Системы спутниковой связи в телекоммуникационных сетях

Крупных ведомственных структур РФ

В нашей стране немало компаний занимаются созданием спутниковых сетей различных типов и уже обеспечивают (или обещают обеспечить) разнообразные услуги связи.

Кроме известных зарубежных корпораций, в числе которых Space Systems/Loral, Globalstar L.P., Qualcomm, Alcatel, Motorola, Iridium, ICO и Inmarsat, на этом рынке активно выступают и отечественные компании, причем не только коммерческие фирмы, но и крупные ведомственные структуры типа РАО "Газпром" (спутниковая система "Ямал"), Центробанк (система "Банкир") и ФГУП "Космическая связь" (система NEC NEXTAR BOD VSAT-AA/TDMA).

Многие проекты спутниковых систем классифицируются в первую очередь по типу применяемых спутниковых группировок: геостационарные, средневысотные и низкоорбитальные.

Наибольшее количество проектов (и все реально существующие спутниковые системы связи) используют геостационарные космические аппараты, которые, располагаясь на высоте примерно 36 тыс. км, постоянно находятся над определенной точкой земной поверхности и обеспечивают обслуживание абонентов без перерывов, обусловленных взаимным перемещением спутника и терминала пользователя. Срок службы такого спутника - 10-15 лет, а зона обслуживания - 41% поверхности Земли. Система из трех спутников позволяет охватить всю земную поверхность, кроме высокоширотных районов. Сейчас в ведомственных сетях России действует более 2000 наземных станций, предназначенных для работы с геостационарными спутниками.

Поскольку по международным нормам угловое расхождение между спутниками не должно быть менее одного градуса, количество их на геостационарной орбите ограничено. Поэтому в начале 90-х годов на рынке связи появились проекты спутниковых систем на низких и средних орбитах, которые отличаются, прежде всего "миниатюрными" летательными аппаратами.

По сравнению с геостационарными низкоорбитальные и средневысотные спутники позволяют обеспечить совсем иные способы доступа абонентов, поддерживая связь с менее мощной наземной аппаратурой, например со специальным телефоном типа сотового. Системы, использующие низкие орбиты (высотой 700-1500 км), обладают улучшенными энергетическими характеристиками по сравнению с системами на высоких орбитах, но проигрывают им в сроках активной эксплуатации спутника. Так, если период обращения низкоорбитального спутника составляет 100 мин, то примерно 30 из них он находится на теневой стороне Земли. Соответственно аккумуляторные батареи должны выдерживать в среднем 5000 циклов зарядки/разрядки в год. Срок эксплуатации низкоорбитальных спутников, как правило, не превышает 5-7,5 лет, а один аппарат способен охватить не более 6-7% территории Земли.

Трасса средневысотных спутников проходит на высоте 5-15 тыс. км. Один спутник может охватить около 25% поверхности Земли, что существенно больше зоны низкоорбитального спутника. Средний срок службы 10-15 лет. Период его обращения на средневысотной орбите составляет около 6 ч, при этом всего лишь несколько минут спутник проводит в тени Земли, поэтому длительность циклов и частота зарядки/разрядки его солнечных батарей в несколько раз меньше, чем у низкоорбитальных систем. Это значительно увеличивает срок службы спутника. Для круговых орбит с высотой 10 тыс. км средняя продолжительность обслуживания составляет около 50 мин. (Для сравнения: в низкоорбитальной системе Iridium средняя продолжительность сеанса - 6 мин, а в Globalstar - 7 мин.)

Еще один фактор классификации - технология доступа пользователей к спутниковым каналам. Наиболее часто применяются следующие стандарты:

-DAMA (Demand Assignment Multiple Access - многократный доступ с присвоением запроса);

-TDMA (Time-Devision Multiplex Access - многократный доступ с временным делением);

- FDMA (Frequency-Devision Multiple Access - частотное разделение каналов), - цифровые каналы сотовой связи в стандарте AMPS (Advanced Mobile Phone System - система мобильной связи с расширенными возможностями);

-GSM (Global System for Mobile Communications - глобальная система мобильной связи);

- CDMA (Code-Devision Multiple Access - доступ к цифровым каналам с разделением кодов). Некоторые сети поддерживают одновременно несколько различных технологий.

Среди действующих зарубежных сетей, ориентированных на транспорт, наибольшей известностью пользуются системы Inmarsat, OmniTracs, EutelTracs, Prodat (геостационарные спутники), ORBCOMM и LeoSat (низкоорбитальные).

