Мобилни сателитни комуникации

Въведение

Всяка комуникационна система в крайна сметка зависи от някои основни системни параметри, които определят качеството на комуникацията.

Така че, ако за клетъчна комуникация такъв основен параметър е височината на антената основна станция, тогава за сателитните комуникационни системи е видът на нейната орбита космически сегменти характеристики на орбитата. Като цяло всяка сателитна комуникационна система се състои от три сегмента, както бе споменато по-горе: космос (или космическо съзвездие), наземен (наземни сервизни станции, шлюзови станции) и потребителски сегмент (директно терминали, разположени при потребителя).

Фигура 1 Структурата на сателитната комуникационна система на примера на VSAT мрежата на Държавно предприятие "Космическа" комуникация"

Според вида на използваните орбити сателитните комуникационни системи се разделят на два класа: системи със спътници в геостационарна орбита (GEO) (надморска височина 36 000 km; броят на спътниците за съзвездието GEO е 3, един сателит покрива 34% от земната повърхност. повърхност;комуникации - 600 ms) и негеостационарни.

Фигура 2. Орбити и зони на покритие на земната повърхност на примера на геостационарното космическо съзвездие на системата INMARSAT

Негеостационарните спътникови системи от своя страна се разделят на MEO със средна надморска височина (височина - 5000-15000 km; брой космически кораби - 8-12; зона на покритие на един спътник - 25-28%; забавяне на гласа предаване за глобални комуникации - 250-400 ms) и LEO с ниска орбита (височина - 500-2000 km; брой космически кораби - 48-66; зона на покритие на един спътник - 3-7%; забавяне на предаването на глас за глобална комуникация - 170-300 ms).

Повечето от съществуващите сателитни комуникационни системи имат геостационарни спътникови съзвездия, което е лесно обяснимо: малък брой спътници, покритие на цялата повърхност на земята. Голямото забавяне на сигнала обаче ги прави приложими, като правило, само за радио и телевизионно излъчване. За системите за радиотелефонна комуникация голямото забавяне на сигнала е крайно нежелателно, тъй като води до лошо качество на комуникацията и увеличаване на цената на потребителския сегмент. Следователно, първоначално повечето сателитни комуникационни системи осигуряваха предимно фиксирани сателитни комуникации (комуникация между стационарни обекти) и едва с въвеждането цифрови методикомуникациите и изстрелването на негеостационарни космически кораби, мобилните сателитни комуникации са широко развити. Обърнете внимание, че съвременните мобилни сателитни комуникационни системи, първо, са съвместими с традиционните наземни мобилни комуникационни системи (предимно с цифрови клетъчни) и, второ, взаимодействието на мобилни сателитни радио мрежи с обществената телефонна мрежа е възможно на всяко ниво. (локално, вътрешнозонови, междуградски).

Основните глобални мобилни сателитни комуникационни оператори, известни в Русия

Система Iridium (международен консорциум Iridium lls, Вашингтон). Глобалната мобилна персонална сателитна комуникационна система Iridium е предназначена да предоставя комуникационни услуги с мобилни и фиксирани обекти, разположени по целия свят. Космическият сегмент на системата се състоеше от 66 основни (височина на орбита 780 км над повърхността на Земята) и 6 резервни спътника (645 км). Системата предоставя на абонатите следните услуги: пренос на глас (2,4 Kbps), пренос на данни и телефакс със същата скорост, персонален разговор и определяне на местоположение.

Като много скъп проект (повече от 5 милиарда долара), Iridium постави свръхвисоки цени за терминали и трафик в началния етап на развитие, като погрешно се насочи само към много богати потребители на услугата. Освен това по време на експлоатация възникнаха технически и финансови проблеми, непредвидени от проекта, които доведоха консорциума до фалит.

Система Globalstar (Globalstar ltd., Сан Хосе, Калифорния). Системата за глобални мобилни персонални сателитни комуникации "Globalstar" е предназначена да предоставя комуникационни услуги с мобилни и фиксирани обекти, разположени на земното кълбо между 700* северна ширина. и 700* S

Преносимите терминали на системата "Globalstar" се произвеждат в няколко модификации, за да се гарантира възможността за тяхното използване както за организиране на комуникация в системата "Globalstar", така и в мрежи за наземна клетъчна комуникация на стандартите GSM, AMPS, CDMA.

Космическият сегмент на системата представлява съзвездие от 48 основни и 8 резервни спътника, с тегло под 450 kg, поставени в кръгови орбити на височина 1414 km над повърхността на Земята. Сателитите от първо поколение са проектирани да работят в режим на пълно натоварване най-малко 7,5 години.

За покриване на населената територия на земното кълбо се предвижда изграждането на около 50 интерфейсни станции, осигуряващи максимално покритие (до 85%) на земната повърхност с космическия сегмент на системата. На първия етап от развитието на системата са изградени 38 интерфейсни станции. В Русия действат 3 такива станции: в Московска област (Павлов Посад), в Новосибирск и в Хабаровск. Тези станции осигуряват предоставянето на мобилни услуги с високо качество на практически в цяла Русия на юг от 700 северна ширина. Всяка от тези станции е свързана към руската обществена мрежа. Системата Globalstar работи в Русия от май 2000 г.

ICO система (международна компания ICO Global Communications). Системата за глобални мобилни персонални сателитни комуникации "ICO" е предназначена да предоставя комуникационни услуги с мобилни и фиксирани обекти по целия свят, включително полярните региони. Компанията "ICO Global Communications" е създадена по инициатива на международната организация "INMARSAT". Това е наистина международна организация. Нито една от страните не играе доминираща роля в него. Повече от 60 компании по света са ICO инвеститори.

Предвижда се системата ICO да работи във връзка с клетъчни комуникационни системи, предоставяйки услуги на региони и зони, които не са обхванати от клетъчни системирадио комуникации. Според проекта повечето от абонатните терминали на системата ICO ще бъдат персонални джобни телефони, способни да работят в два режима (сателитен/наземен клетъчен). Приблизителната цена на абонатния терминал на ICO системата е $1000, една минута трафик е $1.

Космическият сегмент на системата ще бъде представен от съзвездие от 10 основни и 2 резервни спътника в орбитата на MEO на височина приблизително 10 390 km над земната повърхност.

Характеристика на тази система ще бъде специално създадена мрежа "IcoNet", която ще свързва дванадесет сателитни възли за достъп (SAN), разположени по целия свят, с "интелигентни" комуникационни линии и ще осигурява бърза връзка на обществени мрежи с мобилни терминали и мобилни терминали един към друг, независимо от местоположението им. На територията на Русия се планира изграждането на един USD. Инфраструктурата на наземния сегмент на системата ICO се основава на доказана архитектура на GSM мрежи, както и стандартни компоненти, използвани в големи количества, за да се гарантира съвместимостта на системата ICO с други стандарти за наземна клетъчна комуникация.

Системата ICO планира да предостави на потребителите следните видове услуги: телеуслуги, услуги за транспортна среда, услуги, предоставяни в системата GSM, услуги за съобщения и роуминг.

Teleservices ще предоставя услуги като: цифрова телефония, спешни повиквания, предаване на факс от група 3 със скорост до 14,4 kbps и услуги за кратки съобщения. В същото време цифровата телефония ще осигури качество на гласа, подобно на това, предоставяно от съществуващите наземни мобилни радиостандарти.

Освен това системата ICO планира да предоставя услуги за предаване на нискоскоростни прозрачни и непрозрачни данни в асинхронен режим при скорости от 300, 1200, 2400, 4800 и 9600 bps и прозрачни данни в синхронен режим при скорости от 1200, 2400, 4800 и 9600 bps./С.

Поради финансовите проблеми на консорциума беше решено ICO Global Communications да се слее с Teledesic Corporation, което би отложило началото на услугите до 2003 г. Един USD на територията на Русия трябва да бъде построен до същата дата. Очаква се 450 000 абонати да използват ICO системата в Русия.

Система ИНМАРСАТ(компания «INMARSAT ltd.», Лондон). INMARSAT притежава сателити, инсталирани в геостационарна орбита на следните позиции: 54*W, 15.5*W, 64.5*E, 178*E. Това осигурява почти глобална връзка между 75 * S.l. и 75* с.л.

Повече от 50 земни станции работят в системата INMARSAT, осигурявайки комуникация с мобилно оборудване, инсталирано на морски и речни кораби, сондажни платформи, самолети, превозни средства (на практика няма в Русия), в бизнес случаи.

Използват се следните видове мобилни станции: "INMARSAT-A", "INMARSAT-B", "INMARSAT-M", "INMARSAT-mini-M", "INMARSAT-C", "INMARSAT-D +" (пейджър с отговор), "INMARSAT-aero" ( различни видове). Изброените видове станции имат различни физически и електрически характеристики, което определя голяма разлика в цената на станциите, тарифата за комуникация и нейното качество (скорост на предаване на информация, качество на предаване на глас).

