 |
Статьи : Телефония / Спутниковая телефония /Персональная спутниковая связьДобавлено пользователем RN6LMR 09.04.2013 в 11:40.
|
|
Содержание:
Классификация сетей спутниковой связи Характеристика систем спутниковой связи Низкоорбитальные системы спутниковой связи Система спутниковой связи Globalstar Среднеорбитальные системы спутниковой связи Система Inmarsat Система Odyssey Система ELLIPSE Геостационарные системы спутниковой связи Литература Классификация сетей спутниковой связи Сети персональной спутниковой связи (СПСС) обладают рядом преимуществ по сравнению с рассмотренными ранее сетями подвижной связи. Например, если пользователь находится за пределами зоны обслуживания местных сотовых систем, спутниковая связь играет ключевую роль, поскольку она не имеет ограничений по привязке к конкретной местности. Во многих регионах спрос на услуги подвижной связи может быть удовлетворен только с помощью спутниковых систем. В зависимости от вида предоставляемых услуг систем спутниковой связи можно разделить на три основных класса: речевой (радиотелефонной) связи; пакетной передачи данных; определения местоположения (координат) абонентов. При радиотелефонной связи в системах спутниковой связи используют цифровую передачу сообщений, при этом обязательно должны выполняться международные стандарты! В таких системах задержка сигнала на трассе распространения не должна превышать 0,1 с и переговоры абонентов не должны прерываться во время сеанса связи. Обслуживание абонентов должно быть непрерывным и происходить в РМВ. В этом случае при построении радиотелефонной спутниковой сети необходимо учитывать следующие требования: спутники должны оснащаться высокоточной системой ориентации для удержания луча их антенны в заданном направлении; количество спутников в системе должно быть достаточным для обеспечения сплошного и непрерывного покрытия зоны обслуживания; для обеспечения достаточного количества каналов связи должны применяться многолучевые антенные системы, работающие на высоких частотах (более 1,5 ГГц), что значительно усложняет конструкцию антенн и космических аппаратов (КА); для обеспечения непрерывности радиотелефонной связи через спутник, оснащенный многолучевыми антенными системами, требуется большое количество узловых (шлюзовых) станций (ШС) с дорогим коммуникационным оборудованием. Системы пакетной передачи данных предназначены для передачи в цифровом виде любых данных (телексных, факсимильных сообщений, компьютерных данных и т.п.). Скорость передачи данных в космических системах связи составляет от единиц до сотен килобайт в секунду. В этих системах, как правило, не предъявляется жестких требований к оперативности доставки сообщений. В таком режиме работает «электронная почта» (поступившая информация запоминается бортовым компьютером и доставляется корреспонденту в заранее определенное время суток). Для определения местоположения абонента применяется стандартная навигационная аппаратура GPS систем ГЛОНАСС/НАВСТАР, которая обеспечивает очень высокую точность определения координат потребителя и специальная навигационная аппаратура, которая по сигналам спутников персональной связи и/или шлюзовых станций позволяет определять координаты абонента, но с меньшей точностью. Используя аппаратуру второго типа, можно определять координаты абонента по сигналам 4-х спутников персональной связи, шлюзовых станций, спутников и шлюзовых станций. Значительный прогресс в развитии сетей персональной спутниковой связи достигнут благодаря внедрению новых технических решений, ключевыми из которых можно считать: обработку сигнала на борту спутника-ретранслятора, создание перспективных сетевых протоколов обмена информацией и применение недорогих портативных пользовательских терминалов с малым энергопотреблением. В зависимости от назначения спутниковых сетей связи могут быть военными, гражданскими государственными (например, системы телевизионного вещания) или коммерческими; стационарными (фиксированными) или подвижными; связь может осуществляться в РВ или с задержкой (например, с накоплением и последующим «сбросом» информации). В космических системах, решающих задачи персональной связи, используются спутники, которые могут находиться на различных орбитах. В настоящее время для решения задач персональной радиосвязи применяют следующие типы спутников:
