Шрифт: Arial Times
Размер: A A A
Кернинг: абв абв абв
Цвета: Ц Ц Ц Ц
Рус  /  Eng
Телефон приемной
(831) 216-33-33

 

Официальный интернет-портал государственных услугИТ-проект года - 2017Подарок за доброITForum 2020Противодействие коррупцииПравительство Нижегородской областиМежведомственное взаимодействиеЦТВСистема 112ГЛОНАССФедеральное агентство по делам национальностейВместе ярчеЕДИНЫЙ РЕЕСТР

Спутниковая связь

Краткий обзор спутниковых систем.

   
     До настоящего времени развитие спутниковых систем было связано главным образом с организацией магистральных линий связи для удаленных регионов со слабой инфраструктурой телекоммуникаций или между континентами. В последнее десятилетие распространение получили малоапертурные наземные станции типа VSAT, обеспечившие возможность организации межрегиональных и корпоративных спутниковых телекоммуникаций с голосовой связью и цифровой передачей данных "из конца в конец" при достаточно низкой стоимости.
     В течение этого же десятилетия наземные коммуникационные сети обогатились новыми технологиями и средствами, которые на рубеже столетий позволили реализовать на основе волоконно-оптических линий связи кольцо глобальной системы высокоскоростных коммуникаций, охватившее наиболее развитые страны на всех континентах. Распространению глобальных телекоммуникаций способствует подъем в технологиях магистральных систем коммутации (от ISDN к SDH) и широкополосных радиоретрансляционных и волоконно-оптических линий связи, а также внедрение дешевых беспроводных систем подвижной связи и средств передачи данных. Однако эта "супермагистраль" не может решить все проблемы. Поэтому активно развиваются и другие технологии, в том числе и средства беспроводных коммуникаций - как наземных, так и спутниковых.


Действующие спутниковые системы


INMARSAT

     Спутники Inmarsat находятся на геостационарной орбите с удалением от Земли на 35786 км. Каждый из чспутников семейства Inmarsat "покрывает" до одной трети поверхности Земли и стратегически установлен над одной из четырех океанских областей для поддержки "глобальной международной системы связи в небе". Телефонный звонок по радиолучу от локальной земной станции (ЗС) направляется к спутнику, а затем возвращается на Землю к специальным шлюзовым станциям, которые перенаправляют звонок через соответствующую локальную или международную телефонную сеть к адресу их назначения. Когда кто-то вызывает Inmarsat-пользователя, это


IRIDIUM


     Система Iridium, введенная в действие в 1998 году, дала пользователям возможность с помощью карманных терминалов вести двухстороннюю голосовую связь и передачу данных из любой точки мира с другими пользователями подобных устройств или пользователями телефонных сетей. Фирма Motorola - генеральный подрядчик компании Iridium осуществляла все необходимые приобретения для реализации проекта системы. Но весной нынешнего года, после неоднократных попыток получить дополнительное финансирование и отсрочить выплаты по кредитам компания Iridium объявила об инициации процедуры банкротства. Здесь можно было бы привести целый ряд объективных причин, мешающих успешному существованию и распространению использования этой системы в мире. Однако большинство аналитиков основной причиной краха считают переоценку спроса на услуги компании и высокие тарифы. Остается лишь сожалеть о том, что такая высокотехнологичная система, являющаяся в определенной степени показательной в ряду высших достижений развития техники и технологий спутниковых коммуникаций, оказалась в таком положении. Ее возможности могли бы разрешить проблемы связи не только для глобального бизнеса, но и для множества территорий и стран со слабо развитой инфраструктурой коммуникаций.


