که چند سال قبل در ابعاد و وزن یک آجر ساخته شده و فقط قادر به برقراری تماس تلفنی بود، اکنون به ابزاری هوشمند بدل گشته که تقریباً هیچ محدودیتی را نمی توان برای آن متصور شد.

البته یک مشکل بزرگ پیش روی موبایل ها وجود دارد، و آن هم سیگنال شبکه است. موبایل ها به دکل های سلولی وابسته اند تا با شدت سیگنالی متغیر به آنها متصل می گردند، اما در جایی که تلفن های سلولی عمل نمی کنند، مزیت تلفن های ماهواره ای به چشم خواهد آمد.

تلفن های ماهواره ای در هر جایی قابل استفاده هستند و امکان برقراری تماس از هر مکانی را فراهم می سازند، زیرا زیرساخت ارتباطی آنها به سطح زمین وابسته نیست. تلفن های ماهواره ای به شبکه سلولی زمینی وصل نمی شوند، بلکه داده ها را مستقیماً با ماهواره های قرار گرفته در مدار زمین رد و بدل می سازند.

این جهش تکنولوژیک، توانست سَت فون ها را از قید و بند همتایان زمینی شان رها سازد. بنابراین می توان از تلفن های ماهواره ای در مناطق بسیار دور افتاده و کم جمعیت یا کشورهای فقیر و همچنین سرزمین های دچار بلاهای طبیعی استفاده کرد.

در حوزه سیستم های ماهواره ای، معمولاً لفظ تلفن به کار نمی رود و بیشتر به آنها ترمینال می گویند. اما فارغ از نام، این دیوایس ها برای برقراری ارتباط کاربر با ماهواره کاملاً ضروری هستند.

همانند تلفن های همراه، ترمینال ها نیز کارکردهای پایه ای موبایل ها را خواهند داشت، اما اگرچه ابعاد و وزنی بسیار بیشتر از تلفن های همراه دارند، قابلیت های آنها چندان پیشرفته نیست. در واقع سَت فون ها یک تلفن ساده به شمار می روند که عمدتاً برای برقراری تماس یا ارسال پیام های صوتی کوتاه به کار گرفته می شوند.

گفتنیست بیشتر موبایل های کنونی نیز قادرند با ماهواره ها ارتباط برقرار سازند، اما این عملکرد یک سویه بوده و صرفاً برای دریافت سیگنال های ماهواره های موقعیت یاب جهانی یا GPS استفاده می شود. در مقابل تلفن ماهواره ای می تواند ارتباط صوتی و دیتا را بر اساس لینک ماهواره ای ایجاد کند.

در ادمه به بررسی مزیت های سیستم ماهواره ای در مقایسه با شبکه های سلولی زمینی می پردازیم، و تفاوت بین انواع مختلف سَت فون ها را بررسی خواهیم کرد.

انواع سیستم های تلفن ماهواره ای

سیستم های تلفن ماهواره ای بسته به تکنولوژی های پیاده شده توسط کمپانی های مربوطه، قابلیت های متفاوتی را اجرا می نمایند. برخی از آنها از ماهواره های زمین آهنگ (Geosynchronous) بهره می گیرند، و برخی دیگر نیز از سیستم های LEO یا مدار نزدیک زمین استفاده می کنند، که هرکدام مزایا و معایب خاص خودشان را دارند.

ماهواره های زمین آهنگ (که ماهواره های مدار GEO یا مدار نزدیک به زمین نیز خوانده می شوند) با گردش زمین هماهنگ هستند، یعنی موقعیت آنها در آسمان تا حد زیادی ثابت باقی می ماند. آنها در مداری دور به فاصله حدود 35 هزار کیلومتری قرار گرفته و همواره در راستای خط استوا جای می گیرند.

این ماهواره ها بسیار بزرگ و قدرتمند هستند، و هرکدام از آنها قادر است بخش بزرگی از سطح جغرافیایی زمین را تحت پوشش قرار دهد. در واقع یک شرکت مخابراتی تنها با 3 یا 4 ماهواره GEO می تواند تقریباً کل زمین را به سرویس خودش مجهز سازد.

به همین دلیل در چنین ماهواره هایی، حجم عظیمی از داده پشتیبانی می گردد، یعنی نه تنها برای تماس صوتی، بلکه برای استریم ویدیو، اشتراک گذاری فایل، ارسال متن، پخش تلویزیون و غیره نیز به کار می روند. اینمارست و ثریا دو نمونه از کمپانی هایی هستند که از مدار GEO استفاده می کنند.

یکی از معایب ماهواره های زمین آهنگ، این است که فاصله زیاد آنها با زمین باعث ایجاد تأخیر حدود 250 میلی ثانیه در هر مرحله می شود، یعنی ارتباط دو طرف با حدود 0.5 ثانیه تأخیر صورت می گیرد. بنابراین وقتی با فردی صحبت می کنید، باید کمی مکث کنید تا پاسخ او را دریافت نمایید، ضمن اینکه گاهی اوقات صدا به گونه ای نامطلوب بازتاب می یابد.

