اتصالات الأقمار الصناعية المتنقلة

مقدمة

يعتمد أي نظام اتصال في النهاية على بعض معلمات النظام الأساسية التي تحدد جودة الاتصال.

لذلك ، إذا كانت المعلمة الرئيسية للاتصالات الخلوية هي ارتفاع الهوائي المحطة الأساسية، إذن بالنسبة لأنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية هو نوع مداره قطعة الفضاءوخصائص المدار. بشكل عام ، يتكون أي نظام اتصالات ساتلية من ثلاثة أجزاء ، كما هو مذكور أعلاه: الفضاء (أو كوكبة الفضاء) ، والأرض (محطات الخدمة الأرضية ، ومحطات البوابة) وقطاع المستخدم (المطاريف الموجودة مباشرة عند المستهلك).

الشكل 1 هيكل نظام الاتصالات الساتلية على مثال شبكة VSAT التابعة للمؤسسة الحكومية "Cosmic" Communication "الاتصالات"

وفقًا لنوع المدارات المستخدمة ، يتم تقسيم أنظمة الاتصال عبر الأقمار الصناعية إلى فئتين: الأنظمة ذات الأقمار الصناعية في المدار الثابت بالنسبة للأرض (GEO) (ارتفاع 36000 كم ؛ عدد الأقمار الصناعية لكوكبة GEO هو 3 ، ويغطي قمر واحد 34٪ ​​من الأرض. السطح ؛ الاتصالات - 600 مللي ثانية) وغير المستقرة بالنسبة إلى الأرض.

الشكل 2 - المدارات ومناطق التغطية لسطح الأرض على مثال كوكبة الفضاء الثابت بالنسبة للأرض لنظام إنمارسات

تنقسم أنظمة الأقمار الصناعية غير المستقرة بالنسبة إلى الأرض بدورها إلى MEO متوسط ​​الارتفاع (الارتفاع - 5000-15000 كم ؛ عدد المركبات الفضائية - 8-12 ؛ منطقة التغطية لقمر صناعي واحد - 25-28٪ ؛ التأخير في الصوت الإرسال من أجل الاتصالات العالمية - 250-400 مللي ثانية) والمدار الأرضي المنخفض (ارتفاع - 500-2000 كيلومتر ؛ عدد المركبات الفضائية - 48-66 ؛ منطقة تغطية ساتل واحد - 3-7٪ ؛ تأخير الإرسال الصوتي للاتصالات العالمية - 170-300 مللي ثانية).

تحتوي معظم أنظمة الاتصالات الساتلية الحالية على مجموعات من الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة إلى الأرض ، والتي يمكن تفسيرها بسهولة: عدد صغير من الأقمار الصناعية ، تغطي كامل سطح الأرض. ومع ذلك ، فإن التأخير الكبير في الإشارة يجعلها قابلة للتطبيق ، كقاعدة عامة ، للبث الإذاعي والتلفزيوني فقط. بالنسبة لأنظمة الاتصالات الهاتفية الراديوية ، فإن التأخير الكبير في الإشارة أمر غير مرغوب فيه إلى حد كبير ، لأنه يؤدي إلى رداءة جودة الاتصالات وزيادة تكلفة شريحة المستخدم. لذلك ، في البداية ، قدمت معظم أنظمة الاتصالات الساتلية بشكل أساسي اتصالات ساتلية ثابتة (الاتصال بين الأجسام الثابتة) ، وفقط مع المقدمة الطرق الرقميةالاتصالات وإطلاق المركبات الفضائية غير المستقرة بالنسبة إلى الأرض ، تم تطوير الاتصالات الساتلية المتنقلة على نطاق واسع. لاحظ أن أنظمة الاتصالات الساتلية المتنقلة الحديثة ، أولاً ، متوافقة مع أنظمة الاتصالات المتنقلة الأرضية التقليدية (بشكل أساسي مع الهاتف الخلوي الرقمي) ، وثانيًا ، يمكن تفاعل شبكات الراديو عبر الأقمار الصناعية المتنقلة مع شبكة الهاتف العامة على أي مستوى. (محلي ، داخل المنطقة ، بين المدن).

المشغلون العالميون الرئيسيون للاتصالات الساتلية المتنقلة المعروفة في روسيا

نظام إيريديوم (الاتحاد الدولي إيريديوم إل إل إس ، واشنطن). يهدف نظام الاتصالات الساتلية الشخصية المتنقلة العالمية Iridium إلى توفير خدمات الاتصال بالأشياء المتنقلة والثابتة الموجودة في جميع أنحاء العالم. يتألف الجزء الفضائي من النظام من 66 رئيسيًا (ارتفاع المدار 780 كم فوق سطح الأرض) و 6 أقمار صناعية احتياطية (645 كم). قدم النظام للمشتركين الخدمات التالية: نقل الصوت (2.4 كيلوبت في الثانية) ونقل البيانات والتلفاكس بنفس السرعة والمكالمات الشخصية وتحديد الموقع.

نظرًا لكونه مشروعًا مكلفًا للغاية (أكثر من 5 مليارات دولار) ، فقد وضع Iridium أسعارًا عالية جدًا للمحطات وحركة المرور في المرحلة الأولى من التطوير ، مستهدفًا بشكل خاطئ المستهلكين الأثرياء فقط من الخدمة. بالإضافة إلى ذلك ، نشأت مشاكل فنية ومالية غير متوقعة بالمشروع أثناء التشغيل ، مما أدى إلى إفلاس الكونسورتيوم.

نظام جلوبال ستار (جلوبال ستار المحدودة ، سان خوسيه ، كاليفورنيا). تم تصميم نظام الاتصالات الساتلية الشخصية المتنقلة العالمية "Globalstar" لتوفير خدمات الاتصالات مع الأشياء الثابتة والمتحركة الموجودة على الكرة الأرضية بين خط عرض 700 * شمال. و 700 * س

يتم إنتاج المحطات المحمولة لنظام "Globalstar" في العديد من التعديلات لضمان إمكانية استخدامها لتنظيم الاتصالات في نظام "Globalstar" وفي شبكات الاتصالات الخلوية الأرضية لمعايير GSM و AMPS و CDMA.

الجزء الفضائي للنظام عبارة عن كوكبة مكونة من 48 ساتلًا رئيسيًا و 8 أقمارًا احتياطية ، تزن أقل من 450 كجم ، موضوعة في مدارات دائرية على ارتفاع 1414 كم فوق سطح الأرض. تم تصميم الجيل الأول من الأقمار الصناعية للعمل في وضع التحميل الكامل لمدة 7.5 سنوات على الأقل.

لتغطية المنطقة المأهولة بالسكان في العالم ، من المخطط بناء حوالي 50 محطة واجهة ، مما يوفر تغطية قصوى (تصل إلى 85 ٪) من سطح الأرض مع الجزء الفضائي للنظام. في المرحلة الأولى من تطوير النظام ، تم بناء 38 محطة واجهة. هناك 3 محطات من هذا القبيل تعمل في روسيا: في منطقة موسكو (بافلوف بوساد) ، في نوفوسيبيرسك وخاباروفسك. تضمن هذه المحطات توفير خدمات متنقلة ذات جودة عالية من الخدمة عمليًا في جميع أنحاء روسيا جنوب خط العرض 700 شمالًا. كل من هذه المحطات متصلة بالشبكة العامة الروسية. يعمل نظام Globalstar في روسيا منذ مايو 2000.

نظام ICO (شركة دولية ICO Global Communications). تم تصميم نظام الاتصالات الساتلية الشخصية المتنقلة العالمية "ICO" لتوفير خدمات الاتصال بالأشياء المتنقلة والثابتة في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك المناطق القطبية. تأسست شركة "ICO Global Communications" بمبادرة من المنظمة الدولية "INMARSAT". إنها منظمة دولية بحق. لا تلعب أي دولة دورًا مهيمنًا فيها. أكثر من 60 شركة حول العالم مستثمرة في ICO.

من المخطط أن يعمل نظام ICO جنبًا إلى جنب مع أنظمة الاتصالات الخلوية ، مما يوفر الخدمات للمناطق والمناطق التي لا تغطيها الأنظمة الخلويةالاتصالات اللاسلكية. وفقًا للمشروع ، ستكون معظم محطات المشتركين في نظام ICO عبارة عن هواتف جيب شخصية قادرة على العمل في وضعين (خلوي ساتلي / أرضي). التكلفة التقديرية لمحطة المشترك في نظام ICO هي 1000 دولار ، ودقيقة واحدة من الحركة هي 1 دولار.

سيتم تمثيل الجزء الفضائي من النظام بكوكبة مكونة من 10 سواتل رئيسية واثنين من الأقمار الصناعية الاحتياطية في مدار MEO على ارتفاع حوالي 10.390 كم فوق سطح الأرض.

ومن ميزات هذا النظام شبكة "IcoNet" التي تم تشكيلها خصيصًا ، والتي ستربط اثنتي عشرة عقدة وصول عبر الأقمار الصناعية (SAN) حول العالم بخطوط اتصال "ذكية" ، وستوفر اتصالاً سريعًا للشبكات العامة مع محطات الهاتف المحمول والمحمول. محطات مع بعضها البعض ، بغض النظر عن موقعها. على أراضي روسيا ، من المخطط بناء دولار واحد. تعتمد البنية التحتية للجزء الأرضي من نظام ICO على البنية التي أثبتت جدواها لشبكات GSM ، فضلاً عن المكونات القياسية المستخدمة بكميات كبيرة لضمان توافق نظام ICO مع معايير الاتصالات الخلوية الأرضية الأخرى.

يخطط نظام ICO لتزويد المستخدمين بالأنواع التالية من الخدمات: الخدمات الهاتفية ، وخدمات بيئة النقل ، والخدمات المقدمة في نظام GSM ، وخدمات المراسلة والتجوال.

ستوفر الخدمات الهاتفية خدمات مثل: الاتصالات الهاتفية الرقمية ومكالمات الطوارئ وإرسال فاكس المجموعة 3 بسرعات تصل إلى 14.4 كيلوبت في الثانية وخدمات الرسائل القصيرة. في الوقت نفسه ، ستوفر المهاتفة الرقمية جودة صوت مماثلة لتلك التي توفرها معايير الراديو المتنقل الأرضي الحالية.

بالإضافة إلى ذلك ، يخطط نظام ICO لتوفير خدمات لنقل البيانات الشفافة وغير الشفافة منخفضة السرعة في الوضع غير المتزامن بسرعات 300 و 1200 و 2400 و 4800 و 9600 بت في الثانية والبيانات الشفافة في الوضع المتزامن بسرعات 1200 ، 2400 و 4800 و 9600 نقطة أساس / مع.

نظرًا للمشاكل المالية للكونسورتيوم ، تقرر دمج ICO Global Communications مع Teledesic Corporation ، مما سيؤدي إلى تأخير بدء الخدمات حتى عام 2003. من المفترض أن يتم بناء دولار أمريكي واحد على أراضي روسيا في نفس التاريخ. من المتوقع أن يستخدم 450.000 مشترك نظام ICO في روسيا.

نظام إنمارسات(شركة «إنمارسات المحدودة» ، لندن). تمتلك إنمارسات أقمار صناعية مثبتة في مدار ثابت بالنسبة للأرض في المواقع التالية: 54 * عرض ، 15.5 * عرض ، 64.5 * شرق ، 178 * شرق. يوفر هذا اتصالًا عالميًا تقريبًا بين 75 * S.l. و 75 * s.l.

تعمل أكثر من 50 محطة أرضية في نظام INMARSAT ، وتوفر الاتصال بالمعدات المتنقلة المثبتة على السفن البحرية والنهرية ، ومنصات الحفر ، والطائرات ، والمركبات (لا شيء عمليًا في روسيا) ، في حالات الأعمال.

يتم استخدام الأنواع التالية من المحطات المتنقلة: "INMARSAT-A" و "INMARSAT-B" و "INMARSAT-M" و "INMARSAT-mini-M" و "INMARSAT-C" و "INMARSAT-D +" (بيجر مع إجابة) ، "INMARSAT-aero" ( أنواع مختلفة). أنواع المحطات المدرجة لها خصائص فيزيائية وكهربائية مختلفة ، والتي تحدد اختلافًا كبيرًا في أسعار المحطات ، وتعرفة الاتصالات وجودتها (معدل نقل المعلومات ، وجودة الإرسال الصوتي).

