Министерство образования и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

—

Факультет технической кибернетики

Кафедра «Информационная безопасность компьютерных систем» курсовая работа Спутниковые системы связи

по дисциплине «Системы и сети передачи информации»

Выполнил

студент гр. 5088/2 В.А. Бойцов

Руководитель

профессор, к.т.н. В.В. Платонов

Санкт-Петербург-2012

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИИ 4

1.1 Структура спутниковых систем связи 4

1.2 Классификация орбит и основные показатели 8

1.2.1 Геостационарная орбита 9

1.2.2 Средневысотные орбиты 11

1.2.3 Низкие круговые орбиты 13

1.3 Малые космические аппараты и их классификация 15

1.4 Обобщённая характеристика состояния и тенденций развития систем спутниковой связи 20

2. ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ 22

2.1 Перехват данных в одностороннем спутниковом канале 23

2.2 Обеспечение безопасности в прямом и обратном спутниковом канале 24

2.3 Защита соединения спутниковых и наземных каналов связи 26

2.4 Система криптографической защиты информации в сетях связи "М-484 ФОРТ" 27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 33

Введение

Спутниковые системы связи имеют большое значение в жизни людей. Для спутниковой системы связи, передающей качественно и быстро значительные объемы различной информации на очень дальние расстояния, не требуется большого количества ретрансляционных или усилительных пунктов в виде радиорелейных и кабельных линий. В отличие от наземных коммуникаций здесь не имеют значения такие природные препятствия, как моря, океаны, горы, болота и тайга. Один только ретрансляционный спутник на геостационарной орбите заменяет несколько тысяч наземных телебашен типа «Останкинская» в Москве. По оценкам специалистов, передача информации через спутник становится экономически выгодней, чем по земным каналам, уже с расстояния в 1500 и более километров. Это особенно важно для нашей страны с ее огромной территорией и необходимостью обеспечивать для развития хозяйства надежную информативную связь с такими отдаленными регионами, как Крайний Север, Сибирь, Дальний Восток.

Спутники осуществляют также многоканальную дальнюю телефонную и телеграфную связь, передачу фотокопий газетных полос и иных печатных изданий, технической и деловой информации, метеокарт и т. д. Экономический эффект от эксплуатации спутниковых систем ежегодно составляет миллионы рублей. Подсчитано, что в нашей стране из каждых 10 сообщений, передаваемых по всем каналам связи, 7 проходят через космос [1].

1. Общие сведения о технологии

1. Структура спутниковых систем связи

В состав любой спутниковой системы связи входят следующие составляющие:

- космический сегмент, состоящий из нескольких спутников ретрансляторов;

- наземный сегмент, состоящий из центра управления системой, центра запуска КА, командно-измерительных станций, центра управления связью и шлюзовых станций;

- наземные сети связи, с которыми через интерфейс связи сопрягаются шлюзовые станции космической связи;

- пользовательский (абонентский) сегмент, осуществляющий связь при помощи персональных спутниковых терминалов.

Технические вопросы, связанные с использованием частот и расположением спутников-ретрансляторов на орбитах, решаются в рамках Международного консультативного комитета по радио (МККР) и Международного комитета по регистрации частот (МКРЧ).

Для спутниковых систем выделены полосы частот, приведенные в табл. 1, пример использования различных диапазонов приведен на рис. 1.

Диапазон	Полоса частот, ГГц
L	1,452-1,500; 1,61-1,71
S	1,93-2,7
C	3,4-5,25; 5,725-7,075
	10,70-12,75; 12,75-14,80
	14,40-26,50; 27,00-50,20
	84,00-86,00

Таблица 1. Частоты, выделенные для спутниковых систем

Рис.1. Состав системы спутниковой связи

Космический сегмент включает в себя несколько спутников ретрансляторов, которые образуют космическую группировку. В состав любого связного космического аппарата (КА) входят следующие элементы:

- центральный процессор;

- радиоэлектронное оборудование бортового радиотехнического комплекса (БРТК);

- системы ориентации и стабилизации;

- двигательная установка;

- система электропитания (аккумуляторы и солнечные батареи).

