Poslednee_Pdf

Благополучной с точки зрения радиационной безопасности является и геостационарная орбита (36000км; количество спутников для GEO-группировки - 3, один спутник покрывает 34% земной

поверхности, задержка при передаче речи для глобальной связи - 600 мс).

КА на высокоэллиптической орбите типа "Молния" (рис.2) имеют апогей в северном полушарии на высоте около 40000 км относительно поверхности Земли и перигей в южном полушарии на высоте 500 км. Плоскость орбиты имеет наклонение 63,5°. КА вращается синхронно с Землей, имеет период 12 часов и появляется над одними и теми же районами Земли в одно и то же время. КА медленно перемещается в апогее, обеспечивая длительность сеансов связи на территории России около 8

часов. Для непрерывной связи необходимо иметь группировку КА на орбите из трех-четырех спутников.

Рис. 2. КА на высокоэллиптической орбите

Достоинствами высокоэллиптических орбит являются:

•большие углы места для наземных станций, расположенных в северном полушарии, что позволяет мобильным наземным станциям избежать экранирования трассы распространения сигнала местными предметами: лесом, холмами, зданиями и др.;

•возможность обслуживания связью приполярных районов выше 76° с. ш., которые не могут обслуживаться геостационарными КА;

•возможность вывода на орбиту одной и той же ракетой-носителем КА с массой, почти в два раза превышающей массу КА, выводимого на геостационарную орбиту.

Достоинствами средне- и низкоорбитальных группировок КА являются обеспечение глобальности связи и, главное, возможность работы наземных терминалов под высокими углами места, что принципиально необходимо для надежной работы мобильных и персональных терминалов.

Большинство существующих спутниковых систем связи имеют геостационарные спутниковые группировки, что легко объяснимо: небольшое количество спутников, охват всей поверхности земли. Однако большая задержка сигнала делает их применимыми, как правило, только для радио- и телевещания. Для систем радиотелефонной связи большая задержка сигнала крайне нежелательна, так как приводит к плохому качеству связи и повышению ее стоимости. Поэтому первоначально большинство спутниковых систем связи обеспечивали в основном фиксированную спутниковую связь (связь между стационарными объектами), и лишь с внедрением цифровых методов связи и запуском негеостационарных космических аппаратов широкое развитие получила подвижная спутниковая связь. Современные системы подвижной спутниковой связи, во-первых, совместимы с традиционными наземными системами подвижной связи (в первую очередь - с цифровыми сотовыми), и, во-вторых, взаимодействие сетей подвижной спутниковой радиосвязи с телефонной сетью общего пользования возможно на любом уровне (местном, внутризонном, междугороднем).

В настоящее время на территории России действуют два оператора подвижной спутниковой связи: "INMARSAT" и "Globalstar".

Спутники системы "INMARSAT" располагаются на геостационарной орбите. Наземная или судовая станция внутри зоны обслуживания видит КА под углом места 5° и выше. Антенна спутникового ретранслятора, формирующая такую зону обслуживания, имеет ширину диаграммы направленности 17° и называется антенной с глобальным лучом. Гарантированная связь обеспечивается в среднем от 70° ю.ш. до 70° с.ш. Каждый спутник покрывает приблизительно третью часть Земли. Система "INMARSAT" имеет довольно много абонентов в России, но высокая цена пользовательских терминалов и высокий тариф за связь не позволяют использовать ее широкому кругу абонентов.

Дочерняя компания "ГлобалТел" (совместное предприятие "Globalstar" и "Ростелеком") начала оказывать свои услуги на территории РФ с мая 2000 г. В настоящий момент это телефония (передача голоса) и переадресация вызова. Также в системе предусмотрены, но пока не реализованы следующие услуги: передача данных, факсимильная связь, передача и прием коротких сообщений, глобальный роуминг, определение местоположения объекта, голосовая почта, вызов аварийных служб. Космический сегмент включает группировку из 48 низкоорбитальных (и 4 резервных) спутников, обеспечивающих покрытие от 70° с.ш. до 70° и размещенных по 6 спутников на 8 круговых орбитах на высоте 1414 км. Система низкоорбитальных спутников позволяет резко снизить стоимость абонентского терминала и минуты разговора. Пользовательский сегмент состоит из портативных мобильных и стационарных терминальных устройств. Система отличается сравнительно невысокими ценами на оборудование и тарифами на услуги связи, что позволяет применять ее для массового использования.

24.Ретрансляторы(транспондеры) спутниковых линий связи.