حاليًا ، تعمل في نظام INMARSAT حوالي 170 ألف محطة من جميع الأنواع ، منها حوالي 10 آلاف محطة روسية (روسية).

نظام ORBCOM (ORBCOM Global ، Dallas ، Virginia). تم تصميم نظام الاتصالات ORBCOM لنقل البيانات في اتجاهين وتحديد موقع الجسم باستخدام سواتل أرضية صناعية ذات مدار منخفض (من 28 إلى 48 قمراً صناعياً). يتم نقل البيانات على خط القمر الصناعي إلى الأرض بسرعة 4.8 كيلوبت في الثانية ، وعلى خط الأرض إلى القمر الصناعي - 2.4 كيلوبت في الثانية. تم تطوير النظام في الولايات المتحدة الأمريكية بواسطة ORBCOM Global لتلبية احتياجات تبادل المعلومات مع المناطق البعيدة عن البنية التحتية للاتصالات الأرضية الحالية.

العيب الرئيسي للنظام هو عدم وجود خدمة الهاتف.

أخبار من مشغلي الأقمار الصناعية العالميين

من أكثر المشاريع المثيرة والمعروفة للاتصالات الساتلية العالمية مشروع اهتمام Iridium. في تشرين الثاني (نوفمبر) 2000 ، نقلت محكمة الإفلاس الأمريكية السيطرة على شركة إيريديوم إلى شركة رأس المال الاستثماري. نتيجة لذلك ، حصلت هذه الشركة التي فقدت على ما يبدو منذ فترة طويلة على مشروع بقيمة 72 مليون دولار لتزويد وزارة الدفاع الأمريكية باتصالات الأقمار الصناعية المتنقلة. هذا أكثر إثارة للاهتمام لأنه تم الفوز بالمناقصة ضد مشغل آخر كبير وأكثر ديناميكية في الوقت الحالي - شركة Globalstar.

كان هذا العام غير ناجح بشكل عام لشركة Globalstar (على الرغم من تلقي طلب كبير لتجهيز هواتف الحافلات في البرازيل وإطلاق النظام في روسيا). بدأت برفض المساهمين الرئيسيين ("Loral Space & Communications Ltd" و "QUALCOMM") ، من المشاركة في مشاريع Globalstar. ومع ذلك ، بعد ذلك بقليل ، تم العثور على 183 مليون دولار التي تمس الحاجة إليها ، وواصلت الشركة أنشطتها. في نوفمبر ، أعلنت Globalstar عن نتائجها للربع الثالث من عام 2000. بلغت عائدات الشركة 1.4 مليون دولار ، خسائر - 97.5 مليون دولار. وبالمقارنة مع نفس الفترة من عام 1999 ، زادت خسائر الشركة لكل سهم بنحو خمسة أضعاف وبلغت دولارًا واحدًا للسهم الواحد (في 1999 - 20 سنتًا للسهم الواحد). في نهاية الربع الثالث ، خدمت الشركة 21300 مشترك ، أي ضعف عدد المشتركين في نهاية الربع الثاني من عام 2000. تعتقد إدارة الشركة أن هذا صغير للغاية بالنسبة للتشغيل الناجح لنظام الاتصالات الساتلية العالمية ، ولكن بشكل عام تقيم المشروع على أنه قابل للتطبيق وتدعي أن الشركة لديها الموارد المالية اللازمة لأنشطتها حتى نهاية مايو 2001.

في الوقت نفسه ، لم تؤد خسائر Globalstar إلى تدهور الوضع المالي لمساهمها الرئيسي ، QUALCOMM (مورد لأنظمة نقل البيانات عبر الأقمار الصناعية ، وهو منافس في هذا العمل لشركة ORBCOMGlobal مع خدمات مثل Trackmaile- ، Omni -track "و" Euteltrack "). كان هذا بشكل رئيسي بسبب المشاريع الأخرى للقلق. تمتلك QUALCOMM براءات اختراع تكنولوجية كبرى اتصالات لاسلكيةمعيار CDMA ، على تقنية 3G WCDMA ( اتصال المحمول الجيل الثالث، تم تطوير المعيار من قبل الشركات الأوروبية) ، على تقنية 3G لمعيار cdma2000 (تم تطوير المعيار بواسطة QUALCOMM).

واصلت شركة American Mobile Satellite Corp مسارها في تطوير خدمات اتصالات إدارة الأسطول وأنظمة نقل البيانات عبر شبكتها الأرضية ARDIS.

تقدم الشركة اليابانية NTT DoCoMo خدمات الاتصالات للأسطول الوطني. تخدم الشركة الأسترالية "Optus" أكثر من 9000 مشترك. تقدم شبكة EMCAT الأوروبية مجموعة كاملة من خدمات الهاتف المحمول ، بينما توفر شبكة الأقمار الصناعية المتنقلة البلجيكية IRIS نقل البيانات عبر الأقمار الصناعية.

تم تعليق مشروع ICO Global Communications. ومن المقرر أن يبدأ تشغيل النظام في موعد لا يتجاوز عام 2003.

في 20 أكتوبر 2000 ، أطلقت شركة Boeing Satellite Systems بنجاح ثريا 1 القمر الصناعي كجزء من مشروعها الخاص لنشر الاتصالات عبر الأقمار الصناعية ، والذي من المتوقع أن يغطي منطقة الشرق الأوسط وشمال ووسط إفريقيا وأوروبا وآسيا الوسطى والهند (عدد السكان. - ما يصل إلى 1 ، 8 مليار شخص).

مشغلي الأقمار الصناعية المتنقلة في روسيا. إنمارسات

بعد إنهاء أنشطة شركة Iridium ، بقي اثنان من مشغلي الاتصالات الساتلية المتنقلة في روسيا: INMARSAT و Globalstar.

تم إنشاء نظام INMARSAT في عام 1979 في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية لإنشاء اتصالات عبر الأقمار الصناعية مع السفن البحرية وضمان سلامة الملاحة. تدير إنمارسات حاليًا كوكبة ساتلية عالمية تُستخدم لتوفير الخدمات الصوتيةوالتلكس والفاكس واتصالات الوسائط المتعددة لمستخدمي الهواتف المحمولة. توجد سواتل نظام إنمارسات في مدار ثابت بالنسبة للأرض. يتم توفير اتصال مضمون في المتوسط ​​من 70 درجة جنوبا. حتى 70 درجة شمالا يغطي كل قمر صناعي ما يقرب من ثلث الأرض.

ومع ذلك ، على الرغم من أن نظام INMARSAT لديه عدد قليل من المشتركين في روسيا ، لا يمكن القول أن استخدامه واسع الانتشار. السبب الرئيسي هو ارتفاع أسعار محطات المستخدم والتعريفة العالية للاتصالات. على سبيل المثال ، تعريفة دقيقة واحدة من الاتصالات الهاتفية عند استخدام أنواع مختلفة من محطات المشتركين هي: بالنسبة لـ "INMARSAT-A" - حوالي 6.0-6.5 دولارات ، بالنسبة لـ "INMARSAT-B" - حوالي 4.0 دولارات ، بالنسبة لـ "INMARSAT- mini- M "- حوالي 2.5 دولار ، لـ" INMARSAT-Aero "- حوالي 6.0-6.5 دولار. تتراوح تكلفة المحطات من 3000 دولار إلى 15000 دولار. لذا فإن المعيار الأكثر شيوعًا "INMARSAT-mini-M" له أبعاد "كمبيوتر محمول" ، وزنه حوالي 2 كجم ، وسعره 3000 دولار.

نماذج المحطات الطرفية المحمولة الساتلية من النوع "INMARSAT-mini-M" المتاحة للبيع في الاتحاد الروسي

الشكل 3: TT-3060A

تم تصميم الهاتف المحمول TT-3060A لنظام القمر الصناعي INMARSAT لنقل رسائل الهاتف والفاكس والبيانات والبريد الإلكتروني. يوفر محول البطارية والجهد المدمج تشغيلًا غير متطاير لمدة 48 ساعة في وضع الاستعداد و 2.5 ساعة في وضع التحدث. يحتوي كل من الهاتف وموصل الفاكس RJ-11 بسلكين ومنفذ بيانات متوافق مع Hayes بسرعة 2.4 كيلوبت في الثانية على أرقام هواتف شخصية (4 في المجموع). يتم توفير القدرة على الحماية من الوصول غير المصرح به بواسطة قارئ بطاقة SIM المدمج. من الممكن توصيل معدات التشفير STU-IIB / STU-III واستخدام برنامج نقل الصور. وزن الجسم من سبائك المغنيسيوم أقل من 2.2 كجم.

أرز. 4. عالم الهاتف الهجين

يوفر WorldPhone Hybrid الوصول إلى شبكة الهاتف الدولية مع القدرة على إرسال الفاكسات والبيانات والبريد الإلكتروني. الميزات الرئيسية: 4.8 كيلو بايت في الثانية صوت ، 2.4 كيلو بايت في الثانية فاكس ، 3 ساعات وقت التحدث ، شاشة LCD بإضاءة خلفية ، مكبر صوت ، خدمة الرسائل القصيرة (SMS) ، بريد صوتي / فاكس ، تحويل المكالمات ، كمبيوتر محمول.

مشغلي الأقمار الصناعية المتنقلة في روسيا. "Globalstar"

بدأت إحدى الشركات التابعة لشركة GlobalTel (مشروع مشترك بين Globalstar و Rostelecom) في تقديم خدماتها على أراضي الاتحاد الروسي في مايو 2000. في الوقت الحالي هو عبارة عن مهاتفة (نقل صوتي) وتحويل المكالمات. يتم أيضًا توفير الخدمات التالية في النظام ، ولكن لم يتم تنفيذها بعد: نقل البيانات ، اتصال الفاكس ، إرسال واستقبال الرسائل القصيرة ، التجوال العالمي ، تحديد الموقع ، البريد الصوتي، اتصل بخدمات الطوارئ.

يشتمل المقطع الفضائي على كوكبة مكونة من 48 ساتلًا منخفض المدار (و 4 سواتل احتياطية) توفر تغطية من 70 درجة شمالاً. حتى 70 درجة وتوضع بواسطة 6 أقمار صناعية في 8 مدارات دائرية على ارتفاع 1414 كم. يتيح نظام الأقمار الصناعية ذات المدار المنخفض تقليل تكلفة محطة المشترك ودقيقة محادثة بشكل كبير.

يتكون مقطع المستخدم من الأجهزة الطرفية المتنقلة والثابتة. يمكن أن تعمل الأجهزة في عدة أوضاع (حتى ثلاثة أوضاع). يمكن أيضًا استخدام الأجهزة ثنائية وثلاثية الوضع ، بالإضافة إلى الوصول إلى نظام Globalstar ، للوصول إلى الشبكات الخلوية الأرضية في معايير GSM و AMPS و CDMA.

أسعار محطات المشتركين: 1000-1900 دولار للجوال (حسب الشركة المصنعة) ، ثابتة - من 3000 دولار. التعريفة لمدة 1 دقيقة. حركة المرور الصادرة داخل روسيا - 1.2-2.0 دولار (بما في ذلك تعريفة الشبكة العامة).

تتوفر نماذج المحطات الطرفية المتنقلة المحمولة عبر الأقمار الصناعية في السوق الروسية التي تدعم خدمات Globalstar

أرز. 5. المشترك المحمول محطة متنقلةإريكسون

محطة إريكسون ذات الوضع المزدوج. يشمل عقد إنتاج الهواتف أيضًا توريد السيارات و / أو محطات المشتركين الثابتة. ساعات العمل - Globalstar | GSM. الأبعاد مم - 160 × 60 × 37. الوزن - 350 جرام. وقت التحدث ساعات Globalstar / GSM -؟. وقت الاستعداد لساعات Globalstar / GSM هو 5/36.

أرز. 6. محطة متنقلة المحمول المشترك Telit

توفر محطة Telit الاتصال في أوضاع Globalstar | GSM ولها الخصائص التالية: الأبعاد مم - 220 × 65 × 45 ؛ الوزن - 300 جرام وقت التحدث ساعات Globalstar / GSM -؟ ؛ وقت الاستعداد ساعات Globalstar / GSM - 36/36.