GLOBALSTAR


     Система Globalstar, базирующаяся на спутниках, спроектирована как система беспроводной передачи данных с обеспечением пользователей во всем мире услугами передачи голоса, данных и факса. Пользователи Globalstar могут передавать или получать сообщения, используя карманную телефонную трубку или установленный на транспортном средстве терминал, совсем как в случае с действующими сотовыми телефонами. Звонок передается через группировку спутников Globalstar к наземной станции (ЗС) и затем через локальные или территориальные проводные и/или наземные беспроводные системы - к их конечным адресатам. Спутники Globalstar непосредственно не соединяют одного пользователя с другим; достаточно и того, что они коммутируют связь между пользователем и шлюзом. Вызывающая сторона будет соединена через шлюзовую станцию с общедоступной коммутируемой телефонной сетью или обратно через спутник с другим абонентом, если он пользователь Globalstar. Таким образом, расширяется использование существующих дешевых услуг связи.
Спутники Globalstar общим количеством 52 помещены на низкую земную орбиту; 48 из них стали операционными, а четыре находятся в орбитальном резерве. Спутники помещены в восьми орбитальных плоскостях по шесть спутников в каждой, с круговой орбитой на удалении 1414 км. Система Globalstar начала коммерческие операции в 1998 году, имея 24 спутника. Полное покрытие спутниками произошло в 1999 году.
Важной особенностью для пользователей системы Globalstar стала поддержка в терминалах многорежимной работы. Так, с помощью одного устройства может быть обеспечен доступ не только к системе Globalstar, но и к наземным сотовым сетям в стандартах GSM, AMPS, CDMA. И все это - в дополнение к еще одному преимуществу - низкой стоимости трафика и обслуживания (см. таблицу).


Новые спутниковые системы для персональных коммуникаций


ICO


     Система ICO состоит из космического сегмента и специализированной наземной сети. Космический сегмент ICO включает 10 операционных спутников и два резервных, действующих на средней околоземной орбите (MEO) с удалением на 10355 км. Каждый спутник покрывает около 30 процентов поверхности Земли. Орбитальная группировка разрабатывалась со значительным перекрытием поверхностных зон, гарантируя, что в любое время как минимум два спутника окажутся в виду пользователя и наземной станции.
     Спутники свяжутся с наземными пользователями через сеть ICONET, которая будет состоять из 12 земных станций или спутниковых узлов доступа (SAN), размещенных по всей поверхности земного шара и связанных с наземными магистральными сетями. Спутниковые узлы доступа SAN будут включать три элемента: антенны со связанным оборудованием для взаимосвязи со спутниками ICO; коммутаторы и маршрутизаторы для управления трафиком внутри ICONET и других территориальных сетей, в частности, общедоступных коммутируемых телефонных сетей; и, наконец, базы данных, чтобы поддерживать управление движением спутников.
     Каждый спутниковый узел доступа SAN будет содержать базу данных, чтобы поддерживать терминалы пользователей, приписанных к этому узлу. Через фидерный канал антенны будет поддерживаться связь между спутниками и узлами доступа SAN. В любое время каждый спутник будет находиться в прямом контакте с двумя или четырьмя узлами SAN.
    Связь между пользователями и спутниками будет устанавливаться через сервисные антенны спутников. Использование множества сервисных лучей связи на каждом спутнике, а также использование каждой частоты множеством потребителей позволит увеличить эффективность распределения спектра.
    Спутники функционируют в S-диапазоне и С-диапазоне и используют бортовую цифровую обработку и схему множественного доступа с разделением времени (TDMA), чтобы одновременно обработать до 4500 обращений на спутник по телефону. Согласно требованиям спектра, каналы системных служб ICO работают в полосе 2 ГГц (связь между спутниковым и карманным или пользовательским терминалом). Определено, что системы подвижных спутниковых служб могут использовать частоты 1.98-2.01 ГГц для каналов "вверх" и 2.17-2.20 ГГц для каналов "вниз". ICO выбрал диапазоны 5 ГГц и 7 ГГц для операционной фидерной связи (соединения между спутниками и наземными шлюзовыми станциями, SAN). ICO использует фидерную связь в полосе 5.15-5.25 ГГц ("Земля - Космос") и в полосе 6.97-7.075 ГГц ("Космос - Земля").


