Средства авиационной связи

Частота передатчика БС должна отличаться от частоты приемника. Это необходимо для исключения переходных помех между направлениями приема и передачи. Например, стандарт GSM-900 предусматривает работу передатчиков базовой станции в диапазоне частот 935 - 960 МГц, а работу приемников - 890-915 МГц. Разность между частотами передачи и приема постоянна и равна 45 МГц [23].

ЦК связан кабельными или радиорелейными линиями связи не только с базовыми станциями, но и с телефонной сетью общего пользования, а также с сетью спутниковой системы связи. Здесь имеются терминалы для ввода данных операторами, аппаратура отображения и документирования информации. В зависимости от зоны обслуживания сотовой системы, может быть несколько центров коммутации. В этом случае устанавливают главную центральную станцию.

Станция БС, в зависимости от расстояния до мобильного телефона, может осуществлять регулировку излучаемой мощности телефона. В составе БС имеется также специальный приемник, который периодически измеряет уровень сигнала мобильного телефона разговаривающего абонента и сравнивает его с допустимым пределом. Если уровень сигнала меньше этого предела, то сообщение об этом передается по служебному каналу связи в центр ЦК. ЦК выдает команду об измерении уровня сигнала этого телефона ближайшими к нему станциями БС. После получения информации от базовых станций об уровне принимаемого сигнала, центр ЦК переключает мобильный телефон на ту из них, где уровень сигнала оказался наибольшим. Такая технология эстафетной передачи канала (handover, или handoff) позволяет не только "сопровождать" абонента при перемещении его из одной соты в другую, но и определять местоположение абонента с точностью до размеров соты.

Определение местоположения возможно также по сигналам спутниковой системы навигации (GPS, GLONASS). С этой целью в некоторые модели мобильных телефонов встраиваются соответствующие приемники.

Мобильный телефон абонента является приемопередающим устройством, работающим на общую антенну.

На рис. 5.3 представлена упрощенная структурная схема мобильного телефона [26].

В состав мобильного телефона входит:

- блок управления;

- приемопередающий блок;

- антенный блок.

Блок управления включает в себя микрофон, динамик, клавиатуру и дисплей. Клавиатура (Кл) (наборное поле с цифровыми и функциональными клавишами) служит для набора номера телефона вызываемого абонента, а также команд, определяющих режим работы телефона.

Дисплей (Д) служит для отображения различной информации, предусматриваемой режимами работы телефона.

В состав передатчика входит:

- аналого-цифровой преобразователь АЦП, для преобразования аналогового сигнала с выхода микрофона в цифровую форму. Процедура преобразования сигнала идентична процедуре импульсно-кодовой модуляции (ИКМ);

- кодер речи КР, для преобразования цифрового сигнала речи. В некоторых современных мобильных аппаратах кодировщик речи называют вокодером, который в результате анализа цифрового сигнала, выдает свои сигналы с признаками и особенностями обрабатываемой речи: частота тона, длительность, тембр и пр. В результате такой обработки значительно уменьшается объем битовой информации, передаваемый по каналу связи;

- кодер канала КК осуществляет дополнительную т.н. помехоустойчивую обработку сигнала, используя специальные алгоритмы и коды, с тем, чтобы в приемном канале при декодировании можно было выявить и устранить появившиеся ошибки. Кроме того, в состав сигнала вводятся сигналы управления, которые поступают от логического блока ЛБл;

- модулятор М, для преобразования последовательности импульсов с выхода кодера КК, в высокочастотные колебания. Способы и методы модуляции (манипуляции) также определяются стандартом и технологией работы сотовой системы связи.

В приемнике осуществляются преобразования, обратные преобразованиям в передатчике:

- в демодуляторе ДМ из принимаемого модулированного (манипулированного) радиосигнала выделяется кодированный видеосигнал;

- в декодере канала ДК кодированный сигнал проверяется на наличие ошибок. С его выхода сигналы речевого сообщения поступают на декодер речи, а сигналы управления - на логический блок Л Бл.;

- в декодере речи ДР (синтезатор речи) цифровой сигнал переводится в естественную форму, со свойственной ему избыточностью;

- в цифро-аналоговом преобразователе ЦАП сигнал из цифровой формы преобразуется в аналоговый.

Логический блок Л Бл. представляет собой процессор, управляющий работой мобильного телефона.

Синтезатор частоты СЧ является источником стабильных высокочастотных колебаний для модулятора передатчика и демодулятора приемника.

Антенный блок включает собственно антенну и коммутатор.

5.1.3 Технологии множественного доступа

Разговоры, ведущиеся между абонентами, не должны мешать и не должны прослушиваться другими абонентами. Поэтому, для каждого абонента создается отдельный канал ЧКК связи (будем называть каналом связи), который отличается от других либо частотой, либо кодом, либо каким-то другим признаком или параметром. При этом, распределение каналов связи осуществляется по определенным правилам и процедурам. Технология такого распределения называется технологией множественного доступа или мультиплексированием.

Различают множественный доступ по частоте (FDMA - Frequency Division Multiple Access), времени (TDMA - Time Division Multiple Access), коду (CDMA - Code Division Multiple Access), и др. [26]. Рассмотрим их подробнее.

FDMA - множественный доступ с разделением по частоте

Данная технология широко применяется в аналоговых системах сотовой связи. Для разговора каждому абоненту выделяется отдельная частота с полосой пропускания достаточной для передачи и приема речевого сообщения. На рис. 5.4 показана технология доступа FDMA. Для каждого абонента A, B и C выделены свои частоты, fA, fB и fC соответственно.

Технология FDMA не обеспечивает эффективного использования выделенной полосы частот.