أرز. 7. محطة المشترك المحمول Qualcomm المحمولة

كوالكوم ثلاثي الوضع - Globalstar | أمبير | سى دى ام ايه. الأبعاد مم - 178 × 57 × 44. الوزن - 357 جرام. وقت التحدث ساعات Globalstar / APMS / CDMA - 1/1/3. وقت الاستعداد ساعات Globalstar / AMPS / CDMA هو 5/7/25. عرض 4 × 16 حرفًا ، ودفتر عناوين 99 رقمًا ، وإعادة الطلب التلقائي السريع ، والبريد الصوتي ، استقبال الرسائل، هوية المتصل.

خاتمة

في الوقت الحالي ، على الرغم من بعض الإخفاقات (إفلاس قلق Iridium ، وتعليق مشروع ICO ، وخسائر Globalstar) ، فقد احتلت الاتصالات الساتلية المتنقلة (ماذا؟) الجزء الخاص بهم من سوق الاتصالات العالمية. تتزايد مبيعات محطات المستخدم بشكل مطرد ، ويزداد عدد مشغلي الاتصالات (إطلاق الأقمار الصناعية من قبل شركة Boeing ، وتطوير جيل جديد من الأقمار الصناعية الصغيرة من قبل Intersputnik) ، ولا يضعف اهتمام المستثمرين. في الوقت نفسه ، من الضروري مراقبة التطورات في هذا القطاع من السوق باستمرار والحفاظ على "اليد على النبض" حتى لا يجد مستخدمو الهواتف المحمولة عبر الأقمار الصناعية في روسيا أنفسهم في وضع مماثل للوضع الذي تم تطويره في روسيا مع إنهاء قلق إيريديوم ، عندما لم يعرف أصحابها ماذا يفعلون بالأنابيب ، التي تحولت في لحظة إلى كومة من الحديد. دعونا نأمل ألا تتكرر مثل هذه الكوارث الخطيرة في المستقبل المنظور ، وأن تكلفة محطات المستخدم وحركة المرور ستعادل تدريجياً تكلفة الاتصالات الخلوية التقليدية.

في تواصل مع

زملاء الصف

يوجد اليوم نوعان من الأقمار الصناعية: المدار الثابت بالنسبة للأرض والمدار المنخفض. تسمى الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض بالأقمار الصناعية في المدار الثابت بالنسبة للأرض. ( المدار الثابت بالنسبة للأرض- هذا مدار يقع في مستوى خط الاستواء على ارتفاع حوالي 36 ألف كيلومتر فوق سطح الأرض).

يبدو أن القمر الصناعي في المدار الثابت بالنسبة للأرض معلق بلا حراك لمراقب الأرض ، وهذا يفتح إمكانية استخدام الأقمار الصناعية كمكرر البث التلفزيوني. من نقطة عشوائية على سطح الأرض ، يمكن من خلالها رؤية قمر صناعي ثابت بالنسبة إلى الأرض ، من الممكن توجيه الإشعاع الكهرومغناطيسي لجهاز إرسال الأرض إليه. ترددات عالية، حوالي 75-100 جيجاهرتز (لتر 1 \ u003d 3-4 مم) يقتصر استخدام الأطوال الموجية الأقصر على امتصاص قوي في الغلاف الجوي في حدود 300 جيجاهرتز وما فوق. (لتر 2 \ u003d 3 سم). يتم إرسال هذه الإشارة إلى سطح الأرض باستخدام هوائي قمر صناعي آخر. لكي يقوم جهاز إرسال الأقمار الصناعية بإشعاع سطح الأرض ، لا يحتاج القمر الصناعي إلى هوائي بقطر كبير ، حيث يجب "تلطيخ" هذا الإشعاع على مساحة كبيرة تسمى منطقة الخدمة. من المهم كيف يحافظ القمر الصناعي على موقعه الثابت بالنسبة للأرض في المدار. إذا انجرف القمر الصناعي ، فإنه يغادر جزئيًا أو كليًا من مجال رؤية هوائي الاستقبال الأرضي. في هذه الحالة تنخفض الإشارة التليفزيونية ويتجلى ذلك في اختفاء الصورة على شاشة التلفزيون وظهور ضوضاء ("ثلج"). في مثل هذه الحالات ، من الضروري تصحيح اتجاه الهوائي الأرضي - يدويًا أو تلقائيًا.

تؤدي الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة إلى الأرض اليوم العديد من المهام ، مثل: الاتصالات السلكية واللاسلكية ، وتحديد المواقع الراديوية (أنظمة تحديد المواقع والملاحة، glonass ، إلخ.) ، تتمثل المهمة الرئيسية لمعظم الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض في تكوين صور لسطح الأرض المرئي. تعد أنظمة الاتصالات الساتلية ذات الأقمار الصناعية المكررة الثابتة بالنسبة إلى الأرض مثالية لحل مشكلات مثل تنظيم البث التلفزيوني والصوتي عبر مناطق شاسعة وتوفير خدمات اتصالات عالية الجودة للمشتركين في المناطق النائية والتي يصعب الوصول إليها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامها لإنشاء شبكات مؤسسية واسعة النطاق بسرعة وحجز قنوات الاتصال الأساسية الأرضية بعيدة المدى. أيضا ، إنشاء شبكات متعددة الخدمات (دمج حزمة واحدةخدمات مثل نقل البيانات والمهاتفة ، تلفزيون رقميومؤتمرات الفيديو والوصول إلى الإنترنت) على أساس تقنية VSAT. ومن المهم أيضًا استبدال ثلاثة أقمار صناعية ثابتة بالنسبة إلى الأرض قادرة على تغطية كامل سطح الأرض. لكن الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض لها أيضًا عيوب ، وأهمها: لا يمكن وضع عدد كبير جدًا من أقمار الاتصالات في مدار ثابت بالنسبة إلى الأرض ، وإلا فإنها ستتداخل مع عمل بعضها البعض. لذلك ، بالإضافة إلى الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض ، والتي ستملأ قريبًا المدار الثابت بالنسبة للأرض ، من الضروري تطوير أنظمة ساتلية أخرى منخفضة المدار ، وهو ما يحدث الآن. وكقاعدة عامة ، أنظمة الاتصالات الساتلية ذات المدار المنخفض (SSS) ( تتضمن أنظمة المدار الأرضي المنخفض (LEO) تلك التي يتراوح مدارها بين 700 و 1500 كم ، وتصل كتلة الأقمار الصناعية إلى 500 كجم ، وتتراوح الكوكبة المدارية من عدة وحدات إلى عشرات الأقمار الصناعية المكررة (SR). تسمح أنظمة المدار المنخفض بالاتصال بالمطاريف الواقعة في خطوط العرض القطبية ، وليس لها أي بديل عمليًا عند تنظيم الاتصالات في المناطق ذات البنية التحتية للاتصالات المتخلفة والكثافة السكانية المنخفضة. تكلفة خدمات الاتصالات المتنقلة بواسطة أنظمة المدار الأرضي المنخفض أرخص بعدة مرات من الخدمات المماثلة التي تقدمها الأنظمة المستقرة بالنسبة إلى الأرض بسبب استخدام محطات المشتركين غير المكلفة وقطاع فضائي أقل تكلفة. . ومع ذلك ، هناك صعوبات في إدارة كوكبة هذه الأقمار الصناعية والحفاظ على استمرارية الاتصال.

وفي الختام ، أود أن أقول إن المرافق الفضائية الحديثة للتلفزيون البصري تجعل من الممكن بالفعل مشاهدة كائنات بأبعاد بترتيب متر من المدار ونقل الصورة الناتجة عبر الأقمار الصناعية المكررة إلى المشتركين.

تقرير عن الموضوع:

اتصالات الأقمار الصناعية الحديثة وأنظمة الأقمار الصناعية.

العمود الفقري للاتصالات الساتلية.في البداية ، كان ظهور الاتصالات الساتلية تمليه الحاجة إلى نقل كميات كبيرة من المعلومات. كان أول نظام اتصالات عبر الأقمار الصناعية هو نظام إنتلسات ، ثم تم إنشاء منظمات إقليمية مماثلة (يوتلسات وعرب سات وغيرها). بمرور الوقت ، كانت حصة الإرسال الصوتي في الحجم الإجمالي لحركة المرور الأساسية تتناقص باستمرار ، مما يفسح المجال لنقل البيانات.

مع تطور شبكات الألياف الضوئية ، بدأت الأخيرة في إزاحة الاتصالات الساتلية من سوق الاتصالات الأساسية.

أنظمة VSAT. VSAT (المحطة الطرفية ذات الفتحة الصغيرة جدًا) - تم استخدام محطة أرضية ساتلية صغيرة ، أي محطة بهوائي صغير ، في الاتصالات الساتلية منذ أوائل التسعينيات. توفر أنظمة VSAT خدمات اتصالات عبر الأقمار الصناعية للعملاء (عادةً المؤسسات الصغيرة) التي لا تتطلب نطاقًا تردديًا عاليًا. عادةً ما يكون معدل نقل البيانات لمحطة VSAT أقل من 2048 كيلو بت في الثانية.

الشكل 3.14 - نظام VSAT

يمكن تقسيم مستهلكي سوق VSAT الروسي إلى أربعة أقسام:

1. وكالات الحكومة 2. الشركات الكبيرة مع شبكة واسعة من الفروع والمكاتب التمثيلية. 3. الأعمال الإقليمية المتوسطة والصغيرة. 4. المستخدمون الخاصون.

تشير عبارة "فتحة صغيرة جدًا" إلى حجم الهوائيات الطرفية مقارنة بهوائيات العمود الفقري القديمة. عادةً ما تستخدم محطات VSAT العاملة في النطاق C هوائيات يبلغ قطرها 1.8-2.4 متر ، في نطاق Ku - 0.75-1.8 متر ، ويظهر الهوائي في الشكل. 3.9

تستخدم أنظمة VSAT تقنية التوجيه عند الطلب.

تشتمل شبكة الاتصالات الساتلية القائمة على VSAT على ثلاثة عناصر رئيسية: محطة أرضية مركزية (إذا لزم الأمر) ، وساتل مرحل ومطاريف VSAT للمشتركين (الشكل 3.14).

تؤدي المحطة الأرضية المركزية في شبكة الاتصالات الساتلية وظائف العقدة المركزية وتوفر التحكم في تشغيل الشبكة بالكامل ، وإعادة توزيع مواردها ، واستكشاف الأعطال وإصلاحها ، وإعداد فواتير خدمات الشبكة والتفاعل مع خطوط الاتصال الأرضية. عادةً ما يتم تثبيت DSC في عقدة الشبكة ، والتي تمثل معظم حركة المرور. يمكن أن يكون هذا ، على سبيل المثال ، المكتب الرئيسي أو مركز الكمبيوتر لشركة في شبكات الشركات ، أو مدينة كبيرة في شبكة إقليمية.

أنواع التحكم. من خلال الإدارة المركزية لمثل هذه الشبكة ، يؤدي مركز التحكم في الشبكة (NCC) وظائف التحكم في الخدمة والإدارة اللازمة لإنشاء اتصال بين مشتركي الشبكة ، ولكنه لا يشارك في نقل حركة المرور. عادة ، يتم تثبيت NCC في إحدى محطات المشتركين في الشبكة ، والتي تمثل أكبر حركة مرور.

في الإصدار اللامركزي لإدارة الشبكة ، لا يوجد NCC ، ويتم تضمين عناصر نظام التحكم في كل محطة VSAT. تتميز هذه الشبكات ذات نظام التحكم الموزع بزيادة "قابلية البقاء" والمرونة بسبب تعقيد المعدات ، وتوسيع نطاقها. وظائفوارتفاع أسعار محطات الـ VSAT. يعتبر مخطط التحكم هذا مناسبًا فقط عند إنشاء شبكات صغيرة (حتى 30 محطة طرفية) بحركة مرور عالية بين المشتركين.

محطة المشترك في VSAT عادةً ما تشتمل محطة المشتركين في VSAT على جهاز تغذية الهوائي ووحدة RF خارجية ووحدة داخلية (مودم). الوحدة الخارجية عبارة عن جهاز إرسال واستقبال صغير. توفر الوحدة الداخلية إقران قناة القمر الصناعي مع المعدات الطرفية للمستخدم (كمبيوتر ، خادم LAN ، هاتف ، فاكس PBX ، إلخ).

