7.3.2 Международные системы ппс

Система Inmarsat создана в 1079 г. для обеспечения связью морских судов, находящихся в любой точке Мирового океана. По мере ее развития был разработан целый ряд абонентских и земных станций, позволяющих обеспечить автоматической связью сухопутные и авиационные подвижные средства. Система Inmarsat базируется на использовании ИСЗ, располагаемых над Атлантическим, Индийским и Тихим океанами. По мере увеличения трафика число ИСЗ в каждом из океанских районов может быть доведено до двух.

Разработан ряд стандартов абонентских станций, используемых для различных видов подвижной службы (морской, авиационной и сухопутной). Как правило, все станции оборудованы приемниками навигационной системы GPS, позволяющими определить географические координаты положения объекта.

Основным видом модуляции, используемой в системе Inmarsat, являются различные виды ФМ.

Основные особенности новых стандартов:

1. Абонентские станции Inmarsat-В являются преемниками станций Inmarsat-А, но первые позволяют более эффективно использовать ограниченную спутниковую мощность и частотный спектр и более гибко отвечать различным требованиям новых услуг. В этих станциях применяется техника цифрового кодирования речи (16 кбит/с по алгоритму APC-MLQ) и передачи данных, а отношение G/T антенны ПО остается таким же, как и в станциях Inmarsat-A.

2. Станции Inmarsat-C предназначены для легких подвижных объектов и обеспечивают передачу данных и телекса в двух направлениях с низкой скоростью. Коммерческие услуги Inmarsat-C начались для сухопутных подвижных объектов Европы и Азии в 1991 г. В качестве других важных применений система Inmarsat-C должна использоваться в Международной системе поиска и спасения на море, которая введена в действие в феврале 1992 г. Важным требованием в развертывании системы связи и абонентских станций Inmarsat-С является наличие разветвленных цифровых (телексных) сетей связи. Если их нет, то система Inmarsat-C не будет давать необходимого коммерческого эффекта.

3. Система и станции Inmarsat-M предназначены для обеспечения морских и сухопутных абонентов услугами телефонной связи с помощью компактных подвижных абонентских станций. Для судовых абонентских станций будет использоваться антенна с малым обратным излучением диаметром 40 см, а для сухопутных подвижных объектов — ФАР. Управление доступом и протоколы сигнализации этой системы соответствуют системе Inmarsat -B.

Системы Inmarsat-В и М введены в коммерческую эксплуатацию в 1993 г.

4. Система Inmarsat-Aero обеспечивает цифровую и телефонную связь и передачу данных для самолетов коммерческого и делового назначения. Коммерческие услуги ее начались в 1992 г. и в настоящее время станциями такого типа оснащено 1000 самолетов.

7.4 Системы персональной подвижной спутниковой службы

Персональная радиосвязь на базе сотовых наземных сетей — одно из наиболее быстро развивающихся направлений связи. Применение радиосвязи на абонентском участке позволяет иметь доступ к каналу связи при перемещении в пространстве. При этом сохраняется возможность соединения с перемещающимся абонентом по его неизменному номеру.

Однако следует учитывать, что в районах с низкой плотностью населения, в том числе в России, и с пользование наземных сотовых радиосистем связи вне крупных городов будет крайне малоэффективно. Поэтому возникает естественное предложение применять для этой цели спутниковые сети связи. Но энергетический баланс линий спутниковой связи до настоящего времени не позволяет уменьшить абонентский терминал до размеров сотового телефона - трубки в руке.

Применение спутников на низких орбитах создает энергетические преимущества перед геостационарными спутниками и дает возможность организовывать сети подвижной связи с персональными телефонами с ненаправленными антеннами. Кроме того, запуск спутника на низкую орбиту проще и дешевле, для этого можно использовать ракеты средней мощности. Резко уменьшается запаздывание сигналов в канале связи.

Стоимость абонентской установки и ее эксплуатации при реализации крупномасштабных систем и массовом изготовлении приемных терминалов может оказаться умеренной и доступной той же категории лиц, которая использует телефоны сотовых сетей.

Однако имеется ряд недостатков, свойственных системам со спутниками на низких орбитах, в том числе:

- необходимость запуска большого числа спутников, даже если предполагается обслуживать ограниченную зону; затем эту группировку нужно поддерживать, заменяя вышедшие из строя спутники;

- необходимость организации большого числа соединений между зонами, для чего используются наземные или межспутниковые линии, или геостационарные спутники.

- необходимость анализа и обработки сигналов на борту спутника; технологические сложности при создании бортового оборудования и абонентского терминала.