Рассмотрим пример. В сотовой системе связи стандарта NMT-900 используются следующие диапазоны частот:

- 890-915 МГц - для передачи сообщений от мобильного телефона на базовую станцию;

- 935-960 МГц - для передачи от базовой станции.

Ширина диапазона частот ДF = 915 - 890 = 960 - 935 = 25 МГц.

При полосе частот отдельного канала Дf = 25 кГц, общее количество каналов связи составит 25 МГц/25 кГц = 1000. Если размерность кластера равна семи, то на каждую соту (ячейку) системы можно выделить 1000/7 = 140-145 фиксированных частот. Это означает, что в пределах соты можно организовать одновременную связь всего лишь между 140-145 парами абонентов.

Кроме прочего, существенным недостатком технологии FDMA является необходимость наличия большого количества приемопередатчиков на базовой станции.

TDMA - множественный доступ с разделением по времени

Для всех абонентов выделяется один частотный канал (на рис. 5.5 частота f), но временные интервалы для ведения передачи разные (рис. 5, ДtA, ДtB, ДtC …), т.е. абоненты говорят по очереди: сначала абонент А, затем В и т.д.

В сотовой системе связи, технология TDMA, предусматривает следующий подход (рис. 5.6).



Временной интервал, выделенный для ведения разговоров группой абонентов, делится на короткие сегменты по 20-30 мс, которые записываются. Затем, каждый из временных сегментов анализируется и подвергается специальному кодированию. В конечном счете, большое количество двоичных символов цифрового сигнала, соответствующее исходному сегменту речевого сообщения, преобразуется в значительно меньшее количество символов, т.е. производится "сжатие" речевого сигнала и по объему битовой информации, и по времени. На приемник базовой станции "сжатые" сигналы абонентов поступают поочередно. Причем за время, соответствующее сегменту одного абонента, приемник базовой станции получает укороченные сигналы нескольких абонентов.

В системе стандарта GSM-900, использующего технологию TDMA, в пределах временного интервала, называемого кадром, помещаются "сжатые" сигналы (таймслоты) восьми абонентов. Следовательно, количество обслуживаемых абонентов, в стандарте GSM-900 может быть увеличено в восемь раз.

Следует сказать, что в системе стандарта GSM-900, применяются комбинированная технология доступа FDMA - TDMA. В соответствии с технологией доступа FDMA, частотный диапазон системы 890…915 МГц/935…960 МГц разделен на 124 частотных канала с шириной 200 кГц каждый, а в соответствии с технологией ТDMA, на каждый частотный канал выделено восемь временных каналов. Таким образом, общее число частотно-временных каналов составляет 124·8 = 992.

На примере этого стандарта, четко прослеживаются преимущества технологии TDMA:

- во-первых, для обслуживания восьми абонентов в пределах одного выделенного частотного канала, достаточно иметь на базовой станции один приемопередатчик с полосой 200 кГц;

- во-вторых, при такой широкой полосе 200 кГц можно передавать не только речевые сообщения, но и осуществлять передачу коротких сообщений, работу с электронной почтой, Интернетом, передачу неподвижных изображений.

CDMA - множественный доступ с разделением по коду

Для всех абонентов выделяется один частотный канал, но с очень широкой полосой Дf > 1 МГц. Каждому передатчику абонента присваивается свой индивидуальный код (рис. 5.7), при помощи которого, кодируется передаваемое сообщение. Приемник собеседника абонента по коду, настраиваемого базовой станцией, выделяет это сообщение из всего потока приходящих сигналов.

Манипуляция высокочастотного колебания индивидуальным кодом может производиться либо по частоте (стандарт GSM), либо по фазе (стандарт CDMA).

Таким образом, используя разные коды, можно организовать независимые каналы передачи речи в одной и той же полосе частот.

Технология доступа CDMA, в сравнении с FDMA и TDMA, обеспечивает наибольшую помехоустойчивость, в том числе в условиях многолучевого распространения (переотражения от зданий и сооружений), большое количество каналов связи, скрытность и др.

5.1.4 Стандарты и технологии

Развитие сотовых систем связи в каждой стране проходило по своим национальным стандартам и технологиям. В целом, независимо от принадлежности, все стандарты можно разделить на ряд поколений или уровней, условно именуемых, как 1G, 2G, 3G (табл. 5.1) и т.д. [23,25,26].

К 1-му поколению (1G) относятся аналоговые стандарты (NMT-450, NMT-900, AMPS и др.). В этих стандартах использовался множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA).

В стандартах 2-го поколения (2G) (D-AMPS, GSM, IS-95 (CDMA) и др.) используются цифровые методы формирования, передачи и обработки сигналов. Для множественного доступа здесь используется временное и кодовое разделение каналов (TDMA и CDMA).

Наиболее распространенными являются мобильные технологии, связанные со стандартом GSM (Global System for Mobile Communications). По GSM сетям возможна цифровая передача не только голоса со скоростью 9,6 - 14,4 кбит/с, но и передача данных (SMS сообщения, электронная почта, Интернет).

Вместе с тем, имеется необходимость передачи цифровых данных с большей скоростью, которая позволяла бы:

- при ведении разговора по мобильному телефону, видеть своего собеседника на экране дисплея;

- просматривать WEB-страницы Интернета;

- просматривать телепередачи;

- передавать и принимать любую мультимедийную информацию и т.п.