سواتل مكرر الشبكة VSAT مبنية على أساس سواتل مكرر ثابت بالنسبة إلى الأرض. وهذا يجعل من الممكن تبسيط تصميم مطاريف المستخدم قدر الإمكان وتجهيزها بهوائيات ثابتة بسيطة بدون نظام تتبع ساتلي. يستقبل القمر الصناعي الإشارة من المحطة الأرضية ويضخمها ويرسلها مرة أخرى إلى الأرض. أهم خصائص القمر الصناعي هي قوة أجهزة الإرسال الموجودة على متنه وعدد قنوات الترددات الراديوية (جذوع أو أجهزة الإرسال والاستقبال) الموجودة عليه. يلزم وجود أجهزة إرسال بقدرة خرج تبلغ حوالي 40 واط لضمان التشغيل من خلال محطات المشتركين صغيرة الحجم من نوع VSAT. تعمل المحطات الطرفية ذات الفتحات الصغيرة جدًا (VSAT) الحديثة عادةً في نطاق 11/14 جيجاهرتز Ku (قيمة تردد واحدة للاستقبال ، وأخرى للإرسال) ، وهناك أيضًا أنظمة تستخدم النطاق 4/6 جيجاهرتز C ، كما يتم إتقان النطاق 18/30 جيجاهرتز كا.

تحتوي المحطات الطرفية ذات الفتحات الصغيرة جدًا (VSAT) الحديثة على واحد أو أكثر من منافذ Ethernet ووظائف جهاز التوجيه المدمجة. يمكن تجهيز بعض الطرز ، من خلال التوسيع ، بمنافذ هاتف من 1 إلى 4.

مودم القمر الصناعي. DVB-card - بطاقة توسيع الكمبيوتر مصممة لتلقي البيانات من القمر الصناعي ، وهو نوع من "مودم القمر الصناعي". قد يكون مع واجهة PCIأو PCI-E أو USB ، يعتمد الاختيار على ما تفضل توصيله بجهاز الكمبيوتر الخاص بك

يتم تثبيت بطاقة DVB في فتحة PCI مجانية أو منفذ USB للكمبيوتر ومتصلة بالمحول بكابل متحد المحور طبق استقبال أقمار صناعية، أي أنه يؤدي وظائف الكلاسيكية مستقبل الستلايتوينقل البيانات المستلمة إلى العقد الأخرى للكمبيوتر. بشكل عام ، لا تختلف عملية تثبيت وتكوين بطاقة DVB عن تثبيت أي جهاز آخر.

كبرى الشركات المصنعة للمطاريف ذات الفتحات الصغيرة جداً في العالم:

كودان (أستراليا) ؛

نظام شبكة هيوز (الولايات المتحدة الأمريكية) - HughesNet (DirecWay) ، HX ؛

غيلات (إسرائيل) - SkyEdge ؛

ViaSat (الولايات المتحدة الأمريكية) ؛

iDirect (الولايات المتحدة الأمريكية) ؛

NDSatCom (ألمانيا).

التكلفة النموذجية VSAT للعميل النهائي حوالي 2500..3000 دولار أمريكي.

قائمة مختصرة بخدمات الـ VSAT:

الإنترنت عبر الأقمار الصناعية

الدراسة عن بعد

اتصال ريفي

التطبيب عن بعد

خدمات الطوارئ

المجموعات المغلقةالمستخدمين الخدمات العامة

الشبكات الوطنية والمتعددة الجنسيات

نقل بيانات النطاق العريض

خدمات البث

خدمات المؤسسات الحكومية والشركات

خدمات تمديد البنية التحتية لشبكة PSTN

الوصول المشترك إلى الإنترنت

الشكل 3.15 - بطاقة DVB (PCI) TT-budget S-1401

أنظمة اتصالات الأقمار الصناعية المتنقلة.يمكن لمالكي الهواتف المحمولة ، بكل إمكانياتهم ، إجراء مكالمات فقط في الأماكن التي تكون فيها محطات الاتصالات المتنقلة مجهزة. وماذا تفعل حيث لا توجد مثل هذه المحطات؟ المخرج الوحيد هو الاستخدام هواتف الأقمار الصناعية، مما يتيح إمكانية الاتصال من أي مكان في العالم تقريبًا. كما يوحي اسم الاتصال ، لا يحدث الاتصال من خلال المحطات الأرضية ، ولكن من خلال الأقمار الصناعية في مدار قريب من الأرض.

هاتف يعمل بالاقمار الصناعية- هاتف محمول ينقل المعلومات مباشرة عبر قمر اتصالات خاص. اعتمادًا على مشغل الاتصالات ، يمكن أن تكون منطقة التغطية إما الأرض بأكملها ، أو مناطق معينة فقط. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه يتم استخدام إما الأقمار الصناعية التي تحلق على ارتفاع منخفض ، والتي ، بعدد كافٍ ، تغطي الأرض بأكملها بمنطقة تغطية ، أو الأقمار الصناعية في مدار ثابت بالنسبة إلى الأرض ، حيث لا تتحرك بالنسبة إلى الأرض ولا " انظر "تماما.

الهاتف الذي يعمل عبر الأقمار الصناعية يمكن مقارنته في الحجم بالهاتف المحمول التقليدي الذي تم تصنيعه في الثمانينيات والتسعينيات ، ولكن عادة ما يكون به هوائي إضافي. هناك أيضًا هواتف تعمل بالأقمار الصناعية للخطوط الثابتة. تُستخدم هذه الهواتف للتواصل في المناطق التي لا توجد بها تغطية خلوية.

عادةً ما تحتوي أرقام هواتف الأقمار الصناعية على رمز بلد خاص. لذلك ، في نظام Inmarsat ، يتم استخدام الرموز من +870 إلى +874 ، في Iridium +8816 و +8817. اليوم ، يتم تمثيل الاتصالات الساتلية في العالم من خلال أنظمة مختلفة مع مزاياها وعيوبها. أما بالنسبة لروسيا ، فإن أنظمة Inmarsat و Thuraya و Globalstar و Iridium متوفرة حتى الآن على أراضيها.

إنمارسات(إنمارسات) هي شركة الاتصالات الفضائية الأولى والوحيدة حتى الآن التي تقدم جميع خدمات اتصالات الأقمار الصناعية الحديثة على الماء وعلى الأرض وفي الجو.

الشكل 3.16 - هاتف نظام Inmarsat

الثريا(الثريا) عبارة عن اتصالات عبر الأقمار الصناعية تغطي ثلث الكرة الأرضية وتقدم مكالمات غير مكلفة لمشتركيها بدءًا من 0.25 دولارًا في الدقيقة للمكالمات الصادرة والمكالمات الواردة مجانًا (عبر الأقمار الصناعية).

الشكل 3.17 - هواتف الثريا الفضائية

يتم دمج هواتف الثريا الفضائية مع الهواتف الخلوية التي تحتوي على مستقبل GPS يحدد الموقع بدقة تصل إلى 100 متر. الاتصال متاح في 1/3 من أراضي روسيا.

جلوبال ستار(Globalstar) هو جيل جديد من الاتصالات الساتلية.

الشكل 3.18 - هواتف الأقمار الصناعية Globalstar

توفر Globalstar اتصالات هاتفية في تلك المناطق من الأرض حيث لم تكن متوفرة من قبل على الإطلاق أو كانت هناك قيود خطيرة على استخدامها وتجعل من الممكن الاتصال أو تبادل البيانات في أي منطقة من الكوكب تقريبًا.

إيريديوم(إيريديوم) - توفر شبكة لاسلكية عبر الأقمار الصناعية توفر الاتصالات الهاتفية في أي مكان وزمان. يغطي الاتصال من إيريديوم كامل سطح الأرض. في روسيا ، تتوفر شبكة Iridium في جميع أنحاء الإقليم ، لكنها لا تمتلك حتى الآن ترخيصًا لتقديم الخدمات على أراضي الاتحاد الروسي.

من سمات معظم أنظمة اتصالات الأقمار الصناعية المتنقلة الحجم الصغير للهوائي المطرافي ، مما يجعل استقبال الإشارة صعبًا.

لكي تكون قوة الإشارة التي تصل إلى المستقبل كافية ، يتم تطبيق أحد حلين. تقع الأقمار الصناعية في مدار ثابت بالنسبة للأرض.

الشكل 3.19 - هواتف الأقمار الصناعية إيريديوم

نظرًا لأن هذا المدار يبعد 35786 كيلومترًا عن الأرض ، يلزم وجود جهاز إرسال قوي على القمر الصناعي. يتم استخدام هذا النهج من قبل نظام Inmarsat (الذي تتمثل مهمته الرئيسية في توفير خدمات الاتصالات للسفن) وبعض مشغلي الاتصالات الساتلية الشخصية الإقليمية (على سبيل المثال ، Thuraya).

توجد العديد من الأقمار الصناعية في مدارات مائلة أو قطبية. في الوقت نفسه ، فإن طاقة الإرسال المطلوبة ليست عالية جدًا ، كما أن تكلفة إطلاق قمر صناعي في المدار أقل. ومع ذلك ، لا يتطلب هذا النهج عددًا كبيرًا من الأقمار الصناعية فحسب ، بل يتطلب أيضًا شبكة واسعة من المفاتيح الأرضية. يتم استخدام طريقة مماثلة بواسطة مشغلي Iridium و Globalstar.

يتنافس مشغلو الهواتف الخلوية مع مشغلي الأقمار الصناعية الشخصيين. بشكل ملحوظ ، واجه كل من Globalstar و Iridium صعوبات مالية خطيرة أدت إلى إفلاس Iridium في إعادة تنظيمه في عام 1999.

في ديسمبر 2006 ، تم إطلاق ساتل تجريبي ثابت بالنسبة للأرض Kiku-8 مع منطقة هوائي قياسية كبيرة ، والتي من المفترض أن تستخدم لاختبار تكنولوجيا الاتصالات عبر الأقمار الصناعية مع الأجهزة المحمولة التي لا يزيد حجمها عن الهواتف المحمولة.

الشكل 3.20 - مخطط الاتصالات المتنقلة

مبادئ تنظيم الاتصالات الساتلية المتنقلة.لكي تكون قوة الإشارة التي تصل إلى جهاز استقبال الأقمار الصناعية المتنقل كافية ، يتم استخدام أحد حلين:

1. توجد الأقمار الصناعية في مدار ثابت بالنسبة للأرض. نظرًا لأن هذا المدار يبعد 35786 كيلومترًا عن الأرض ، يلزم وجود جهاز إرسال قوي على القمر الصناعي.

2. توجد العديد من الأقمار الصناعية في مدارات مائلة أو قطبية. في الوقت نفسه ، فإن طاقة الإرسال المطلوبة ليست عالية جدًا ، كما أن تكلفة إطلاق قمر صناعي في المدار أقل. ومع ذلك ، لا يتطلب هذا النهج عددًا كبيرًا من الأقمار الصناعية فحسب ، بل يتطلب أيضًا شبكة واسعة من المفاتيح الأرضية.

تتفاعل معدات العميل (محطات الأقمار الصناعية المتنقلة ، والهواتف الفضائية) مع العالم الخارجي أو مع بعضها البعض من خلال مرحل القمر الصناعي وبوابات مشغل خدمات الاتصالات الساتلية المتنقلة ، مما يوفر الاتصال بقنوات الاتصال الأرضية الخارجية (شبكة الهاتف العامة ، الإنترنت ، إلخ. .)

الإنترنت عبر الأقمار الصناعية.يجد الاتصال عبر الأقمار الصناعية تطبيقًا في تنظيم "الميل الأخير" (قناة الاتصال بين مزود الإنترنت والعميل) ، خاصة في الأماكن ذات البنية التحتية ضعيفة التطور.

ميزات هذا النوع من الوصول هي:

فصل حركة المرور الواردة والصادرة وجذب التقنيات الإضافية لتجميعها. لذلك ، تسمى هذه الاتصالات غير متماثلة.

الاستخدام المتزامن لقناة فضائية واردة من قبل عدة مستخدمين (على سبيل المثال ، 200): يتم إرسال البيانات في وقت واحد عبر القمر الصناعي لجميع العملاء "مختلطة" ، وتشارك محطة العميل في تصفية البيانات غير الضرورية (لهذا السبب ، "الصيد من القمر الصناعي" ممكن).

