9. СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРСОНАЛЬНОЙ СВЯЗИ
9.1. Организация связи
Спутниковые системы связи позволяют обеспечить связи и обмен данными практически из любой точки земного шара. Непременным атрибутом таких систем является группировка спутников связи. Траектории движения спутников называется орбитой. По форме орбиты спутников связи бывают круговые и эллиптические. Любая орбита характеризуется такими параметрами, как форма, наклонение, период обращения, высота и т.п.
По высоте орбиты над поверхностью Земли орбиты делятся на низкие (до 1500 км), средние (5000-15000 км) и геостационарные (примерно 35875 км). Орбиты выбираются с учетом наличия у Земли радиационных поясов. Имеются еще и вытянутые эллиптические орбиты.
По периодичности обращения орбиты делятся на синхронные, когда спутник постоянно пролетает над одними и теми же местами земной поверхности, и несинхронные.
Структура спутниковых систем связи показана на рис. 9.1.
Спутники
Центр |
|
управления |
Шлюз |
Рис. 9.1. Структура системы спутниковой связи
Основными элементами систем спутниковой связи являются группировка спутников, центр управления связью, центр управления положением спутников, шлюзы (антенны стыковки систем наземной связи и передачи данных со скоростными каналами спутников). В качестве абонентских устройств выступают телефонные аппараты, пейджеры спутниковой связи, другие устройства.
131
Имеется два канала связи: информационный (оплачиваемый), по которому передаются информационные сообщения, данные, ведутся телефонные разговоры и т.п., и маркерный, например, для передачи информации о рабочих частотах, времени работы абонента до ухода спутника и др.
При движении спутника по орбите перемещается и его зона обслуживания (кроме геостационарных спутников). Маркерные сигналы передаются наземной станции, и оповещают ее о попадании в зону обслуживания.
В зависимости от места расположения абонентов связь может быть организована следующим образом. Если оба абонента находятся в зоне обслуживания одного спутника, то он выполняет функции ретранслятора (рис. 9.2). Если абоненты находятся в разных зонах и обслуживаются разными спутниками, то передачу информации можно осуществить через сами спутники, используя высоконаправленные антенны и сверхвысокую частоту (рис. 9.3). Подобным образом организована связь спутников системы Iridium. Каждый спутник связан с четырьмя ближайшими, двумя, летящими по той же орбите, и со спутниками, летящими по параллельным орбитам.
Рис. 9.2. Обслуживание абонентов, находящихся в одной зоне
Можно для передачи информации использовать высоконаправленные наземные антенны – шлюзы, связанные между собой, например, оптоволоконными линиями (рис. 9.4). Так организована связь спутников в системе связи
GlobalStar.
132
Рис. 9.3. Организация связи между спутниками
Рис. 9.4. Использование шлюзов
Спутниковые системы связи обеспечивают передачу коротких пакетов с уплотнением, выделенные каналы для передачи данных большого объема, радиотелефонные каналы в режиме с уплотнением.
9.2. Низкоорбитальная система связи Iridium
Концепцию системы Iridium предложили инженеры компании Motorola Рэй Леопольд, Кен Петерсон и Бэри Бертайгер.
Система Iridium предоставляет следующие услуги: голосовую связь, передачу факсимильных сообщений и компьютерных данных. В отличие от наземных сетей связи, спутниковая система отслеживает местоположение телефона, обеспечивая, таким образом, прохождение сигнала до абонента вне зависимости от его местонахождения. Иными словами, вы можете позвонить абоненту системы Iridium, не зная, где именно он находится. Телефоны Iridium обеспечи-
133
вают высококачественное соединение для голосовой связи и предполагают интерфейсное соединение с ноутбуками, электронными органайзерами и другим телекоммуникационным оборудованием. Относительно короткое расстояние до спутника уменьшило задержку сигнала и улучшило качество разговора.
Система Iridium обеспечивает 100% глобальное покрытие всей территории земного шара.
Iridium управляет группировкой из 66 основных и 6 запасных спутников, расположенных в 6-ти орбитальных плоскостях с углом наклона 86,4 градуса. По каждой орбите движется 11 спутников. Период обращения составляет 100 минут 28 секунд, высота орбиты 780 км. Каждый спутник покрывает зону шириной в 4000 км. Наземные станции сопряжения связаны одновременно как минимум с двумя спутниками из группировки.
Общие характеристики:
Вес спутника – 700 кг).
Зональные лучи – 48 на каждом спутнике. Эффективная излучаемая мощность канала – 16 ДбВт. Срок службы – 5 – 8 лет.
Используемые частоты:
телефон Iridium – спутник 1616 – 1626,5 МГц спутник – телефон Iridium 1616 – 1626,5 МГц спутник – спутник 23,18 – 23,38 ГГц
спутник – наземная станция сопряжения 19,4 – 19,6 ГГц наземная станция сопряжения – спутник 29,1 – 29,3 ГГц
На поверхности Земли с помощью активной фазированной решетки каждый спутник формирует 48 сот диаметром примерно 640 км. В радиоканале спутник – спутник в каждой из 8 частотных полос обеспечивается скорость 25 Мбит/с. Это соответствует в каждой полосе 600 телефонным каналам без сжатия или 1300 каналам с сжатием с коэффициентом 2,2:1.
Телефонные аппараты, используемые в настоящее сремя достаточно компактны. Например, телефонный аппарат Iridium Motorola 9505 имеет вес Вес: 375 г, габариты: 15,8 см х 6.2 см х 5.9 см (рис.9.6). Излучаемая мощность: 0.57 Вт.
134