В момента в системата INMARSAT работят около 170 хиляди станции от всякакъв тип, от които около 10 хиляди имат руски номера (са руски).

Система ORBCOM (ORBCOM Global, Далас, Вирджиния). Комуникационната система ORBCOM е предназначена за двупосочно предаване на данни и определяне на местоположението на обекти с помощта на нискоорбитални изкуствени спътници на Земята (от 28 до 48 спътника). Предаването на данни по линията сателит-Земя се осъществява със скорост 4,8 Kbps, а по линията Земя-сателит - 2,4 Kbps. Системата е разработена в САЩ от ORBCOM Global, за да отговори на нуждите от обмен на информация с райони, отдалечени от съществуващата наземна телекомуникационна инфраструктура.

Основният недостатък на системата е липсата на телефонна услуга.

Новини от глобални сателитни оператори

Един от най-сензационните и известни проекти за глобални сателитни комуникации е проектът на концерна Iridium. През ноември 2000 г. съдът по несъстоятелността на САЩ прехвърли контрола върху Iridium на фирма за рисков капитал. В резултат на това тази привидно отдавна изгубена компания получи проект на стойност 72 милиона долара за оборудване на Министерството на отбраната на САЩ с мобилни сателитни комуникации. Това е още по-интересно, защото търгът бе спечелен срещу друг голям и най-динамично развиващ се оператор в момента - компанията Globalstar.

Тази година като цяло беше неуспешна за Globalstar (въпреки получаването на голяма поръчка за оборудване на автобусни телефони в Бразилия и пускането на системата в Русия). Тя започна с отказа на основните акционери ("Loral Space & Communications Ltd" и "QUALCOMM") от по-нататъшно участие в проектите на Globalstar. Малко по-късно обаче бяха намерени така необходимите 183 милиона долара и компанията продължи дейността си. През ноември Globalstar обяви резултатите си за третото тримесечие на 2000 г. Приходите на компанията възлизат на $1,4 милиона, загубите - $97,5 милиона В сравнение със същия период на 1999 г. загубите на компанията на акция се увеличават почти пет пъти и възлизат на $1 на акция (през 1999 г. - 20 цента на акция). В края на третото тримесечие дружеството обслужва 21 300 абонати, два пъти повече от края на второто тримесечие на 2000 г. Ръководството на компанията смята, че това е изключително малко за успешното функциониране на глобалната сателитна комуникационна система, но като цяло оценява проекта като жизнеспособен и твърди, че компанията разполага с необходимите финансови ресурси за дейността си до края на май 2001 г.

В същото време загубите на Globalstar не доведоха до влошаване на финансовото състояние на неговия основен акционер QUALCOMM (доставчик на сателитни системи за предаване на данни, който е конкурент в този бизнес на ORBCOMGlobal с услуги като Trackmaile-, „Omni“ -track" и "Euteltrack"). Това се дължи главно на други проекти на концерна. QUALCOMM притежава големи технологични патенти безжична комуникация CDMA стандарт, на 3G WCDMA технология ( мобилна връзка трето поколение, стандартът е разработен от европейски компании), на 3G технологията на стандарта cdma2000 (стандартът е разработен от QUALCOMM).

American Mobile Satellite Corp продължи своя курс на разработване на комуникационни услуги за управление на флота и системи за предаване на данни през своята наземна мрежа ARDIS.

Японската компания NTT DoCoMo предоставя комуникационни услуги за националния флот. Австралийската компания "Optus" обслужва повече от 9000 абонати. Европейската мрежа EMCAT предлага пълна гама от мобилни услуги, докато белгийската мобилна сателитна мрежа IRIS осигурява сателитно предаване на данни.

Проектът на ICO Global Communications е спрян. Пускането в експлоатация на системата е планирано не по-рано от 2003 г.

На 20 октомври 2000 г. Boeing Satellite Systems успешно изстреля сателита Thuraya 1 като част от собствения си проект за внедряване на мобилни сателитни комуникации, който се очаква да обхване Близкия изток, Северна и Централна Африка, Европа, Централна Азия и Индия (брой жители - до 1,8 милиарда души).

Мобилни сателитни оператори в Русия. ИНМАРСАТ

След прекратяването на дейността на компанията Iridium в Русия останаха два мобилни сателитни комуникационни оператора: INMARSAT и Globalstar.

Системата INMARSAT е създадена през 1979 г. в СССР за установяване на сателитна комуникация с морски кораби и осигуряване на безопасността на корабоплаването. В момента INMARSAT управлява глобална сателитна констелация, която се използва за предоставяне гласови услуги, факсимилен телекс и мултимедийни комуникации за мобилни потребители. Сателитите на системата INMARSAT са разположени в геостационарна орбита. Осигурява се гарантирана комуникация средно от 70°S. до 70° с.ш Всеки сателит покрива приблизително една трета от Земята.

Въпреки това, въпреки че системата INMARSAT има доста абонати в Русия, не може да се каже, че нейното използване е широко разпространено. Основната причина е високата цена на потребителските терминали и високата тарифа за комуникация. Например, тарифата за 1 минута телефонна комуникация при използване на различни видове абонатни станции е: за "INMARSAT-A" - около 6,0-6,5 долара, за "INMARSAT-B" - около 4,0 долара, за "INMARSAT- mini- M" - около 2,5 долара, за "INMARSAT-aero" - около 6,0-6,5 долара. Цената на терминалите варира от 3000 до 15 000 долара. И така, най-често срещаният стандарт "INMARSAT-mini-M" има размерите на "лаптоп", теглото е около 2 кг, цената е $3000.

Модели на сателитни преносими терминали от типа "INMARSAT-mini-M", налични за продажба в Руската федерация

Фигура 3.TT-3060A

Мобилният телефон TT-3060A от сателитната система INMARSAT е предназначен за предаване на телефонни и факс съобщения, данни и електронна поща. Вградената батерия и преобразувател на напрежение осигуряват енергонезависима работа за 48 часа в режим на готовност и 2,5 часа в режим на разговор. Слушалката, RJ-11 2-жилен конектор за факс и съвместим с Hayes 2,4 Kbps порт за данни имат лични телефонни номера (общо 4). Възможността за защита срещу неоторизиран достъп се осигурява от вградения четец на SIM карти. Възможно е да се свърже STU-IIB/STU-III криптографско оборудване и да се използва софтуер за прехвърляне на изображения. Корпус от магнезиева сплав с тегло под 2,2 кг.

Ориз. 4. Световен телефонен хибрид

WorldPhone Hybrid осигурява достъп до международната телефонна мрежа с възможност за изпращане на факсове, данни и електронна поща. Основни характеристики: 4,8 Kbps глас, 2,4 Kbps факс, 3 часа време за разговори, осветен LCD дисплей, високоговорител, услуга за кратки съобщения (SMS), гласова/факс поща, пренасочване на повиквания, бележник.

Мобилни сателитни оператори в Русия. "Глобалстар"

Дъщерно дружество на GlobalTel (съвместно предприятие между Globalstar и Rostelecom) започна да предоставя своите услуги на територията на Руската федерация през май 2000 г. В момента е телефония (предаване на глас) и пренасочване на повиквания. В системата се предоставят и следните услуги, но все още не са внедрени: пренос на данни, факсимилна комуникация, предаване и получаване на кратки съобщения, глобален роуминг, определяне на местоположение, гласова поща, обадете се на спешна помощ.

Космическият сегмент включва съзвездие от 48 нискоорбитални (и 4 резервни) спътника, осигуряващи покритие от 70°N. до 70° и поставен от 6 сателита в 8 кръгови орбити на височина 1414 km. Системата от нискоорбитални спътници дава възможност драстично да се намали цената на абонатен терминал и минута разговор.

Потребителският сегмент се състои от преносими мобилни и стационарни крайни устройства. Устройствата могат да работят в няколко режима (до три). Устройствата с двоен и три режима, освен за достъп до системата Globalstar, могат да се използват и за достъп до наземни клетъчни мрежи в стандартите GSM, AMPS, CDMA.

Цени за абонатни терминали: мобилни $1000-1900 (в зависимост от производителя), стационарни - от $3000. Тарифа за 1 мин. изходящ трафик в рамките на Русия — $1,2-2,0 (включително тарифата за обществена мрежа).

Модели сателитни преносими мобилни терминали, налични на руския пазар, които поддържат услугите на Globalstar

Ориз. 5. Преносим абонат мобилен терминал Ericsson

Терминал на Ericsson с двоен режим. Договорът за производство на апарати включва и доставка на автомобилни и/или стационарни абонатни терминали. Работно време - Globalstar | GSM. Размери mm - 160 × 60 × 37. Тегло - 350гр. Време за разговори Globalstar /GSM часа - ?. Времето в режим на готовност на Globalstar /GSM часа е 5/36.