حسب نوع القناة الصادرة هناك:

المحطات الطرفية التي تعمل فقط لاستقبال إشارة (أرخص خيار اتصال). في هذه الحالة ، بالنسبة لحركة المرور الصادرة ، يجب أن يكون لديك اتصال إنترنت آخر ، يُطلق على مزوده اسم مزود الخدمة الأرضية. للعمل في مثل هذا المخطط ، يتم استخدام برنامج الأنفاق ، والذي يتم تضمينه عادة في تسليم الجهاز. على الرغم من التعقيد (بما في ذلك صعوبة الإعداد) ، فإن هذه التقنية جذابة لسرعتها العالية مقارنة بالطلب الهاتفي بسعر منخفض نسبيًا.

محطات الاستقبال والإرسال. القناة الصادرة ضيقة (مقارنة بالقناة الواردة). يتم توفير كلا الاتجاهين بواسطة نفس الجهاز ، وبالتالي يكون إعداد مثل هذا النظام أسهل بكثير (خاصةً إذا كان الجهاز خارجيًا ومتصلًا بالكمبيوتر عبر واجهة Ethernet). يتطلب مثل هذا المخطط تركيب محول أكثر تعقيدًا (إرسال واستقبال) على الهوائي.

في كلتا الحالتين ، يتم نقل البيانات من المزود إلى العميل ، كقاعدة عامة ، وفقًا لمعيار البث الرقمي DVB ، والذي يسمح باستخدام نفس المعدات للوصول إلى الشبكة واستقبال القنوات الفضائية.

مساوئ الاتصالات الساتلية:

1. ضعف المناعة ضد الضوضاء. تتسبب المسافات الشاسعة بين المحطات الأرضية والساتل في أن تكون نسبة الإشارة إلى الضوضاء في جهاز الاستقبال منخفضة جدًا (أقل بكثير من معظم وصلات الميكروويف). من أجل توفير احتمال خطأ مقبول في ظل هذه الظروف ، من الضروري استخدام هوائيات كبيرة وعناصر ضوضاء منخفضة وشفرات معقدة لتصحيح الأخطاء. هذه المشكلة حادة بشكل خاص في أنظمة الاتصالات المتنقلة ، حيث أن لها حدًا لحجم الهوائي ، وكقاعدة عامة ، على قدرة المرسل.

2. تأثير الغلاف الجوي. تتأثر جودة الاتصالات الساتلية بشدة بالتأثيرات في طبقة التروبوسفير والأيونوسفير.

3. الامتصاص في طبقة التروبوسفير: يعتمد امتصاص الغلاف الجوي للإشارة على ترددها. يبلغ الحد الأقصى للامتصاص 22.3 جيجاهرتز (رنين بخار الماء) و 60 جيجاهرتز (رنين الأكسجين). بشكل عام ، يؤثر الامتصاص بشكل كبير على انتشار الإشارات فوق 10 جيجاهرتز (أي بدءًا من النطاق Ku). بالإضافة إلى الامتصاص ، أثناء انتشار الموجات الراديوية في الغلاف الجوي ، هناك تأثير خبو ، وسببه هو الاختلاف في مؤشرات الانكسار لطبقات مختلفة من الغلاف الجوي.

4. تأثيرات الأيونوسفير. تعود التأثيرات في الأيونوسفير إلى التقلبات في توزيع الإلكترونات الحرة. تشمل التأثيرات الأيونوسفيرية التي تؤثر على انتشار الموجات الراديوية الوميض والامتصاص وتأخير الانتشار والتشتت وتغير التردد ودوران مستوى الاستقطاب. كل هذه التأثيرات تضعف بتواتر متزايد. بالنسبة للإشارات ذات الترددات الأكبر من 10 جيجاهرتز ، يكون تأثيرها ضئيلًا. تعاني إشارات التردد المنخفض نسبيًا (النطاق L والنطاق C جزئيًا) من التلألؤ المتأين بسبب عدم انتظام طبقة الأيونوسفير. نتيجة هذا الخفقان هي قوة إشارة متغيرة باستمرار.

5. تأخير انتشار الإشارة. تؤثر مشكلة تأخير انتشار الإشارة بطريقة أو بأخرى على جميع أنظمة الاتصالات الساتلية. تتمتع الأنظمة التي تستخدم جهاز إرسال مستجيب ساتليًا في مدار ثابت بالنسبة إلى الأرض بأعلى زمن انتقال. في هذه الحالة ، يبلغ التأخير بسبب محدودية سرعة انتشار الموجة الراديوية حوالي ms 250 ، ومع مراعاة تأخيرات تعدد الإرسال والتبديل ومعالجة الإشارة ، يمكن أن يصل التأخير الإجمالي إلى 400 مللي ثانية. يعد تأخير الانتشار أمرًا غير مرغوب فيه للغاية في تطبيقات الوقت الحقيقي مثل المهاتفة. في هذه الحالة ، إذا كان وقت انتشار الإشارة عبر قناة الاتصال الساتلي 250 مللي ثانية ، فلا يمكن أن يكون الفارق الزمني بين النسخ المتماثلة للمشتركين أقل من 500 مللي ثانية. في بعض الأنظمة (على سبيل المثال ، أنظمة VSAT التي تستخدم طوبولوجيا نجمية) ، يتم إرسال الإشارة مرتين من خلالها قناة فضائيةالاتصالات (من محطة إلى عقدة مركزية ، ومن عقدة مركزية إلى محطة أخرى). في هذه الحالة ، يتم مضاعفة إجمالي التأخير.

6. تأثير التداخل الشمسي. عندما تقترب الشمس من محور القمر الصناعي - المحطة الأرضية ، تتشوه إشارة الراديو التي تتلقاها المحطة الأرضية من القمر الصناعي نتيجة للتداخل.

محتوى المشروع:

مقدمة

3- نظام اتصالات الأقمار الصناعية

4. تطبيق الاتصالات الفضائية

5. تقنية VSAT

7- أنظمة الاتصالات المتنقلة عبر الأقمار الصناعية

8. مساوئ الاتصالات الساتلية

9. الخلاصة

مقدمة

تتحدث الحقائق الحديثة بالفعل عن حتمية أن تحل الاتصالات الساتلية محل الاتصالات المحمولة المعتادة ، بل وأكثر من ذلك ، الخطوط الأرضية. أحدث التقنياتتقدم الاتصالات الساتلية حلولاً تقنية واقتصادية فعالة لتطوير خدمات الاتصالات العالمية وشبكات البث الصوتي والتلفزيوني المباشر. بفضل الإنجازات البارزة في مجال الإلكترونيات الدقيقة ، أصبحت هواتف الأقمار الصناعية مضغوطة وموثوقة في الاستخدام بحيث يتم تقديم جميع الطلبات من قبل مجموعات المستخدمين المختلفة ، وتعد خدمة تأجير الأقمار الصناعية واحدة من أكثر الخدمات المطلوبة في سوق الاتصالات الفضائية الحديثة . آفاق تطوير كبيرة ، ومزايا واضحة على الاتصالات الهاتفية الأخرى ، والموثوقية والتواصل المضمون غير المنقطع - كل هذا يدور حول الهواتف التي تعمل عبر الأقمار الصناعية.

الاتصالات الساتلية اليوم هي الحل الوحيد الفعال من حيث التكلفة لتوفير خدمات الاتصال للمشتركين في المناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة ، وهو ما أكده عدد من الدراسات الاقتصادية. القمر الصناعي هو الحل الوحيد الممكن تقنيًا والفعال من حيث التكلفة إذا كانت الكثافة السكانية أقل من 1.5 فرد / كم 2.تتمتع الاتصالات الساتلية بأهم المزايا الضرورية لبناء شبكات اتصالات واسعة النطاق. أولاً ، يمكن استخدامه بسرعة لتكوين بنية تحتية للشبكة تغطي مساحة كبيرة ولا تعتمد على وجود أو حالة قنوات الاتصال الأرضية. ثانيًا ، يؤدي استخدام التقنيات الحديثة للوصول إلى مورد مكررات الأقمار الصناعية وإمكانية توصيل المعلومات إلى عدد غير محدود تقريبًا من المستهلكين في نفس الوقت إلى تقليل تكلفة تشغيل الشبكة بشكل كبير. هذه المزايا للاتصالات عبر الأقمار الصناعية تجعلها جذابة للغاية وذات كفاءة عالية حتى في المناطق ذات الاتصالات الأرضية المتطورة. تظهر التوقعات الأولية لتطوير أنظمة الاتصالات الساتلية الشخصية أنه في بداية القرن الحادي والعشرين ، بلغ عدد المشتركين فيها حوالي مليون مشترك ، وعلى مدى العقد المقبل - 3 ملايين. يبلغ عدد مستخدمي نظام القمر الصناعي Inmarsat حاليًا 40.000 مستخدم.

في السنوات الاخيرةفي روسيا يتم تنفيذها بشكل متزايد مناظر حديثةووسائل الاتصال. ولكن ، إذا أصبح الهاتف اللاسلكي الخلوي مألوفًا بالفعل ، فإن جهاز الاتصال عبر الأقمار الصناعية (محطة القمر الصناعي) لا يزال نادرًا. يُظهر تحليل تطوير وسائل الاتصال هذه أننا سنشهد في المستقبل القريب الاستخدام اليومي لأنظمة الاتصالات الساتلية الشخصية (SPSS). إن الوقت يقترب لتوحيد أنظمة الأرض والأقمار الصناعية في نظام اتصالات عالمي. ستصبح الاتصالات الشخصية ممكنة على نطاق عالمي ، أي سيتم ضمان وصول المشترك في أي مكان في العالم عن طريق الاتصال برقم هاتفه ، بغض النظر عن موقع المشترك. ولكن قبل أن يصبح ذلك حقيقة واقعة ، سيتعين على أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية اجتياز الاختبار بنجاح وتأكيد المطالبة تحديدوالأداء الاقتصادي وعملية الاستغلال التجاري. أما بالنسبة للمستهلكين ، فماذا يفعلون الاختيار الصحيح، سيتعين عليهم تعلم كيفية التنقل بشكل جيد في مجموعة متنوعة من المقترحات.

أهداف المشروع:

1. دراسة تاريخ نظام الاتصالات الساتلية.

2. تعرف على نفسكميزات وآفاق تطوير وتصميم الاتصالات الفضائية.

3. الحصول على معلومات حول اتصالات الأقمار الصناعية الحديثة.

أهداف المشروع:

1. تحليل تطور نظام الاتصالات الفضائية في جميع مراحله.

2. الحصول على فهم كامل للاتصالات الساتلية الحديثة.

1. تطوير شبكة اتصالات فضائية

في نهاية عام 1945 ، رأى العالم مقالًا علميًا صغيرًا ، تم تكريسه للإمكانيات النظرية لتحسين الاتصال (بشكل أساسي ، المسافة بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال) عن طريق رفع الهوائي إلى أقصى ارتفاع له. أصبح استخدام الأقمار الصناعية كمكررات لإشارات الراديو ممكنًا بفضل نظرية العالم الإنجليزي آرثر كلارك ، الذي نشر مذكرة بعنوان "مكررات خارج الأرض" في عام 1945. لقد توقع في الواقع جولة جديدة في تطور اتصالات الترحيل اللاسلكي ، مقترحًا جلب أجهزة إعادة الإرسال إلى أقصى ارتفاع متاح.

أصبح العلماء الأمريكيون مهتمين بالبحث النظري ، الذين رأوا في المقالة الكثير من المزايا من نوع جديد من الاتصال:

لا حاجة لبناء سلسلة من أجهزة إعادة الإرسال الأرضية بعد الآن ؛

ساتل واحد يكفي لتوفير منطقة تغطية كبيرة ؛

إمكانية إرسال إشارة لاسلكية إلى أي مكان في العالم بغض النظر عن توافر البنية التحتية للاتصالات.

ونتيجة لذلك ، بدأ البحث العملي وتشكيل شبكة اتصالات ساتلية حول العالم في النصف الثاني من القرن الماضي. مع ازدياد عدد أجهزة إعادة الإرسال في المدار ، تم إدخال تقنيات جديدة وتحسين معدات الاتصالات الساتلية. الآن هذه الطريقةأصبح تبادل المعلومات متاحًا ليس فقط للشركات الكبيرة والشركات العسكرية ، ولكن أيضًا للأفراد.