SKYBRIDGE


     В спутниковые проекты AlcatelSp-ace активно включается использование ATM. AlcatelSpace объявила, что создаваемая компанией объединенная система Alcatel Alsthom и SkyBridge зарегистрирована в FCC для начала проектирования и ввода в эксплуатацию как глобальная сеть со службой фиксированной спутниковой связи на не геостационарных спутниках для обеспечения передачи данных, голоса и видео с широкополосными услугами. Предложенная система будет иметь группировку из 64 спутников на орбите с высотой 1457 км.
     Для этого Alcatel Alsthom и LoralSpace&Communications сформировали стратегическое партнерство для совместной разработки, развертывания и эксплуатации высокоскоростной глобальной спутниковой сети для мультимедиа, которая предоставит широкополосные услуги различным категориям пользователей. Соглашение включает перекрестные капиталовложения в низкоорбитальные спутники проекта SkyBridge Alcatel's и в проект пяти геостационарных спутников CyberStar компании Loral.
     Услуги через геостационарные спутники предоставляются на рынке с 1999 года, а группировки LEO-спутников должны появиться в 2001 году. Геостационарные системы хорошо подходят для поставки радиопередач и разнообразных асимметричных услуг. Низкоорбитальные системы, благодаря малому времени задержки распространения сигнала, наиболее эффективны для поставки высокоинтерактивных услуг. LEO-система обеспечивает глобальное покрытие, тогда как геостационарные системы могут быть нацелены на региональные рынки.
     Благодаря глобальной возможности покрытия, SkyBridge позволит сервисным поставщикам предложить подписчикам непрерывные интерактивные широкополосные услуги, независимо от их расположения или характера их локальной инфраструктуры связи. Каждый спутник освещает область в радиусе 3000 км, при максимум 45 "пятнах" земной поверхности: каждое такое "пятно" соответствует области покрытия одного шлюза с радиусом действия 350 км.
     Космическая система Loral предлагает спутниковую систему, называемую CyberStar, которая состоит из трех GEO-спутников. Loral использует для сервисных операций "вверх" спектр полосы в диапазонах 28.35-28.6 и 29.5-30.0 ГГц, и полосы для сервисных операций "вниз" в диапазонах 18.95-19.2 и 19.7-20.2 ГГц. Loral запрашивает полномочия для межспутниковых связей, используя полосу в диапазоне 60 ГГц . Каждый спутник в системе CyberStar имеет бортовую обработку и возможности переключения для поддержки максимальной гибкости связи. Антенны каждого спутника обеспечивают покрытие регионов 27 лучами. Для протоколов "вверх" Loral использует FDM/TDM, для протоколов "вниз" - TDM. Сеть CyberStar ориентирована на обеспечение услуг типа видеотелефона и видеоконференцсвязи, быстродействующих сетей передачи данных и службы "полосы по требованию".
Шлюзы состоят из подсистемы маршрутизации и ATM-коммутаторов c обеспечением интерфейсов к арендованным каналам и локальным станциям, к наземным IP-сетям типа Интернет, к узкополосным и широкополосным магистральными сетям. Средства управления шлюзами и трафиком SkyBridge соответствуют областям покрытия.
      В системе SkyBridge используются скоростные средства коммуникаций, соответствующие существующим наземным широкополосным сетям. Малое время распространения сигналов в низкоорбитальной системе (около 20 миллисекунд) облегчает адаптацию существующих приложений или протоколов. Связь между конечными пользователями и системой асимметрична. Скорость передачи данных к пользователю составляет до 60 Мбит/с, на возвратном канале от пользователя - до 2 Мбит/с. Асимметричность каналов оптимизирована для Интернет-коммуникаций, которые характеризуются произвольными пакетами асимметричной передачи данных.
     Система SkyBridge будет использовать спектр частоты в полосе Ku-диапазона при полной защите существующих "геостационарных" и земных пользователей с повторным использованием частот.
SkyBridge поставит различные интерактивные широкополосные услуги для бизнеса и других потребителей, в том числе быстродействующий доступ к Интернету и интерактивным службам, доступ к корпоративным сетям для телекоммуникаций и удаленной работы, соединение с локальными и территориальными вычислительными сетями, услуги телеобразования, телеобучения и телемедицины, развлечения и культурные услуги типа "видео по требованию". Кроме того, будут предоставляться услуги по запросу: расширенные и узкополосные услуги для речевой связи и передачи данных, для видеоконференцсвязи.