Ориз. 6. Преносим абонатен мобилен терминал Телит

Терминалът Telit осигурява комуникация в режими Globalstar | GSM и има следните характеристики: размери mm - 220 × 65 × 45; тегло - 300гр.; време за разговори Globalstar /GSM часа - ?; време на готовност Globalstar /GSM часа - 36/36.

Ориз. 7. Преносим мобилен абонатен терминал Qualcomm

Трирежимен терминал на Qualcomm - Globalstar | AMPS | CDMA. Размери mm - 178 × 57 × 44. Тегло - 357гр. Време за разговори Globalstar /APMS/CDMA часа - 1/1/3. Времето в режим на готовност Globalstar /AMPS/CDMA часа е 5/7/25. Дисплей 4×16 знака, адресна книга с 99 номера, бързо автоматично повторно набиране, гласова поща, получаване на съобщения, идентификатор на обаждащия се.

Заключение

В момента, въпреки някои неуспехи (фалитът на концерна Iridium, спирането на проекта ICO, загубите на Globalstar), мобилните сателитни комуникации заемат своя (какъв?) Сегмент на глобалния комуникационен пазар. Продажбите на потребителски терминали непрекъснато растат, броят на телекомуникационните оператори се увеличава (изстрелване на спътници от Boeing, разработване на ново поколение малки спътници от Intersputnik), а интересът на инвеститорите не отслабва. В същото време е необходимо постоянно да се следи развитието в този пазарен сегмент и да се държи „ръка на пулса“, така че потребителите на мобилни сателитни телефони в Русия да не се окажат в ситуация, подобна на тази, която се разви в Русия с прекратяването на концерна Iridium, когато собствениците не знаеха какво да правят с тръбите, които в един миг се превърнаха в купчина желязо. Да се ​​надяваме, че в обозримо бъдеще подобни сериозни катаклизми няма да се повторят и цената на потребителските терминали и трафик постепенно ще се изравни с цената на конвенционалните клетъчни комуникации.

Във връзка с

Съученици

Днес има два вида спътници: геостационарни и нискоорбитални. Геостационарните спътници се наричат ​​спътници в геостационарна орбита. ( геостационарна орбита- това е орбита, лежаща в равнината на екватора на височина около 36 хиляди км над повърхността на Земята).

Сателит в геостационарна орбита изглежда виси неподвижно за земен наблюдател и това отваря възможността за използване на сателити като ретранслатор на телевизионно излъчване. От произволна точка на земната повърхност, от която се вижда геостационарен спътник, към него е възможно да се насочи електромагнитното излъчване на земния предавател. високи честоти, около 75-100 GHz (l 1 \u003d 3-4 mm) Използването на по-къси дължини на вълните е ограничено от силното атмосферно поглъщане в диапазона от 300 GHz и повече (l 2 \u003d 3 cm). Този сигнал се изпраща към земната повърхност с помощта на друга сателитна антена. За да може сателитен предавател да облъчва земната повърхност, сателитът не изисква антена с голям диаметър, тъй като това лъчение трябва да бъде „размазано“ върху голяма площ, наречена зона на обслужване. Важно е как спътникът поддържа своята геостационарна позиция в орбита. Ако сателитът се отклони, той напуска, частично или напълно, от зрителното поле на наземната приемна антена. В този случай телевизионният сигнал намалява, което се проявява в изчезването на изображението на телевизионния екран и появата на шум ("сняг"). В такива случаи е необходимо да се коригира ориентацията на ефирната антена - ръчно или автоматично.

Геостационарните спътници днес изпълняват много задачи, като например: телекомуникации, радио позициониране (системи gps навигация, глонасс и др.), основната задача на повечето геостационарни спътници е да формират изображения на видимата земна повърхност. Сателитните комуникационни системи с геостационарни ретранслатори са идеални за решаване на проблеми като организиране на телевизионно и звуково излъчване на огромни територии и предоставяне на висококачествени телекомуникационни услуги на абонати в отдалечени и труднодостъпни региони. В допълнение, те могат да се използват за бързо създаване на широкомащабни корпоративни мрежи и резервиране на наземни опорни комуникационни канали на дълги разстояния. Също така, създаването на мултисервизни мрежи (комбиниране единична опаковкауслуги като пренос на данни, телефония, цифрова телевизия, видеоконференции и достъп до интернет), базирани на VSAT технология. Важно е също така да се замени, че само три геостационарни сателита са в състояние да покрият цялата повърхност на Земята. Но геостационарните спътници имат и недостатъци, най-важният от които е: Твърде много комуникационни спътници не могат да бъдат поставени в геостационарна орбита, в противен случай те ще си пречат взаимно. Следователно, в допълнение към геостационарните спътници, които скоро ще „запълнят" геостационарната орбита, е необходимо да се разработят други нискоорбитални спътникови системи, което се случва сега. Като правило, нискоорбитални спътникови комуникационни системи (SSS) ( LEO системи) включват тези, при които орбитата е в рамките на 700-1500 km, масата на спътниците е до 500 kg, орбиталното съзвездие е от няколко единици до десетки спътници-ретранслатори (SR). Системите с ниска орбита позволяват комуникация с терминали, разположени в полярните ширини, и практически нямат алтернатива при организиране на комуникация в региони с неразвита комуникационна инфраструктура и ниска гъстота на населението. Цената на мобилните комуникационни услуги от системи с ниска земна орбита е няколко пъти по-евтина от подобни услуги, предоставяни от геостационарни системи, поради използването на евтини абонатни станции и по-евтин космически сегмент. . Съществуват обаче трудности при управлението на съзвездието от такива спътници и поддържането на непрекъснатост на комуникацията.

И в заключение бих искал да кажа, че съвременните оптично-телевизионни космически съоръжения вече позволяват да се гледат обекти с размери от порядъка на метър от орбита и да се предава полученото изображение чрез сателити-ретранслатори на абонати.

Доклад по темата:

Съвременни сателитни комуникации, сателитни системи.

Основни сателитни комуникации.Първоначално появата на сателитните комуникации е продиктувана от необходимостта от предаване на големи количества информация. Първата сателитна комуникационна система беше системата Intelsat, след това бяха създадени подобни регионални организации (Eutelsat, Arabsat и други). С течение на времето делът на предаването на глас в общия обем на опорния трафик непрекъснато намалява, отстъпвайки място на предаването на данни.

С развитието на оптичните мрежи, последните започнаха да изместват сателитните комуникации от пазара на опорните комуникации.

VSAT системи. VSAT (терминал с много малка апертура) - малка сателитна наземна станция, тоест терминал с малка антена, се използва в сателитните комуникации от началото на 90-те години. VSAT системите предоставят сателитни комуникационни услуги на клиенти (обикновено малки организации), които не изискват висока честотна лента. Скоростта на трансфер на данни за VSAT обикновено е по-малка от 2048 kbps.

Фигура 3.14 - VSAT система

Потребителите на руския VSAT пазар могат да бъдат разделени на четири сегмента:

1. Правителствени агенции 2. Големи корпорации с широка мрежа от клонове и представителства. 3. Среден и малък регионален бизнес. 4. Частни потребители.

Думите "много малка бленда" се отнасят за размера на крайните антени в сравнение с по-старите опорни антени. VSAT терминалите, работещи в C-обхвата, обикновено използват антени с диаметър 1,8-2,4 м, в Ku-обхвата - 0,75-1,8 м. Антената е показана на фиг. 3.9.

VSAT системите използват технология за канализиране по заявка.

Базираната на VSAT сателитна комуникационна мрежа включва три основни елемента: централна земна станция (ако е необходимо), релеен сателит и абонатни VSAT терминали (фиг. 3.14).

Централната земна станция в сателитната комуникационна мрежа изпълнява функциите на централен възел и осигурява контрол върху работата на цялата мрежа, преразпределение на нейните ресурси, отстраняване на неизправности, фактуриране на мрежови услуги и взаимодействие с наземни комуникационни линии. Обикновено DSC се инсталира в мрежовия възел, който представлява най-много трафик. Това може да бъде например централен офис или компютърен център на компания в корпоративни мрежи или голям град в регионална мрежа.

Видове управление. При централизирано управление на такава мрежа, центърът за управление на мрежата (NCC) изпълнява функциите за контрол и управление на услугите, необходими за установяване на връзка между мрежовите абонати, но не участва в предаването на трафика. Обикновено NCC се инсталира на една от абонатните станции на мрежата, която осигурява най-големия трафик.

В децентрализираната версия на управление на мрежата няма NCC, а елементите на системата за управление са включени във всяка VSAT станция. Такива мрежи с разпределена система за управление се характеризират с повишена "оцеляване" и гъвкавост поради усложняването на оборудването, разширяването на неговия функционалности поскъпването на VSAT терминалите. Тази схема за управление е целесъобразна само при създаване на малки мрежи (до 30 терминала) с голям трафик между абонати.