В Федеральную космическую программу развития СПСС вошли сеть "Гонец" и "Марафон" на базе геостационарных аппаратов "Аркос". Кроме того, многие российские компании ведут разработку спутниковых систем связи, в основе которых лежат технологические решения, используемые в сетях Inmarsat, EutelTracs и Prodat. Все системы предоставляют примерно одинаковый перечень услуг, хотя и пользуются разными космическими сегментами и способами навигации.

Космический сегмент почти всех российских систем спутниковой связи на базе геостационарных аппаратов обеспечивается стволами L-диапазона (1631,5-1660,5/ 1530-1559 МГц) спутника "Горизонт" (заменяющие его космические аппараты серии "Экспресс" не имеют стволов этого диапазона). "Горизонт" обслуживает такие ведомственные сети, как системы грузоперевозок "Море" и "Волна", а также "Газком", "Сатком-Тел".

ФГУП «Космическая связь» предоставляет услуги связи по всему миру, обладает самой крупной орбитальной группировкой геостационарных спутников связи и вещания в России и разветвлённой наземной инфраструктурой центров спутниковой связи и волоконно-оптических линий связи. Услуги компании включают телерадиовещание, телефонную связь, высокоскоростную передачу данных и широкополосный доступ в Интернет, видеоконференцсвязь, создание корпоративных сетей.

В рамках выполнения Федеральной целевой программой «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009—2015 годы» ФГУП «Космическая связь» осуществляет из Федерального центра мультиплексирования в Москве (ул. Шаболовка 37) спутниковое телевещание в стандарте MPEG-4, первого (РТРС-1) и второго (РТРС-2) мультиплексов для приёма и последующей передачи в наземных сетях цифрового эфирного телевидения DVB-T2 «Российской телевизионной и радиовещательной сети» (РТРС).

Система "Памир" и компания "Сабтел"

Система "Памир", принадлежащая к разряду так называемых сетей малых станций (VSAT - Very Small Aperture Terminal), использует геостационарные спутники "Горизонт" и "Экспресс". Развитие, поддержку и эксплуатацию обеспечивает отечественная фирма "Сабтел", существующая на российском рынке с 1993 года. Учредителями ЗАО "Сабтел" стали РТИ им. А. Минца, КБ "Импульс" и Государственное предприятие "Космическая связь" (ГПКС). Компанией "Сабтел" был создан полнофункциональный комплекс отечественного оборудования наземных станций сети на базе геостационарных спутников, полностью отвечающий международным стандартам связи. Компания поддерживает сеть из 80 абонентских наземных станций, обслуживающих различные регионы страны: от 20 град. западной долготы до 180 град. восточной долготы и от 15 до 80 град. северной широты. Передача информации осуществляется по закрепленным (выделенным) и незакрепленным цифровым каналам связи (режим DAMA). Скорость передачи по выделенному каналу - 64 Кбит/с, по каналу DAMA - 24 Кбит/с.

Космический сегмент представляет собой стволы геостационарных спутников-ретрансляторов "Горизонт" и "Экспресс", а наземный может использовать наземные станции трех типов: координирующие, узловые многоканальные и одноканальные абонентские станции.

Координирующая станция служит для управления сетями связи с незакрепленными каналами.

Узловые станции "Атлет" (диаметр антенны 5 м, число каналов - до 32) и "Бегун" (диаметр антенны 2,5 м, число каналов - от 1 до 4) предназначены для работы в диапазонах частот 4-6 ГГц (пропускная способность канала до 64 Кбит/с), а также для сопряжения цифровых спутниковых каналов с наземными сетями общего пользования.

Доступ наземной станции к ретранслятору осуществляется по методу частотного разделения каналов с передачей каждого из них на отдельной несущей частоте. Абонент подключается непосредственно к узловой станции, при этом координирующая станция выполняет установление или отмену соединения в режиме DAMA, автоматически анализирует вызовы абонентов, выбирает частоты связи для вызывающей и вызываемой станций, устанавливает рабочие частоты и режимы каналов.

Узловая станция имеет стандартные интерфейсы, обеспечивающие связь с корпоративной АТС, городскими телефонными линиями и каналами локальных сетей (по интерфейсу RS-232), через которые реализуется подключение всех абонентских устройств. Для передачи факсимильных сообщений станция поддерживает режимы RTS/CTS, DTR/DSR и DCD, а также осуществляет подключение к сотовой системе связи через коммутаторы каналов сети общего пользования.

