2570

оснащенный соответствующим бортовым оборудованием [3]. Простейшим ретранслятором может служить запущенный на

высокую орбиту вокруг Земли шар больших размеров с металлизированной поверхностью - пассивный ретранслятор. Он мог бы одновременно использоваться значительным числом наземных станций, работающих в широком диапазоне частот УКВ. Однако, при пассивной ретрансляции возникают огромные потери электромагнитной энергии, что приводит к необходимости использования мощных передатчиков, антенн больших размеров и высокочувствительных приемных устройств. Все это делает такую систему связи громоздкой и дорогостоящей. Поэтому в настоящее время практическое применение нашли системы спутниковой связи с активными ретрансляторами.

Различают два способа активной ретрансляции: мгновенную и задержанную. В первом случае ретранслятор ИЗС работает по принципу обычной радиорелейной станции. Связь при этом возможна лишь тогда, когда ИСЗ одновременно веден с обеих земных станций.

Достоинствами мгновенной ретрансляции являются: большая пропускная способность системы, высокая оперативность связи и относительно простое оборудование земных станций и ИСЗ.

Во втором случае при пролете над первой земной станцией происходит запись информации на соответствующий бортовой накопитель, а при пролете над второй станцией накопленная информация передается на землю по программе или запросу с Земли. Ограниченный объем памяти бортовых накопительных устройств приводит к тому что, системы связи с задержанной ретрансляцией имеют весьма низкую пропускную способность и не позволяют организовать телефонную связь с немедленным ответом. Однако их применение позволяет использовать низкие орбиты, что удешевляет запуск космического аппарата, снизить мощность передатчиков и осуществить селективную связь в определенных географических зонах.

К спутниковым линиям связи предъявляют следующие основные требования:

42

-передача сообщений должна быть обеспечена круглосуточно или в течение вполне определенного времени суток;

-связь должна быть надежной;

-радиолиния должна быть экономичной;

-характеристики каналов связи должны удовлетворять предъявляемым требованиям.

Такие показатели спутниковой связи, как дальность связи, число используемых спутников, время непрерывной работы, мощность наземных и бортовых передатчиков и другие зависят от выбора орбиты ИСЗ.

Орбита спутника характеризуется: наклоном ее плоскости к плоскости экватора (экваториальная, полярная, наклонная), формой (круговая и эллиптическая) и высотой.

Применение орбит с большими высотам приводит к увеличению площади, охватываемой связью, и к уменьшению числа спутников, требуемых для обеспечении связи в заданном районе. В результате повышается экономичность и надежность связи. Оптимальной орбитой будет та, при которой число спутников в системе, обеспечивающей связь в заданном районе земного шара будет минимальным.

Для обеспечения круглосуточной связи на всей территории земного шара, за исключением приполюсных областей, целесообразно использовать систему из трех спутников на стационарной орбите

(рис. 3.7).

Стационарной или геостационарной называется экваториальная орбита с высотой примерно 36 тыс. км. При выводе на такую орбиту спутник с периодом обращения 24 часа, остается неподвижным относительно земных станций, следовательно, проще решаются вопросы наведения антенн, отсутствует доплеровский сдвиг частот принимаемых сигналов, а связь обеспечивается круглосуточно. Сложность заключается в том, что для вывода спутника на стационарную орбиту необходимо осуществлять запуск из экваториальных районов. Из-за некоторых неточностей при выводе спутника, воздействия лунного притяжения и солнечного давления

43

возникает дрейф спутника, который нужно устранить периодическим корректированием орбиты.

Локальная система связи может быть создана как на базе стационарных спутников, так и на базе спутников на круговых (не экваториальных) или эллиптических орбитах. Сравнение эллиптических и круговых орбит показывает, что при одинаковом периоде обращения спутник на высокой эллиптической орбите «освещает» заданную территорию в течение большего времени, чем спутник на круговой орбите (исключая стационарный).

Рис. 4.2 Рис. 4.3

Эллиптическая орбита по условиям запуска более удобна, чем круговая. Это позволяет при заданной мощности ракеты-носителя выводить вдвое большую полезную нагрузку.