Спутник, находящийся на низкой орбите, попадает в зону прямой видимости абонента лишь на 8—12 мин. Значит, для обеспечения непрерывной связи любого абонента потребуется большое число спутников, которые последовательно (при помощи шлюзовых станций или межспутниковой связи) должны обеспечивать непрерывную связь. С увеличением высоты орбиты спутника зона прямой видимости спутника-ретранслятора и абонента увеличивается, что приводит к уменьшению количества спутников, необходимого для обеспечения непрерывной связи. Таким образом, с увеличением высоты орбиты увеличиваются время и размеры зоны обслуживания и, следовательно, требуется меньшее число спутников для охвата одной и той же территории.  Структура систем спутниковой связи Таблица 1. Диапазон частот спутниковых систем связи
В системах, использующих спутники, расположенные на средневысотных орбитах, задержка распространения сигналов через спутник-ретранслятор составляет примерно 130 мс, что практически неуловимо для человеческого слуха и, следовательно, позволяет использовать такие спутники для радиотелефонной связи. Геостационарные КС обладают двумя важными преимуществами: спутники всегда находятся над определенной точкой Земли; система, состоящая из трех геостационарных спутников, практически обеспечивает глобальный обзор земной поверхности. Однако орбитальные группы, состоящие из геостационарных спутников, имеют большое время распространения радиосигналов, что приводит к задержкам передачи сигналов при радиотелефонной связи. Системы персональной спутниковой связи по сфере предоставляемых услуг имеют много общего с наземными сотовыми системами. Передача всех видов информации ведется в цифровой форме со скоростями 1200—9600 бит/с. Телефонный режим организуется с помощью встроенных в абонентский терминал вокодеров, которые обеспечивают переменную скорость передачи речевого сигнала. Кроме дуплексной телефонной связи, персональные абонентские терминалы позволяют подключать ПК и поддерживают разнообразный набор услуг: передача факсимильных сообщений, электронной почты, и т.п. Число спутников в орбитальной группе определяется из следующих соображений. Например, низкоорбитальный спутник находится на высоте около 1000 км и движется по орбите со скоростью примерно 7 км/с. Время, в течение которого его можно наблюдать из некоторой точки поверхности Земли (время видимости), не превышает 14 мин. После этого спутник «уходит» за линию горизонта. Для поддержания непрерывной связи (например, при телефонном разговоре) необходимо, чтобы в тот момент, когда первый спутник покидает зону обслуживания, на смену ему приходил второй, за ним — третий и т.д. Глобальные системы персональной спутниковой связи должны постоянно держать в поле зрения своих антенн всю поверхность планеты. Это напоминает принцип сотовой спутники. Для надежного охвата всей территории Земли необходимо иметь большое количество спутников. С увеличением высоты орбиты уменьшается необходимое количество спутников, так как увеличивается время и зона видимости, что обусловливает снижение стоимости орбитальной группы и, соответственно, услуг. Но при этом усложняются и становятся более дорогими спутниковые терминалы (из-за увеличения дальности связи Земля-Космос-Земля). Таким образом, число спутников в орбитальной группе является результатом компромисса между стоимостью и желаемым объемом услуг связи, с одной стороны, и простотой и ценой спутниковых терминалов с другой. Чтобы обеспечить связью абонентов не только в зоне видимости одного спутника. но и на всей территории Земли, соседние спутники должны связываться между собой и передавать информацию по цепочке, пока она не дойдет до адресата. Эту задачу в некоторых системах выполняют наземные шлюзовые станции, которые транслируют информацию с одного КА на другой. Наземный сегмент состоит из центра управления системой (ЦУС), центра запуска спутника, центра управления связью и шлюзовых станций. "Р" ЦУС осуществляет слежение за спутником, расчет их координат, сверку и коррекцию времени, диагностику работоспособности бортовой аппаратуры, передачу служебной (командной) информации и т.