Абонатна станция VSAT Абонатният терминал VSAT обикновено включва антенно-фидерно устройство, външен външен RF модул и вътрешен модул (модем). Външното тяло е малък трансивър или приемник. Вътрешното тяло осигурява сдвояване на сателитния канал с крайното оборудване на потребителя (компютър, LAN сървър, телефон, факс PBX и др.).

VSAT ретранслаторните сателити са изградени на базата на геостационарни ретранслатори. Това позволява максимално да се опрости дизайна на потребителските терминали и да се оборудват с прости фиксирани антени без сателитна система за проследяване. Сателитът получава сигнала от земната станция, усилва го и го изпраща обратно на Земята. Най-важните характеристики на спътника са мощността на бордовите предаватели и броя на радиочестотните канали (транки или транспондери) на него. За осигуряване на работа през малогабаритни абонатни станции от типа VSAT са необходими предаватели с изходна мощност около 40 W. Съвременните VSAT обикновено работят в обхвата 11/14 GHz Ku (една стойност на честотата за приемане, друга за предаване), има и системи, използващи обхвата C 4/6 GHz, а обхватът Ka 18/30 GHz също се усвоява.

Съвременните VSAT имат един или повече Ethernet портове и вградена функционалност на рутера. Някои модели, чрез разширение, могат да бъдат оборудвани с 1-4 телефонни порта.

сателитен модем. DVB-карта - компютърна карта за разширение, предназначена да получава данни от сателит, вид "сателитен модем". Той може да е с PCI интерфейс, PCI-E или USB, изборът зависи от това какво предпочитате да свържете към вашия компютър

DVB-картата се инсталира в свободен PCI-слот или USB-порт на компютъра и се свързва към конвертора с коаксиален кабел сателитна чиния, тоест изпълнява функциите на класическия сателитен приемники предава получените данни към други възли на компютъра. Като цяло процесът на инсталиране и конфигуриране на DVB-карта не се различава от инсталирането на друго устройство.

Основни производители на VSAT в света:

Codan (Австралия);

Hughes Network System (САЩ) - HughesNet (DirecWay), HX;

Gilat (Израел) - SkyEdge;

ViaSat (САЩ);

iDirect (САЩ);

NDSatCom (Германия).

типичен разход VSAT за краен клиент около 2500..3000 USD.

Кратък списък с VSAT услуги:

Интернет през сателит

Дистанционно обучение

селска връзка

Телемедицина

Спешна помощ

Затворени групипотребители обществени услуги

Национални и мултинационални мрежи

Широколентов пренос на данни

Услуги за излъчване

Услуги на държавни и корпоративни организации

PSTN услуги за разширяване на инфраструктурата

Споделен достъп до Интернет

Фигура 3.15 - DVB-карта (PCI) TT-бюджет S-1401

Мобилни сателитни комуникационни системи.Собствениците на мобилни телефони с всичките им възможности могат да провеждат разговори само там, където са оборудвани мобилни комуникационни станции. И какво да правим там, където няма такива станции? Единственият изход е да се използва сателитни телефони, което прави възможно обаждане от почти всяка точка на света. Както подсказва името на връзката, връзката не се осъществява чрез наземни станции, а чрез сателити в околоземна орбита.

Сателитен телефон- мобилен телефон, който предава информация директно чрез специален комуникационен сателит. В зависимост от телекомуникационния оператор зоната на покритие може да бъде както цялата Земя, така и само определени региони. Това се дължи на факта, че се използват или нисколетящи спътници, които с достатъчен брой покриват цялата Земя с покритие, или сателити в геостационарна орбита, където те не се движат спрямо Земята и не се „ вижте го напълно.

Сателитният телефон е сравним по размер с конвенционален мобилен телефон, произведен през 80-те и 90-те години на миналия век, но обикновено има допълнителна антена. Има и стационарни сателитни телефони. Тези телефони се използват за комуникация в райони, където няма клетъчно покритие.

Сателитните телефонни номера обикновено имат специален код на държавата. И така, в системата Inmarsat се използват кодове от +870 до +874, в Iridium +8816 и +8817. Днес сателитните комуникации са представени в света от различни системи със своите предимства и недостатъци. Що се отнася до Русия, досега на нейна територия са налични системите Inmarsat, Thuraya, Globalstar и Iridium.

Инмарсат(Inmarsat) е първият и засега единствен мобилен сателитен оператор, предлагащ всички съвременни сателитни комуникационни услуги по вода, земя и във въздуха.

Фигура 3.16 - Телефон на системата Inmarsat

Турая(Thuraya) е мобилна сателитна комуникация, която покрива една трета от земното кълбо и предлага евтини разговори на своите абонати, започващи от $0,25 на минута изходящи разговори и безплатни входящи разговори (през сателит).

Фигура 3.17 - Сателитни телефони Thuraya

Сателитните телефони Thuraya са комбинирани с мобилни телефони, които имат GPS приемник, който определя местоположението с точност до 100 метра. Комуникацията е достъпна на 1/3 от територията на Русия.

глобална звезда(Globalstar) е ново поколение сателитни комуникации.

Фигура 3.18 - Сателитни телефони Globalstar

Globalstar осигурява телефонна комуникация в онези райони на Земята, където изобщо не е била достъпна преди това или е имало сериозни ограничения при използването й и дава възможност за обаждане или обмен на данни в почти всяка област на планетата.

Иридий(Iridium) - осигурява безжична сателитна мрежа, която осигурява телефония навсякъде и по всяко време. Комуникацията от Иридиум покрива цялата повърхност на Земята. В Русия мрежата Iridium е достъпна на цялата територия, но досега няма лиценз за предоставяне на услуги на територията на Руската федерация.

Характеристика на повечето мобилни сателитни комуникационни системи е малкият размер на терминалната антена, което затруднява приемането на сигнала.

За да бъде достатъчна мощността на сигнала, достигащ до приемника, се прилага едно от двете решения. Сателитите са разположени на геостационарна орбита.

Фигура 3.19 - Сателитни телефони Iridium

Тъй като тази орбита е на 35 786 км от Земята, на сателита е необходим мощен предавател. Този подход се използва от системата Inmarsat (чиято основна задача е да предоставя комуникационни услуги на кораби) и някои регионални персонални сателитни комуникационни оператори (например Thuraya).

Много сателити са разположени в наклонени или полярни орбити. В същото време необходимата мощност на предавателя не е толкова висока, а цената за извеждане на сателит в орбита е по-ниска. Този подход обаче изисква не само голям брой сателити, но и широка мрежа от наземни комутатори. Подобен метод използват операторите Iridium и Globalstar.

Клетъчните оператори се конкурират с персоналните сателитни оператори. Показателно е, че и Globalstar, и Iridium изпитаха сериозни финансови затруднения, които доведоха Iridium до реорганизационен фалит през 1999 г.

През декември 2006 г. беше изстрелян експериментален геостационарен сателит Kiku-8 с рекордно голяма площ на антената, който се предполага, че ще се използва за тестване на технологията за сателитна комуникация с мобилни устройства, не по-големи от мобилни телефони.

Фигура 3.20 - Схема на мобилна комуникация

Принципи на организация на мобилните спътникови комуникации.За да бъде достатъчна силата на сигнала, достигащ до мобилния сателитен приемник, се използва едно от двете решения:

1. Сателитите са разположени на геостационарна орбита. Тъй като тази орбита е на 35 786 км от Земята, на сателита е необходим мощен предавател.

2. Много сателити са разположени в наклонени или полярни орбити. В същото време необходимата мощност на предавателя не е толкова висока, а цената за извеждане на сателит в орбита е по-ниска. Този подход обаче изисква не само голям брой сателити, но и широка мрежа от наземни комутатори.

Оборудването на клиента (мобилни сателитни терминали, сателитни телефони) взаимодейства с външния свят или помежду си чрез релеен сателит и шлюзове на оператора на мобилни сателитни комуникационни услуги, осигуряващи връзка с външни наземни комуникационни канали (обществена телефонна мрежа, интернет и др. .)

Сателитен интернет.Сателитната комуникация намира приложение при организирането на "последната миля" (комуникационен канал между интернет доставчика и клиента), особено на места със слабо развита инфраструктура.

Характеристиките на този тип достъп са:

Разделяне на входящ и изходящ трафик и привличане на допълнителни технологии за комбинирането им. Следователно такива връзки се наричат ​​асиметрични.

Едновременно използване на входящ сателитен канал от няколко (например 200) потребители: данните се предават едновременно през сателит за всички клиенти „смесени“, клиентският терминал се занимава с филтриране на ненужни данни (по тази причина „Риболов от сателит“ е възможно).