Для обеспечения связи по всей территории России оптимальной является высокоэллиптическая орбита с апогеем в северном полушарии около 40 тыс. км, перигеем около 500 км в южном полушарии и углом наклона орбиты к экватору 63,5° (рис. 4.3). При периоде обращения 12 часов, в соответствии со вторым законом Кеплера, большую часть времени спутник будет находиться в районе апогея. Максимальная задержка времени в апогее составляет 0,25 секунды.

Длительность сеанса связи между Москвой и наземными станциями системы «ОРБИТА», расположенными на территории России через один спутник «Молния» составляет 9 ч. Для обеспечения круглосуточной связи необходимо не менее 3 спутников.

44

может составлять десятки кГц (f0 – несущая частота, - скорость ИСЗ). Если его не компенсировать, то многоканальная связь невозможна. Для исключения доплеровского сдвига применяется автоматическая подстройка частоты по корреспонденту.

Состав системы спутниковой связи Система связи через ИСЗ представляет собой сложный комплекс

[4], включающий:

1.центр управления, осуществляющий управление работой земных станций и спутников-ретрансляторов, планирование запусков спутников, распределение каналов связи и т.д.;

2.искусственные спутники Земли, оснащенные ретрансляционной аппаратурой, системами ориентации, управления, терморегулирования и электропитания;

3.ракетно-космический комплекс, объединяющий наземное технические и стартовое оборудование и ракеты-носители;

4.земные станции спутниковой связи, оснащенные приемопередающей аппаратурой и осуществляющие обмен информацией;

5.командно-измерительный комплекс, осуществляющий определение параметров орбит ИСЗ, прогнозирование их движения, выдачу данных для наведения антенн земных станций на ИСЗ, передачукоманд управления аппаратуре спутника;

6.система наведения антенн земных станций на ИСЗ и слежения за ними;

7.наземная каналообразующая аппаратура (КОА), объединяющая узкополосную информацию в групповые сигналы;

8.наземные соединительные линии, направленные от земных станций к наземным пунктам-источникам и получателям информации;

9.аппаратура обработки сигналов, предназначенная для согласования структуры сигналов в наземных и космических линиях;

10.система автоматического управления связью, предназначенная для выбора каналов и направлений связи,

45

эффективного использования пропускной способности ретранслятора

иоптимизации всей системы;

11.система служебной связи для ведения служебных переговоров, передачи команд и сигналов управлений земным станциям;

12.система контроля качественных показателей аппаратуры и каналов связи;

13.различные вспомогательные службы, такие как служба единого времени, систем энерго- и водоснабжения, технического ремонта и т.д.

Основу сети спутниковой связи составляют наземные станции спутниковой связи и бортовые ретрансляторы, установленные на ИСЗ.

5.СОТОВЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

Сотовые системы связи (ССС) предназначены для обеспечения подвижных и стационарных объектов телефонной связью и передачей данных.

Всотовых системах связи к подвижным объектам относятся как наземные транспортные средства, так и непосредственно человек, находящийся в движении и оснащенный портативной абонентской станцией.

Передача данных подвижному объекту существенно расширяет его возможности, так как кроме телефонной связи он имеет возможность получать телексные и факсимильные сообщения, графическую информацию, планы местности, графики движения транспорта и т.п.

Сотовые системы связи в различных отраслях хозяйственной деятельности позволяют значительно повысить производительность труда на подвижных объектах, обеспечить автоматический контроль технологических процессов, создать надежную систему управления на больших территориях, что позволяет экономить материальнотрудовые ресурсы.

Внастоящее время системы радиосвязи с подвижными объектами подразделяют:

46

-на ведомственные или частные системы подвижной связи

(ВСПС);

-на сотовые системы подвижной связи (ССПС);

-на системы персонального радиовызова (СПРВ).