Спутниковые системы связи применяются как для обеспечения связи на определённой территории, так по всему миру. Чтобы обеспечить связью абонентов не только в зоне видимости одного КА, но и на всей территории Земли, соседние спутники должны связываться между собой и передавать информацию по цепочке, пока она не дойдет до адресата. Эту задачу могут выполнять наземные шлюзовые станции, которые транслируют информацию с одного КА на другой.

Для надежного охвата всей территории Земли необходимо иметь большое количество спутников (обычно несколько десятков). С увеличением высоты орбиты уменьшается необходимое количество спутников, так как увеличивается время и зона видимости, что снижает стоимость орбитальной группировки и, соответственно, услуг связи. Однако при этом неизбежно усложняются и становятся более дорогими спутниковые терминалы (из-за увеличения дальности связи). Таким образом, число спутников в орбитальной группировке является результатом компромисса между стоимостью и желаемым объемом услуг связи с одной стороны, и простотой и ценой спутникового терминала - с другой.

Наземный сегмент представляет комплекс оборудования и сооружений, предназначенных для эксплуатации системы связи.

Центр управления системой осуществляет слежение за КА, расчет их координат, сверку и коррекцию времени, диагностику работоспособности бортовой аппаратуры, передачу служебной (командной) информации и т.д. Указанные функции управления выполняются на основе телеметрической (ТЛМ) информации, поступающей от каждого КА орбитальной группировки. Центр управления позволяет обеспечить решение следующих задач:

- контроль запуска и точность вывода КА на заданную орбиту;

- контроль состояния каждого КА;

- контроль и управление орбитой отдельных КА;

- контроль и управление КА в нештатных режимах работы;

- вывод КА из состава орбитальной группировки.

Передачу служебной информации на КА осуществляют через территориально-разнесенные основные и резервные станции командно-измерительной системы.

Центр управления связью планирует использование ресурса спутника, координируя эту операцию с центром управления системой. Он осуществляет через шлюзовые станции анализ и контроль связи.

Шлюзовая станция состоит из нескольких приемо-передающих комплексов (не менее 3-х), на каждом из которых имеется следящая параболическая антенна. Применение нескольких приемо-передающих комплексов позволяет практически без нарушения связи переходить последовательно от одного КА к другому. Для управления большим потоком информации в состав шлюзовой станции включены быстродействующие ЭВМ, в которых имеется банк данных персональных терминалов. В своем составе шлюзовые станции имеют коммутационное оборудование (интерфейсы связи) для соединения с различными наземными системами связи. Основной задачей любой шлюзовой станции является организация дуплексной телефонной связи, передача факсимильных сообщений, а также данных большого объема.

Персональный пользовательский терминал предназначен для предоставления услуг связи, в перечень которых могут входить:

- связь абонентов, имеющих персональные спутниковые терминалы между собой;

- связь абонентов, имеющих персональные спутниковые терминалы, с абонентами телефонной сети общего назначения, пейджинговых и сотовых сетей;

- определение местоположения абонентов.

Существуют следующие типы спутниковых терминалов:

- портативные терминалы (спутниковые телефоны);

- переносные терминалы;

- мобильные терминалы для автотранспортных, авиа и морских судов;

- малогабаритные пейджинговые терминалы;

- терминалы для коллективного пользования.

Персональные пользовательские терминалы работают в диапазоне 137 - 900 и 1970 - 2520 МГц. Средняя мощность излучения не велика и составляет 15 - 400 мВт. Наибольший интерес для пользователя представляют портативные и переносные спутниковые терминалы. Большое внимание уделяется использованию терминалов технологии VSAT (Very Small Aperture Terminal). Это система связи с малыми спутниковыми терминалами с диаметром антенны до 2,5 м. С использованием такого терминала можно построить корпоративную сеть, со скоростью передачи информации от 64 до 2048 Кбит/с [1].