همچنین به خاطر تعداد کم ماهواره ها، عملکرد نامطلوب یا تعمیرات دوره ای هرکدام از آنها باعث قطع پوشش بخش وسیعی از کره زمین خواهد شد، و از آنجا که این ماهواره ها در راستای خط استوا قرار دارند، مناطق نزدیک به قطب سیگنال چندان خوبی نخواهند داشت.

اما بزرگ ترین مشکل در سیستم های زمین آهنگ، ابعاد ترمینال آنهاست. برای ارتباط با این ماهواره ها نیاز به دستگاهی تقریباً به اندازه یک لپ تاپ بزرگ دارید که بیشتر آن را آنتن جهت دار تشکیل داده. همچنین برای دریافت بهترین سیگنال ممکن، لازم است آنتن را کالیبره کرده و دقیقاً به سمت ماهواره مورد نظر تنظیم کنید.

استفاده از مدار پایین زمین

ماهواره های LEO در پایین ترین مدار گردشی زمین قرار دارند که حدوداً در فاصله 1500 کیلومتری واقع شده، و شرکت هایی همچون گلوبال استار و ایریدیوم در این زمینه فعالیت دارند. اگر ماهواره های GEO را به عنوان گوریل صنعت فوق در نظر بگیریم، سیستم های LEO نقش پشه را خواهند داشت.

این ماهواره ها بسیار کوچک تر و سبک تر هستند، ضمن اینکه تعداد آنها نیز بسیار زیاد است.

از آنجا که این سیستم ها فاصله کمی با زمین دارند، حدود 60 عدد از آنها برای پوشش دادن کل زمین مورد نیاز خواهد بود. در هر لحظه دو یا چند عدد از این ماهواره ها یک منطقه را تحت پوشش قرار می دهند. سیستم های LEO با سرعت 27359 کیلومتر بر ساعت، در هر 2 ساعت یک بار دور زمین می گردند.

این مدارهای نزدیک و سریع، خدمات مطمئنی را برای بخش اعظم کره زمین به همراه دارند. بنابراین اگر دانشمندی در منطقه جنوبگان در شرایطی اضطراری قرار داشته باشد، ماهواره های LEO می توانند ارتباط او را با مقصد برقرار سازند.

سیستم های LEO کیفیت تماس عالی، تأخیر بسیار کم (حدود 50 میلی ثانیه از هر طرف) و قابلیت اطمینان بالایی دارند. همچنین توان مصرفی ترمینال های آنها در مقایسه با مدل های مربوط به سیستم GEO بسیار کمتر بوده، ولی سرعت انتقال داده در آنها بسیار کم است و نهایتاً به 9600 بیت بر ثانیه می رسد.

یکی از مزایای اصلی سیستم های LEO این است که به آنتن بزرگی نیاز ندارند، بنابراین ترمینال های این سیستم فقط کمی بزرگ تر از موبایل های کنونی هستند و به راحتی در جیب جای می گیرند.

با این حال استفاده از هرکدام از سیستم های LEO یا GEO به ارتباط مستقیم و بدون مانع بین ترمینال و ماهواره بستگی دارد. یعنی اگر در محیط داخلی هستید، برای برقراری تماس باید به فضای باز قدم بگذارید.

این مسیر دید مستقیم در مورد ماهواره های GEO مشکلات زیادی را به همراه دارد، به ویژه اگر در مناطقی با جنگل های انبوه یا کوهستانی قرار بگیرید. اما در سیستم LEO با توجه به اینکه تعداد بیشتری ماهواره از فضای بالای سر شما عبور می کنند، احتمال برقراری ارتباط بسیار بیشتر خواهد بود.

در سیستم ارتباط ماهواره ای اگر شخصی در فضای بسته با سیگنال بسیار ضعیف قرار گرفته باشد و فرد دیگری بخواهد با او تماس بگیرد، اعلان کوتاهی برای گیرنده ارسال می گردد تا از درخواست تماس مطلع شود. پس از آن، فرد می تواند به محیط باز رفته و ارتباط را برقرار سازد.

مشکلات پیش روی تلفن های ماهواره ای

تلفن های ماهواره ای به خاطر ماهیت فرازمینی و بدون مرز، چه از نظر تکنولوژیکی و چه از لحاظ سیاسی، با قوانین متفاوتی روبرو هستند و استفاده از آنها در بسیاری از کشورهای دنیا برای شهروندان عادی جرم محسوب می گردد.

همچنین در کشورهای درگیر جنگ که ارتباطات موبایلی وضعیت خوبی ندارند، سَت فون ها به گزینه اصلی نیروهای درگیر تبدیل شده که نمونه بارز آن را می توان داعش دانست.

با این حال اگرچه تلفن ماهواره ای ارتباط بدون مرز را برای کاربر به همراه خواهد داشت، اما باید این نکته را نیز مد نظر داشته باشید که ردیابی موقعیت مکانی سیگنال های این ابزار به راحتی میسر است، مگر اینکه سیستم های پیشرفته درهم سازی سیگنال به کار گرفته شود.