Сотовые системы подвижной связи – это принципиально новые системы радиосвязи. Они построены по принципу «сотового» распределения частот на обслуживаемой территории. Это значит, что подведомственная территория в соответствии с сотовым территориально-частотным планированием обеспечивает радиосвязью большое число подвижных объектов с предоставлением им выхода на телефонную сеть общего пользования. Это позволяет значительно повысить оперативность связи, управления и контроля за работой подведомственных организаций.

Сотовые системы связи имеют следующие преимущества по сравнению с централизованными средствами связи:

-большое число абонентов;

-высокое качество телефонной связи и передачи данных;

-возможность связи с ЭВМ и базами данных;

-эффективное использование полосы частот;

-лучшую электромагнитную совместимость (ЭМС) с другими радиотехническими системами.

Системы радиосвязи с подвижными объектами (ПО) подразделяются на ведомственные (специализированные) радиотелефонные системы и на радиотелефонные системы общего пользования.

Радиотелефонные системы общего пользования занимают ведущее место среди всех видов связи с подвижными объектами. Это по сути дела радио АТС, где эффективно используется выделенная полоса частот. В этой полосе частот абоненты объединяются в группу

сравным доступом к общей системе связи.

Радиотелефонные системы общего пользования делятся на два вида:

- системы с большими зонами обслуживания (радиальные системы);

47

-системы с малыми зонами обслуживания (сотовые системы

связи).

Системы с большими зонами обслуживания имеют одну центральную станцию (обычно на возвышенности), которая обслуживает территорию радиусом 50-100 км и имеют мощность передатчика 100-250 Вт.

Кнедостаткам таких систем относятся:

-ограниченное число абонентов и трудность их увеличения;

-взаимные помехи от передатчиков соседних зон;

-трудность контроля качества связи внутри каждой зоны для подвижных объектов;

-необходимость детально планировать частотную обстановку в выделенном рабочем диапазоне частот.

Системы с малыми зонами обслуживания или сотовые системы подвижной связи имеют совершенно иную структуру. Она основана на сотовом построении и распределении частот. Представьте себе пчелиные соты в виде определенной зоны. Эта зона обслуживания делится на большое число ячеек – «сот», каждая из которых обслуживается радиостанцией малой мощности в центре соты. Мощность передатчика всего несколько десятков мВт. Это позволяет без помех повторять рабочие частоты через одну-две соты и обеспечить качественной радиосвязью большое число подвижных абонентов в условиях ограниченного частотного диапазона. Кроме того, появляется возможность гибкого развития системы за счет увеличения или уменьшения зон обслуживания.

Кчислу недостатков сотовых систем связи следует отнести повышение стоимости системы из-за увеличения числа базовых радиостанций и необходимости слежения за подвижным объектом, чтобы он не пересек другую зону. А это требует применение специальной аппаратуры непрерывного слежения.

Последние разработки сотовых систем радиосвязи с подвижными объектами имеют сотовую или квазисотовую структуру, автоматизированное управление, возможность входа в сеть общего пользования, возможность передачи цифровых сигналов управления,

48

а также других видов сигналов, в том числе и речи, в цифровой и аналоговой форме.

Рис. 5.1. Система передачи по каналам сотовой связи

Вструктуру сотовой системы связи входят:

-оборудование центральных станций (центров коммутации);

-оборудование базовых станций;

-оборудование абонентских станций;

-комплект линейного оборудования для подвижной радиосвязи со стационарной телефонной сетью.

Электронная система коммуникации центральной станции содержит процессоры, запоминающие устройства, коммутационные цепи, межстанционные соединительные линии и различные служебные цепи в виде единой системы управления.

На базовой станции, предназначенной для передачи и приема сигналов абонентов, размещены передатчик, приемник, контролер, аппаратура передачи данных и контроля каналов, а также антенная система. Здесь под управлением центральной станции осуществляется поиск подвижных объектов, определение его места положения, установление соединения, распределение каналов, передача данных и выполнение диагностических процедур на оборудовании базовой станции. Все эти операции программируются контролерами.

На рис. 5.2 представлена обобщенная структурная схема сотовой системы связи.

49