д. Данные функции управления выполняются на основе телеметрической информации, поступающей от каждого спутника орбитальной группировки. Для управления орбитальной группой в различных режимах работы спутника используют как штатные каналы связи (с учетом перекрестной спутниковой связи), так и отдельные, территориально разнесенные КИС. Благодаря этому ЦУС позволяет обеспечить с достаточно высокой оперативностью: контроль запуска и точность вывода спутника на заданную орбиту, состояния каждого спутника, контроль и управление орбитой отдельного спутника, управление спутником в нештатных режимах работы; вывод спутника из состава орбитальной группы. Передача служебной информации на спутник осуществляется через территориально-разнесенные основные и резервные станции КИС. Центр запуска спутников определяет программу запуска, осуществляет сборку ракеты-носителя, ее проверку, а также установку полезной нагрузки и проведение предстартовых проверок и испытаний. После запуска ракеты-носителя производят траекторные измерения на активном участке полета, которые транслируются в ЦУС, где для формирования промежуточной орбиты корректируются расчетные траекторные данные. Последующее управление спутником осуществляется ЦУС. "Центр управления связью планирует использование ресурса спутника, координируя эту операцию с ЦУС, осуществляет через национальные шлюзовые станции анализ и контроль связи, а так же управление. При нормальных условиях работы орбитальной группы связь с шлюзовыми станциями и пользовательскими терминалами осуществляется автономно. В нештатных ситуациях (в случае вывода отдельного спутника из группы или при выходе из строя элементов шлюзовой станции) центр переходит в режим поддержания связи с повышенной нагрузкой, а в особых случаях предусматривается также возможность реконфигурирования сети. Шлюзовая станция состоит из нескольких приемопередающих комплексов (обычно не менее трех), в каждом из которых имеется следящая параболическая антенна. Применение нескольких приемопередающих комплексов позволяет практически без нарушения связи переходить последовательно от одного КА к другому. Для управления большим потоком информации в состав шлюзововй станции включены быстродействующие ЭВМ, в которых имеется банк данных персональных терминалов. Шлюзовая станция в своем составе имеют коммутационное оборудование (интерфейсы связи) для соединения с различными наземными системами связи. Основной задачей любой шлюзовой станции является организация дуплексной телефонной связи, передача факсимильных сообщений, а также данных больших объемов. Состав пользовательского сегмента определяется номенклатурой услуг, предоставляемых спутниковой системой связи. Системы персональной спутниковой связи предназначены для предоставления следующих видов услуг: связи абонентов, имеющих переносные спутниковые терминалы, между собой; дуплексной связи абонентов, имеющих переносные спутниковые терминалы, с абонентами ТфОП, пейджинговых и сотовых сетей, а также частных каналов связи, если указанные сети подключены к интерфейсам связи шлюзовых станций; определение местоположения (координат) абонентов системы спутниковой связи. Для организации спутниковой связи применяют переносные спутниковые терминалы (весом до 500 г) и мобильные терминалы (весом около 2,5 кг). Данные терминалы способны устанавливать связь между абонентами за 2 с, как и в системе сотовой связи. В настоящее время многие фирмы предлагают пользователям следующие типы спутниковых терминалов: портативные терминалы (спутниковый телефон); переносные персональные терминалы; мобильные терминалы для автотранспортных, авиа- и морских средств; малогабаритные пейджинговые терминалы; терминалы для коллективного пользования. Переносные спутниковые терминалы подвижной связи работают в диапазонах частот 137—900 и 1970—2520 МГц, которые почти не отличаются от диапазона частот сотовой связи (450—1800 МГц). Спутниковый телефон представляет собой малогабаритную конструкцию со встроенной антенной, не требующей ориентации на спутник. Весит он около 300 г — немного больше, чем обычный сотовый телефон. Он обладает простой системой управления. Набор номера