Спутниковые системы связи
Существенным преимуществом спутниковых систем связи по сравнению с пейджинговой и сотовой является отсутствие ограничений по привязке к конкретной местности Земли.
Спутниковые системы связи в зависимости от предоставляемых услуг можно подразделить на следующие классы.
1. Системы пакетной передачи данных предназначены для передачи в цифровом виде любых данных (телексных, факсимильных сообщений, компьютерных). Скорость пакетной передачи данных в космических системах связи составляет от единиц до сотен килобайт в секунду. В этих системах не предъявляются жесткие требования к оперативности доставки сообщений. Например, в режиме «электронная почта» поступившая информация запоминается бортовым компьютером и доставляется корреспонденту в определенное время суток.
2. Системы речевой (радиотелефонной) спутниковой связи используют цифровую передачу сообщений в соответствии с международными стандартами: задержка сигнала на трассе распространения не должна превышать 0,3 с, обслуживание абонентов должно быть непрерывным и происходить в реальном масштабе времени, а переговоры во время сеанса связи не должны прерываться.
3. Системы для определения местоположения (координат) потребителей, таких как автотранспортные, авиа- и морские средства. В обозримом будущем системы спутниковой связи должны дополнить системы сотовой связи там, где последние невозможны или недостаточно эффективны при передаче информации, например: в морских акваториях, в районах с малой плотностью населения, а также в местах разрывов наземной инфраструктуры телекоммуникаций.
Рисунок 11 - Структура спутниковых систем персональной связи
Структура системы спутниковой связи включает в себя следующие составляющие (рис. 11):
- космический сегмент, состоящий из нескольких спутников-ретрансляторов;
- наземный сегмент, содержащий центр управления системой, центр запуска космического аппарата (КА), командно-измерительные станции, центр управления связью и шлюзовые станции;
- пользовательский (абонентский) сегмент, осуществляющий связь при помощи персональных спутниковых терминалов;
- наземные сети связи, с которыми через интерфейс сопрягаются шлюзовые станции космической связи.
Космический сегмент представляет собой несколько спутников-ретрансляторов, размещенных равномерно на определенных орбитах и образующих космическую группировку.
Космический аппарат связи содержит: центральный процессор, радиоэлектронное оборудование, антенные системы, системы ориентации и стабилизации положения КА в пространстве, двигательную установку и систему электропитания.
Спутник в системе низкоорбитальной связи находится на высоте около
Для поддержания непрерывной связи (например, при телефонном разговоре) необходимо, чтобы в тот момент, когда первый спутник покилгет зону обслуживания, его заменял второй, а потом третий. Это похоже на сотовую телефонную связь, где роль базовых станций выполняют спутники.
Для обеспечения связью абонентов не только в зоне видимости одного КА, но и на всей территории Земли соседние спутники должны связываться между собой, передавая друг другу информацию.
Для надежного охвата всей территории Земли необходимо иметь большое число спутников: в проекте спутниковой системы связи Teledesic предусматривается использование почти тысячи спутников. Необходимое число спутников уменьшается с увеличением высоты орбиты, так как увеличивается зона видимости. Благодаря этому снижается стоимость орбитальной группировки и услуг связи. Но при этом из-за увеличения дальности связи неизбежно усложняются и удорожаются персональные, спутниковые терминалы. Таким образом, число спутников в орбитальной группировке является результатом компромисса между стоимостью и желаемым объемом услуг связи, с одной стороны, и простотой персонального спутникового терминала — с, другой.
Системы спутниковой связи «Горизонт» и «Экспресс» в настояшее время обеспечивают телефонную связь, телевизионное и звуковое вещание, передачу потоков информа ции во многих регионах России, а также в ряде зарубежных стран. Система «Горизонт» с восемью космическими аппаратами на орбите с
Одним из направлений развития спутниковой связи в 1990-х гг. стали системы на базе низко орбит ал ьных КА с высотой орбиты 700—1500 км. Низкоорбитальные системы отличаются возможностью использования сравнительно недорогих малогабаритных спутниковых терминалов и позволяют обеспечить бесперебойную связь с терминалами, размещен ными в любой точке Земли, но особенно эффективны при орган изации связи в регионах со слаборазвитой инфраструктурой.
К числу низкоорбитальных систем относится система спутниковой связи Iridium, созданная при сотрудничестве Японии, США и России. В разрабатываемом проекте вначале предусматривалось использование 77 спутников (именно поэтому проект получил такое название: иридиум в таблице Менделеева является 77 элементом). В состав орбитальной группировки низкоорбитальной глобальной системы спутниковой связи Globalstar входят 48 спутников-ретрансляторов, размещенных на восьми круговых орбитах (по шесть спутников на каждой).
К системам среднеорбитальной спутниковой связи относятся системы на базе КА, высота орбит которых находится в пределах 5— 15 тыс. км. При таких орбитах время видимости одного спутника-ретранслятора доходит до нескольких часов, что позволяет уменьшить число спутников до 10— 12. Из числа средне- орбитальных систем связи наиболее известны Inmarsat, ISO и Odyssey, созданные различными международными организациями и концернами.
Системы связи с использованием стационарных спутников предусматривают «зависание» спутника над заранее выбранными точками Земли. Такое «зависание» обеспечивается высотой орбиты
Все системы глобальной спутниковой связи предлагают следующий набор услуг:
- передача речи;
- передача факсимильных сообщений;
- передача данных;
- персональный радиовызов (пейджинг);
- определение местоположения абонента;
- глобальный роуминг.
Для организации персональной спутниковой связи применяются переносные персональные спутниковые терминалы (массой около
Промышленные образцы спутниковых терминалов не столь многочисленны, как радиотелефоны, и находятся в стадии постоянного совершенствования.
Например, спутниковый телефон системы Iridium представляет собой малогабаритную конструкцию со встроенной антенной и массой несколько сот грамм. Сопряжение спутникового телефона с сетями сотовой связи обеспечивает дополнительное устройство — SIM-карта.