Според вида на изходящия канал има:

Терминали, които работят само за получаване на сигнал (най-евтината опция за свързване). В този случай за изходящ трафик трябва да имате друга интернет връзка, чийто доставчик се нарича наземен доставчик. За работа в такава схема се използва софтуер за тунелиране, който обикновено е включен в доставката на терминала. Въпреки сложността (включително трудността при настройка), тази технология е привлекателна с високата си скорост в сравнение с комутируемата връзка на сравнително ниска цена.

Приемателни и предавателни терминали. Изходящият канал е тесен (в сравнение с входящия). И двете посоки се осигуряват от едно и също устройство, поради което такава система се настройва много по-лесно (особено ако терминалът е външен и е свързан към компютъра чрез Ethernet интерфейс). Такава схема изисква инсталирането на по-сложен (приемно-предавателен) преобразувател на антената.

И в двата случая данните се предават от доставчика към клиента, като правило, в съответствие със стандарта за цифрово излъчване DVB, който позволява използването на едно и също оборудване както за достъп до мрежата, така и за приемане на сателитна телевизия.

Недостатъци на сателитната комуникация:

1. Слаба устойчивост на шум. Огромните разстояния между земните станции и сателита причиняват много ниско съотношение сигнал/шум в приемника (много по-малко, отколкото при повечето микровълнови връзки). За да се осигури приемлива вероятност за грешка при тези условия, е необходимо да се използват големи антени, елементи с нисък шум и сложни кодове за коригиране на грешки. Този проблем е особено остър в мобилните комуникационни системи, тъй като те имат ограничение за размера на антената и, като правило, за мощността на предавателя.

2. Влияние на атмосферата. Качеството на сателитната комуникация е силно повлияно от ефектите в тропосферата и йоносферата.

3. Поглъщане в тропосферата.Поглъщането на сигнал от атмосферата зависи от неговата честота. Максимумите на абсорбция са при 22,3 GHz (резонанс на водна пара) и 60 GHz (кислороден резонанс). Като цяло, абсорбцията значително влияе върху разпространението на сигнали над 10 GHz (т.е. започвайки от Ku-лентата). В допълнение към поглъщането, по време на разпространението на радиовълните в атмосферата има ефект на затихване, причината за което е разликата в показателите на пречупване на различните слоеве на атмосферата.

4. Йоносферни ефекти. Ефектите в йоносферата се дължат на колебания в разпределението на свободните електрони. Йоносферните ефекти, които влияят на разпространението на радиовълните, включват трептене, поглъщане, забавяне на разпространението, дисперсия, промяна на честотата, въртене на поляризационната равнина. Всички тези ефекти се отслабват с нарастваща честота. За сигнали с честоти над 10 GHz влиянието им е малко. Относително нискочестотни сигнали (L-лента и отчасти C-лента) страдат от йоносферна сцинтилация поради нередности в йоносферата. Резултатът от това трептене е постоянно променяща се сила на сигнала.

5. Забавяне на разпространението на сигнала. Проблемът със забавянето на разпространението на сигнала по един или друг начин засяга всички сателитни комуникационни системи. Системите, използващи сателитен транспондер в геостационарна орбита, имат най-висока латентност. В този случай забавянето поради ограничеността на скоростта на разпространение на радиовълните е приблизително 250 ms, а като се вземат предвид закъсненията при мултиплексиране, превключване и обработка на сигнала, общото забавяне може да достигне до 400 ms. Забавянето на разпространението е най-нежелателно в приложения в реално време като телефония. В този случай, ако времето за разпространение на сигнала по сателитния комуникационен канал е 250 ms, разликата във времето между репликите на абонатите не може да бъде по-малка от 500 ms. В някои системи (например VSAT системи, използващи звездна топология), сигналът се предава два пъти сателитен каналкомуникации (от терминал към централен възел и от централен възел към друг терминал). В този случай общото забавяне се удвоява.

6. Влияние на слънчевата интерференция. Когато Слънцето се доближи до оста спътник - наземна станция, радиосигналът, получен от спътника от наземната станция, се изкривява в резултат на смущения.

Съдържание на проекта:

Въведение

3.Сателитна комуникационна система

4. Приложение на сателитната комуникация

5.VSAT технология

7. Мобилни сателитни комуникационни системи

8. Недостатъци на сателитните комуникации

9. Заключение

Въведение

Съвременните реалности вече говорят за неизбежността на сателитните комуникации да заменят обичайните мобилни и още повече, стационарни телефони. Най-новите технологиисателитните комуникации предлагат ефективни технически и икономически решения за развитието както на универсални комуникационни услуги, така и на мрежи за директно звуково и телевизионно излъчване. Благодарение на изключителните постижения в областта на микроелектрониката, сателитните телефони са станали толкова компактни и надеждни в употреба, че всички изисквания се правят от различни потребителски групи, а услугата за наемане на сателит е една от най-търсените услуги на съвременния пазар на сателитни комуникации . Значителни перспективи за развитие, очевидни предимства пред друга телефония, надеждност и гарантирана непрекъсната комуникация - всичко това е за сателитните телефони.

Сателитната комуникация днес е единственото рентабилно решение за предоставяне на комуникационни услуги на абонати в райони с ниска гъстота на населението, което се потвърждава от редица икономически изследвания. Сателитът е единственото технически осъществимо и рентабилно решение, ако гъстотата на населението е по-ниска от 1,5 души/km2.Сателитната комуникация има най-важните предимства, необходими за изграждане на широкомащабни телекомуникационни мрежи. Първо, може да се използва за бързо формиране на мрежова инфраструктура, която покрива голяма площ и не зависи от наличието или състоянието на наземни комуникационни канали. Второ, използването на съвременни технологии за достъп до ресурса на сателитни ретранслатори и възможността за предоставяне на информация до почти неограничен брой потребители в същото време значително намаляват разходите за работа на мрежата. Тези предимства на сателитната комуникация я правят много привлекателна и високоефективна дори в региони с добре развити наземни телекомуникации. Предварителните прогнози за развитието на персонални сателитни комуникационни системи показват, че в началото на 21-ви броят на техните абонати възлиза на около 1 милион, а през следващото десетилетие - 3 милиона. В момента броят на потребителите на сателитната система Inmarsat е 40 000.

IN последните годинив Русия все повече се прилагат модерни възгледии средства за комуникация. Но ако клетъчният радиотелефон вече е познат, тогава персоналното сателитно комуникационно устройство (сателитен терминал) все още е рядкост. Анализът на развитието на подобни средства за комуникация показва, че в близко бъдеще ще станем свидетели на ежедневно използване на персонални сателитни комуникационни системи (SPSS). Наближава времето за обединяване на наземните и сателитните системи в глобална комуникационна система. Личната комуникация ще стане възможна в глобален мащаб, т.е. достъпът на абоната до всяка точка на света ще бъде осигурен чрез набиране на неговия телефонен номер, независимо от местоположението на абоната. Но преди това да стане реалност, сателитните комуникационни системи ще трябва да преминат успешно теста и да потвърдят заявеното спецификациии икономически резултати и процес на търговска експлоатация. Що се отнася до потребителите, какво да се прави правилен избор, те ще трябва да се научат как да се ориентират добре в различни предложения.

Цели на проекта:

1. Проучете историята на сателитната комуникационна система.

2. Запознайте се схарактеристики и перспективи за развитие и проектиране на спътникови комуникации.

3. Получете информация за съвременните сателитни комуникации.

Цели на проекта:

1. Анализирайте развитието на сателитна комуникационна система на всички нейни етапи.

2. Получете пълно разбиране на съвременните сателитни комуникации.

1. Развитие на сателитна комуникационна мрежа

В края на 1945 г. светът видя малка научна статия, която беше посветена на теоретичните възможности за подобряване на комуникацията (предимно разстоянието между приемника и предавателя) чрез повдигане на антената до максималната й височина. Използването на изкуствени спътници като ретранслатори на радиосигнали стана възможно благодарение на теорията на английския учен Артър Кларк, който публикува бележка, озаглавена "Извънземни ретранслатори" през 1945 г. Той всъщност предвижда нов кръг в еволюцията на радиорелейните комуникации, като предлага ретранслаторите да бъдат изведени на максималната налична височина.

Американски учени се заинтересуваха от теоретични изследвания, които видяха в статията много предимства от нов тип връзка:

вече няма нужда да се изгражда верига от наземни ретранслатори;

един сателит е достатъчен, за да осигури голяма зона на покритие;

възможността за предаване на радиосигнал до всяка точка на света, независимо от наличието на телекомуникационна инфраструктура.

В резултат на това през втората половина на миналия век започнаха практическите изследвания и формирането на сателитна комуникационна мрежа по света. С нарастването на броя на повторителите в орбита бяха въведени нови технологии и подобрено оборудване за сателитни комуникации. Сега този методобменът на информация стана достъпен не само за големи корпорации и военни компании, но и за отделни лица.