TELEDESIC


     Спутниковая система Teledesic предложена к реализации г-ном Крейгом Маккау, председателем компании McCaw Cellular, и Биллом Гейтсом, президентом компании Microsoft. Партнером глобального проекта Teledesic и генеральным подрядчиком в разработке широкополосного "Небесного Интернета" ("Internet-in-the-Sky") стал Boeing. Boeing должен разработать и начать запуски спутников Teledesic-сети.
      Спутниковая система Teledesic должна состоять из 288 низкоорбитальных спутников, с разделением на 12 орбитальных плоскостей по 24 спутника. Спутники Teledesic будут запущены на орбиту с высотой до 1400 км. Проектируемая группировка Teledesic должна поддерживать сетевые требования к качеству, пропускной способности и целостности. В соответствии со всемирным распределением частот для фиксированной спутниковой службы, которая может предоставить существенную полосу пропускания для обеспечения высокого качества в быстродействующих беспроводных каналах и удовлетворения требований, - это полоса Ka-диапазона. Низкая высота орбиты используется для обеспечения малой задержки "из конца в конец" и надежности коммуникационных каналов с использованием небольших антенн и терминалов малой мощности. Комбинация низкой высоты спутника с высокой плотностью узконаправленных лучей, покрывающих "пятнами" небольшие территории, и большое количество спутников обеспечат глобальное покрытие.
     Использование совокупности нескольких сотен низкоорбитальных спутников Teledesic должно создать доступную во всем мире сеть, подобную оптоволоконным каналам, для предоставления услуг передачи данных, доступа к широкополосной сети Интернет, видеоконференцсвязи, высококачественного голоса и т.д. Teledesic предложит "полосу по требованию", позволяющую пользователям корректировать полосу пропускания канала для соответствующего согласования по объемам передачи и приложениям.
      Сеть Teledesic предложит большую емкость и услуги "полосы по требованию" через стандартные и подвижные терминалы пользователя. Ширина полосы канала будет назначаться динамически и несимметрично, со скоростью для каналов "вверх" от 16 Кбит/с до 2 Мбит/с, и на канале "вниз" - до 28 Мбит/с.
Teledesic также будет обеспечивать, хотя и с меньшим числом, каналы с высоким трафиком (от 155 Мбит/с до 1.2 Гбит/с) для соединений со шлюзом или для Giga-терминалов и пользователей со специальными потребностями.
      В сети Teledesic будет использоваться технология быстрой пакетной коммутации, основанной на технологии асинхронного режима передачи ATM. Вся связь будет тождественно обрабатываться внутри сети как потоки коротких пакетов фиксированной длины, которые могут нести в кодированной цифровой форме голос или данные. Преобразование формата пакета происходит в терминалах. Технология быстрой пакетной коммутации идеально подходит для динамического характера низкоорбитальных систем. Каждый спутник в группировке - узел быстрой пакетной коммутации, который может поддерживать межспутниковые коммуникации со смежными спутниками.
     В сети используется комбинация методов множественного (коллективного) доступа с гарантированной эффективностью использования спектра. Все коммуникации будут происходить между спутником и терминалами в течение назначенного слота времени (TDMA). На канале "вверх" внутри каждого слота времени терминалы используют множественный доступ с разделением частоты (FDMA), а на канале "вниз" - множественный доступ с асинхронным разделением времени (ATDMA).
      Teledesic будет функционировать в Ka-полосе: для сервисных связей - сегменты полосы 28.6-29.1 ГГц (вверх) и 18.8-19.3 ГГц (вниз); для Giga-каналов шлюзовых станций и терминалов - сегменты полосы 27.6-28.4 ГГц (вверх) и 17.8-18.6 ГГц (вниз). Каждый спутник Teledesic также использует межспутниковые каналы связи с восемью другими спутниками и с подобными и смежными системами. Для межспутниковых коммуникаций (ISL) используются полосы: 59.5-60.5 ГГц и 62.5-63.5 ГГц. Начало эксплуатации Teledesic планируется на 2002 год.


