Российские низкоорбитальные системы

48 спутников на 8 орбитах  составляет 1414км, Параметры орбиты (их наклонение l= 52º) выбраны так, чтобы обеспечить максимальную частоту обслуживания абонентов в средних широтах. Полярные области (выше 70° с. ш. и 70° ю. ш.) космическим сегментом не обслуживаются.

Запуск первой группы КА осуществляется с 1998г. с помощью  российских ракет-носителей «Протон» 112 спутников за один пуск и «Союз» (от 4 до 10 спутников за один пуск). Каждый спутник имеет три системы  стабилизации, которые состоят из устройств ориентации по Земле и  Солнцу, а также лазерных гироскопов. Срок активного существования каждого  спутника не менее 7,5 лет.

В системе Globalstar не предусмотрены межспутниковые связи, однако она рассчитана на постоянное двукратное покрытие земной поверхности (в широтном поясе от 70° ю. ш. до 70° с. ш.), которое позволит:

1. Обеспечить непрерывную связь при переходе абонента из зоны действия одного луча в зону действия другого луча одного и того же спутника и из зоны действия одного спутника в зону действия другого
2. Значительно повысить надежность связи с подвижными абонентами благодаря устранению эффекта затемнения приемной антенны терминала абонента складками рельефа местности за счет когерентного сложения сигналов нескольких спутников, а также сигналов, отраженных от различных препятствий на земной поверхности

Система сможет обеспечить, помимо передачи сигналов служебной (командной) информации, два типа услуг:

1. Телефонную, факсимильную и пейджинговую связь
2. Определение местоположения (координат) абонентов

Хорошее качество телефонной связи достигается благодаря  применению шумоподобных широкополосных сигналов (ШПС) с кодовым разделением каналов. Это позволяет использовать один и тот же диапазон частот с каждом из 16 лучей, которые формируются с помощью многолучевых бортовых антенн.

Для формирования ШПС используются последовательности Уолша. Все сигналы формируются одним источником, но каждый имеет свой определенный временной сдвиг относительно пилот-сигнала. Пилот-сигнал передается нулевой последовательностью функции Уолша (все знаки — нули),

При применении ШПС отраженные от посторонних объектов сигналы  суммируются с основным сигналом с помощью многоканальных приемников, что значительно повышает помехозащищенность системы. Это также позволяет  осуществлять так называемый мягкий переход абонента из зоны действия одного луча в зону действия другого  без потери связи.

Здесь, в отличие от систем с временным или частотным  разделением каналов, при переходах  связь абонента поддерживается двумя  лучами до тех пор, пока уровень сигнала  одного из них не станет ниже определенного  значения. Такой алгоритм позволяет  исключить щелчки в абонентских  терминалах, которые могут быть слышны при таких переходах в других системах, а также уменьшить вероятность  потери связи.

Пропускная способность  каждого канала очень высока благодаря  кодовому разделению сигналов и переменной скорости передачи цифрового потока (1200—9699 бит/с). Переменная скорость цифрового  потока позволяет обеспечить передачу сигналов служебной (командной) информации в паузах речи.

Точность определения  координат абонентов без участия  шлюзовых станций составляет 10км. При  определении же местоположения с  участием шлюзовых станций и спутников-ретрансляторов она может достигать 300м.

 

Абонентские терминалы 

В настоящее время разработаны  абонентские терминалы, которые  обеспечивают как предоставление услуг  связи, так и определение местонахождения  объекта. Абонентские терминалы  могут быть двух типов: мобильные  и стационарные. Мобильные абонентские  терминалы, как правило, портативные  и совмещены с подвижными станциями  сотовой связи. Возможны следующие  варианты абонентских терминалов:

• Двухмодульный вариант — Globalstar (GS) и AMPS
• Двухмодульный вариант — GS и GSM
• Двухмодульный вариант — GS и PCS
• Трехмодульный вариант — GS, AMPS и CDMA
• Стандартный абонентский терминал — только для GS

Мощность портативных  абонентских терминалов 0,6 Вт, стационарных — 3 Вт.

 

Шлюзовые станции

Шлюзовая станция состоит  из четырех идентичных приемопередающих комплексов, каждый из которых оснащен  следящей параболической антенной диаметром 3,4м.