Таблица 5.1- Стандарты сотовых систем связи

Стандарты	NMT-450	NMT-900	AMPS	D-AMPS	GSM-900	GSM-1800	IS-95 (CDMA One)	WCDMA (CDMA-2000)
Уровень	1G	1G	1G	2G	2G	2G	2,75G-3G	3G
Год ввода в экспл-ю	1981	1986	1979	1992	1989	1991	1993	1998
Канал связи: цифр.- Ц; аналог.- А	А	А	А	Ц	Ц	Ц	Ц	Ц
Модуляция	ФМ	ФМ	ФМ	ФМ	ЧМ	ЧМ	ФМ	ФМ
Технол. множеств. доступа	FDMA	FDMA	FDMA	FDMA	FDMA- ТDMA (8 ТС)	FDMA- ТDMA (8 ТС)	CDMA (55)	CDMA
Частотн. диапазон, МГц	453ч457,5 463ч467,5	890ч915 935ч960	824ч849 869ч894	824ч849 869ч894	890ч915 935ч960	1710ч1785 1805ч1880	824ч849 869ч894	1920ч1980 2110ч2170
Полоса, кГц	25 (20)	25 (12,5)	30	30	200	200	1250	5000 (1230)
Кол. каналов связи	180 (225)	999 (1999)	666	832*3	124*8	374*8	20*55
Скорость передачи речи или данных, кбит/с	-	-	-		14,4	9,6	9,6	2048/384

Примечание. Услуги телефонии, передачи данных, музыки, видео, текстовой и графической информации и целый ряд других обычно объединяют под общим названием мультимедийные услуги или просто мультимедиа (MMS - Multimedia Messaging Service).

В соответствии с рекомендациями Международного союза электросвязи (МСЭ) [2], скорость передачи данных для уровня 3G должна составлять:

- 2,048 Мбит/с при скорости перемещения абонентов менее 3 км/ч и локальной зоне покрытия;

- 384 кбит/с при скорости перемещения абонентов 3-12 км/ч и локальной зоне покрытия;

- 144 кбит/с при скорости перемещения абонентов 12-120 км/ч и широкой зоне покрытия;

- 64 (144) кбит/с при перемещении в зонах охвата спутниковых систем (глобальное покрытие).

Для этого, предусматривается пошаговая модернизация существующих сетей мобильной связи [24, 25].

Так, в рамках действующего стандарта GSM, была разработана и введена (2002 г) система GPRS (англ. General Packet Radio Service - пакетная радиосвязь общего пользования). При GPRS, данные разбиваются на короткие пакеты, каждый из которых снабжается адресной информацией. Пакеты передаются, как только освобождается любой канал в нужном направлении. В приемном устройстве производится сборка пакетов. Скорость передачи данных по одному каналу составляет 21,4 кбит/с. Возможность использования сразу нескольких каналов позволяет обеспечить достаточно высокую скорость передачи данных. Например, при использовании всех восьми таймслотов GSM-900, скорость передачи данных составит 171,2 кбит/с.

Передача данных осуществляется по дополнительно организуемым, в составе существующей сети GSM, узлам GPRS. На рис. 5.8 показана упрощенная схема сети GPRS, основанной на базе сотовой системы связи. Как видно из схемы, добавился узел GPRS, соединяющий базовую станцию соты с сетью Интернет или другими внешними устройствами (терминалами).

Узел состоит из коммутатора GPRS и шлюза GPRS. Основной задачей шлюза GPRS является маршрутизация данных, идущих от и к абоненту (АС) через коммутатор GPRS. Коммутатор GPRS выполняет те же функции, что и центр коммутации сотовой системы, но только в части, относящейся к передаче данных. Процедура аутентификации и идентификации телефона абонента осуществляется в центре коммутации. Для передачи данных, базовая станция выделяет мобильному телефону произвольное число таймслотов (до 8).



Для связи абонентов сотовой системы связи с WEB-ресурсами Интернета применяется, специально разработанный для этой цели, Протокол беспроводных приложений - WAP (Wireless Access Protocol). При этом, в память мобильного телефона загружается программа - браузер, напоминающая стандартный WEB-браузер Интернет. Мобильному телефону присваивается IP-адрес (сокращение от англ. Internet Protocol Address) -- уникальный идентификатор (адрес) телефона, подключённого к локальной сети или Интернету.

Дальнейшим расширением технологии GPRS является EDGE (Enhanced Datarates for Global Evolution - усовершенствованная технология передачи данных для глобального развития), (2004 г.). Усовершенствование заключается в применении новых методов модуляции (8-позиционная фазовая манипуляция), кодирования и коррекции ошибок, а также в обновлении программного обеспечения.

EDGE обеспечивает устойчивую скорость передачи данных со скоростью 384 кбит/с, а теоретически возможный предел составляет почти 480 кбит/с (т.е., восемь временных интервалов по 59,2 кбит/с).

Основное применение EDGE - это высокоскоростной доступ в Интернет, просмотр изображений с WEB -камер, пересылка факсов, почты и др.

Ещё одно преимущество EDGE - поддержка мобильного телевидения. Если смотреть передачи адаптированные для телефона через GPRS, то картинка будет ощутимо подтормаживать, напоминая слайд-шоу. При EDGE вещание происходит практически без "тормозов", обеспечивая весьма неплохое качество. Но для видеосвязи такой скорости недостаточно, особенно в направлении от абонента к базовой станции.

Стандарты GSM с технологиями GPRS и EDGE относят соответственно к уровням 2,5G и 2,75G.

Сети третьего поколения 3G работают на частотах дециметрового диапазона около 2 ГГц, передавая данные со скоростью около 2 Мбит/с. Они позволяют организовать видеотелефонную связь, смотреть на мобильном телефоне фильмы и телепрограммы и т. д.

