Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

particular route have found it helps improve their focus on the business they are
in and obtain the experience of a company that has operated satellites for a long
time. This would require that the outsourcing satellite owner develop a detailed

---

11.1
The Satellite Control System
369
service-level agreement (SLA) with the large operator to address the necessary
satellite operation services, actions to be taken under contingencies, and appropriate
penalties and rewards that apply.
11.1.1
GEO Satellite Control
The first step in gaining an understanding of GEO satellite control is to identify
the control requirements. They can be summarized as follows for principal aspects
of satellite operation with the exception of the monitoring of payload services,
which is discussed in Section 11.3.3.
•
Support the initial get-to-station activities following launch
. The spacecraft
manufacturer usually is responsible for carrying out this phase of the mission
but might need to use the TT&C ground stations and SCC of the satellite
operator in either a primary or a supporting role. Operations personnel
often benefit from being part of the transfer-orbit team, since they ultimately
will take control and responsibility. Also, it is an excellent time to verify
and validate the function and performance of new or modified hardware
and the software elements of the ground system.
•
Conduct or actively monitor initial on-orbit testing
. This can follow the
same line of thinking as for the get-to-station activities. Since there is a heavy
emphasis on the long-life capability of the satellite following testing, the
satellite operator takes a stronger and possibly leading role in the conduct
of these functions. Handover of the satellite from the spacecraft manufacturer
to the satellite operator occurs when both parties agree that the system meets
contractual requirements. If that is not satisfied, it still might be possible to
commence service, with the manufacturer retaining responsibility to com-
plete any open action-items (not unlike the ‘‘punch list’’ common in the
purchase of a newly constructed house).
•
Maintenance of the satellite in its assigned orbit position with sufficient
accuracy to support the ground network.
The common practice is to maintain
orbit position to within
±
0.1 degree north-south and east-west (or, stated
another way, within a square of 0.2 degree on each side and centered on the
assigned location). That generally will meet agreements to control adjacent
satellite interference and is within the technical capability of TT&C ground
and spacecraft systems. If multiple satellites are to coexist at the same orbit
slot (something that is common and can now be viewed as a requirement),
accuracy must be improved by a factor of 2 at least. Individual colocated
satellites can be precisely located from the ground and their position ‘‘choreo-
graphed’’ to preclude collision (there is only a small probability of collision
in the absence of such active avoidance, but satellite operators prefer not to
have to worry about that potential for loss). During all these activities and
over the life of the satellite, fuel usage must be carefully controlled and
budgeted so life expectancy is achieved.
•
Monitoring of satellite health data
. The SCC is provided with facilities
for receiving, displaying, recording, and analyzing spacecraft health data
provided by the onboard telemetry system. The practice in commercial GEO

---

370
Satellite Operations and Organization
operations is to perform those functions continuously on a 24-hour basis
and without interruption. The reason is that GEO satellites are also expected
to provide uninterrupted service to users, so their operators, of necessity,
feel compelled to know what is going on with their in-orbit assets. Any
difficulty with service can then be traced back to telemetry data and analysis
performed by computers and spacecraft technical experts. Also, the data
permit a long-term evaluation of satellite performance and the identification
of potential failure modes before they occur.
•
Control of spacecraft subsystems
. Modern GEO spacecraft contain sophisti-
cated onboard computers, which make their operation nearly autonomous.
While that is a desirable objective in the long term, there are many circum-
stances when human intervention is required to ensure a safe operation and
proper service performance. Most stationkeeping actions are initiated and
conducted from the ground, using the SCC hardware and software systems.
Satellite operations often become more active and even stressful during expect
eclipse seasons. Battery discharge and recharge must be actively monitored
at the least. Response to anomalies and faults onboard the satellite almost
always will be through human intervention via the command link. For those
reasons, the SCC must be ready at any time of night or day to take control,
either by plan or in the event of an unexpected contingency situation. Routine
changes in the configuration of the payload or bus will also involve the SCC.
•
Operation and maintenance of the TT&C Earth station and SCC system
.
The previous requirements relate to the proper operation of the satellites in
GEO. In this paragraph, we are concerned with the like performance of the
ground system itself. The ground facilities are just as essential to reliable
service provision as any of the bus or payload elements. For example, if the
TT&C antenna were to move off the satellite due to a failure of its tracking
system, both the command and telemetry links would be cut off. The satellite
would then have to function on its own, a situation that would have been
considered in its design and that ordinarily would not produce a loss of
service. However, the number of possible situations that the system could
encounter cannot be anticipated in practice, so the best philosophy is to take
the steps to ensure as close to 100% availability of telemetry reception and
command transmission as is technically and humanly possible. An approach
that improves on that situation is to have a fully functioning backup
TT&C station (see Figure 11.1).
•
Ensure that satellites can be replaced or relocated as demanded by the service
plan
. Satellite replacement is often an important responsibility of the satellite
operator, since users prefer to view their on-orbit repeater as a permanent
feature of the network. Just as with launch risk management, there are
complexities in retiring old satellites and providing a smooth transition to
the new on-orbit resources. For example, a new satellite may have to be
configured and tested in an unoccupied orbit slot, then drifted into place
before transferring traffic to it.
•
Develop and maintain contingency plans
. The satellite operator and user
need to recognize the true meaning of Murphy’s Law: ‘‘Anything that can

---

11.1
The Satellite Control System
371
possibly go wrong, will (go wrong).’’ (It also has been said that Murphy
was an optimist.) Engineering and maintenance must identify any weak links
and failure modes and create backup and replacement strategies. At a high
level, the satellite operator needs a set of plans that identify how the organiza-
tion would react to a partial or full satellite failure. Any major user of GEO
satellite capacity, such as a TV network, should have alternate or diverse
resources to maintain transmission in the event of a failure. Through atten-
tion and commitment to continuous service, organizations may stay ahead
of Murphy.
The requirements and considerations described here are based on experience
and should provide some guidelines for GEO operations in general. For a specific
GEO satellite and system, operations managers should conduct their own evaluation
and produce an operations plan appropriate to their particular needs. Many of the
issues concerning human resources for the operation are covered in Section 11.4.