Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

11.1.2
Non-GEO Satellite Control
Non-GEO systems employ centralized satellite control with TT&C stations at
critical points around the world that transfer the data to an SCC located at or
near the general headquarters of the satellite operator. (INTELSAT has used this
concept since it came into being.) The non-GEO approach has unique features,
particularly that service availability is dependent on having enough satellites to
afford adequate view by users around the globe. The following list summarizes
some of the key ground support requirements for a non-GEO constellation, based
on the requirements of a typical overall system [1].
•
Establishment of the constellation
. The satellite orbits are determined primar-
ily by the launch vehicles, with limited ability of the spacecraft propulsion
system to make the kinds of significant orbit adjustments common in GEO
systems.
•
Maintenance of an adequate satellite complement
. A given satellite could be
removed or replaced at any time without significant impact, provided cover-
age remains available from the overall constellation. Also, there is likely to
be a need to maintain a continuous flow of replacement launches over the
system lifetime, something that is much less frequent for the typical GEO
system.
•
Assurance of continuous service through coverage
. The ability of the constel-
lation to provide continuous coverage to users depends on the architecture
of the system. An approach based on the bent-pipe type of repeater and
without the benefit of intersatellite links must rely on simultaneous linkage
between remote user and hub station (or between pairs of remote users
for a mesh architecture). For such a system, sufficient hardware must be
maintained in orbit to ensure that at least one working satellite has simultane-
ous view. Diversity operation, provided by Globalstar, is based on at least
two satellites. The situation for a network like Iridium, with intersatellite
links and without a requirement for national gateways, is that each user

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Satellite Operations and Organization
have a clear, unobstructed view of one satellite (and not necessarily the same
satellite). The MEO-type constellation reduces some of that difficulty because
each satellite covers a much wider piece of the Earth’s surface and remains
in view for much longer periods than do the LEO satellites.
•
Non-GEO satellite monitoring and control philosophy
. As introduced in
Chapter 9, the operator of a non-GEO constellation might not have a contin-
uous link from the SCC to every satellite. (As will be discussed in Section
11.2, the system using intersatellite links like Iridium may allow the SCC
that 100% availability.) Without continuous availability, telemetry could
be collected once per orbit using a few well-located TT&C stations [2].
Control of the satellite could take place as needed, either simultaneously
with monitoring or during a subsequent period of contact. There is the
obvious impact on spacecraft design that the system must operate autono-
mously and record relevant data between downloads to visible TT&C ground
stations. That general approach of onboard data storage helps reduce the
number of TT&C stations. Also, because the satellites presumably are of
the same design, the system need only keep track of unique spacecraft signa-
tures and hardware status through a well-structured database.
•
Simplified on-orbit control
. Considering the preceding factors, the bus system
of a non-GEO satellite might be simpler than its GEO counterpart. That is
in keeping with a desire to reduce the parts count, cost, and complexities
involved with satellite operation. One would hope that such measures do
not reduce reliability or hamper proper identification and correction of faults
(detected or otherwise).
•
Replenishment of satellites
. Operators of LEO constellations have built their
strategies on expecting 5–8 years of satellite life in orbit. One limitation on
lifetime is a need to upgrade and improve the design of the initial constella-
tion. Production and launch schedules involve 1 to 2 years to achieve the
full complement of satellites. Considering that there will be launch or on-orbit
failures, a LEO operator must continue to construct and launch spacecraft
throughout the operating lifetime of the system.
The obvious and subtle differences among non-GEO constellations and net-
works make it extremely hard to generalize on the requirements for TT&C ground
operations. Each system must develop its own unique operation approach. How-
ever, the guidelines presented here should give the reader a basic idea of the factors
involved in this type of effort.