Généralités

L'âge des télécommunications par satellite a commencé dans la nuit du 10 au 11 Juillet 1962 lorsque pour la première fois au monde, des images de télévision franchirent en direct l'Atlantique via Telstar I. Depuis les télécommunications spatiales ont connu des développements extrêmement spectaculaire qui en annoncent d'autre plus considérables aujourd'hui. Ces dernières années cependant, le rôle du satellite a évolué, passant d'une fonction de simple lien vers celle de noeud dans un réseau. La notion de réseau satellitaire apparaît dès que plusieurs satellites peuvent intervenir pour servir un utilisateur localisé.

Bien avant le lancement en 1957 de Spoutnik I, l'intérêt que pourrait représenter l'utilisation de satellite pour les communications avait été pressenti.
Dès 1945, Arthur C. Clarke, expert Britannique en radioélectricité et futur célèbre de science fiction (2001 Odyssée de l'espace) proposait de mettre en orbite géostationnaire autour de la terre des satellites artificiels qui serviraient de relais aux transmissions terrestres.
En 1955, J.R. Pierce, directeur scientifique des laboratoires Bell aux Etats Unis, publiait des calculs définissant les paramètres d'utilisation des satellites comme relais pour assurer le trafic entre continents.
Il n'aura fallu, en définitive que 5 ans après le lancement de Spoutnik I pour que cette idée soit exploité concrètement avec Telstar I et 8 ans pour qu'elle soit exploitée commercialement avec la mise en service du premier satellite d'INTELSAT, Early Bird (1965). Dès lors les télécommunications par satellite n'ont cessé de se développer en se caractérisant, en tout premier lieu, par une augmentation très rapide de la capacité de transmission offerte.
On a assisté dans les années 2000 à l'apparition de nouveau systèmes satellitaires pour des services de téléphonie mobile (Iridium, Globalstar) et divers projets de services multimédia par satellite (SkyBridge, Teledesic, Cyberstar,...) ont été proposés puis assez fréquemment ajournés.

Les liaisons spatiales

La communication à longue distance avec les méthodes conventionnelles telles que les câbles coaxiaux, les faisceaux hertziens terrestres, engendre un grand nombre de relais. Comme les nombres de relais augmentent, les performances et la fiabilité diminue, aussi que le coût du réseau augmente. Un réseau faisceaux hertziens terrestre utilise LOS (Line Of Sight) transmission. Les relais sont utilisés pour compenser les pertes de l'espace libre et le délai d'égalisation de phase. L'espacement du relais est limite par LOS et la hauteur de l'antenne du relais. Elles sont espacées de 30 à 50 Km. Si la hauteur d'antenne du relais augmente pour LOS, alors la distance d'espacement va augmenter et les nombres des relais diminuent. Une grande zone de couverture pour les communications sera faite si le relais est abord d'une station artificielle dans l'espace, c'est le début du satellite. Vue de point pratique, un satellite peut couvrir une zone de diamètre de 10000Km.
Un système de télécommunication spatiale comprend toujours au moins trois éléments distincts:

Les extrémités du système constituent le secteur terrien, le satellite formant quant à lui le segment spatial. Les éléments du secteur terrien peuvent être fixes (stations de télécommunications) ou mobiles (navires, avions,...).
Comparativement aux systèmes classiques de transmission (câbles ou faisceaux hertziens), les télécommunications par satellite offrent deux avantages essentiels: elles concilient fortes capacité et grande distance et permettent d'adapter plus facilement les réseaux de communication à l'évolution des besoins grâce à leurs qualités de disponibilité et de reconfiguration.
De plus, de son orbite à 36000Km d'altitude, un satellite peut arroser une large zone de la surface terrestre. La bonne qualité des liaisons qu'il véhicule est en outre indépendante de la distance. Une meilleure couverture des territoires est de même possible dans la mesure où il n'y a pas de difficultés particulières pour desservir une station isolée en zone désertique ou en plein océan.
Par ailleurs, la possibilité pour un grand nombre de stations d'avoir accès au même satellite et donc de pouvoir communiquer entre elles grâce à lui, permet d'établir facilement et rapidement un grand nombre de liaison point à point.
Cependant, un environnement particulier sévère, l'impossibilité d'intervenir dans l'espace, le haut degré d'automaticité et de fiabilité des équipements qui autorisent des performances élevées. Une seule amplification intermédiaire pour 72000Km parcouru, influant sur le coût des systèmes spatiaux. Toutefois, en même temps que le coût du kilogramme placé en orbite diminue, l'augmentation de la durée de vie des systèmes conduit à une meilleure rentabilité des investissements.
Une liaison unilatérale de télécommunication spatiales comprend donc: une antenne d'émission, un répéteur (amplificateur changeur de fréquence) du satellite, une antenne de réception. Le satellite dispose généralement d'antenne séparées pour chaque sens de transmission.
Par ailleurs, le signal électromagnétique devant être amplifié quelque 100 milliards de fois par des répéteurs du satellite, il faut obligatoirement effectuer un changement de fréquence à bord afin d'éviter les interférences entre liaison montante.

La liaison spatiale constituée de:

Le processus à transformer le signal uplink à signal downlink dans le satellite est fait par l'équipement appelé transpondeur. Le satellite a plusieurs transpondeurs.