производится с помощью кнопочного поля. Система автоматически находит свободный канал и закрепляет его за абонентом на время разговора. Как правило, в таких телефонах используется временное или частотное уплотнение каналов, хорошо зарекомендовавшее себя в многоканальной сотовой связи. Существуют спутниковые телефоны, которые дают возможность пользователям сделать выбор между сотовой связью и спутникововй. Сопряжение спутникового телефона с сетями сотовой связи обеспечивает дополнительное устройство — SIM-карта. Пока такие карты разработаны для телефонов стандартов GSM и D-AMPS. В последнее время большое внимание уделяется созданию спутниковых систем связи на основе технологии VSAT, позволяющей изготовлять спутниковые терминалы с диаметром антенн до 2,5 м. Даже при малой скорости (64 кбит/с) VSAT-терминал обеспечивает одновременную передачу нескольких телефонных разговоров, поддерживает обмен данными и факсимильными сообщениями. При необходимости эта скорость может быть увеличена до 512 кбит/с, а в некоторых терминалах и до 2048 кбит/с. Спутниковый телефон, как правило, устанавливается в непосредственной близости от рабочего места пользователя и, по существу, является персональным средством связи. Большинству пользователей спутниковых систем в первую очередь необходима не высокая скорость передачи информации, а возможность подключения спутникового телефонна к различной периферийной аппаратуре. Одной из разновидностей стационарного спутникового телефона является спутниковый таксофон. Отдельную группу AT составляют алфавитно-цифровые и цифровые пейджеры. Скорость передачи информации относительно невысока и составляет 2400 бит/с (AT Globalstar в некоторых режимах способны обеспечивать скорость до 9600 бит/с). Передаче информации предшествует процесс установления соединения, занимающий по времени от 2 до 30 с. Bce системы глобальной спутниковой связи предлагают примерно одинаковый набор услуг: передача речи (телефонная связь), факсимильных сообщений, передачи данных, пейджинговых сообщений, определение местоположения абонента, глобальный роуминг. Эти услуги реализуются в режиме предоставления канала по запросу, причем время его предоставления в наиболее совершенных спутниковых системах связи не превышает 2 с. В некоторых системах существуют определенные различия по скорости передачи информации. Например, в системе Inmarsat-D скорость составляет 2,4 кбит/с, а в Globalstar — 1,2—29,6 кбит/с. При таких характеристиках потребителю обеспечивается достаточно качественная телефонная связь, передача факсимильных сообщений и низкоскоростная передача данных. Характеристика систем спутниковой связи Низкоорбитальные системы спутниковой связи Одним из направлений развития спутниковых систем связи с начала 90-х годов являются системы связи на базе низкоорбитальных спутников, высота орбит которых находится в пределах 700—1500 км. Орбитальная группа может содержать от одного до нескольких десятков малых спутников массой до 500 кг. Для охвата связью большой территории Земли применяют орбиты (на которых могут находиться несколько спутников), лежащие в различных плоскостях. Большой интерес к низкоорбитальным спутниковым системам связи объясняется возможностью предоставления ими услуг персональной связи, включая радиотелефонный обмен, при использовании сравнительно дешевых малогабаритных спутниковых терминалов. Низкоорбитальные системы позволяют обеспечить бесперебойную связь с терминалами, размещенными в любой точке Земли, и практически не имеют альтернативы при организации связи в регионах со слаборазвитой инфраструктурой связи и низкой плотностью населения. Система спутниковой связи Globalstar  Спутниковые телефоны системы Globalstar В состав орбитальной группы системы Globalstar входят 48 низкоорбитальных спутников-ретрансляторов, размещенных на восьми круговых орбитах (по шесть спутников на каждой). Высота орбит над поверхностью Земли составляет 1414 км. Параметры орбиты выбраны так, чтобы обеспечить максимальную частоту обслуживания абонентов в средних широтах. Полярные области (выше 70° с.ш. и 70° ю.ш.) космическим сегментом не обслуживаются. В системе Globalstar не предусмотрены межспутниковые связи, однако она рассчитана на постоянное двукратное покрытие земной поверхности (в широтном поясе от 70° ю.