Развитието на сателитните комуникационни системи започва с изстрелването на първия апарат Echo-1 (пасивен ретранслатор във формата на метализирана топка) в космоса през август 1960 г. По-късно бяха разработени ключови стандарти за сателитна комуникация (работни честотни ленти), които се използват широко в целия свят.

1.1 Историята на развитието на спътниковите комуникации и основните видове комуникации

Историята на развитието на сателитната комуникационна система има пет етапа:

1957-1965 г Подготвителният период, който започна през октомври 1957 г. след изстрелването от Съветския съюз на първия в света изкуствен спътник на Земята, а месец по-късно и на втория. Това се случи в разгара на Студената война и бързата надпревара във въоръжаването, така че, естествено, сателитната технология стана собственост на първо място на военните. Разглежданият етап се характеризира с изстрелването на ранни експериментални спътници, включително комуникационни спътници, които бяха изстреляни главно в ниски околоземни орбити.

Първият геостационарен релеен сателит TKLSTAR е създаден в интерес на американската армия и е изведен в орбита през юли 1962 г. През същия период от време беше разработена серия от американски военни комуникационни сателити SYN-COM (Сателит за синхронна комуникация).

1965-1973 г Периодът на развитие на глобалната SSN, базирана на геостационарни повторители. Годината 1965 беше белязана от изстрелването през април на геостационарния SR INTELSAT-1, който бележи началото на комерсиалното използване на сателитни комуникации. Ранните сателити от серията INTELSAT осигуряваха трансконтинентални комуникации и основно поддържаха опорни комуникации между малък брой национални шлюзови земни станции, осигуряващи интерфейс към националните обществени наземни мрежи.

Основните канали осигуряваха връзки, чрез които се предаваше телефонен трафик, телевизионен сигнал и се осъществяваха телексни комуникации. Като цяло Intelsat CCC допълваше и поддържаше съществуващите по това време подводни трансконтинентални кабелни комуникационни линии.

1973-1982 г Етапът на широко разпространение на регионални и национални CCC. На този етап от историческото развитие на CCC е създадена международната организация Inmarsat, която разгръща глобална мрежаКомуникациите Inmarsat, чиято основна цел беше да осигурят комуникация с кораби в морето. По-късно Inmarsat разшири услугите си до всички видове мобилни потребители.

1982-1990 г Периодът на бързо развитие и разпространение на малки земни терминали. През 80-те години напредъкът в инженерството и технологиите на ключовите елементи на SSS, както и реформите за либерализиране и демонополизиране на комуникационната индустрия в редица страни, направиха възможно използването на сателитни канали в корпоративните бизнес мрежикомуникации, наречени VSAT.

VSAT мрежите направиха възможно инсталирането на компактни сателитни земни станции в непосредствена близост до потребителските офиси, като по този начин решиха проблема с „последната миля“ за огромен брой корпоративни потребители, създадоха условия за удобен и ефективен обмен на информация и направиха възможно за разтоварване на обществените наземни мрежи Използването на „умни“ сателитни връзки.

От първата половина на 90-те години ССС навлиза в количествено и качествено нов етап от своето развитие.

Голям брой глобални и регионални сателитни комуникационни мрежи бяха в експлоатация, производство или проектиране. Сателитните комуникационни технологии се превърнаха в област на значителен интерес и бизнес активност. През този период от време имаше експлозия в скоростта на микропроцесорите с общо предназначение и обема на полупроводниковите устройства за съхранение, като същевременно се подобри надеждността, както и намалиха консумацията на енергия и цената на тези компоненти.

Основни видове комуникация

Предвид широкия обхват, ще подчертая най-често срещаните видове комуникация, които се използват в момента у нас и по света:

радио реле;

висока честота;

пощенски;

GSM;

сателит;

оптичен;

контролна зала.

Всеки тип има своя собствена технология и комплекс необходимо оборудванеза пълна функционалност. Ще разгледам тези категории по-подробно.

Комуникация чрез сателит

Историята на сателитните комуникации започва в края на 1945 г., когато британски учени разработиха теорията за предаване на радиорелеен сигнал чрез ретранслатори, които биха били на голяма надморска височина (геостационарна орбита). Първите изкуствени спътници започват да се изстрелват през 1957 г.

Предимствата на този тип връзка са очевидни:

минималният брой повторители (на практика един или два сателита са достатъчни, за да осигурят висококачествена комуникация);

подобряване на основните характеристики на сигнала (без смущения, увеличено разстояние на предаване, подобрено качество);

увеличаване на зоната на покритие.

Днес сателитното комуникационно оборудване е сложен комплекс, който се състои не само от орбитални ретранслатори, но и от базови наземни станции, разположени в различни части на планетата.

2. Актуално състояние на сателитната комуникационна мрежа

От многото комерсиални MSS (Mobile Satellite) проекти под 1 GHz е внедрена една система Orbcomm, която включва 30 негеостационарни (non-GSO) спътника, осигуряващи земно покритие.

Благодарение на използването на относително ниски честотни ленти, системата позволява предоставянето на услуги за предаване на данни с ниска скорост на прости, евтини абонатни устройства, като напр. електронна поща, двупосочно пейджинг, услуги за дистанционно управление. Основните потребители на Orbcomm са транспортни компании, за които тази система предоставя рентабилно решение за контрол и управление на превоза на товари.

Най-известният оператор на пазара на MSS е Inmarsat. На пазара има около 30 вида абонатни устройства, както преносими, така и мобилни: за наземно, морско и въздушно използване, осигуряващи предаване на глас, факс и данни със скорост от 600 bps до 64 kbps. Inmarsat се конкурира с три MSS системи, включително Globalstar, Iridium и Thuraya.

Първите две осигуряват почти пълно покритие на земната повърхност чрез използването на големи съзвездия, състоящи се съответно от 40 и 79 не-GSO спътника. Pre Thuraya стана глобален през 2007 г. с изстрелването на трети геостационарен (GEO) сателит, който ще покрие Северна и Южна Америка, където в момента не е достъпен. И трите системи предоставят услуги за телефония и нискоскоростни данни за приемни устройства, сравними по тегло и размер с мобилни телефони GSM.

Развитието на сателитните комуникационни системи играе важна роля за формирането на единно информационно пространство на територията на държавата и е тясно свързано с федералните програми за премахване на цифровото разделение, развитието на националната инфраструктура и социални проекти. Най-значимите федерални целеви програми на територията на Руската федерация са проектите "Развитие на телевизионното и радиоразпръскване" и "Премахване на цифровото разделение". Основните задачи на проектите са развитието на дигит ефирна телевизия, комуникационни мрежи, системи за масов широколентов достъп до глобални информационни мрежи и предоставяне на мултисервизни услуги на мобилни и мобилни обекти. В допълнение към федералните проекти, развитието на сателитни комуникационни системи предоставя нови възможности за решаване на проблемите на корпоративния пазар. Сферите на приложение на сателитните технологии и различните сателитни комуникационни системи се разширяват бързо всяка година.

Един от ключовите фактори за успешното развитие на сателитните технологии в Русия е изпълнението на Програмата за развитие на орбиталната група от спътници за гражданска комуникация и радиоразпръскване, включително спътници в силно елиптични орбити.

Разработване на сателитни комуникационни системи

Основните двигатели за развитието на сателитната комуникационна индустрия в Русия днес са:

стартиране на мрежи в Ka-обхвата (на руски спътници "EXPRES-AM5", "EXPRES-AM6"),

активно развитие на сегмента на мобилните и мобилни комуникации на различни транспортни платформи,

навлизане на сателитни оператори на масовия пазар,

разработване на решения за организиране на опорни канали за клетъчни комуникационни мрежи в Ka-band и M2M приложения.

Обща тенденция на световния пазар сателитни услугие бързото нарастване на скоростите на данни, предоставени на сателитни ресурси, отговарящи на основните изисквания на съвременните мултимедийни приложения и отговарящи на развитието софтуери ръст в обема на предаваните данни в корпоративния и частния сегмент.
В сателитните комуникационни мрежи, работещи в Ka-обхвата, най-големият интерес е свързан с развитието на услуги за частния и корпоративния сегмент в лицето на намаляващите разходи за сателитен капацитет, внедрен на сателити Ka-обхват с висока честотна лента (High-Throughput Satellite - HTS).

Използване на сателитни комуникационни системи

Сателитните комуникационни системи са предназначени да отговорят на нуждите от комуникация и сателитен достъп до Интернет навсякъде по света. Те са необходими там, където се изисква повишена надеждност и устойчивост на грешки, те се използват за високоскоростно предаване на данни при организиране на многоканална телефонна комуникация.

Специализираните комуникационни системи имат редица предимства, но ключът е възможността за реализиране на висококачествена телефония извън зоните на покритие на клетъчните комуникационни станции.