Московский телепорт системы "Памир" предоставляет доступ к системам S.W.I.F.T. и Reuters, а также к сети Internet. Разработчики системы "Памир" утверждают, что смогут обеспечить связь с любыми наземными сетями России.

Все оборудование системы "Памир" было создано на базе разработок учредителей ЗАО "Сабтел" и оказалось намного дешевле зарубежного (например, серийно выпускающаяся наземная станция "Бегун" стоит примерно в два раза меньше, чем ее зарубежный аналог). Тарифы на услуги в системе "Памир" компания устанавливает на договорной основе, однако видит для себя реальные пути их снижения.

По мнению разработчиков "Сабтел", наличие стандартного интерфейса в спутниковом канале дает возможность применения наземного оборудования системы "Памир" для связи с геостационарными спутниками разных типов, в том числе и с зарубежными. Кроме того, низкая стоимость оборудования системы "Памир" обеспечивает ей конкурентоспособность на российском рынке.

Российская низкоорбитальная система "Гонец"

В России несколько проектов низкоорбитальных систем передвижной связи включены в Федеральную программу развития спутниковых сетей. Однако реально работающие фрагменты имеет только одна из них - "Гонец". Ее разработчиками являются НИИ точных приборов и НПО прикладной механики (тестирование демонстрационной версии системы проходило еще в 1992-1994 годах). В настоящее время в рамках конверсионной программы существует новая версия этой системы "Гонец-Д1" на базе 6 спутников, рассчитанная на обслуживание до 10 тыс. абонентов и обеспечивающая скорость передачи данных до 2,4 Кбит/с. Абонентское оборудование действующего фрагмента системы произведено при участии Ижевского радиозавода.

Полномасштабная система "Гонец" базируется на 45 низкоорбитальных спутниках (9 аппаратов в пяти плоскостях) и рассчитана на обслуживание более 1,5 млн. пользователей. Новые технологические решения позволят обеспечить передачу данных со скоростью до 9,6 Кбит/c в прямом и до 64 Кбит/с в обратном канале.

Система предусматривает различные схемы передачи информации по сети, выбор которых зависит от необходимого уровня оперативности связи и взаимного расположения абонентов:

-ретрансляция в зоне обслуживания одного спутника;

-перенос данных между абонентами через спутник (режим "почтового ящика");

-ретрансляция через наземную станцию;

-ретрансляция через магистральные каналы наземной или спутниковой связи.

Наиболее любопытен режим "почтового ящика". В этом случае отправитель передает спутнику, находящемуся в зоне радиовидимости, сообщение "в конверте" с номером зоны обслуживания и адресом получателя. Записанное в память бортового оборудования сообщение передается получателю в тот момент, когда спутник пролетает над указанным "на конверте" регионом. Время доставки сообщения в пределах России и СНГ - не более 70 мин. Оперативность доставки можно существенно повысить, если организовать передачу информации между соседними аппаратами или использовать спутники других систем связи.

Центры управления системой, входящие в структуру системы "Гонец", не только обеспечивают обычные функции, но и организуют работу каналов связи, устанавливают приоритеты доступа, контролируют бортовые системы, а также вычисляют области зон обслуживания. Частью архитектуры сети "Гонец" являются региональные наземные станции, каждая из которых одновременно может использовать три спутника. В функции станции входит организация связи в регионе, в том числе коммутация и маршрутизация потоков данных и подключение абонентов к сетям общего пользования, ведомственным радиосетям и ЛС.

Абонентские терминалы (стационарные, переносные, мобильные, автономные, речевые и приемные) обеспечивают связь без подстройки и поиска. Различные модификации терминала комплектуются устройствами, учитывающими конкретные условия и требования эксплуатации. Например, стационарный терминал предназначен для подключения к ПК или сети Ethernet, автономный - устанавливается на нефте- и газопроводах и позволяет программировать режимы работы и сбор/передачу данных от аппаратуры датчиков, а приемный представляет собой обычный спутниковый пейджер. При необходимости терминал комплектуется навигационным устройством, позволяющим по сигналам GPS и "Глонасс" определить местоположение объекта с точностью до 100 м.