ш. до 70° с.ш.), которое позволяет: обеспечить непрерывную связь при переходе абонента из зоны действия одного луча в зону действия другого луча одного и того же спутника и из зоны действия одного спутника в зону действия другого; значительно повысить надежность связи с МА благодаря устранению эффекта затемнения приемной антенны терминала абонента складками рельефа местности за счет когерентного сложения сигналов нескольких спутников, а также сигналов, отраженных от различных препятствий на земной поверхности. Система сможет обеспечить, кроме передачи сигналов служебной (командной) информации, следующие типы услуг:
 Структура покрытия земной поверхности многолучевой антенной спутника Globalstar Пропускная способность каждого канала очень высока благодаря кодовому разделению сигналов и переменной скорости передачи цифрового потока (1200—9699 бит/с), позволяющей обеспечить передачу сигналов служебной информации в паузах речи. Точность определения координат абонентов без участия шлюзовой станции составляет 10 км. При определении же местоположения с участием шлюзовых станций и спутников-ретрансляторов она может достигать 300 м. В настоящее время разработаны абонентские терминалы, которые обеспечивают предоставление услуг связи и определение местонахождения объекта. Абонентские терминалы могут быть двух типов: мобильные и стационарные. Мобильные абонентские терминалы, как правило, совмещены с ПС сотовой связи. Возможны следующие варианты абонентских терминалов:
Мощность портативных абонентских терминалов — 0.6 Вт, стационарных — 3 Вт. Шлюзовая станция состоит из четырех идентичных приемопередающих комплексов, каждый из которых оснащен следящей параболической антенной диаметром 3.4 м. Отсутствие межспутниковых связей в системе Globalstar приводит к значительному росту количества шлюзовых станций (до нескольких сотен). Основными задачами шлюзовых станций являются организация и поддержание телефонных и пейджинговых каналов, каналов передачи данных, а также обеспечение службы определения координат подвижных объектов. Среди других функций шлюзовых станций следует отметить регулировку уровней мощности абонентских терминалов. Приемники шлюзовых станций измеряют уровень сигнала, принимаемого от каждого абонентского терминала, и сравнивают его с пороговым, а затем передают на абонентских терминал команду на увеличение или уменьшение его мощности. Эта процедура позволяет выровнять уровни сигналов на входе приемника спутника-ретранслятора и продлить срок работы батарей абонентского терминала. Среднеорбитальные системы спутниковой связи К среднеорбитальным спутникам связи МЕО относятся спутники с высотой орбиты 5—15 тыс. км. В среднеорбитальной группе может находиться до 12 спутников, масса которых составляет до 1000 кг. При таких орбитах время видимости одного спутника-ретранслятора доходит до нескольких часов, что позволяет уменьшить количество спутников до 10—12 и, кроме того, увеличить углы, под которыми их «наблюдают» абонентские терминалы. Из проектов МЕО-систем наиболее известны Inmarsat, ICO и Odyssey, созданные различными международными организациями и концернами. Кроме космического и пользовательского сегментов (орбитальной группы спутников и абонентских терминалов), архитектура МЕО-систем включает комплексы радиочастотного, линейного, коммутационного оборудования шлюзовых станций, предназначенных для соединения мобильных или неподвижных абонентов спутниковых систем с абонентами ТфОП и других наземных сетей и служб, в том числе сотовых систем радиосвязи.  