نکته دیگر این است که تلفن های ماهواره ای در برابر شرایط آب و هوایی نیز آسیب پذیرند. همچون تلفن های همراه و دیگر انواع ارتباطات رادیویی، توفان های عظیم خورشیدی و دیگر پدیده های طبیعی می توانند عملکرد آن را مختل سازند.

هزینه استفاده از تلفن های ماهواره ای

سَت فون ها در مقایسه با همتایان زمینی خود، تکنولوژی منحصر به فردی را به همراه دارند و بنابراین همانند اکثر دیوایس های ویژه، قیمت آنها نیز بسیار بالاست. البته اینکه شرکت تأمین کننده از سیستم GEO استفاده کند یا مدار LEO را به کار گیرد، تأثیر قابل توجهی بر قیمت نهایی خواهد داشت.

البته جدا از تأمین کننده، ترمینال ها و دیوایس های مورد استفاده در این نوع تکنولوژی نیز بسیار پر هزینه هستند. در دورانی که بسیاری از اپراتورهای مخابراتی، موبایل های پیشرفته را با قیمتی اندک و حتی رایگان در اختیار مشترکین قرار می دهند، دریافت ساده ترین تلفن ماهواره ای حدود 1000 دلار هزینه خواهد داشت.

همچنین سَت فون های سازگار با سیستم ماهواره های GEO که در قالب یک کیف بزرگ عرضه می شوند، قیمتی چند هزار دلاری دارند.

اگرچه شاید هزینه خرید دیوایس را به عنوان سرمایه گذاری اولیه محسوب کرد، اما استفاده از این سیستم نیز هزینه بالایی را به همراه خواهد داشت. مشاهده قیمت هایی بیش از یک دلار به ازای هر دقیقه مکالمه یا هر پیام متنی در این صنعت چیز عجیبی نیست.

دریافت تماس می تواند هزینه بسیار بیشتری را در بر داشته باشد، به خصوص اگر تماس از خطوط زمینی صورت گرفته باشد. در این حالت باید چندین دلار به ازای هر دقیقه مکالمه بپردازید. در نهایت، بیشترین هزینه برای زمانی منظور می شود که طرفین مکالمه در شبکه ماهواره ای متفاوتی قرار داشته باشند.

شرکت های ارائه دهنده خدمات تلفن ماهواره ای نیز به خوبی از هزینه بالای خدماتشان آگاهند. به همین دلیل اکثر آنها سرویس را به صورت پیش پرداخت عرضه می کنند. در نتیجه احتمال اینکه افراد بی ملاحظه با قبض های کمرشکن در پایان ماه مواجه شوند، به حداقل می رسد.

برای کاهش هزینه، برخی شرکت ها دیوایس های ماهواره ای دوحالته را پیشنهاد می دهند. این تلفن ها هم با شبکه های موبایل زمینی سازگارند و در صورتی که منطقه موردنظر به پوشش این شبکه مجهز باشد، ارتباط را از طریق آنها برقرار می سازند.

تلفن های دوحالته تنها زمانی به ارتباط ماهواره ای متوسل می گردند که هیچ راه دیگری وجود نداشته باشد، و به این ترتیب علاوه بر کاهش هزینه، پوشش کامل در همه قسمت های زمین نیز برای کاربر تضمین می شود.

همچنین اگر برای مدت کوتاه به این فناوری نیازمندید، به جای خرید یک دستگاه گران قیمت می توانید یکی از آنها را با هزینه بسیار کمتر کرایه نمایید تا در سفرهای کوتاه یا مناطق خاص از آن بهره گیرید.

اما فارغ از بحث قیمت، تلفن های ماهواره ای خلاء بزرگی را در عصر ارتباطات پوشش داده اند و بدون آنها، بسیاری از قسمت های جهان از خدمات زیربنایی بی بهره می ماندند. شاید برای افرادی که برقراری یک تماس ساده تعیین کننده مرگ و زندگی آنها بوده، پرداخت هیچ هزینه ای گزاف به نظر نرسد.

سخن پایانی

فناوری تلفن ماهواره ای در حال حاضر در برخی از قسمت های جهان به تنها وسیله ارتباطی بدل شده و البته حساسیت های شدیدی نیز روی آن وجود دارد، به خصوص در کشورهایی که درگیر جنگ داخلی و بحران های داخلی هستند و یا ارتباطات موبایلی زمینی در آنها امکان پذیر نیست.

با این حال، آینده این تکنولوژی در هاله ای از ابهام قرار دارد. با توسعه پوشش شبکه های مخابراتی، بسیاری از کاربران سابق تکنولوژی ماهواره ای به گزینه های ارزان تر و ملموس تر زمینی روی آورده اند. اما با پیشرفت های مداوم در صنعت مخابرات ماهواره ای، شاید آنها نیز بتوانند رقابت خود را ادامه دهند.

در نهایت، هیچکس از آینده تکنولوژی خبر ندارد و شاید روزی، تنها راه برقراری ارتباط راه دور، استفاده از تلفن های ماهواره ای باشد.