- сложность частотного совмещения с системами спутниковой связи, с геостационарными спутниками и с наземными радиорелейными линиями.

Функции систем с низкими орбитальными спутниками достаточно широки. Такие системы подходят для радиоопределения, пейджинга, электронной почты. Такие спутниковые системы удобны для организации технологической связи, особенно при передаче сообщений от диспетчеров к движущемуся средству. В отдельных случаях системы на низкоорбитальных спутниках можно использовать для общедоступной фиксированной связи с удаленными районами и передачи данных. Но основное их применение — телефонная персональная связь с подвижным абонентом, находящимся вне зоны действия наземных сотовых систем.

Серьезной проблемой является выбор полос частот для фидерных линий, поскольку в этих полосах работают также системы фиксированной спутниковой службы с геостационарными спутниками, наземные радиорелейные линии и радиоастрономическая служба и др. Помехи этим системам могут быть очень велики, но имеют необычный (кратковременный) характер; проблема нормирования таких помех изучается МСЭ и далека от завершения.

Совмещение в терминале абонента всех функций станций спутниковой связи (аналого-цифровое преобразование, модуляция, демодуляция, усиление мощности и т.п.), да еще в двух вариантах — для наземной и спутниковой систем связи представляет собой сложнейшую технологическую задачу, решаемую лишь при высокотехнологическом производстве на базе специализированных БИС и микропроцессоров.

Создание ряда систем спутниковой связи на низколетящих спутниках началось как в России, так и за рубежом. На рис. 1. изображена схема орбитальной группировки «Iridium».

Космический сегмент состоит из некоторого числа спутников, находящихся на негеостационарных орбитах. Спутники размещаются по нескольку штук в некоторой плоскости (плане) таким образом, что, двигаясь в заданных плоскостях, и последовательно сменяя друг друга, формируют заданную зону обслуживания. Требуемая зона обслуживания формируется узкими лучами антенных систем отдельных спутников, находящихся в различных орбитальных плоскостях.

Основными типами негеостационарных орбит, используемых в системах персональной связи, являются:

- низкие земные орбиты (LEO), высотой 700... 1500 км;

- промежуточные круговые орбиты (К'О), порядка 10 000 км.

В наземный сегмент системы включаются:

- станции сопряжения (СС), обеспечивающие взаимодействие системы с наземными сетями общего пользования (НСОП) при применении для каждой страны или региона конкретных систем нумерации и видов сигнализации;

- станции управления ИСЗ-ретрансляторами, включая станции управления сетью связи, а также станции телеметрии и передачи команд управления.

Для организации доступа абонентов в систему используют достаточно сложное сочетание нескольких видов многостанционного доступа:

- многостанционный доступ с пространственным разделением (МДПР), организуемый за счет использования узких лучей, формируемых на ИСЗ.

- многостанционный доступ с временным разделением (МДВР), используемый в отдельном луче (соте).

- многостанционный доступ с кодовым разделением (МДКР), используемый в каждом луче (соте).

- многостанционный доступ с частотным разделением (МДЧР), используемый для смежных лучей (сот).

Рисунок 7.2 Схема, орбитальной группировки системы Iridium.

Одной из основных проблем, возникающих при разработке систем персональной спутниковой связи, является организация соединений между абонентскими станциями, находящимися в зонах, формируемыми различными ИСЗ.

В настоящее время эта задача решается двумя способами:

1. Использование межспутниковой связи (система Iridium). Каждый ИСЗ имеет радиолинии связи с двумя ИСЗ, находящимися в той же орбитальной плоскости, и с двумя ИСЗ, находящимися в соседних орбитальных плоскостях. Сегмент управления сетью связи сообщает центральному процессору (ЦП) управления ИСЗ информацию о положении абонентской станции в той или иной зоне. ЦП выбирает необходимый маршрут прохождения информации по соответствующему межспутниковому каналу связи. Поэтому для сопряжения с наземными линиями связи требуется ограниченное количество СС. Для линий межспутниковой связи применяются следящие антенные системы.

2. Использование наземных каналов связи между СС, находящимися в каждой зоне (системы «Globalstar», «Inmarsat-ICO», «Odyssey», «Сигнал»). Сигнал вызова (или информационный сигнал) от абонентской станции через ИСЗ поступает на СС данной зоны. Поскольку в банке данных СС хранится информация о зоне, в которой расположена вызываемая абонентская станция, СС организует прохождение вызывного (или информационного) сигнала к соответствующей СС но наземным каналам связи.