Такива комуникационни системи позволяват да работят от автономно захранване за дълго време и да бъдат в режим на изчакване на повикване, това се дължи на ниската енергийна производителност на потребителското оборудване, лекото тегло и всепосочната антена.

В момента има много различни системисателитни комуникации. Всички имат своите плюсове и минуси. Освен това всеки производител предлага на потребителите индивидуален набор от услуги (Интернет, факс, телекс), определя набор от функции за всяка зона на покритие и също така изчислява цената на сателитното оборудване и комуникационните услуги. В Русия основните са:Инмарсат, Иридиум и Турая.

Сфери на използване на SSS (сателитни комуникационни системи): навигация, министерства и ведомства, ръководни органи на държавни структури и институции, Министерството на извънредните ситуации и спасителните звена.

Първата в света мобилна сателитна комуникационна система, предлагаща пълен набор от съвременни услуги на потребителите по целия свят:, и в дух.

Сателитната комуникационна система Inmarsat (Inmarsat) има редица предимства:

зона на покритие - цялата територия на земното кълбо, с изключение на полярните региони

качеството на предоставяните услуги

конфиденциалност

допълнителни аксесоари (комплекти за кола, факс машини и др.)

безплатни входящи повиквания

наличност в употреба

онлайн система за проверка на състоянието на сметката (фактуриране)

високо ниво на доверие сред потребителите, изпитано във времето (повече от 25 години съществуване и 210 хиляди потребители по целия свят)

Основните услуги на сателитната комуникационна система Inmarsat (Inmarsat):

Телефон

факс

електронна поща

Пренос на данни (включително високоскоростен)

Телекс (за някои стандарти)

GPS

Първи в света глобална системасателитна комуникация, която работи навсякъде по света, включително регионите на Южния и Северния полюс. Производителят предлага универсална услуга, достъпна за бизнеса и живота по всяко време на денонощието.

Сателитната комуникационна система Iridium (Iridium) има редица предимства:

зона на покритие - цялата територия на земното кълбо

ниско тарифни планове

безплатни входящи повиквания

Основните услуги на сателитната комуникационна система Iridium (иридий) :

Телефон

Трансфер на данни

Пейджинг

Сателитен оператор, който предоставя услуги на 35% от земното кълбо. Услуги, реализирани в тази система: сателитни и GSM апарати, както и сателитни таксофони. Евтина мобилна комуникация за свобода на общуване и движение.

Сателитната комуникационна система Thuraya има редица предимства:

компактен размер

възможност за превключване между сателит и клетъчна комуникацияавтоматично

ниска цена на услуги и телефонни апарати

безплатни входящи повиквания

Основните услуги на сателитната комуникационна система Thuraya:

Телефон

електронна поща

Трансфер на данни

GPS

3.Сателитна комуникационна система

3. 1. Сателитни ретранслатори

За първи път в годините на изследване бяха използвани пасивни сателитни транспондери (примери са сателитите Echo и Echo-2), които бяха обикновен рефлектор на радиосигнал (често метална или полимерна сфера с метално покритие), който не носеше никакъв трансивър оборудване на борда. Такива сателити не са получили разпространение.

3.2 Орбити на сателитни транспондери

Орбитите, в които са разположени сателитните транспондери, са разделени на три класа:

екваториален

наклонен

полярен

Важна разновидност на екваториалната орбита е геостационарната орбита, при която спътникът се върти с ъглова скорост, равна на ъгловата скорост на Земята, в посока, която съвпада с посоката на въртене на Земята.

Наклонената орбита решава тези проблеми, но поради движението на сателита спрямо наземния наблюдател е необходимо да се изстрелят поне три спътника на орбита, за да се осигури денонощен комуникационен достъп.

Полярна - орбита, която има орбитален наклон към равнината на екватора от деветдесет градуса.

4.VSAT система

Сред сателитните технологии специално внимание се обръща на развитието на сателитни комуникационни технологии като VSAT (терминал с много малка апертура).

На базата на VSAT оборудване е възможно да се изградят мултисервизни мрежи, които предоставят почти всички съвременни комуникационни услуги: достъп до Интернет; телефонна връзка; съюз локални мрежи(изграждане на VPN мрежи); предаване на аудио и видео информация; излишък на съществуващи комуникационни канали; събиране на данни, мониторинг и дистанционнопромишлени съоръжения и много други.

Малко история. Развитието на VSAT мрежите започва с изстрелването на първия комуникационен сателит. В края на 60-те години, в хода на експериментите със спътника ATS-1, беше създадена експериментална мрежа, състояща се от 25 земни станции, сателитни телефонни комуникации в Аляска. Linkabit, един от първоначалните създатели на Ku-band VSAT, се сля с M/A-COM, който по-късно стана водещ доставчик на VSAT оборудване. Hughes Communications придоби подразделението от M/A-COM, трансформирайки го в Hughes Network Systems. На този момент Hughes Network Systems е водещ световен доставчик на широколентови сателитни комуникационни мрежи. Базираната на VSAT сателитна комуникационна мрежа включва три ключови елемента: централна контролна станция (CCS), ретранслаторен сателит и абонатни VSAT терминали.

4.1.Сателитен ретранслатор

VSAT мрежите са изградени на базата на геостационарни ретранслаторни спътници. Най-важните характеристики на спътника са мощността на бордовите предаватели и броя на радиочестотните канали (транки или транспондери) на него. Стандартният транк има честотна лента от 36 MHz, което съответства на максимална пропускателна способност от около 40 Mbps. Средно мощността на предавателите варира от 20 до 100 вата. В Русия сателитите за комуникация и излъчване на Ямал могат да бъдат цитирани като примери за сателити-ретранслатори. Те са предназначени за развитието на космическия сегмент на ОАО "Гаском" и са монтирани в орбитални позиции 49°E. д. и 90 ° в. д.

4.2 Абонатни VSAT терминали

Абонатният VSAT терминал е малка сателитна комуникационна станция с антена с диаметър от 0,9 до 2,4 m, предназначена главно за надежден обмен на данни по сателитни канали. Станцията се състои от антенно-фидерно устройство, външен външен радиочестотен блок и вътрешен модул (сателитен модем). Външното тяло е малък трансивър или просто приемник. Вътрешното тяло осигурява сдвояване на сателитния канал с крайното оборудване на потребителя (компютър, LAN сървър, телефон, факс и др.).

5. VSAT технология

Има два основни вида достъп до сателитен канал: двупосочен (дуплекс) и еднопосочен (симплекс, асиметричен или комбиниран).

При организиране на еднопосочен достъп, заедно с сателитно оборудванезадължително се използва наземен комуникационен канал (телефонна линия, оптични влакна, клетъчни мрежи, радио ethernet), който се използва като канал за заявка (нарича се още обратен канал).

Схема за еднопосочен достъп, използваща DVB-карта и телефонна линия като обратен канал.

Схема за двупосочен достъп с помощта на оборудване HughesNet (Hughes Network Systems).

Днес в Русия има няколко значими VSAT мрежови оператори, които обслужват около 80 000 VSAT станции. 33% от тези терминали са разположени в Централния федерален окръг, по 13% в Сибирския и Уралския федерален окръг, 11% в Далечния изток и по 5-8% в останалите федерални окръзи. Сред най-големите оператори си струва да се подчертае:

6. Глобална сателитна комуникационна система Globalstar

В Русия оператор на сателитната комуникационна система Globalstar е Затвореното акционерно дружество GlobalTel. Като изключителен доставчик на глобални мобилни сателитни комуникационни услуги на системата Globalstar, CJSC GlobalTel предоставя комуникационни услуги в цялата Руска федерация. Благодарение на създаването на CJSC "GlobalTel", жителите на Русия имат още една възможност да комуникират чрез сателит от всяка точка на Русия до почти всяка точка на света.

Системата Globalstar осигурява висококачествена сателитна комуникация за своите абонати с помощта на 48 работещи и 8 резервни нискоорбитални спътника, разположени на надморска височина от 1410 км. (876 мили) от повърхността на Земята. Системата осигурява глобално покритие на почти цялата повърхност на земното кълбо между 700 северни и южни ширини с разширение до 740. Сателитите могат да приемат сигнали до 80% от повърхността на Земята, т.е. от почти всяка точка на земното кълбо, с изключение на полярните области и някои райони на централната част на океаните . Сателитите на системата са прости и надеждни.

6.1. Области на приложение на системата Globalstar

Системата Globalstar е проектирана да предоставя висококачествени сателитни услуги на широк кръг потребители, включително: глас, услуга за кратки съобщения, роуминг, позициониране, факс, данни, мобилен интернет.

Абонатите, използващи преносими и мобилни устройства, могат да бъдат фирми и физически лица, работещи на територии, които не са обхванати клетъчни мрежи, или спецификата на коя работа е свързана с чести командировки до места, където няма връзка или има лошо качество на комуникацията.