В мире сосуществуют два стандарта 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems - универсальная мобильная телекоммуникационная система) или W-CDMA и CDMA 2000 (Code Division Multiple Access - мультидоступ с кодовым разделением каналов). UMTS распространен в основном в Европе, CDMA 2000 - в Азии и США.

Европейский стандарт UMTS позволяет организовать полное взаимодействие систем GSM с технологиями GPRS и EDGE.

В настоящее время уже существуют стандарты и сети, обеспечивающие более высокие скорости передачи данных. Например:

- сеть множественного доступа с кодовым разделением каналов 20001x-EVDO со скоростью передачи порядка 3 Мбит/с (уровень 3,5G) - Япония;

- технология HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) обеспечивает доступ мобильного телефона к данным со скоростью загрузки, достигающей 5,8 Мбит/с (уровень 3.75G);

- технология HSDPA (англ. High-Speed Downlink Packet Access) обеспечивает доступ мобильного телефона к данным с теоретической скоростью загрузки 14,4 Мбит/с (уровень 3.75G);

- технологии 4-го поколения (уровень 4G), позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит/с. Примерами технологий 4G являются Wi-Fi (Wireless Fidelity - беспроводная точность или беспроводная свобода) и WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), имеющие теоретический предел скорости передачи данных в 1 Гбит/с. Эти технологии имеют различные области применения.

Wi-Fi является технологией, в основном предназначенной для организации небольших беспроводных сетей внутри помещений. Основными элементами сети технологии Wi-Fi являются адаптеры интерфейсов и базовые станции (или точки доступа).

Адаптеры (рис. 5.9) преобразуют цифровые сигналы в радиосигналы при передаче и, радиосигналы в цифровые сигналы - при приеме.

Адаптер содержит радиопередатчик, отправляющий данные с компьютера или абонентского терминала в сеть, и приемник, который детектирует входящие радиосигналы из сети и передает их на компьютер (терминал).

Точка доступа (рис. 5.10) представляет собой автономный модуль со встроенным микрокомпьютером и приемо-передающим устройством. Через точку доступа осуществляется взаимодействие и обмен цифровыми данными между Wi-Fi адаптерами, а также между Wi-Fi адаптерами и проводным сегментом сети Интернет.

Все современные ноутбуки, смартфоны, планшетные компьютеры оснащаются адаптерами Wi-Fi штатно. Если, например, нужно скачать данные с одного терминала (с ноутбука или телефона) на другой, которые находятся в одной комнате в пределах прямой видимости, то достаточно встроенных Wi-Fi адаптеров, без точек доступа (рис. 5.11,а). Для скачивания данных с компьютера, подключенного к сети Интернет, также можно обойтись без точки доступа (рис. 5.11,б).

Если же ставится задача объединить в локальную беспроводную сеть терминалы, расположенные в разных комнатах и разделённые бетонной стеной с арматурой, то потребуются стационарные точки доступа. В этом случае, передача данных будет осуществляться через точки доступа.

Технология WiMAX предназначена для организации широкополосной связи вне помещений и для организации крупномасштабных сетей [23].

Сеть WiMAX по своей архитектуре строится подобно сотовой сети.

По городу устанавливается сеть базовых станций (BS) (рис. 5.12).

Каждая базовая станция может обслуживать с помощью всенаправленных антенн свою группу зданий в радиусе 6-8 км, образуя подобие ячейки сот. Базовые станции, либо одна из них, подключается проводным соединением или оптоволокном к магистральной сети Интернет. На обслуживаемых зданиях устанавливаются антенны, подключенные к блоку трансивера -- станции клиентов (SS), находящемуся внутри здания. В блоке SS имеются стандартные проводные интерфейсы для подключения оборудования клиентов или точек доступа WI-FI (при беспроводной технологии).

Для соединения базовой станции BS с блоком SS используется высокочастотный диапазон радиоволн от 1,5 до 11 ГГц. В идеальных условиях скорость обмена данными может достигать 70 Мбит/с, при этом не требуется обеспечения прямой видимости.

Между базовыми станциями устанавливаются соединения (прямой видимости), использующие диапазон частот от 10 до 66 ГГЦ, скорость обмена данными может достигать 140 Мбит/c. При этом, по крайней мере одна базовая станция подключается к сети Интернет с использованием классических проводных соединений.

5.2 Спутниковые системы связи

5.2.1 Назначение и состав спутниковых систем связи

Применение искусственного спутника Земли (ИСЗ) в качестве ретранслятора сигналов от передатчика к приемнику является одним из способов увеличения дальности связи в СВЧ-диапазоне. Так, например, при положении спутника на высоте около сорока тысяч километров, зона обслуживания спутником может составить почти половину территории Земного шара. А, если соответствующим образом, распределить три спутника на этой высоте, то связь можно обеспечить в пределах всей земной поверхности.

Таким образом, спутниковая система связи (ССС) предназначена для передачи информации на огромные расстояния посредством ИСЗ.

Вид передаваемой информации зависит от принадлежности системы к спутниковой службе: фиксированной (ФСС), подвижной (ПСС) или радиовещательной (РСС) [4].

По каналам радиовещательной спутниковой службы транслируются теле- и радиопрограммы, а по каналам фиксированной и подвижной спутниковой служб - речевая, текстовая, передача данных, видеоизображение, факсимильная и др. виды информации.

Состав и структура построения ССС определяется ее назначением, обслуживаемой территорией, принадлежностью к спутниковой службе, типом орбит спутников и т.п.

Но, независимо от перечисленных условий, основными сегментами любой спутниковой системы связи являются:

- наземный;

- пользовательский или сегмент потребителя;

- космический.

