Низкоорбитальная спутниковая система «Сигнал»

«Сигнал» разработана международным концерном космич связи КОСС и предназначена для непрерывного круглосуточного обмена инф-цией между подвижными абонентами в реальном масштабе времени. Ск-ть передачи инф-ции до 9,6 кбит/с. В системе все абоненты имеют возможность беспрепятственного доступа к наземным КТСОП, а также к различным коммерческим сетям связи. А также система позволяет осущ-ть определение координат абонента с высокой точностью.

Космический сегмент «Сигнал»

Состоит из 48 спутников по 12 спутников на каждой из 4-ех орбит. Плоскости орбит разнесены в пространстве по долготе на 90 градусов. Высота орбиты каждого космич аппарата 1500 км. Масса спутника 310 кг. Срок службы не более 6 лет. Для вывода космич аппарата на орбиту исп-тся ракеты-носители «Циклон», способные вывести 6 космич аппаратов за 1 запуск и «Космос», способные вывести 2 за 1 запуск. Бортовые аннтены космич аппаратов представл собой 3 антенны различных диапазонов:

0,3-0,4 ГГц – один луч покрывает всю зону

1,5-1,6 ГГц – 6 лучей покрывает всю зону

11-14 ГГц – 3 луча покрывают всю зону.

Наземный сегмент «Сигнал»

Наземный сегмент как и во всех ССС вкл в себя: ШС, работающие в диапазоне 11-14 ГГц; подвижные абонентские терминалы, раб-щие в 0,3-0,4 ГГц и 1,5-1,6 ГГц; стационарные АТ коллективного пользования, раб-щие в 20-30 ГГц и исп-мые для сопряжения с телефонными и сотовыми сетями связи (на экспериментальном этапе не предусмотрены); центр управления полетом и связью; командно-измерительный комплекс (КИК).

В России размещены 6 базовых станций в городах Москва, Самара, Екатеринбург, Томск, Чита, Комсомольск-на-Амуре. Бортовая аппаратура СС «Сигнал» решает след задачи:

Организация персонального радиовызова абонента

Орг-ция устойчивой тлф связи между абонентами

Обеспечение контроля связи между абонентами

Поддержание канала связи между абонентами с учетом динамики орбитальной группировки

 

Организация связи

В СС «Сигнал» не искл межспутниковая связь, связь между любыми абонентами орг-тся через спутники и ШС. Этой системой обеспечивается асинхронный многостанционный доступ абонента. При этом исп-тся модификация частотно-кодового разделения каналов в пределах одного ствола и пространственное разделение стволов БРТК. Для увеличения эффективности исп-ния полосы частот применяется относительная 4-позизиционная фазовая манипуляция. Данный вид модуляции обеспечивает удовлетворение требований по э/м совместимости и уменьшения влияния узкополосных помех на кач-во передаваемой инф-ции. Кроме того, применение широкополосных сигналов в системе «Сигнал» позволяет с высокой точностью производить навигационные измерения, а также определять местоположение каждого абонента системы.

Среднеорбитальные системы спутниковой связи(МЕО)

К этим системам MEO относятся космич аппараты с высотой орбиты от 5000-15000 км и выше. В среднеорбитальной группировке может содержаться от 9 до 12 космич аппаратов. Масса спутников до 1000 кг. При таких орбитах время видимости одного СР достигает 6 часов и более, что позволяет уменьшить кол-во спутников до 10-12 и кроме того увеличить углы, под к-рыми их наблюдают АТ. Из проектов МЕО наиболее известны Inmarsat, Odyssey, ICO, созданные различными международными орг-циями и концернами. Помимо космического и пользовательского сегментов(орбитальной группировки спутников и АТ) структура МЕО-систем включает в себя комплексы р/частотного, линейного, коммутационного оборудования ШС, предназначенных для соединения мобильных или неподвижных абонентов с абонентами тлф сети общего пользования и других наземных сетей и служб, в т.ч и сотовых систем р/связи. К факторам способствующим развитию МЕО-систем можно отнести и то, что орбитальная группировка находится над радиационными поясами, что позволяет обеспечить больший срок службы спутника до 10 лет. Это очень важно по той причине, что вывод спутника на МЕО-орбиту обходится дороже, чем на низковысотную.

В зависимости от высоты расположения спутников задержка р/сигнала колеблется от 40 до 140 мс, что незаметно при восприятии речи на слух.

Для обеспечения надежной связи в большинстве регионов достаточно расположить на МЕО 9 спутников, а при увеличении этого кол-ва до 12 обеспечивается глобальное обслуживание.

Система Inmarsat

Первая глобальная спутниковая система подвижной связи Inmarsat-A была введена в эксплуатацию в 1982 году орг-цией Inmarsat – морской спутниковой связи, полноправным членом к-роя явл Россия.