Спутниковый телефон системы Inmarsat Inmarsat предоставляет на коммерческой основе услуги глобальной радиотелефонной, телексной, факсимильной связи, обмена данными и персонального радиовызова. В июле 1993 г. Inmarsat решила строить систему связи с использованием МЕО и GEO орбитальных группировок. Решение было основано на результатах фундаментальных исследований различных технико-экономических факторов. В 1994 г. было принято решение положить в основу системы связи концепцию МЕО и провести дальнейшие исследования с целью разработки перспективной системы Inmarsat-P. В настоящее время система Inmarsat-P включает в себя 5 постоянно действующих спутников-ретрансляторов, размещенных на геостационарной орбите, что позволяет полностью обслуживать акватории Атлантического, Тихого и Индийского океанов. Проектируемая орбитальная группа системы Inmarsat-P будет состоять из 10 спутников, размещенных на двух средневысотных орбитах (10300 км). В настоящее время действуют 5 систем связи, использующих геостационарные спутники для обеспечения коммерческого обслуживания морских и сухопутных подвижных объектов: In-marsat-A, Inmarsat-B, Inmarsat-C, Inmarsat-M и Inmarsat-D. Проектируемая система Inmarsat-P будет полностью интегрирована в наземные сотовые системы, что значительно повысит гибкость использования космического сегмента. Система Inmarsat-A работает как глобальная система с 1982 г. В настоящее время система обеспечивает свыше 17 тыс. судовых станций телефонной, телексной и факсимильной связью, а также осуществляет высокоскоростную передачу данных. Терминалы Inmarsat-A используются на малоподвижных объектах (судах и коммерческих самолетах), а также на стационарных объектах, находящихся вне зон действия наземных служб ПД. Система Inmarsat-C введена в коммерческую эксплуатацию в 1991 г. Она обеспечивает ПД и телексных сообщений с промежуточным накоплением — SF (Store an Forward) — посредством очень небольших и легких терминалов. В настоящее время работает около 10 тыс. терминалов Inmarsat-C, установленных на различных подвижных объектах. Система Inmarsat-C считается важным средством для удовлетворения требований «Глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности» (ГМССБ). Система Inmarsat-M введена в коммерческую эксплуатацию в 1993 г. и, кроме двухсторонней цифровой телефонной связи, обеспечивает передачу данных и телексной информации посредством дешевых и легких терминалов (скорость 2,4 кбит/с). Система Inmarsat-M обеспечивает также интерфейс для обмена данными в СКП и ЭП. В настоящее время на различных подвижных объектах действует свыше 1000 терминалов Inmarsat-M. В системе используется современная цифровая технология, что позволяет повысить эффективность использования выделенного диапазона частот и бортовых передатчиков. Терминал Inmarsat-M в портативном исполнении размещается в кейсе, дополнительно может включать портативный ПК или малогабаритный принтер. Терминал Inmarsat-M (mini) — цифровой телефон весом до 700 г, который по своему виду напоминает малогабаритную PC. Система Inmarsat-B введена в эксплуатацию в 1994—1995 гг. и предназначена для замены системы Inmarsat-A. Она предоставляет аналогичные услуги, но по более низким тарифам, что достигается благодаря более эффективному использованию спутников-ретрансляторов. На начало 1994 г. в эксплуатацию было введено 11 береговых станций Inmarsat-B, осуществляющих интерфейс с ТфОП. Их количество быстро увеличивается: серийное производство освоено многими фирмами различных стран мира. Система Inmarsat-D — односторонняя служба передачи сообщений мобильным пользователям от абонентов наземных СОП — является расширением пейджинговых сетей. Предлагается несколько вариантов пейджеров: пейджер с документированным выводом информации на принтер; два пейджера, встраиваемые в кейс с разнесением по его длине, для повышения качества приема при движении и для защиты от блокирования телом пользователя; пейджер, объединенный с терминалом Inmarsat-M (mini) типа Laptop; пейджер для автомобиля с подключением к всенаправленной антенне; стационарный пейджер для коллективного пользования. Система Inmarsat-P (ICO). Международный проект XXI в., который опирается на сотрудничество и исследования всех участников организации Inmarsat, а также экспертов космической промышленности и компаний-изготовителей оборудования связи. Концепция проекта воплощает стратегию организации Inmarsat по ускоренному внедрению целого семейства персональных терминалов для спутниковых служб связи. Система Inmarsat-P разрабатывается, прежде всего, как служба, наиболее широкое распространение в которой получат спутниковые телефоны. Она будет также способна интегрироваться в национальные ССЦС: GSM и D-AMPS. Система Odyssey разработана фирмами TRW и Teleglobe Inc., которые