Отсутствие межспутниковых связей в системе Globalstar приводит к значительному росту количества шлюзовых станций (до нескольких сотен).

Основными задачами шлюзовых станций являются организация и  поддержание телефонных и пейджинговых каналов, каналов передачи данных, а  также обеспечение службы определения  координат подвижных объектов,

Среди других функций шлюзовых станций следует выделить регулировку  уровней мощности абонентских терминалов. Приемники шлюзовых станций измеряют уровень сигнала, принимаемого от каждого  абонентского терминала, и сравнивают его с пороговым, а затем передают на абонентский терминал кома]8ду на увеличение или уменьшение его мощности. Эта процедура позволяет выровнять  уровни сигналов на входе приемника  спутника-ретранслятора и продлить срок работы батарей абонентского терминала.

Создание системы и  ее элементов запланировано на 1993— 1998 гг., срок активной эксплуатации спутниковой  системы — на 1997—2012 гг. Наиболее сложное звено системы — шлюзовые станции, которые разворачиваются  постепенно. На территории России уже  строятся 4 шлюзовые станции, на территории США — 5.

Результаты моделирования  показывают, что орбитальное построение системы Globalstar оптимизировано для территории США и Западной Европы. В России вне зоны обслуживания остаются труднодоступные северные регионы и трасса Северного морского пути.

Проект Globalstar отличается высокой, степенью проработанности технических решений, что позволяет надеяться на ввод системы в эксплуатацию в планируемые сроки.

С 1996 года Globalstar предоставляет услуги связи в России через совместную с ОАО «Ростелеком» операторскую компанию ЗАО «ГлобалТел». Если рассматривать деятельность регионального оператора отдельно от всей системы, то можно признать ее достаточно успешной. ЗАО «ГлобалТел» активно расширяет спектр услуг и свою клиентскую базу и, прежде всего, в корпоративном и государственном сегментах рынка. «ГлобалТел» подписала соглашение о двустороннем роуминге с сотовой сетью ОАО «Мегафон», с компанией «Алроса» создана система мониторинга автотранспорта. ЗАО «ГлобалТел» осуществляет поставку и установку спутниковых таксофонов системы Globalstar в удаленных и труднодоступниых регионах в рамках своих проектов, а также в проектах своих партнеров, среди которых «Почта России» и межрегиональные телекоммуникационные компании «Связьинвеста».

 

 

1.3 Система Orbcomm

 

Система Orbcomm среди действующих в настоящее время низкоорбитальных систем связи занимает особое положение. Это первая и пока единственная развивающаяся система, вступившая в стадию коммерческой эксплуатации, с постоянно расширяющейся географией рынка услуг. Система имеет 35 малогабаритных и недорогих космических аппаратов (вес 45 кг) на круговых наклонных орбитах высотой около 800 км. Пропускная способность системы рассчитана на подключение более 100 млн абонентов.

Система Orbcomm обладает рядом преимуществ и недостатков по сравнению с ее ближайшими конкурентами, однако в большинстве случаев она является оптимальным дополнением (по техническим и финансовым соображениям) уже существующих систем связи. В частности, при реализации контроля транспортных перевозок предусмотрено взаимодополняющее использование возможностей наземных сотовых систем связи (GSM в Европе либо AMPS на американском континенте) и системы Orbcomm.

Компания Orbcomm успешно разместила часть своих акции на американской бирже NASDAQ, что позволило привлечь дополнительные средства на разработку новых спутников и абонентского оборудования. Имея на сегодняшний день самые дешевые спутниковые терминалы (165 -200 долл.), компания планирует снизить их цену до 100 и впоследствии до 50 долл.

 

 

Cистема подвижной спутниковой связи «Садко»

Система предназначена для  организации каналов спутниковой

подвижной связи в регионах, где создание проводных или сотовых

сетей не является экономически выгодным.

Спутниковая система

связи «Садко» основывает

ся на использовании теле

фонных аппаратов, анало

гичных сотовым трубкам.