بدأ تطوير أنظمة الاتصالات الساتلية بإطلاق أول جهاز Echo-1 (مكرر سلبي على شكل كرة ممعدنة) في الفضاء في أغسطس 1960. في وقت لاحق ، تم تطوير معايير الاتصالات الساتلية الرئيسية (نطاقات تردد التشغيل) وتستخدم على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم.

1.1 تاريخ تطور الاتصالات الساتلية وأنواع الاتصالات الرئيسية

يتكون تاريخ تطوير نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية من خمس مراحل:

1957-1965 كانت الفترة التحضيرية التي بدأت في أكتوبر 1957 بعد إطلاق الاتحاد السوفيتي لأول قمر صناعي أرضي في العالم ، وبعد ذلك بشهر أطلق الاتحاد السوفيتي الثاني. حدث هذا في ذروة الحرب الباردة وسباق التسلح السريع ، لذلك ، بطبيعة الحال ، أصبحت تكنولوجيا الأقمار الصناعية ملكًا للجيش في المقام الأول. تتميز المرحلة قيد النظر بإطلاق سواتل تجريبية مبكرة ، بما في ذلك أقمار الاتصالات ، والتي تم إطلاقها بشكل أساسي في مدارات أرضية منخفضة.

تم إنشاء أول ساتل مرحل ثابت بالنسبة إلى الأرض TKLSTAR لصالح الجيش الأمريكي وتم إطلاقه في المدار في يوليو 1962. خلال نفس الفترة الزمنية ، تم تطوير سلسلة من أقمار الاتصالات العسكرية الأمريكية SYN-COM (قمر اتصالات متزامن).

1965-1973 فترة تطوير شبكة الأمان الاجتماعي العالمية على أساس أجهزة إعادة الإرسال الثابتة بالنسبة للأرض. تميز عام 1965 بإطلاق SR INTELSAT-1 الثابت بالنسبة للأرض في أبريل ، والذي كان بمثابة بداية الاستخدام التجاري للاتصالات الساتلية. قدمت السواتل المبكرة من سلسلة INTELSAT اتصالات عابرة للقارات ودعمت بشكل أساسي اتصالات العمود الفقري بين عدد صغير من المحطات الأرضية للبوابات الوطنية التي توفر واجهة للشبكات الأرضية العامة الوطنية.

قدمت القنوات الرئيسية اتصالات تم من خلالها نقل حركة الهاتف والإشارات التلفزيونية وتوفير اتصالات التلكس. بشكل عام ، استكملت شركة Intelsat CCC ودعمت خطوط اتصالات الكابلات البحرية العابرة للقارات التي كانت موجودة في ذلك الوقت.

1973-1982 مرحلة النشر على نطاق واسع من CCC الإقليمية والوطنية. في هذه المرحلة من التطور التاريخي لـ CCC ، تم إنشاء منظمة Inmarsat الدولية ، والتي تم نشرها شبكة عالمية Inmarsat للاتصالات ، والغرض الرئيسي منها هو توفير الاتصالات مع السفن في البحر. لاحقًا ، وسعت Inmarsat خدماتها لتشمل جميع أنواع مستخدمي الهواتف المحمولة.

1982-1990 فترة التطور السريع وانتشار المحطات الأرضية الصغيرة. في الثمانينيات من القرن الماضي ، أتاح التقدم في الهندسة والتكنولوجيا للعناصر الرئيسية لنظام الضمان الاجتماعي ، وكذلك الإصلاحات لتحرير صناعة الاتصالات وإلغاء احتكارها في عدد من البلدان ، استخدام القنوات الفضائية في الشركات. شبكات الأعمالاتصالات تسمى VSAT.

جعلت شبكات VSAT من الممكن تركيب محطات أرضية ساتلية مدمجة في المنطقة المجاورة مباشرة لمكاتب المستخدمين ، وبالتالي حل مشكلة "الميل الأخير" لعدد كبير من المستخدمين من الشركات ، وخلق الظروف للتبادل المريح والفعال للمعلومات ، وجعل ذلك ممكناً لتفريغ الشبكات الأرضية العامة ، واستخدام وصلات الأقمار الصناعية "الذكية".

منذ النصف الأول من التسعينيات ، دخل نظام الضمان الاجتماعي مرحلة جديدة من حيث الكم والنوع في تطوره.

كان عدد كبير من شبكات الاتصالات الساتلية العالمية والإقليمية قيد التشغيل أو الإنتاج أو التصميم. أصبحت تكنولوجيا الاتصالات عبر الأقمار الصناعية مجال اهتمام كبير ونشاط تجاري. خلال هذه الفترة الزمنية ، كان هناك انفجار في سرعة المعالجات الدقيقة للأغراض العامة وحجم أجهزة تخزين أشباه الموصلات ، مع تحسين الموثوقية ، وكذلك تقليل استهلاك الطاقة وتكلفة هذه المكونات.

أنواع الاتصال الرئيسية

بالنظر إلى النطاق الواسع ، سأسلط الضوء على أكثر أنواع الاتصالات شيوعًا المستخدمة حاليًا في بلدنا وحول العالم:

تتابع الراديو

تردد عالي؛

بريدي؛

GSM ؛

الأقمار الصناعية؛

بصري.

غرفة التحكم.

كل نوع له تقنياته الخاصة ومعقدة المعدات اللازمةللحصول على الوظائف الكاملة. سأنظر في هذه الفئات بمزيد من التفصيل.

التواصل عبر الأقمار الصناعية

يبدأ تاريخ الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في نهاية عام 1945 ، عندما طور علماء بريطانيون نظرية إرسال إشارة مرحل لاسلكي من خلال مكررات على ارتفاع عالٍ (مدار ثابت بالنسبة للأرض). بدأ إطلاق أول أقمار صناعية في عام 1957.

مزايا هذا النوع من الاتصال واضحة:

الحد الأدنى لعدد أجهزة إعادة الإرسال (عمليًا ، يكفي واحد أو ساتلان لتوفير اتصالات عالية الجودة) ؛

تحسين الخصائص الأساسية للإشارة (بدون تداخل ، زيادة مسافة الإرسال ، تحسين الجودة) ؛

زيادة في منطقة التغطية.

اليوم ، تعد معدات الاتصالات الساتلية مجمعًا معقدًا ، لا يتكون فقط من مكررات مدارية ، ولكن أيضًا محطات أرضية قاعدية تقع في أجزاء مختلفة من الكوكب.

2. الوضع الحالي لشبكة الاتصالات الفضائية

من بين العديد من مشاريع MSS (Mobile Satellite) التجارية التي تقل عن 1 GHz ، تم تنفيذ نظام Orbcomm واحد ، والذي يتضمن 30 ساتلًا غير مستقر بالنسبة إلى الأرض (non-GSO) يوفر تغطية الأرض.

نظرًا لاستخدام نطاقات التردد المنخفضة نسبيًا ، يسمح النظام بتوفير خدمات نقل البيانات منخفضة السرعة لأجهزة المشتركين البسيطة منخفضة التكلفة ، مثل بريد إلكتروني، ثنائية الاتجاه ، خدمات التحكم عن بعد. المستخدمون الرئيسيون لـ Orbcomm هم شركات النقل ، حيث يوفر هذا النظام حلاً فعالاً من حيث التكلفة للتحكم في نقل البضائع وإدارتها.

المشغل الأكثر شهرة في سوق MSS هو Inmarsat. يوجد في السوق حوالي 30 نوعًا من أجهزة المشتركين ، المحمولة والمتنقلة: للاستخدامات البرية والبحرية والجوية ، حيث توفر نقل الصوت والفاكس والبيانات بسرعات تتراوح من 600 بت في الثانية إلى 64 كيلوبت في الثانية. تتنافس Inmarsat مع ثلاثة أنظمة MSS ، بما في ذلك Globalstar و Iridium و Thuraya.

يوفر الأولان تغطية شبه كاملة لسطح الأرض من خلال استخدام كوكبات كبيرة ، على التوالي ، تتكون من 40 و 79 ساتلاً غير مستقر بالنسبة إلى الأرض. أصبحت Pre Thuraya عالمية في عام 2007 بإطلاق قمر صناعي ثالث ثابت بالنسبة إلى الأرض (GEO) سيغطي الأمريكتين حيث لا يتوفر حاليًا. توفر جميع الأنظمة الثلاثة خدمات الاتصال الهاتفي والبيانات منخفضة السرعة لأجهزة الاستقبال المماثلة من حيث الوزن والحجم الهواتف المحمولة GSM.

يلعب تطوير أنظمة الاتصالات الساتلية دورًا مهمًا في تكوين مساحة معلومات واحدة على أراضي الولاية ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بالبرامج الفيدرالية للقضاء على الفجوة الرقمية ، وتطوير البنية التحتية الوطنية والمشاريع الاجتماعية. أهم البرامج الفيدرالية المستهدفة في أراضي الاتحاد الروسي هي مشاريع "تطوير البث التلفزيوني والإذاعي" و "القضاء على الفجوة الرقمية". المهام الرئيسية للمشاريع هي تطوير الرقمية التلفزيون على الهواءوشبكات الاتصالات وأنظمة النفاذ واسع النطاق إلى شبكات المعلومات العالمية وتوفير خدمات متعددة الخدمات للأشياء المتنقلة والمتنقلة. بالإضافة إلى المشاريع الفيدرالية ، يوفر تطوير أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية فرصًا جديدة لحل مشاكل سوق الشركات. تتوسع مجالات تطبيق تقنيات الأقمار الصناعية وأنظمة الاتصالات الساتلية المختلفة بشكل سريع كل عام.

أحد العوامل الرئيسية في التطوير الناجح لتقنيات الأقمار الصناعية في روسيا هو تنفيذ برنامج تطوير الكوكبة المدارية للاتصالات المدنية والأقمار الصناعية الإذاعية ، بما في ذلك الأقمار الصناعية في مدارات بيضاوية للغاية.

تطوير أنظمة الاتصالات الفضائية

الدوافع الرئيسية لتطوير صناعة الاتصالات الساتلية في روسيا اليوم هي:

إطلاق شبكات في النطاق Ka (على الأقمار الصناعية الروسية "EXPRES-AM5" ، "EXPRES-AM6") ،

التطوير النشط لقطاع الاتصالات المتنقلة والمتنقلة على منصات النقل المختلفة ،

دخول مشغلي الأقمار الصناعية إلى السوق الشامل ،

تطوير حلول لتنظيم القنوات الأساسية لشبكات الاتصالات الخلوية في تطبيقات Ka-band و M2M.

الاتجاه العام في السوق العالمية خدمات الأقمار الصناعيةهو النمو السريع لمعدلات البيانات المقدمة على موارد الأقمار الصناعية ، وتلبية المتطلبات الأساسية لتطبيقات الوسائط المتعددة الحديثة وتلبية التطور برمجةوالنمو في حجم البيانات المرسلة في قطاعي الشركات والقطاع الخاص.
في شبكات الاتصالات الساتلية العاملة في النطاق Ka ، يرتبط الاهتمام الأكبر بتطوير الخدمات للقطاع الخاص والشركات في مواجهة انخفاض تكلفة السعة الساتلية المنفذة على سواتل النطاق Ka ذات النطاق الترددي العالي (الساتل عالي الإنتاجية - HTS).

استخدام أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية

تم تصميم أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية لتلبية احتياجات الاتصالات والوصول إلى الإنترنت عبر الأقمار الصناعية في أي مكان في العالم. هناك حاجة إليها عند الحاجة إلى زيادة الموثوقية والتسامح مع الخطأ ، يتم استخدامها لنقل البيانات عالية السرعة في تنظيم اتصالات هاتفية متعددة القنوات.

تتمتع أنظمة الاتصالات المتخصصة بعدد من المزايا ، ولكن المفتاح هو القدرة على تنفيذ اتصالات هاتفية عالية الجودة خارج مناطق تغطية محطات الاتصالات الخلوية.

تتيح أنظمة الاتصالات هذه إمكانية العمل من الطاقة الذاتية لفترة طويلة وتكون في وضع انتظار المكالمات ، وهذا يحدث بسبب انخفاض أداء الطاقة لمعدات المستخدم وخفة الوزن وهوائي متعدد الاتجاهات.