Наземный сегмент зависит от типа ССС и, в общем случае, включает Центр управления системой (ЦУС) и земные станции.

ЦУС объединяет:

- центры управления и контроля космической группировкой (ЦУ и ККГ);

- центры управления и контроля наземными средствами (ЦУ и КНС).

Центр управления и контроля космической группировкой контролирует текущее состояние и параметры орбит спутников, при необходимости выдает соответствующие команды для корректировки их положения, информирует центр ЦУ и КНС о ресурсах ИСЗ и их эфемеридах.

Центр управления и контроля наземными средствами отвечает за планирование и распределение ресурсов системы спутниковой связи, контроль ее функционирования в целом.

Земные станции (ЗС) оборудованы приемопередающей аппаратурой и, в зависимости от назначения, конструктивное исполнение их может быть различным. Они могут быть небольшими, типа "трубка в руке" (абонентские терминалы); или в виде малогабаритных станций с диаметром антенн 0,5-2 метра; или же в виде специально построенных зданий, также называемых земными станциями, с большими антеннами диаметром 25-30 метров и передатчиками мощностью до десятков кВт.

В зависимости от назначения станции ЗС могут выполнять функцию:

1) центра коммутации системы (по аналогии с центром коммутации наземной сотовой связи). В этом случае, станция именуется центральной земной станцией (ЦЗС). ЦЗС обрабатывает сигналы вызова абонентов, ретранслируемые спутником, затем формирует сигнал с параметрами вызываемого абонента и излучает его в направлении на спутник. Для управления большим потоком информации в состав станций ЗС включены быстродействующие ЭВМ, в которых имеется банк данных абонентских терминалов;

2) станции сопряжения (шлюза), т.е. ЗС могут быть подключены к источникам и потребителям программ теле - и радиовещания, к узлам коммутации сетей связи общего пользования, например, междугородным телефонным станциям и (или) сотовым системам связи, к сетям Интернет. Это позволяет, например, с помощью сотовой трубки связаться через спутник и земную станцию с любым абонентом сотовой сети или абонентом местной проводной сети. Такие земные станции именуются шлюзовыми станциями (ШС). В большинстве ССС, шлюзовые станции выполняют также функцию ЦЗС, т.е. совмещены.

3) абонентской станции (АС) или абонентского терминала (АТ) - источника и потребителя информации в спутниковой системе связи. В этом случае, земная станция, относится уже к пользовательскому сегменту (сегменту потребителя). В качестве оконечного абонентского оборудования, подключаемого к станции АС, могут быть компьютер, телефон, факсимильный аппарат.

Космический сегмент состоит из группировки ИСЗ. По аналогии с наземной сотовой связью, спутник - это базовая станция, которая ретранслирует сигналы вызова от абонентской станции на станцию ЦЗС и в, соответствии с назначенными ЦЗС параметрами - параметрами частотно-кодового канала связи, производит соединение абонентов.

Конфигурация орбитальной группировки (количество спутников, параметры их движения, вид орбиты) зависит от назначения системы, требуемой зоны обслуживания и других факторов.

В зависимости от вида орбиты (рис. 5.13), ССС классифицируют на:

- геостационарные GEO (Geostationary Earth Orbit);

- среднеорбитальные или средневысотные MEO (Medium Earth Orbit);

- низкоорбитальные или низковысотные LEO (Low Earth Orbit);

- эллиптические околоземные EEO (Elliptical Earth Orbit) [10].

Геостационарные системы (GEO) - это системы, космический сегмент которых, расположен на высоте примерно 36 000 км, причем скорость вращения ИСЗ обеспечивают равной скорости вращения Земли. Тем самым достигают эффекта "неподвижности" ИСЗ относительно точки наблюдения, расположенной на Земле. Если ширину диаграммы направленности антенных систем ИСЗ выбрать равной 17,3°, то трех спутников достаточно для полного покрытия территории Земли.

Геостационарная орбита может быть экваториальной, т.е. наклонение плоскости орбиты совпадает с плоскостью экватора.

Средневысотные ССС (MEO) являются промежуточным звеном между геостационарными и низкоорбитальными. ИСЗ средневысотных ССС располагаются в основном на круговых орбитах, находящихся на высотах от 5000 до 15 000 км.

В низкоорбитальных ССС (LEO) спутники располагаются на круговых орбитах, на высотах от 700 до 1500 км. В зависимости от наклонения плоскости орбиты относительно экватора (б), различают: низкие экваториальные (б = 0°); полярные (б = 90°) и наклонные (б ? 0°) орбиты.

Эллиптические орбиты (EEO) - это сильно вытянутая эллиптическая траектория движения спутника, перигей которой, лежит на расстоянии около 2000 км от Земли, а апогей около 40 000 км.

Сравнительные показатели геостационарных, среднеорбитальных и низкоорбитальных систем, приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Сравнительная таблица спутниковых систем

Примечание:

1) Для систем радиотелефонной связи большая задержка сигнала крайне нежелательна, так как приводит к плохому качеству связи. В соответствии с рекомендациями МККТТ (Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии) [22], задержка передачи в спутниковой телефонии не должна превышать 400 мс, а передачи данных 485 мс.

2) Относительный доплеровский сдвиг определяется по формуле: дf = FД/fн, где FД - изменение частоты несущего колебания вследствие эффекта Доплера.

5.2.2 Структура построения сетей спутниковых служб

Сеть фиксированной спутниковой службы

Фиксированная спутниковая служба связи (ФСС) предназначена для организации связи между стационарными пользователями, т.е. между коллективными пользователями (учреждениями, организациями), находящимися в определенных, фиксированных пунктах. ФСС строится обычно на базе спутников, запускаемых на геостационарную орбиту. Для обслуживания всей земной поверхности достаточно трех-четырех спутников. Параболические антенны абонентских земных станций ориентируются в направлении на спутник, обслуживающий данный регион.