включили в космическую группировку 12 спутников-ретрансляторов, размещенных на трех круговых орбитах. Высота орбит составляет 10,4 тыс. км. Для обеспечения глобального обзора Земли спутники располагаются в трех плоскостях с наклонением 55°. На каждой орбите находится по 4 спутника, что позволяет обеспечить одновременную видимость с территории наиболее важных регионов земной поверхности сразу двух спутников. Возможность наблюдать одновременно два спутника позволяет наземным терминалам работать с высоким углом места (более 45°) практически в любой точке Земли. Это значительно повышает надежность радиосвязи, поскольку высотные здания и другие преграды практически не будут влиять на распространение сигналов. В системе применяются широкополосные сигналы и метод многостанционного доступа с кодовым разделением каналов. Протокол передачи информации полностью совместим с протоколами сотовых РСС. При проектировании системы Odyssey учитывались основные требования потенциальных пользователей персональных терминалов по обеспечению: дуплексной телефонной связи с применением высококачественного кодирования речи; прямого доступа к системе из любой точки Земли; совместимости с наземными сотовыми системами (поддержка двух режимов работы наземных терминалов); услуг пейджинговой связи с буквенно-цифровой передачей данных. Для обеспечения связи МА с абонентами наземной ТфОП, как и в других системах МЕО, используются шлюзовые станции. Каждая такая станция имеет в своем составе четыре следящие антенны диаметром 3.3 м, которые могут быть удалены от основного оборудования на 30 км. Три антенны используются для оперативной связи со спутниками, а четвертая — для передачи на спутники служебной информации. Поскольку в системе Odyssey не используется 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 диаграммы направленности 5°, каждый из которых направлен в соответствующую зону наблюдения. Поскольку пользовательский терминал всегда находится в одной из зон наблюдения, то связь с различными абонентами осуществляется через спутник и шлюзовую станцию, которая обеспечивает выход в ТфОП. Система ELLIPSE разработана корпорацией Ellipsat Corp. (США) совместно с компаниями Израиля, Канады, Мексики и Австралии. Предназначена для развития телекоммуникационных служб в интересах пользователей, которые плохо обеспечены существующими средствами мобильной и стационарной телефонной связи. Для этого с 1995 г. создается космический сегмент, состоящий из спутников-ретрансляторов, расположенных на средневысотных эллиптических орбитах (высотой 8 тыс. км), и наземные средства прямого доступа абонентов к системе. Система Ellipse является уникальной в смысле разделения почти глобальной зоны обслуживания на две субзоны: северную и южную. При условном разделении земной поверхности разработчики учитывали, что в северном полушарии (выше 40° с.ш.) плотность населения гораздо выше, чем в южном. Указанные особенности были учтены при проектировании системы, что привело к созданию двух орбитальных групп спутников. Космический сегмент системы Ellipse для обеспечения глобального обзора поверхности Земли состоит из двух орбитальных групп спутников. Первая орбитальная группа спутников (Or Borealis) (8 спутников на двух наклонных эллиптических орбитах) предназначена для обслуживания северного полушария Земли. Апогей и перигей орбит имеют соответственно высоты 7840 и 520 км, при этом время обращения спутника составляет около 3 ч. Вторая (Or Concordia) (6 спутников, расположенных на круговой экваториальной орбите высотой около 8 тыс. км) обслуживает, главным образом, южное полушарие Земли. В дальнейшем предполагается довести число спутников для обслуживания северного полушария до 12. Они будут находиться на двух эллиптических орбитах. Вывод трех дополнительных спутников позволит реализовать весь объем услуг связи в северном и, частично, в южном полушариях. При размещении 6-ти спутников на экваториальной орбите обеспечивается непрерывная связь в тропической зоне обоих полушарий. Увеличение количества спутников до 9-ти позволит реализовать двукратное покрытие региона между 40° ю.ш. и 40° с.