В системе "Гонец" предусмотрены три уровня защиты информации от несанкционированного доступа: использование специальных протоколов обмена, авторизация доступа и программно-аппаратное шифрование данных.

Система "Вектор"

Западные транспортные фирмы сразу оценили экономический эффект от использования спутниковой системы связи при перевозке грузов. Однако в России, несмотря на явные преимущества оснащения автомобилей такими средствами, спутниковые системы связи пока не получили широкого распространения (компаний-перевозчиков, использующих СПСС, пока не более 30).

Компания RRC Business Telecommunications предлагает систему безопасности и управления транспортом "Вектор". Система обеспечивает взаимодействие водителя с различными сетями мобильной связи - Inmarsat, Mobitex, транковыми сетями (MT1327) и сотовыми системами - на территории, охватывающей почти всю страну. При необходимости можно передать дублированный аварийный сигнал в диспетчерский центр и региональные государственные правоохранительные учреждения. Заметим, что договор, существующий между МВД РФ и RRC, позволяет рассчитывать на оперативные меры по обеспечению безопасности транспорта.

Система "Вектор" создана на базе оборудования Inmarsat в стандарте С (Inmarsat-С), она использует систему навигации NAVSTAR. Комплект оборудования монтируется в автомобиле, а специализированное ПО устанавливается на диспетчерском пункте, который обеспечивает круглосуточную связь с мобильным объектом и определяет его местоположение с точностью от 25 до 80 м. Основное оборудование системы "Вектор" разработано голландской компанией Symac Systems BV.

Специалисты RRC не только выступили в необычной для себя роли системного интегратора, но и выполнили полную локализацию ПО диспетчерского центра и абонентских терминалов. Они создают также специализированные программы управления и контроля датчиков автомобильного оборудования (терминала сети) по требованиям заказчика.

Диспетчерский центр подключается к сети почти из 40 наземных станций системы Inmarsat-С (LES), в функции которой входит непосредственная передача сообщений бортовому оборудованию автомобиля через спутник (время доставки сообщения - не более 5 мин). Базовое ПО диспетчерского центра (устанавливается на ПК с процессором не ниже Intel 486) - средство для интерактивного управления LOGIQ Dispatch Interactive компании Simac - полностью адаптировано для российских условий.

Кроме того, в состав системы "Вектор" входит специальный картографический модуль (GEO) с набором карт, разработанный специалистами RRC. Программа LOGIQ Dispatch позволяет диспетчеру отправлять и получать сообщения в заранее установленной форме и определять координаты транспортного средства, а также вносить изменения в сопровождающие груз документы.

Коммуникационная часть ПО, установленная на сервере диспетчерского центра, обеспечивает связь мобильного объекта через связанный с ним диспетчерский пункт Inmarsat или через одну из наземных станций системы InmarsatC, объединенных в сеть с протоколом доступа Х.25. Система "Вектор" поддерживает передачу макро- и аварийных сообщений, сбор информации от датчиков автомобиля, а также позволяет получить данные автоматического опроса состояния датчиков по заданной программе.

Преимуществ использования спутниковых каналов связи для объединения филиалов, строительных участков, месторождений достаточно много:

мобильность решения;
кратчайшие сроки подключения;
широчайший спектр услуг внутри сети;
не ограниченные возможности расширения;
полная конфиденциальность передаваемой информации;
возможность интеграции в уже существующую частную сеть.

Наиболее востребованные сервисы закрытой корпоративной сети:

доступ из удаленных объектов к различным ресурсам компании (1С Предприятие, почта, файлообменники и т.д.);
дистанционная печать проектов на принтеры, плоттеры;
возможность совершать телефонные звонки внутри сети на короткие номера;
проведение видео- и аудио-конференций;
удаленное видеонаблюдение за всеми объектами из единого центра службы безопасности Заказчика;
автоматическая передача служебной информации и технических данных с различных узлов производства.

Возможности ограничены лишь фантазией Заказчика.

Вопросы для самостоятельной работы и контроля знаний

1.Что такое фиксированная спутниковая служба?

2.Какие линии передачи информации применяются в ФСС?

3.Выделенные диапазоны частот для систем ФСС.

4.Какие компании предоставляют услуги ФСС?

5.Что такое подвижная спутниковая служба?

6.Какие спутники составляют основу космического сегмента ПСС?

7.Назовите известные операторы на рынке услуг ПСС?

8.Что собой представляет система «Памир»?

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 821; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!