В последнее время мощное развитие получили сети VSAT (англ. Very Small Aperture Terminal), использующие наземные станции с очень малой апертурой антенн [10].

Сети VSAT работают в СВЧ диапазонах, именуемых "C", "Ku" и "Ka" (таблица 5.3), что позволяет использовать в земных станциях антенны малого диаметра (от 0,4 м в диапазоне "Ka" до 1,8 м в "Ku" диапазоне).

Таблица 5.3 - Диапазоны частот сетей VSAT

Наименование диапазона	Диапазон, ГГц
	Линия связи: "спутник - земля"	Линия связи "земля - спутник"
L	1,452-1,550	1,610-1,710
S	1,93 - 2,70
C	3,4 - 5,25	5,725 - 7,075
Ku	10,7-12,75	12,75-14,80
Ka	14,4-26,5	27-50,2

В состав сети типовой VSAT входит (рис. 5.14):

- станции ЗС VSAT, к которым подключаются абонентские терминалы корпоративных абонентов (телефон, компьютер, факс);

- центральная ЗС (ЦЗС), она же шлюзовая станция (ШС);

- центр управления сетью (ЦУС), обычно территориально совмещается с ЦЗС.

ЦЗС является узловым элементом сети и полностью контролирует ее функционирование. Соединение абонентов осуществляется посредством ЦЗС. На рис. 5.14 показана данная процедура. Информационный сигнал от ЗС VSAT поступает через спутник на ЦЗС (стрелки 1 и 2). Здесь осуществляется демодуляция сигналов, извлекается маршрутная информация, вновь формируется сигнал, но уже с параметрами станции ЗС VSAT вызываемого абонента и, затем направляется через спутник на эту станцию (стрелки 3 и 4).

Недостатком является наличие двух скачков передаваемых сигналов ("двухскачковая" линия связи), что приводит к удвоению задержки распространения сигналов.

Передача информации осуществляется в цифровом виде (пакетами). Преобразование информационных бит в высокочастотный сигнал, также как и в наземной сотовой связи, осуществляется методами частотной и фазовой манипуляции (QPSK), а множественный доступ - FDMA, TDMA, CDMA и их комбинациями (§5.1.3).

Дополнительным способом эффективного использования частотного ресурса (увеличения каналов связи) является повторное использование частот, но не путем деления территории на соты, как в наземной сотовой связи (§5.1.1), а путем формирования антенной спутника нескольких узких лучей. Каждый из таких сканирующих лучей характеризуется своей частотой, которая повторяется в несмежных лучах.

На рис. 5.15 для примера, показано покрытие зоны обслуживания восемью лучами.

Как видно из рисунка, с помощью 4-х частот можно обслужить восемь абонентов. В общем случае, эффективность многократного использования частоты определяется отношением числа лучей к числу используемых частот.

Стандартная скорость передачи информации 64 кбит/с (при полосе канала связи 200 кГц). При необходимости эта скорость может быть увеличена до 512 кбит/с, а в некоторых случаях, и до 2048 кбит/с (при соответствующем расширении полосы).

Таким образом, по широкополосным каналам сети VSAT возможна не только высокоскоростная передача данных и голоса, но и передача изображений, проведение видеоконференций, доступ к ресурсам Интернет и другие услуги мультимедиа.

Сеть подвижной спутниковой службы

Подвижная спутниковая служба (ПСС) обеспечивает связь между подвижными объектами или между подвижным и стационарным объектами. В сети ПСС связь между объектами осуществляется посредством малогабаритной абонентской станции (АС), в том числе и персональных абонентских терминалов (АТ), конструктивное исполнение которых, мало чем отличается от мобильного телефона наземной сотовой связи.

Сети ПСС могут быть построены как на базе геостационарных ("Инмарсат", "Турайа"), так и на базе среднеорбитальных или низкоорбитальных спутниковых систем связи ("ГлобалСтар", "Иридиум" и др.) [21].

От орбитального признака системы во многом зависит структура построения сети.

Рассмотрим структуру сети ПСС на базе геостационарных систем связи и на базе низкоорбитальных систем. В качестве примера возьмем системы Инмарсат (GEO) и Иридиум (LEO), структура и самолетное оборудование которых, адаптировано для гражданской авиации [22, 27].

Система Инмарсат

Первоначально система Инмарсат была создана для обеспечения безопасности мореплавания, оповещения о бедствиях и координации поисково-спасательных работ на море. В последующем, круг оказываемых услуг расширялся. В настоящее время, система Инмарсат оказывает услуги персональной связи владельцам портативных терминалов (сотовых телефонов), а также широко применяется для обеспечения связи в гражданской авиации.

На рис. 5.16 представлена структура сети ПСС на базе ССС Инмарсат.

Космический сегмент классической Инмарсат состоит из четырех геостационарных спутников третьего поколения (I3), запущенных в 1996-98 годах, каждый из которых, формирует диаграмму направленности в виде глобального луча и пяти зональных лучей. Зональные лучи, благодаря концентрации мощности излучения (приема) в более узком телесном угле, позволяют применить для связи более компактные абонентские терминалы - сотовые телефоны. Кроме того, спутник может перераспределять энергию между зональными лучами, в зависимости от интенсивности поступающих из определенного региона телефонных звонков, что позволяет увеличить его пропускную способность.