ш. Спутники системы обладают сравнительно малым весом (688—730 кг). Антенна спутника формирует 8 лучей, которые для связи с абонентами работают в L- и S-диапазонах. Система Ellipse предназначена не только для предоставления услуг мобильной персональной связи, но и для передачи телефаксов, пейджинговой связи и электронной почты. При необходимости система может предоставлять услуги по определению местоположения объектов. Для этого применяются псевдослучайные последовательности, которые формируют шумоподобные сигналы в L- и S-диапазонах. Кроме известных преимуществ использования шумоподобных ссигналов, в системе Ellipse имеется возможность изменения поляризации сигналов в различных лучах бортовой антенны, что значительно увеличивает число каналов связи. Параметры шумоподобных сигналов выбраны близкими к рекомендованным для стандартов наземных сотовых сетей с кодовым разделением. Такой подход потребует минимальных затрат при доработке абонентских терминалов для их использования в сетях персональной спутниковой связи. Связь со спутником-ретранслятором будет осуществляться через шлюзовую станцию и абонентский терминал, которые могут работать в двух режимах. В первом — осуществляется связь со спутником-ретранслятором, а во втором — работа в наземных сотовых системах связи. Геостационарные системы спутниковой связи Персональная связь может быть реализована с помощью спутников-ретрансляторов, находящихся на геостационарной орбите GEO, которые «зависают» над заранее выбранными точками Земли. Такое «зависание» обеспечивается высотой орбиты (35875 км), на которой скорость перемещения спутника совпадает со скоростью вращения Земли. Системы на основе геостационарных спутников, из-за постоянства их расположения над определенной точкой поверхности Земли, обладают следующими преимуществами при организации глобальной связи: отсутствие перерывов связи из-за взаимного перемещения спутников и пользовательского терминала во время сеанса связи; охват связью 95% поверхности Земли системой, состоящей всего из трех геостационарных спутников; отсутствие необходимости в организации межспутниковой связи. Большинство ACT, использующих технологию VSAT, обслуживаются спутниками-ретрансляторами, находящимися на геостационарной орбите, высота которой достаточно большая, поэтому основным недостатком таких систем является длительная задержка между передачей и приемом сигнала. Кроме того, дополнительную задержку вносят атмосфера и приемопередающая аппаратура VSAT-терминалов и спутников-ретрансляторов. На практике появление задержки приводит к тому, что при телефонном разговоре возникают паузы. Наличие задержек может служить препятствием к использованию телефонной связи, так как вследствие этого невозможно взаимодействие с другими системами передачи данных. Поскольку геостационарная орбита находится на расстоянии около 36000 км от поверхности Земли, то задержка из-за конечности скорости распространения радиосигнала в одном направлении составляет около 260 мс, если сигнал проходит путь до спутника-ретранслятора и обратно — задержка равна 2x260=520 мс. Остальные перечисленные источники задержки не играют большой роли. При передаче данных задержка незаметна и может проявляться только в некотором снижении скорости обмена. Для устранения этого недостатка применяют специальные протоколы. Однако в телефонной связи задержка сигнала чувствуется очень сильно и при высоких требованиях к каналу связи может быть неприемлема. В последние годы разработано несколько проектов применения спутниковых GEO-систем для обеспечения персональной связи. Это проекты АРМТ (Asia Pacifik Mobil Telecommunications), AASC (Afro-Asian Satellite Communications), ACS (Asia Cellula Satellite) и др. Их отличительная особенность — применение спутников-ретрансляторов с большими (диаметром 12 м и более) многолучевыми антеннами. Системы персональной связи на основе геостационарных спутников потенциально могут предоставить услуги, сравнимые с услугами низкоорбитальных систем, если формируемые на поверхности Земли соты будут примерно одинаковы. При этом размеры бортовой антенны спутника, необходимые для формирования узкой диаграммы направленности, должны быть большими, но в пределах возможностей современных технологий. Литература [ Все статьи ]
|