Первоначальное предназначение системы заключалось в обеспечении надежной связи с судами, находящимися в море. Позднее эту систему стали исп-ть сухопутные и воздушные службы. Однако в те времена было очевидно, что в следствии исп-ния дорогостоящей спец аппаратуры и высоких тарифов кол-во коммерческих польз-лей системы будет ограничено.

Членами Inmarsat по состоянию на 1996 явл 79 гос-в, услуги этой системы исп-тся в других странах исключительно в мирных целях.

Интересы стран в этой международной орг-ции представляют уполномоченные правительствами ведущие гос орг-циями, в частности в России гос предприятие «Морсвязьспутник». В 1993 Inmarsat принял решение строить систему связи с исп-нием низковысотных и средневысотных спутниковых группировок общего пользования. Их кол-во быстро увеличивается: серийное производство освоено более чем 10 фирмами различных стран мира. В 1994 после всестороннего анализа было принято решение положить в основу системы связи концепцию средневысотных орбит и провести дальнейшие исследования с целью разработки перспективной системы Inmarsat.

В настоящее время в системе уже имеется группировка СР включающие в себя 5 постоянно действующих спутников-ретрансляторов GEO, позволяющих полностью обслужить акватории Атлантического. Тихого и Индийского океана, в состав группировки также включено 12 спутников размещенных на 2-х средневысотных орбитах высотой 10300 км с наклоном 450.

Этот проект был принят и одержал победу по след факторам:

Глобальная рабочая зона системы

Высокие углы возвышения спутников и большое кол-во спутников одновременно находящихся в поле зрения наблюдателя

Срок службы спутника 10 лет

Приемлемая точность управления орбитальной группировкой

Разумная стоимость проекта $2,4 млрд

Услуги предоставляемые системой:

В наст время действует 5 систем связи исп-щие GEO космич аппараты для обеспечения коммерческого обслуживания морских и сухопутных подвижных объектов:

Inmarsat-A

Inmarsat-B

Inmarsat-C

Inmarsat-M

Inmarsat-D

Проектная система Inmarat-P будет полностью интегрирован в наземные сотовые р/системы, что значительно повысит гибкость исп-ния космич сегмента.

 

Система Инмарсат А

Эта система работает как глобальная с 1982 года. В наст время обеспечивает тлф связью, телексной и факсимильной связью свыше 17000 судовых станций, а также осущ-ет высокоск-ную передачу данных. Терминалы Инмарсат А исп-тся на самолетах, а также на стационарных объектах.

Система Инмарсат С

Введена в коммерческую эксплуатацию в 1991 году и обеспечивает передачу данных и телексных сообщений с промежуточным накоплением посредством небольших и легких терминалов(в наст время работает около 10000 терминалов, установленных на различных подвижных объектах). Система Инмарсат С считается важным средством для удовлетворения требований глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности.

Система Инмарсат М

Введена в коммерческую эксплуатацию в 1993 году. Кроме 2-сторонней цифровой тлф связи, обеспечивает передачу данных и телексной инф-ции посредством дешевых и легких терминалов со ск-тью 2,4 кбит/с. Система Инмарсат М обеспечивает также интерфейс для обмена данными в сетях пакетной коммутаци электронной почты. В наст время дей-ет свыше 1000 терминалов Инмарсат М, установленных на различных подвижных объектов. Терминал Инмарсат М в портотивном исполнении размещается в кейсе, этот терминал может вкл в себя ноутбук или малогабаритный принтер. Терминалы Инмарсат М представляют собой цифр тлф массой не более 700 г. По виду напоминает малогабаритную р/станцию.

Инмарсат В

Введена в 1994-1995 году и предназначена для замены Инмарсат А. Она представляет аналогичные услуги(телефон, телекс, факс, передача данных), но по более низким тарифам благодаря более эффективному исп-нию СР. На начало 1994 года в эксплуатацию введено более 11 береговых станций Инмарсат В, осущ-щих интерфейс с тлф сетями общего пользования. Их кол-во быстро увеличивается: серийное произ-во освоено более чем 10 фирмами стран мира.

Система Инмарсат D

Односторонняя служба передачи сообщений мобильным пользователям от абонентов наземных сетей общего пользования-явл единственным расширением пейджинговых сетей. Предлагается неск-ко вар-тов пейджеров:

Пейджер с документированным выводом инф-ции на принтер.

2 пейджера встраиваемые в кейс(разнесенные по его длине) для повышения кач-ва приема при движении и для защиты от блокирования телом пользователя.

Пейджер объединненный с терминалом Инмарсат М

Пейджер для автомобиля с подключением к всенаправленной антенне.

Стационарный пейджер для коллективного пользования.