Российская система

(рис. 14.1) не похожа на

Iridium или GlobalStar. В

ней используются не де

сятки низколетящих спут

ников, а один или несколь

ко, находящихся на гео

станционарной орбите. Это

ее несколько роднит с  сис

темой Inmarsat, но в отли

чие от нее «Садко» обеспе

чит подвижную связь, ког

Рис. 14.1. Система связи  «Садко»142

да во время разговора  можно двигаться с любой скоростью. Большое

расстояние от Земли компенсируется тем, что «у наших спутников

большие уши» – с помощью  антенн диаметром более 12 метров уда

ется хорошо «слышать» сигнал от телефона, который по размерам

не отличается от сотовой  трубки. Единственное отличие –  увеличен

ная складывающаяся антенна. Аппарат может работать и в сотовых

системах типа GSM, а при  их отсутствии автоматически переклю

чится на спутник. Кроме того, аппарат поможет сориентироваться

на местности, определить местоположение по навигационным систе

мам GPS или ГЛОНАСС.

Система создается в несколько  этапов. На первом действует один

спутник, который охватывает территорию России от Калининграда

до Якутии. Если система  покажет, что способна окупаться, то услу

ги будут распространены на всю территорию России и ряд соседних

стран, а потом и на государства, далеко находящиеся от России.

При полной реализации система  «Садко» включает дватри гео

стационарных КА, центральную  и несколько региональных земных

станций сопряжения.

Пользователями системы  являются государственные организа

ции, коммерческие организации, физические лица.

Услуги, предоставляемые  системой, – телефонная / факсимиль

ная связь, передача данных, доступ к сети Интернет. Передача дан

ных ведется со скоростями 2,4; 4,8 и 9,6 кбит/с. Скорость доступа в

Интернет – до 96 кбит/с.

«Садко» воплощает в себе самые передовые технологии ведущих

российских и зарубежных фирм, являющихся лидерами спутнико

вой промышленности. Сочетание  в конструкции КА отработанных

элементов, используемых прежде всего в комплексе служебных  сис

тем, и новых разработок в составе полезной нагрузки обеспечивает

одновременно высокую  надежность и высокую эффективность  рабо

ты космического аппарата.

Платформа 727М, созданная  специально для этой системы, пост

роена по негерметичной схеме, что существенно улучшило массога

баритные показатели и расчетный срок существования. Часть аппа

ратуры для служебного борта и полезная нагрузка для КА «Садко»

закуплены за рубежом.

Полезная нагрузка КА включает ретранслятор Lдиапазона, фор

мирующий 40 лучей с помощью двух зонтичных антенн большой раз

мерности. Эти лучи равномерно покрывают практически всю терри

торию России, за исключением  Чукотки и Сахалина. Рабочий диапа

зон абонентской линии Lдиапазона  и на прием, и на передачу соста

вит 34 МГц. Поставщиком многолучевой передающей антенны яв143

ляется канадская компания SPAR, имеющая опыт в подобных раз

работках.

Основные характеристики КА «Садко» на базе платформы 727М

следующие:

размещение спутника –  геостационарная орбита;

масса на орбите 2650 кг;

мощность системы электропитания 8000 Вт;

погрешность ориентации на Землю ±0,1;

погрешность позиционирования на орбите ±0,1;

срок активного существования 12 лет;

средства выведения –  ракета носитель «ПротонМ» с РБ «БризМ».

Для обеспечения фидерной связи на КА также будет стоять один

ретранслятор Cдиапазона, формирующий  один фиксированный луч.

Рабочий диапазон абонентской  линии Cдиапазона на прием и пере

дачу составит 300 МГц.

Основные характеристики полезной нагрузки:

масса 1170 кг;

энергопотребление 6300 Вт;

суммарная эффективная изотропно  излучаемая мощность 73 дБ·Вт;

добротность 15 дБ/К.

Основные характеристики антенн (одинаковы как для приемной,

так и для передающей антенны):

количество лучей в Lдиапазоне 40;

ширина луча по уровню –3 дБ не более 1,3;

уровень пересечения трех лучей –2,8 дБ;

повторное использование  частоты через два луча;

пропускная способность  системы 3500–4000 каналов;

количество абонентов  в системе 400000–500000.

Наземный комплекс управления включает в себя три телепорта,

расположенные в Москве, Красноярске, Хабаровске. Сейчас этот ком

плекс используется для управления геостационарными КА «ЭкранM»,

«Галс», «Экспресс» и «ЭкспрессА». Комплекс будет дооснащен аппа

ратными и программными средствами для управления КА «Садко».

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. К началу 1998 года компания установила и 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.