Системата е предназначена за широк потребител: представители на медиите, геолози, работници в добива и преработката на нефт и газ, благородни метали, строителни инженери, енергетици. Служителите на държавните структури на Русия - министерства и ведомства (например Министерството на извънредните ситуации) могат активно да използват сателитни комуникации в своите дейности. Специалните комплекти за монтаж на превозни средства могат да бъдат ефективни, когато се използват на търговски превозни средства, риболовни и други видове морски и речни плавателни съдове, железопътен транспорт и др.

7.1. Мобилни сателитни комуникационни системи

Характеристика на повечето мобилни сателитни комуникационни системи е малкият размер на терминалната антена, което затруднява приемането на сигнала. За да бъде достатъчна силата на сигнала, достигащ до приемника, се прилага едно от двете решения:

Сателитите са в геостационарна орбита. Тъй като тази орбита е на 35 786 км от Земята, на сателита е необходим мощен предавател. Този подход се използва от системата Inmarsat (чиято основна задача е да предоставя комуникационни услуги на кораби) и някои регионални персонални сателитни комуникационни оператори (например Thuraya).

7.1. Сателитен интернет

Сателитен интернет - начин за предоставяне на достъп до интернет чрез сателитни комуникационни технологии (обикновено в стандарта DVB-S или DVB-S2).

Опции за достъп

Има два начина за обмен на данни чрез сателит:

• еднопосочен (еднопосочен), понякога наричан още "асиметричен" - когато сателитен канал се използва за получаване на данни, а наличните наземни канали се използват за предаване

  двупосочен (двупосочен), понякога наричан още "симетричен" - когато сателитните канали се използват както за приемане, така и за предаване;

Еднопосочен сателитен интернет

Еднопосочен сателитен интернет предполага, че потребителят има някакъв съществуващ начин за свързване с интернет. По правило това е бавен и/или скъп канал (GPRS/EDGE, ADSL връзка, където услугите за достъп до Интернет са слабо развити и скоростта е ограничена и т.н.). Чрез този канал се предават само заявки към интернет.

Двупосочен сателитен интернет

Двупосочен сателитен интернет означава получаване на данни от сателита и изпращането им обратно също чрез сателита. Този метод е с много високо качество, тъй като ви позволява да постигнете високи скорости по време на предаване и изпращане, но е доста скъп и изисква разрешение за радиопредавателно оборудване (обаче доставчикът често се грижи за последното). Високата цена на двупосочния интернет е напълно оправдана на първо място поради много по-надеждната връзка. За разлика от еднопосочния достъп, двупосочният сателитен интернет не изисква никакви допълнителни ресурси (освен мощност, разбира се).

Характеристика на "двупосочния" сателитен достъп до интернет е достатъчно голямо забавяне на комуникационния канал. Докато сигналът достигне до абоната на сателита и от сателита до централната сателитна комуникационна станция, ще отнеме около 250 ms. Същата сума е необходима и за обратното пътуване. Плюс това, неизбежните забавяния в обработката на сигнала и за да отидете "по интернет". В резултат на това времето за ping на двупосочна сателитна връзка е около 600 ms или повече. Това налага някои специфики на работата на приложенията чрез сателитен интернет и е особено тъжно за запалените геймъри.

Друга особеност е, че оборудването от различни производители е практически несъвместимо едно с друго. Тоест, ако сте избрали един оператор, работещ на определен тип оборудване (например ViaSat, Hughes, Gilat EMS, Shiron и т.н.), тогава можете да отидете при оператора само с помощта на същото оборудване. Опитът за прилагане на съвместимостта на оборудване от различни производители (стандарт DVB-RCS) беше подкрепен от много малък брой компании и днес това е по-скоро "частна" технология, отколкото общоприет стандарт.

Оборудване за еднопосочен сателитен интернет

8. Недостатъци на сателитните комуникации

Слаба устойчивост на шум

Огромните разстояния между земните станции и сателита причиняват много ниско съотношение сигнал/шум в приемника (много по-малко, отколкото при повечето микровълнови връзки). За да се осигури приемлива вероятност за грешка при тези условия, е необходимо да се използват големи антени, елементи с нисък шум и сложни кодове за коригиране на грешки. Този проблем е особено остър в мобилните комуникационни системи, тъй като те имат ограничение за размера на антената и, като правило, за мощността на предавателя.

Влияние на атмосферата

Качеството на сателитната комуникация е силно повлияно от ефектите в тропосферата и йоносферата.

Абсорбция в тропосферата

Поглъщането на сигнала от атмосферата зависи от неговата честота. Максимумите на абсорбция са при 22,3 GHz (резонанс на водна пара) и 60 GHz (кислороден резонанс). Като цяло, абсорбцията значително влияе върху разпространението на сигнали над 10 GHz (т.е. започвайки от Ku-лентата). В допълнение към поглъщането, по време на разпространението на радиовълните в атмосферата има ефект на затихване, причината за което е разликата в показателите на пречупване на различните слоеве на атмосферата.

Йоносферни ефекти

Забавяне на разпространението

Проблемът със забавянето на разпространението на сигнала, по един или друг начин, засяга всички сателитни комуникационни системи. Системите, използващи сателитен транспондер в геостационарна орбита, имат най-висока латентност. В този случай забавянето поради ограничеността на скоростта на разпространение на радиовълните е приблизително 250 ms, а като се вземат предвид закъсненията при мултиплексиране, превключване и обработка на сигнала, общото забавяне може да достигне до 400 ms. Забавянето на разпространението е най-нежелателно в приложения в реално време като телефония. В този случай, ако времето за разпространение на сигнала по сателитния комуникационен канал е 250 ms, разликата във времето между репликите на абонатите не може да бъде по-малка от 500 ms. В някои системи (напр. VSAT системи, използващи звездна топология), сигналът се предава два пъти чрез сателитна връзка (от терминал към централен сайт и от централен сайт към друг терминал). В този случай общото забавяне се удвоява.

9. Заключение

Още в най-ранните етапи на създаването на сателитни системи сложността на предстоящата работа стана очевидна. Беше необходимо да се намерят финансови средства, да се приложат интелектуалните усилия на много екипи от учени, да се организира работа на етапа практическо изпълнение. Но въпреки това транснационалните компании със свободен капитал участват активно в решаването на проблема. Освен това в момента се изпълняват не един, а няколко паралелни проекта. Фирмите-разработчици упорито се състезават за бъдещи потребители, за световно лидерство в областта на телекомуникациите.

Понастоящем сателитните комуникационни станции са комбинирани в мрежи за предаване на данни. Комбинирането на група от географски разпределени станции в мрежа прави възможно предоставянето на потребителите на широка гама от услуги и възможности, както и ефективното използване на сателитните ресурси. В такива мрежи обикновено има една или повече контролни станции, които осигуряват работа на земните станции както в управляван от администратор, така и в напълно автоматичен режим.

Предимството на сателитните комуникации се основава на обслужването на географски отдалечени потребители без допълнителни разходи за междинно съхранение и комутация.

SSN постоянно и ревниво се сравняват с оптични комуникационни мрежи. Въвеждането на тези мрежи се ускорява поради бързото технологично развитие на съответните области на оптичните влакна, което повдига въпроси за съдбата на SSN. Например, разработването и планирането, най-важното е, че въвеждането на конкатениращо (композитно) кодиране драстично намалява вероятността от некоригирана битова грешка, което от своя страна ви позволява да преодолеете основния проблем на CCC - мъгла и дъжд.

12. Списък на използваните източници

1

Баранов В. И. Стечкин Б. С. Екстремални комбинаторни задачи и техните

приложения, М.: Наука, 2000, с. 198.

Bertsekas D. Gallagher R. Мрежи за предаване на данни. М.: Мир, 2000, стр. 295.

Блек Ю. Компютърни мрежи: протоколи, стандарти, интерфейси, М.: Мир, 2001, стр. 320.

Болшова Г. "Сателитни комуникации в Русия: "Памир", Иридиум, Глобалстар..." "Мрежи" - 2000 - №9. - С. 20-28.

Ефимушкин В. А. Технически аспекти на сателитните комуникационни системи "Мрежи" - 2000 г. - № 7. - С. 19-24.

Невдяев Л. М. Съвременни технологиисателитни комуникации // "Бюлетин на съобщенията" - 2000 - № 12. - стр. 30-39.

Невдяев Л. М. Одисея на средни височини на "Мрежата" - 2000 - № 2. - С. 13-15.

НПЦ "Елсов", Протокол за организацията и логиката на сателитната мрежа за пренос на данни "Банкер". – 2004, стр. 235.

Смирнова А. А. Корпоративни системиспътникови и високочестотни комуникации Москва, 2000, стр.

Смирнова А. А. Лична спътникова комуникация, том 64, Москва, 2001 г., стр.