يوجد حاليا الكثير أنظمة مختلفةاتصالات الأقمار الصناعية. كل لها مزاياها وعيوبها. بالإضافة إلى ذلك ، يقدم كل مصنع للمستخدمين مجموعة فردية من الخدمات (الإنترنت والفاكس والتلكس) ، ويحدد مجموعة من الوظائف لكل منطقة تغطية ، ويحسب أيضًا تكلفة معدات الأقمار الصناعية وخدمات الاتصالات. في روسيا ، أهمها:إنمارسات ، إيريديوم والثريا.

مجالات استخدام أنظمة الاتصالات الساتلية (SSS): الملاحة والوزارات والإدارات والهيئات الإدارية لهياكل ومؤسسات الدولة ووزارة حالات الطوارئ ووحدات الإنقاذ.

أول نظام اتصالات عبر الأقمار الصناعية المحمول في العالم يقدم مجموعة كاملة من الخدمات الحديثة للمستخدمين حول العالم:، وفي روح.

يتمتع نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية إنمارسات (إنمارسات) بعدد من المزايا:

منطقة التغطية - كامل أراضي الكرة الأرضية ، باستثناء المناطق القطبية

جودة الخدمات المقدمة

سرية

ملحقات إضافية (أطقم سيارات ، أجهزة فاكس ، إلخ.)

مكالمات واردة مجانية

التوفر قيد الاستخدام

نظام عبر الإنترنت لفحص حالة الحساب (الفواتير)

مستوى عالٍ من الثقة بين المستخدمين ، تم اختباره بمرور الوقت (أكثر من 25 عامًا من الوجود و 210 آلاف مستخدم حول العالم)

الخدمات الرئيسية لنظام الاتصالات الفضائية انمارسات (انمارسات):

هاتف

فاكس

بريد إلكتروني

نقل البيانات (بما في ذلك السرعة العالية)

تلكس (لبعض المعايير)

GPS

الأول في العالم النظام العالميالاتصالات عبر الأقمار الصناعية التي تعمل في أي مكان في العالم ، بما في ذلك مناطق القطب الجنوبي والشمالي. تقدم الشركة المصنعة خدمة عالمية متاحة للعمل والحياة في أي وقت من اليوم.

يتمتع نظام الاتصالات الساتلية Iridium (Iridium) بعدد من المزايا:

منطقة التغطية - كامل إقليم الكرة الأرضية

قليل خطط التعريفة

مكالمات واردة مجانية

الخدمات الرئيسية لنظام الاتصالات الساتلية Iridium (إيريديوم) :

هاتف

نقل البيانات

النداء

مشغل قمر صناعي يقدم خدمة لـ 35٪ من سكان العالم. الخدمات المنفذة في هذا النظام: أجهزة الأقمار الصناعية و GSM ، بالإضافة إلى الهواتف العمومية التي تعمل بالأقمار الصناعية. اتصالات متنقلة غير مكلفة لحرية الاتصال والحركة.

يتمتع نظام الثريا للاتصالات الفضائية بعدد من المزايا:

حجم مضغوط

القدرة على التبديل بين الأقمار الصناعية و الاتصال الخلويتلقائيا

تكلفة منخفضة للخدمات وأجهزة الهاتف

مكالمات واردة مجانية

الخدمات الرئيسية لنظام اتصالات الثريا عبر الأقمار الصناعية:

هاتف

بريد إلكتروني

نقل البيانات

GPS

3- نظام اتصالات الأقمار الصناعية

3. 1. مكررات الأقمار الصناعية

لأول مرة لسنوات من البحث ، تم استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال الساتلية المنفعلة (من الأمثلة على ذلك الأقمار الصناعية Echo و Echo-2) ، والتي كانت عاكسًا بسيطًا للإشارة الراديوية (غالبًا ما يكون كرة معدنية أو بوليمرية مع طلاء معدني) والتي لم تحمل أي جهاز إرسال واستقبال المعدات على متن الطائرة. لم يتم توزيع هذه الأقمار الصناعية.

3.2 مدارات المرسلات المستجيبات الساتلية

تنقسم المدارات التي توجد فيها أجهزة الإرسال والاستقبال عبر الأقمار الصناعية إلى ثلاث فئات:

استوائي

يميل

قطبي

أحد الاختلافات المهمة في المدار الاستوائي هو المدار الثابت بالنسبة للأرض ، حيث يدور القمر الصناعي بسرعة زاوية تساوي السرعة الزاوية للأرض ، في اتجاه يتزامن مع اتجاه دوران الأرض.

يحل المدار المائل هذه المشكلات ، ولكن نظرًا لحركة القمر الصناعي بالنسبة إلى المراقب الأرضي ، من الضروري إطلاق ثلاثة أقمار صناعية على الأقل في كل مدار من أجل توفير الوصول إلى الاتصالات على مدار الساعة.

قطبي - مدار له ميل مداري إلى مستوى خط الاستواء تسعين درجة.

4.نظام VSAT

من بين تقنيات الأقمار الصناعية ، يتم لفت الانتباه بشكل خاص إلى تطوير تقنيات الاتصالات الساتلية مثل VSAT (المحطة الطرفية ذات الفتحة الصغيرة جدًا).

على أساس معدات VSAT ، من الممكن بناء شبكات خدمات متعددة توفر جميع خدمات الاتصالات الحديثة تقريبًا: الوصول إلى الإنترنت ؛ اتصال هاتفي اتحاد الشبكات المحلية(بناء شبكات VPN) ؛ نقل المعلومات الصوتية والمرئية ؛ التكرار في قنوات الاتصال الحالية ؛ جمع البيانات والرصد و جهاز التحكمالمنشآت الصناعية وأكثر من ذلك بكثير.

القليل من التاريخ. يبدأ تطوير شبكات VSAT بإطلاق أول قمر صناعي للاتصالات. في أواخر الستينيات ، في سياق التجارب على القمر الصناعي ATS-1 ، تم إنشاء شبكة تجريبية تتكون من 25 محطة أرضية واتصالات هاتفية عبر الأقمار الصناعية في ألاسكا. تم دمج Linkabit ، أحد المبدعين الأصليين لـ Ku-band VSAT ، مع M / A-COM ، التي أصبحت فيما بعد المورد الرئيسي لمعدات VSAT. استحوذت Hughes Communications على القسم من M / A-COM ، وحولتها إلى Hughes Network Systems. على هذه اللحظة Hughes Network Systems هي المزود الرائد عالميًا لشبكات اتصالات الأقمار الصناعية ذات النطاق العريض. تتضمن شبكة الاتصالات الساتلية القائمة على VSAT ثلاثة عناصر رئيسية: محطة تحكم مركزية (CCS) ، وساتل مكرر ، ومطاريف VSAT للمشتركين.

4.1 مكرر الأقمار الصناعية

تُبنى شبكات VSAT على أساس سواتل مكرر ثابت بالنسبة إلى الأرض. أهم خصائص القمر الصناعي هي قوة أجهزة الإرسال الموجودة على متنه وعدد قنوات الترددات الراديوية (جذوع أو أجهزة الإرسال والاستقبال) الموجودة عليه. يبلغ عرض صندوق الأمتعة القياسي 36 ميجاهرتز ، وهو ما يتوافق مع أقصى إنتاجية يبلغ حوالي 40 ميجابت في الثانية. في المتوسط ​​، تتراوح قوة أجهزة الإرسال من 20 إلى 100 واط. في روسيا ، يمكن الاستشهاد بأقمار يامال للاتصالات والبث كأمثلة على الأقمار الصناعية المكررة. وهي مصممة لتطوير الجزء الفضائي من OAO Gascom وتم تثبيتها في المواقع المدارية 49 درجة شرقا. د و 90 درجة في. د.

4.2 محطات VSAT الخاصة بالمشتركين

محطة VSAT الخاصة بالمشترك هي محطة اتصالات ساتلية صغيرة بهوائي يبلغ قطره من 0.9 إلى 2.4 متر ، وهي مصممة أساسًا لتبادل البيانات بشكل موثوق عبر القنوات الفضائية. تتكون المحطة من جهاز تغذية هوائي ووحدة تردد راديو خارجية ووحدة داخلية (مودم قمر صناعي). الوحدة الخارجية عبارة عن جهاز إرسال واستقبال صغير أو مجرد جهاز استقبال. توفر الوحدة الداخلية إقران قناة القمر الصناعي بجهاز المستخدم الطرفي (كمبيوتر ، خادم LAN ، هاتف ، فاكس ، إلخ).

5. تقنية VSAT

هناك نوعان رئيسيان من الوصول إلى قناة فضائية: ثنائي الاتجاه (مزدوج) وذي اتجاه واحد (بسيط ، غير متماثل أو مشترك).

عند تنظيم وصول أحادي الاتجاه ، جنبًا إلى جنب مع معدات الأقمار الصناعيةتستخدم بالضرورة قناة اتصال أرضية (خط هاتف ، ألياف بصرية ، شبكات خلوية ، إيثرنت راديوي) ، والتي تُستخدم كقناة طلب (تسمى أيضًا قناة عكسية).

مخطط وصول أحادي الاتجاه باستخدام بطاقة DVB وخط هاتف كقناة عكسية.

مخطط وصول ثنائي الاتجاه باستخدام معدات HughesNet (Hughes Network Systems).

يوجد اليوم العديد من مشغلي شبكات المحطات الطرفية ذات الفتحات الصغيرة جدًا (VSAT) في روسيا ، والتي تخدم حوالي 80.000 محطة VSAT. تقع 33٪ من هذه المحطات في المقاطعة الفيدرالية المركزية ، و 13٪ في كل من مقاطعات سيبيريا والأورال الفيدرالية ، و 11٪ في الشرق الأقصى و5-8٪ في كل منطقة فيدرالية أخرى. من بين أكبر المشغلين ، تجدر الإشارة إلى:

6- نظام الاتصالات العالمية عبر الأقمار الصناعية Globalstar

في روسيا ، مشغل نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية Globalstar هو شركة مساهمة مقفلة GlobalTel. بصفتها المزود الحصري لخدمات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة العالمية لنظام Globalstar ، توفر CJSC GlobalTel خدمات الاتصال في جميع أنحاء العالم الاتحاد الروسي. بفضل إنشاء CJSC "GlobalTel" ، يتمتع سكان روسيا بفرصة أخرى للتواصل عبر الأقمار الصناعية من أي مكان في روسيا إلى أي مكان في العالم تقريبًا.

يوفر نظام Globalstar اتصالات ساتلية عالية الجودة لمشتركيها بمساعدة 48 من الأقمار الصناعية العاملة و 8 أقمار صناعية احتياطية منخفضة المدار تقع على ارتفاع 1410 كم. (876 ميلا) من سطح الأرض. يوفر النظام تغطية عالمية لكامل سطح الكرة الأرضية تقريبًا بين 700 خط عرض شمال وجنوب مع امتداد يصل إلى 740. الأقمار الصناعية قادرة على استقبال إشارات تصل إلى 80٪ من سطح الأرض ، أي من أي مكان تقريبًا على الكرة الأرضية ، باستثناء المناطق القطبية وبعض مناطق الجزء الأوسط من المحيطات. الأقمار الصناعية للنظام بسيطة وموثوقة.

6.1 مجالات تطبيق نظام Globalstar

تم تصميم نظام Globalstar لتوفير خدمات عالية الجودة عبر الأقمار الصناعية لمجموعة واسعة من المستخدمين ، بما في ذلك: الصوت ، وخدمة الرسائل القصيرة ، والتجوال ، وتحديد المواقع ، والفاكس ، والبيانات ، والإنترنت عبر الهاتف المحمول.

يمكن للمشتركين الذين يستخدمون الأجهزة المحمولة والمتنقلة أن يكونوا رجال أعمال وأفراد يعملون في مناطق غير مغطاة الشبكات الخلوية، أو تفاصيل العمل التي تتضمن رحلات عمل متكررة إلى الأماكن التي لا يوجد فيها اتصال أو جودة اتصال رديئة.