В сегмент потребителя входит 40 наземных станций (береговых ЗС), расположенных в различных странах мира, и большое количество абонентских станций, устанавливаемых на самолетах (бортовые ЗС), морских судах (судовые станции), либо индивидуальных (в виде спутниковых телефонов). К спутниковому телефону можно подключить компьютер, факсимильный аппарат, видеотерминал или какие-либо другие устройства.

Береговые ЗС выполняют функции ЦЗС и станций сопряжения с сетями сотовой, телефонной связи и с сетью Интернет.

ЦУС наземного сегмента (не показан на рисунке) осуществляет контроль и управление функционированием всей системы.

Принципы управления связью в системе Инмарсат те же, что и в наземных сотовых системах связи (§5.1.2). Базовой станцией является станция, установленная на спутнике, а центром коммутации - станция (береговая ЗС).

Вызов абонента осуществляется путем набора индивидуального номера. Сигнал вызова принимается аппаратурой спутника и после преобразований по частоте перенаправляется на наземную станцию (береговую ЗС). Здесь, по служебной информации, содержащейся в сигнале вызова, и по информации базы данных обо всех абонентах, зарегистрированных в системе, производится проверка терминала абонентов на подлинность и законность. Кроме того, или по сигналам вызова, или по данным спутника определяются координаты (местоположение) абонентов. Информация о местоположении нужна для "привязки" абонентов к станциям (береговым ЗС), которые будут их обслуживать.

Затем станция (береговая ЗС) назначает параметры канала связи абонента, с которым будет произведено соединение. В соответствии с назначенными параметрами (частота, временной интервал - таймслот и др.), аппаратура спутника осуществляет непосредственное соединение абонентов.

Если вызываемый абонент является абонентом сотовой или телефонной сети, то всю процедуру соединения производит станция (береговая ЗС). В авиационной подвижной службе береговая ЗС может выполнять функцию шлюза между сетью Инмарсат и, например, службой ОВД или др. административными службами гражданской авиации.

Передача сигналов по каналам связи "абонентская станция - спутник" осуществляется в L-диапазоне, а по каналам "спутник - береговая ЗС" - в C-диапазоне (рис. 5.16). Для передачи данных и речи применяется, соответственно, двух- и четырехпозиционная фазовая манипуляции. Способ разделения каналов связи - частотный (FDMA), и временной (TDMA). Полоса пропускания канала связи 10 кГц.

Стандарты Инмарсат для гражданской авиации. Самолеты гражданской авиации оснащены различными типами абонентских терминалов или бортовых станций, которые удовлетворяют специфическим требованиям, известными как Стандарты Инмарсат для гражданской авиации:

- Inmarsat-Aero-H/H+ (от "High" - антенна с высоким коэффициентом усиления) - 6-канальная, работающая в режимах: телефонная связь, факс, телекс, высокоскоростная передача данных. Предназначена для обслуживания экипажей воздушных судов и пассажиров на международных авиалиниях. Скорость передачи данных: 600, 1200 и 10500 бит/с.

Примечание. Inmarsat-Aero-H+ использует технологию зональных лучей.

- Inmarsat-Aero-I - 4-канальная, работающая в режимах: телефонная связь, факс, телекс, высокоскоростная передача данных. Устанавливается на малых и средних ВС. Скорость передачи данных от 600 бит/с до 4,8 кбит/с, речевой связи - 4,8 кбит/с.

- Inmarsat-Aero-L (от "Low" - антенна с низким коэффициентом усиления) - одноканальная, работает в режиме низкоскоростной передачи данных (600 бит/с). Устанавливается на легкие ВС, в том числе и вертолеты.

- Inmarsat-Aero-C - одноканальная, работает в режиме низкоскоростной передачи данных (600 бит/с), выдаваемых небольшими порциями. Используется, в основном, для передачи коротких сообщений, метеоинформации и отчетов о местонахождении, корректировки полетных планов.

- Inmarsat-Aero Mini-M - одноканальная, работает в режимах: телефонная связь (4,8 кбит/с), факс (2,4 кбит/с) и передача данных (4,8 кбит/с). Предназначена для обслуживания пассажиров.

Как видим, каналы связи классической Инмарсат не являются широкополосными.

Система Инмарсат BGAN. Возможность обеспечения широкополосной спутниковой связи появилась после запуска в 2009 г. трех спутников нового, 4-го поколения. Такая система Инмарсат называется системой BGAN (Broadband Global Area Network - глобальная система широкополосной связи).

Спутник 4-го поколения имеет глобальный луч, покрывающий 1/3 земной поверхности и 19 широких зональных лучей.

В состав наземного сегмента включено дополнительно две станции (береговые ЗС), связанные между собой и со шлюзовой станцией (ШС) высокоскоростными каналами передачи данных.

Для связи используется тот же диапазон L, но ширина канала связи уже не 10 кГц, а 200 кГц, что позволяет, с учетом применения QPSK манипуляции, увеличить скорость передачи информации до 432 кбит/с на один канал.

Адаптированная для гражданской авиации система Инмарсат BGAN именуется системой "Классик аэро", на основе которой строится сеть авиационной подвижной спутниковой службы (AMSS) [22].

В состав спутниковой группировки системы "Классик аэро" входит семь спутников Инмарсат (четыре спутника 3-го поколения, три спутника - 4-го) и один спутник MTSAT (многофункциональный транспортный спутник, используемый также в системе функционального дополнения спутниковой системы навигации). В качестве земной станции для работы с этим спутником, применяется станция MTSAT, связанная со службой ОВД.