CELESTRI


    Первым спутниковым опытом компании Motorola стала Iridium - система пейджинговой и голосовой связи. Вторая система - М-Star3 - является широкополосной системой, которая обеспечивает передачу данных для корпораций. Третье и главное спутниковое предприятие для Motorola - система Celestri, конкурирующая с реализацией системы Teledesic, в которой уже с 2002 года возможно будет получение широкополосных услуг связи в реальном масштабе времени.
     Система Celestri объединит геостационарные высокоорбитальные спутники (Millenium 4) и низкоорбитальные спутники с наземными станциями управления и интерфейсами. Группировка GEO-спутников, на орбите с удалением от Земли 36000 км, будет обеспечивать услуги вещательной радиопередачи типа телевидения. Группировка же из 63 LEO-спутников, расположенных на 1450 км выше Земли, обеспечит телекоммуникациями для передачи данных в бизнесе и пользователей быстрого доступа к широкополосной сетевой инфраструктуре в любой точке мира с "полосой по требованию".
Каждый LEO-спутник будет содержать аппаратные средства, необходимые для маршрутизации трафика через сеть, включая соединения "Земля-Космос", "Космос-Земля" и "Космос-Космос". Оборудование управления станциями включает интерфейсы наземных сетей и шлюзы к инфраструктурам передачи данных сетей Интернет, к общедоступным и корпоративным сетям, к сетям развлечений и к региональным представительствам. Это оборудование будет иметь интерфейс подключения к компьютерам и к существующим локальным и территориальным вычислительным сетям, а также к системам высококачественного цифрового телевидения HDTV.
     Архитектура Celestri позволит интегрированным системам поддерживать четыре класса обслуживания:
• симметричные услуги соединений для передачи изображений в реальном масштабе времени со скоростью передачи в пределах от 64 Кбит/с до 155 Мбит/с;
• двухточечные асимметричные услуги, когда в каждом направлении используется связь с изменяющейся полосой пропускания по требованию при скоростях на уровне до 16 Мбит/с;
• широковещательные и групповые услуги, использующие переменные уровни услуг связи;
• интерактивная и интегрированная радиопередача и услуги передачи изображений в реальном масштабе времени.
Режим передачи - "ATM-подобный". Он должен учитывать возможность использования относительно небольших, маломощных и дешевых земных терминалов.
     Motorola предложила также систему M-Star, которая является широкополосной спутниковой системой, состоящей из 72 LEO-спутников. Система предполагает использовать новую область спектра полосы частоты в диапазоне 36 - 51.4 ГГц, известную как миллиметровые волны. Компания планирует предлагать два типа услуг: во-первых, голос и передача данных для терминалов или деловых пользователей фиксированной связи; и во-вторых, транкинговое обслуживание, которое было бы адресовано операторам подвижной сотовой связи и всем тем, кто хочет связываться из локальной сети с глобальной инфраструктурой телекоммуникаций.
      По предложению Motorola система Millenium, в которую входят четыре GEO-спутника, сможет обеспечить широкополосную пропускную способность для различных поставщиков услуг. Для этой системы Motorola использует для сервисных операций по каналам "вверх" полосы 750 МГц в диапазоне 28.35-28.6 и 29.5-30.0 ГГц и для сервисных операций "вниз" - полосы 750 МГц в диапазонах 18.55-18.8 и 19.7-20.2 ГГц. Для межспутниковых связей применяется диапазон 59.5-60.5 и 62.5-63.5 ГГц. Motorola предлагает поддерживать коммуникации для резидентной и коммерческой связи. Предполагается реализация функции "полоса по требованию", позволяющей пользователям оплачивать только ресурсы спектра, в которых они нуждаются.

Система Orphus
TwitterLjFacebookДобавить в LinkedinВконтактеМой МирОдноклассникиLiveinternetЯ-ру
Яндекс.Метрика