تم تصميم النظام ليناسب عدد كبير من المستهلكين: ممثلي وسائل الإعلام والجيولوجيين والعاملين في استخراج ومعالجة النفط والغاز والمعادن الثمينة والمهندسين المدنيين ومهندسي الطاقة. يمكن لموظفي الهياكل الحكومية في روسيا - الوزارات والإدارات (على سبيل المثال ، وزارة حالات الطوارئ) استخدام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بنشاط في أنشطتهم. يمكن أن تكون المجموعات الخاصة للتركيب على المركبات فعالة عند استخدامها في المركبات التجارية ، وصيد الأسماك وأنواع أخرى من السفن البحرية والنهرية ، والنقل بالسكك الحديدية ، وما إلى ذلك.

7.1 أنظمة اتصالات الأقمار الصناعية المتنقلة

من سمات معظم أنظمة اتصالات الأقمار الصناعية المتنقلة الحجم الصغير للهوائي المطرافي ، مما يجعل استقبال الإشارة صعبًا. لكي تكون قوة الإشارة التي تصل إلى المستقبل كافية ، يتم تطبيق أحد حلين:

الأقمار الصناعية في مدار ثابت بالنسبة للأرض. نظرًا لأن هذا المدار يبعد 35786 كيلومترًا عن الأرض ، يلزم وجود جهاز إرسال قوي على القمر الصناعي. يتم استخدام هذا النهج من قبل نظام Inmarsat (الذي تتمثل مهمته الرئيسية في توفير خدمات الاتصالات للسفن) وبعض مشغلي الاتصالات الساتلية الشخصية الإقليمية (على سبيل المثال ، Thuraya).

7.1 الإنترنت عبر الأقمار الصناعية

الإنترنت عبر الأقمار الصناعية - طريقة لتوفير الوصول إلى الإنترنت باستخدام تقنيات الاتصال عبر الأقمار الصناعية (عادةً في معيار DVB-S أو DVB-S2).

خيارات الوصول

هناك طريقتان لتبادل البيانات عبر الأقمار الصناعية:

• اتجاه واحد (اتجاه واحد) ، وأحيانًا يُطلق عليه أيضًا "غير متماثل" - عندما تُستخدم قناة ساتلية لاستقبال البيانات ، وتُستخدم القنوات الأرضية المتاحة للإرسال

  ثنائية الاتجاه (ثنائية الاتجاه) ، تسمى أحيانًا "متناظرة" - عند استخدام القنوات الفضائية لكل من الاستقبال والإرسال ؛

طريقة واحدة للإنترنت عبر الأقمار الصناعية

يشير الإنترنت عبر الأقمار الصناعية أحادي الاتجاه إلى أن المستخدم لديه طريقة قائمة للاتصال بالإنترنت. كقاعدة عامة ، هذه قناة بطيئة و / أو باهظة الثمن (اتصال GPRS / EDGE ، ADSL حيث تكون خدمات الوصول إلى الإنترنت ضعيفة التطور والسرعة محدودة ، وما إلى ذلك). يتم إرسال الطلبات إلى الإنترنت فقط من خلال هذه القناة.

اتجاهين للإنترنت عبر الأقمار الصناعية

يعني الإنترنت عبر الأقمار الصناعية ثنائي الاتجاه تلقي البيانات من القمر الصناعي وإعادة إرسالها أيضًا عبر القمر الصناعي. تتميز هذه الطريقة بجودة عالية جدًا ، حيث تتيح لك تحقيق سرعات عالية أثناء الإرسال والإرسال ، ولكنها مكلفة للغاية وتتطلب إذنًا لمعدات الإرسال اللاسلكي (ومع ذلك ، غالبًا ما يعتني الموفر بالأخير). التكلفة العالية للإنترنت ثنائي الاتجاه لها ما يبررها تمامًا بسبب الاتصال الأكثر موثوقية في المقام الأول. على عكس الوصول أحادي الاتجاه ، لا يتطلب الإنترنت عبر الأقمار الصناعية ثنائي الاتجاه أي موارد إضافية (بخلاف الطاقة بالطبع).

ميزة الوصول إلى الإنترنت عبر الأقمار الصناعية "ثنائية الاتجاه" هي التأخير الكبير بدرجة كافية في قناة الاتصال. حتى تصل الإشارة إلى المشترك في القمر الصناعي ومن القمر الصناعي إلى محطة اتصالات الأقمار الصناعية المركزية ، سيستغرق الأمر حوالي 250 مللي ثانية. نفس المبلغ مطلوب لرحلة العودة. بالإضافة إلى التأخيرات التي لا مفر منها في معالجة الإشارات ومن أجل الانتقال "عبر الإنترنت". ونتيجة لذلك ، فإن زمن اختبار الاتصال على ارتباط ساتلي ثنائي الاتجاه يبلغ حوالي 600 مللي ثانية أو أكثر. هذا يفرض بعض التفاصيل على تشغيل التطبيقات عبر الإنترنت عبر الأقمار الصناعية وهو أمر محزن بشكل خاص للاعبين المتحمسين.

ميزة أخرى هي أن المعدات من مختلف الصانعين غير متوافقة عمليا مع بعضها البعض. بمعنى ، إذا اخترت مشغلًا واحدًا يعمل على نوع معين من المعدات (على سبيل المثال ، ViaSat ، و Hughes ، و Gilat EMS ، و Shiron ، وما إلى ذلك) ، فيمكنك فقط الذهاب إلى المشغل باستخدام نفس المعدات. تم دعم محاولة تنفيذ توافق المعدات من جهات تصنيع مختلفة (معيار DVB-RCS) من قبل عدد صغير جدًا من الشركات ، وهي اليوم تقنية "خاصة" أكثر من كونها معيارًا مقبولًا بشكل عام.

معدات للإنترنت عبر الأقمار الصناعية أحادية الاتجاه

8. مساوئ الاتصالات الساتلية

ضعف المناعة ضد الضوضاء

تتسبب المسافات الشاسعة بين المحطات الأرضية والساتل في أن تكون نسبة الإشارة إلى الضوضاء في جهاز الاستقبال منخفضة جدًا (أقل بكثير من معظم وصلات الميكروويف). من أجل توفير احتمال خطأ مقبول في ظل هذه الظروف ، من الضروري استخدام هوائيات كبيرة وعناصر ضوضاء منخفضة وشفرات معقدة لتصحيح الأخطاء. هذه المشكلة حادة بشكل خاص في أنظمة الاتصالات المتنقلة ، حيث أن لها حدًا لحجم الهوائي ، وكقاعدة عامة ، على قدرة المرسل.

تأثير الغلاف الجوي

تتأثر جودة الاتصالات الساتلية بشدة بالتأثيرات في طبقة التروبوسفير والأيونوسفير.

الامتصاص في طبقة التروبوسفير

يعتمد امتصاص الغلاف الجوي للإشارة على ترددها. يبلغ الحد الأقصى للامتصاص 22.3 جيجاهرتز (رنين بخار الماء) و 60 جيجاهرتز (رنين الأكسجين). بشكل عام ، يؤثر الامتصاص بشكل كبير على انتشار الإشارات فوق 10 جيجاهرتز (أي بدءًا من النطاق Ku). بالإضافة إلى الامتصاص ، أثناء انتشار الموجات الراديوية في الغلاف الجوي ، هناك تأثير خبو ، وسببه هو الاختلاف في مؤشرات الانكسار لطبقات مختلفة من الغلاف الجوي.

تأثيرات الأيونوسفير

تأخير نشر

تؤثر مشكلة تأخير انتشار الإشارة ، بطريقة أو بأخرى ، على جميع أنظمة الاتصالات الساتلية. تتمتع الأنظمة التي تستخدم جهاز إرسال مستجيب ساتليًا في مدار ثابت بالنسبة إلى الأرض بأعلى زمن انتقال. في هذه الحالة ، يبلغ التأخير بسبب محدودية سرعة انتشار الموجة الراديوية حوالي ms 250 ، ومع مراعاة تأخيرات تعدد الإرسال والتبديل ومعالجة الإشارة ، يمكن أن يصل التأخير الإجمالي إلى 400 مللي ثانية. يعد تأخير الانتشار أمرًا غير مرغوب فيه للغاية في تطبيقات الوقت الحقيقي مثل المهاتفة. في هذه الحالة ، إذا كان وقت انتشار الإشارة عبر قناة الاتصال الساتلي 250 مللي ثانية ، فلا يمكن أن يكون الفارق الزمني بين النسخ المتماثلة للمشتركين أقل من 500 مللي ثانية. في بعض الأنظمة (على سبيل المثال ، أنظمة VSAT التي تستخدم طوبولوجيا نجمية) ، تُرسل الإشارة مرتين عبر وصلة ساتلية (من مطراف إلى موقع مركزي ، ومن موقع مركزي إلى مطراف آخر). في هذه الحالة ، يتم مضاعفة إجمالي التأخير.

9. الخلاصة

بالفعل في المراحل الأولى من إنشاء أنظمة الأقمار الصناعية ، أصبح تعقيد العمل الذي ينتظرنا واضحًا. كان من الضروري إيجاد الوسائل المالية ، وتطبيق الجهود الفكرية للعديد من فرق العلماء ، وتنظيم العمل في المرحلة التنفيذ العملي. ولكن على الرغم من ذلك ، فإن الشركات عبر الوطنية ذات رأس المال الحر تشارك بنشاط في حل المشكلة. علاوة على ذلك ، لا يتم تنفيذ مشروع واحد ، بل عدة مشاريع موازية. يتنافس مطورو الشركات بعناد على المستهلكين في المستقبل ، من أجل الريادة العالمية في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية.

في الوقت الحاضر ، يتم دمج محطات الاتصالات الساتلية في شبكات نقل البيانات. إن الجمع بين مجموعة من المحطات الموزعة جغرافيًا في شبكة يجعل من الممكن تزويد المستخدمين بمجموعة واسعة من الخدمات والفرص ، فضلاً عن الاستخدام الفعال لموارد الأقمار الصناعية. في مثل هذه الشبكات ، توجد عادة محطة تحكم واحدة أو أكثر توفر تشغيل المحطات الأرضية في كل من الوضعين الذي يديره المسؤول والأسلوب الآلي بالكامل.

تعتمد ميزة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية على خدمة المستخدمين البعيدين جغرافيًا دون تكاليف إضافية للتخزين الوسيط والتبديل.

تُقارن شبكات SSN باستمرار وبغيرة بشبكات اتصالات الألياف البصرية. إن إدخال هذه الشبكات يتسارع بسبب التطور التكنولوجي السريع للمجالات ذات الصلة من الألياف البصرية ، مما يثير تساؤلات حول مصير SSN. على سبيل المثال ، التطوير والتخطيط ، والأهم من ذلك ، أن إدخال الترميز المتسلسل (المركب) يقلل بشكل كبير من احتمال حدوث خطأ بت غير مصحح ، والذي بدوره يسمح لك بالتغلب على المشكلة الرئيسية لـ CCC - الضباب والمطر.

12. قائمة المصادر المستخدمة

1

Baranov V. I. Stechkin B. S. المشاكل الاندماجية المتطرفة و بهم

التطبيقات ، M: Nauka ، 2000 ، ص. 198.

Bertsekas D. Gallagher R. شبكات نقل البيانات. م: مير ، 2000 ، ص. 295.

بلاك يو شبكات الكمبيوتر: البروتوكولات والمعايير والواجهات ، م: مير ، 2001 ، ص. 320.

Bolshova G. "اتصالات الأقمار الصناعية في روسيا:" Pamir "، Iridium ، Globalstar ..." "الشبكات" - 2000 - №9. - مع. 20-28.

Efimushkin V. A. الجوانب الفنية لأنظمة الاتصالات الساتلية "الشبكات" - 2000 - رقم 7. - مع. 19-24.

نيفدييف إل م. التقنيات الحديثةالأقمار الصناعية للاتصالات // "نشرة الإتصالات" - 2000 - رقم 12. - ص. 30-39.

Nevdyaev L.M. Odyssey على ارتفاعات متوسطة من "الشبكة" - 2000 - رقم 2. - مع. 13-15.

SPC "Elsov" ، بروتوكول حول تنظيم ومنطق شبكة نقل البيانات عبر الأقمار الصناعية "Banker". - 2004 ، ص. 235.

سميرنوفا أ. مشاريع الانظمةاتصالات الأقمار الصناعية و HF موسكو ، 2000 ، ص.

سميرنوفا أ. اتصالات الأقمار الصناعية الشخصية ، المجلد 64 ، موسكو ، 2001 ، ص.