Впервые годы исследований использовались пассивные спутниковые ретрансляторы (примеры — спутники «Эхо» и «Эхо-2»), которые представляли собой простой отражатель радиосигнала (часто — металлическая или полимерная сфера с металлическим напылением), не несущий на борту какоголибо приёмопередающего оборудования. Такие спутники не получили распространения. Все современные спутники связи являются активными. Активные ретрансляторы оборудованы электронной аппаратурой для приема, обработки, усиления и ретрансляции сигнала.

Спутниковые ретрансляторы могут быть нерегенеративными и регенеративными[7]. Нерегенеративный спутник, приняв сигнал от одной земной станции, переносит его на другую частоту, усиливает и передает другой земной станции. Спутник может использовать несколько независимых каналов, осуществляющих эти операции, каждый из которых работает с определённой частью спектра (эти каналы обработки называются транспондерами[8]).

Регенеративный спутник производит демодуляцию принятого сигнала и заново модулирует его. Благодаря этому исправление ошибок производится дважды: на спутнике и на принимающей земной станции. Недостаток этого метода — сложность (а значит, гораздо более высокая цена спутника), а также увеличенная задержка передачи сигнала.

Типы ретрансляторов

По своему назначению и выполняемым функциям все ретрансляционные комплексы подразделяются на три типа: прозрачные, регенеративные и комбинированные.

Прозрачные ретрансляторы (bent pipe) обеспечивают прием и преобразование входных сигналов без их обработки на борту. Таково "строгое" определение. Тем не менее существуют ретрансляторы, тоже называемые прозрачными, которые имеют в своем составе один или несколько канальных процессоров или высокочастотную полнодоступную матрицу для коммутации каналов, поэтому в настоящее время уже трудно провести резкую границу между прозрачным и регенеративным типами ретрансляторов.

Принцип действия регенеративных ретрансляторов, которые определяются как ретрансляторы с обработкой сигналов на борту (OBP, On Board Processing), основан на ремодуляции, т.е. приеме сигналов на одной частоте, их демодуляции и повторной модуляции на новой несущей. Использование таких ретрансляторов позволяет одновременно обслуживать большое количество терминалов, обеспечивая большую гибкость формирования каналов и оперативное соединение терминалов с применением разнообразных протоколов. В комбинированных ретрансляторах может выполняться обработка только определенных сигналов (какой-то части всех каналов), например соответствующих заданной несущей частоте.

Прозрачные

Большинство коммерческих ретрансляторов, используемых для передачи широкополосных и узкополосных сигналов (Intelsat, Eutelsat, Inmarsat и др.), строятся по традиционной, наиболее простой

ираспространенной, схеме организации связи без обработки (bent pipe - "прямая дыра"). В каждом ретрансляторе может быть установлено несколько комплектов приемо-передающей аппаратуры, подключенной к одной или разным антеннам. Отдельный приемо-передающий канал спутниковой связи называется стволом, или транспондером (transponder).

В современных геостационарных связных космических комплексах число стволов может достигать 50

иболее, что позволяет реализовать высокую пропускную способность ретранслятора. Основные показатели существующих ретрансляционных комплексов для геостационарных КА приведены в табл.

13.

Главным достоинством прозрачных ретрансляторов является простота аппаратной реализации, поскольку в них осуществляется только групповое преобразование сигнала на промежуточной частоте без демодуляции и фильтрации каналов. Однако им присущ и ряд недостатков. Дело в том, что при работе нескольких наземных станций в широкой полосе частот неизбежно возникают нелинейные эффекты, приводящие к подавлению более слабого сигнала сильным, а также интермодуляционные помехи из-за преобразования паразитной амплитудной модуляции в фазовую и др.

Чтобы в какой-то мере избежать этих эффектов, в прозрачных ретрансляторах используются передатчики, работающие в квазилинейном режиме. Иногда и этих мер оказывается недостаточно,

Сеть спутниковой связи на базе VSAT включает в себя три основных элемента: центральная земная станция (при необходимости), спутник-ретранслятор и абонентские VSAT терминалы.

Центральная земная станция в сети спутниковой связи выполняет функции центрального узла и обеспечивает управление работой всей сети, перераспределение ее ресурсов, выявление неисправностей, тарификацию услуг сети и сопряжение с наземными линиями связи. Обычно ЦЗС устанавливается в узле сети, на который приходится наибольший трафик. Это может быть, например, главный офис или вычислительный центр компании в корпоративных сетях, или же крупный город в региональной сети.