 

Развитие системы Инмарсат-Р

Является международным проектом 21 века, к-рый опирается на сотрудничество и исследование всех участников орг-ции Инмарсат. Концепция проекта воплощает стратегию орг-ции Инмарсат по ускоренному внедрению целого семейства персональных терминалов для спутников служб связи. По оценкам экспертов кол-во пользователей системами Инмарсат во всем мире после 2002 года превысит 100 000 000. Система Инмарсат Р разработана прежде всего как служба наиболее широкое распространение в к-рой получают спутниковые тлефоны, она также будет способна интегрироваться в национальной сотовой системы цифр связи стд GSM. Перспективы и обеспечение в конкурентоспособности Инмарсат связаны с реализацией проекта Inmarsat-ICO. Формирование этой системы глобальной подвижной спутниковой связи будет поддерживаться группировкой из 10 космических аппаратов, вращающихся на средних околоземных орбитах порядка 10000 км. Зоной обслуживания запланирована вся поверхность земного шара, пропускная способность составила 1 000 000 абонентов, при средней продолжительности разговора 1 абонента 60 минут за месяц. Космический сегмент обеспечит глобальный охват поверх-ти Земли включая полярные районы. За счет перекрытия зон охвата в пределах видимости каждой точки зоны обслуживания будут одновременно находится 2-4 спутника. Спутники с установленными на них ретрансляторами S, C-диапазонов смогут одновременно поддерживать 4500 тлф каналов. В системе не предусмотрена бортовая обработка сигнала в полном объеме. Однако, управление назначением частот и маршрутизацией сигнала осущ-тся с помощью бортового компьютера. Спутниковые каналы будут подключены к существующим сеиям связи через собственную сеть ICONET, в к0рую на первом этапе войдут 12 наземных станций или так называемых спутниковых узлов доступа (SAN). Связь между абонентами будет организована только через узлы доступа(непосредственная связь не поддерживается) р/тлф терминал ICO работает в 2-ух режимах:

Через спутники системы

Через наземные БС сотовой связи.

Для связи с подвижными объектами предусмотрено создание спец терминалов. В кач-ве базового будет исп-тся портативный 2-режимный терминал совмещенный с сотовым тлф стд GSM или др стд.

Система Odyssey

Состоит из 12 спутников на 3 орбитах. Разработана компанией TRW и рядом др компаний, к-рые включили в группировку 12 спутников на высоте орбит порядка 10400 км. Располагаются в 3 плоскостях с наклонением 55 градусов, на каждой орбите расположено по 4 спутника, что позволяет обеспечить одновременную видимость с территории наиболее важных регионов земли. (С т. з. услуг) сразу 2-х спутников. Возможность наблюдать одновременно 2 спутника позволяет наземным терминалам работать с высоким углом места(более 45 градусов) практически в любой точке земли. Это обстоятельство значительно повышает надежность р-связи, поск-ку различные высотные препятствия не будут влиять на распространение сигнала. В системе применяют широкополосные сигналы и метод многостанционного доступа с кодовым разделением каналов. Протокол передачи инф-ции полностью совместим с протоколами сотовой р-тлф систем связи. При проектировании этой системы были учтены след основные требования потенциальных пользователей персональных терминалов:

Обеспечение дуплексной тлф связи с применением качественного кодирования речи.

Обеспечение прямого доступа к системе с любой точки Земли.

Обеспечение совместимости с наземными сотовыми системами (поддержка двух режимов работы наземных терминалов)

Обеспечение услуг пейджинговой связи с буквенно=цифровой передачей данных.

Удовлетворение экологических норм и стандартов.

 

Шлюзовые станции

Для обеспечения связи подвижных абонентов с абонентами наземной тлф сети общего пользования как и в других системах МЕО исп-тся ШС,каждая из к-рых имеет в своем составе 4 следящие антенны диаметром 3,3 м, к-рые м/б удалены от основного оборудования на расстояние до 30 км. 3 исп-тся для оперативной связи со спутниками,а 4-тая для передачи служебной инф-ции на спутник. Поск-ку в системе Одиссей не исп-тся межспутниковая связь, то зона, обслуживаемая каждым спутником, жестко привязана к определенным регионам земной поверхности. Это обеспечивается тем, что антенны спутника формируют 10 лучей с шириной ДН по 5 градусов, каждый из к-рых направлен в соответствующую зону наблюдения. Поск-ку пользовательский терминал всегда находится в одной из зон наблюдения, то связь с различными абонентами осущ-тся через спутник и шлюзовую станцию, к-рая обеспечивает выход в тлф сеть общего пользования. Основными пользователями системы предполагалось будут правительственные службы и органы управления, нуждающиеся в оперативной мобильной связи, а также часть населения проживающая на удаленной территории с плохо развитой тлф сетью общего пользования. Рассчитанная стоимость проекта 1,2 млрд долларов. Ожидаемая численность абонентов системы около 2 млн. Стоимость минуты тлф связи 65 центов.

 

Система ELLIPSO

Система разработана Ellipsat Corp. (США) совместно с компаниями Израиля, Канады, Мексики и Австралии и предназначена для развития телекоммуникационных служб в интересах пользователей плохо обеспеченных соответствующими средствами мобильной и стационарной тлф связи. Для этого создается космич сегмент из СР, расположенных на 2-х средневысотных эллиптических орбитах с высотой апогея около 8000 км и одной круговой орбитой.