Абонентская станция VSAT Абонентский VSAT терминал обычно включает в себя антенно-фидерное устройство, наружный внешний радиочастотный блок и внутренний блок (модем). Внешний блок представляет собой небольшой приемопередатчик или приемник. Внутренний блок обеспечивает сопряжение спутникового канала с терминальным оборудованием пользователя (компьютер, сервер ЛВС, телефон, факс УАТС и т.д.).

Спутники ретрансляторы сети VSAT строятся на базе геостационарных спутников-ретрансляторов. Это позволяет максимально упрощать конструкцию абонентских терминалов и снабжать их простыми фиксированными антеннами без системы слежения за спутником. Спутник принимает сигнал от земной станции, усиливает его и направляет назад на Землю. Важнейшими характеристиками спутника являются мощность бортовых передатчиков и количество радиочастотных каналов (стволов или транспондеров) на нем. Для обеспечения работы через малогабаритные абонентские станции типа VSAT требуются передатчики с выходной мощностью около 40 Вт. Современные VSAT работают как правило в Ku диапазоне частот 11/14 ГГц (одно значение частоты на прием, другое на передачу), также есть системы использующие С диапазон 4/6 ГГц, также сейчас осваивается Ка диапазон 18/30 ГГц.

Приемо-передающая аппаратура и антенно-фидерное устройство обычно строится на базе стандартного оборудования, имеющегося на рынке. Стоимость определяется размерами антенны и мощностью передатчика, которые существенно зависят от технических характеристик используемого спутника-ретранслятора. Для обеспечения надежности связи аппаратура обычно имеет 100% резервирование.

Каналообразующая аппаратура обеспечивает формирование спутниковых радиоканалов и стыковку их с наземными линиями связи. Каждый из поставщиков систем спутниковой связи применяет свои оригинальные решения этой части ЦЗС, что часто исключает возможность использовать для построения сети аппаратуру и абонентские станции других фирм. Обычно эта подсистема строится по модульному принципу, что позволяет по мере роста трафика и количества абонентских станций в сети легко добавлять новые блоки для увеличения ее пропускной способности.

Современный VSAT обеспечивает получение информации владельцем VSAT со скоростью до 4 Мбит/c (в режиме мультикаст до 30 Мбит/c) и передачу информации до 1..2 Мбит/с.

Современные VSAT имеют один и более портов Ethernet и встроенные функции маршрутизатора. Некоторые модели, посредством расширения могут оснащаться 1-4 телефонными портами.

Системы VSAT: системы VSAT (Very Small Aperture Terminal — терминал с очень маленькой апертурой антенны) предоставляют услуги спутниковой связи клиентам (как правило, небольшим организациям), которым не требуется высокая пропускная способность канала. Скорость передачи данных для VSAT-терминала обычно не превышает 2048 кбит/с. Слова «очень маленькая апертура» относятся к размерам антенн терминалов по сравнению с размерами более старых антенн магистральных систем связи. VSAT-терминалы, работающие в C-

диапазоне, обычно используют антенны диаметром 1,8-2,4 м, в Ku-диапазоне — 0,75-1,8 м. В системах VSAT применяется технология предоставления каналов по требованию.

Типовая схема организации спутниковой сети VSAT выглядит следующим образом:

спутник-ретранслятор, расположенный на орбите (спутник связи)

центр управления сетью (ЦУС) компании-оператора сети VSAT, обслуживающий оборудование всей сети через спутник связи

оборудование (спутниковые модемы или терминалы) расположенное на стороне клиента и взаимодействующие с внешним миром или между собой посредством ХАБа компании-оператора VSAT в соответствие с топологией сети

Основной элемент спутниковой сети VSAT — ЦУС. Именно Центр Управления Сетью обеспечивает доступ клиентского оборудования с сети интернет, телефонной сети общего пользования, другим терминалам сети VSAT, реализует обмен трафиком внутри корпоративной сети клиента. ЦУС имеет широкополосное подключение к магистральным каналам связи, предоставляемым магистральными операторами и обеспечивает передачу информации от удаленного VSAT-

терминала во внешний мир. ЦУС оборудован мощным приемо-передающим комплексом, транслирующим все информационные потоки сети на спутник связи. В состав ЦУС входит каналообразующее оборудование (спутниковая приемо-передающая антенна, приемо-передатчики и пр) и HUB (центр обработки и коммутации всей информации в сети VSAT)