Самолетное оборудование системы "Классик аэро". Для самолетов гражданской авиации существует четыре класса бортового оборудования, отличающихся составом (рис. 5.18) и техническими характеристиками. Станции позволяют осуществлять одновременную передачу голоса и данных. Скорость передачи данных зависит не только от типа оборудования: 256 кбит/с (Swift 64), 432 кбит/с (Aero-SB Lite, Aero HSD+, Aero SB+), но и от коэффициента усиления применяемой антенны [22]. Например, скорость передачи данных для антенн с низким коэффициентом усиления составляет 200 кбит/с, для антенн с высоким коэффициентом усиления до 432 кбит/с. Доступ к ресурсам Интернет может производиться с изменяемой скоростью передачи: 8, 16, 32, 64 и 128 кбит/с.

Оборудование, установленное на большинстве самолетов, относится к третьему классу (базовая система).

Базовая система включает (рис. 5.17):

- антенную подсистему, смонтированную на фюзеляже воздушного судна;

- малошумный усилитель (МШУ), для усиления принимаемых сигналов по мощности и защиты от помех;

- блок радиочастот (RFU), для преобразования частотного диапазона принимаемых сигналов в диапазон работы блока приемопередатчика SDU - при приеме, и обратного преобразования в частотный диапазон линии передачи - при передаче;

- мощный усилитель (HPA), для усиления сигналов до необходимой мощности при передаче;

- блок приемопередатчика SDU. Здесь осуществляется преобразование сигналов, включая процедуры модуляции-демодуляции, кодирования-декодирования и пр. К блоку SDU подключается абонентское оборудование: многофункциональный пульт управления и индикации (МФПУ), телефонные трубки, персональный компьютер, факсимильный аппарат.

Система Иридиум

Система Иридиум является глобальной системой, обеспечивая персональную связь между объектами в пределах всей земной поверхности [22, 27].

В общем случае, в состав системы Иридиум входит (рис. 5.16):

- спутниковый сегмент;

- наземный сегмент;

- абонентское оборудование.

Спутниковый сегмент состоит из 66 спутников (LEO). Спутники располагаются в шести разных плоскостях на околополярной орбите на высоте около 780 км и совершают оборот вокруг Земли приблизительно за 100 минут. Наземный сегмент включает Центр управления системой (не показан на рисунке) и станции ЗС (шлюзы), которые выполняют функции ЦЗС и станций сопряжения с сетями сотовой, телефонной связи и с сетью Интернет. Общее количество таких станций по всему миру 20-25.

Абонентские терминалы (рис. 5.17) представляют собой приемо-передающие устройства с соответствующей аппаратурой преобразования и обработки информации, структурная схема которой, во многом похожа на схему мобильного телефона (рис. 5.3). К терминалам возможно подключение компьютера или факс-аппарата.

Принципы управления связью, маршрутизации сигналов и соединения абонентов такие же, как и в системе Инмарсат.

Связь между абонентскими терминалами и спутником обеспечивается в L-диапазоне, в полосе 1616-1626,5 МГц, т.е. общая полоса частот спутника, составляет 10,5 МГц. Для передачи информации применяется 4-х позиционная фазовая манипуляция, а множественный доступ реализуется технологиями FDMA и TDMA. Частотный доступ (FDMA) реализуется путем разделения всей выделенной полосы частот шириной 10,5 МГц на 250 частотных полос, шириной 41,67 кГц каждая, а временной доступ (TDMA) - тем, что в пределах временного интервала, выделенного на один канал, помещаются "сжатые" сигналы (таймслоты) четырех абонентов.

Кроме того, для увеличения количества каналов связи применяется многократное использование частот. Антенна спутника генерирует 48 лучей. Все абоненты, охватываемые одним лучом, обслуживаются на определенной частоте. Эта же частота повторяется в каждом седьмом луче.

В конечном счете, применение всех указанных способов множественного доступа, позволяет получить 3840 симплексных каналов связи, приходящихся на один спутник. В случае двусторонней связи между абонентами количество (дуплексных) каналов связи может составить 1100.

Скорость передачи информации по одному каналу связи не более 4,8 кбит/с.

Сеанс связи, ведущийся абонентами, не должен прерываться, даже, если абонент выходит из зоны охвата спутником (спутник уходит за горизонт) или из зоны действия луча.

Поэтому, аппаратурой спутника предусмотрено переключение обслуживания со спутника на спутник (межспутниковое переключение) и переключение с одного луча на другой (внутриспутниковое переключение).

Кроме того, если абоненты не находятся в зоне, обслуживаемой одним спутником, то применяются межспутниковые каналы связи.

В этом случае, речевые вызовы и вызовы данных транслируются с одного спутника на другой до тех пор, пока не достигнут спутника, в зоне обслуживания которого, находится вызываемый абонент.

В сети авиационной подвижной службе Иридиум, каналы сети авиационной наземной электросвязи подключены к станциям ЗС (шлюз).

Самолетные станции выполнены аналогично станциям системы Инмарсат. Станция включает в себя один или два приемопередающих устройства, антенну, устройства обработки информации, а также интерфейсы передачи данных и речевой связи с другими бортовыми системами. В некоторые станции встраивается GPS модуль, для определения места самолета и выдачи этой информации станции ЗС (шлюз). Бортовой станции ЗС присваивается международный идентификационный код абонента сети подвижной связи Иридиум, который является постоянным номером, хранимым на SIM-карте. Станции (бортовые ЗС) осуществляют передачу голоса, компьютерных данных, факс, короткие сообщения и работу с электронной почтой Интернет. На рис. 5.18 представлено несколько типов бортовых станций системы Иридиум.

5.2.3 Основные факторы, влияющие на качество спутниковой связи

К основным факторам, которые оказывают отрицательное влияние на спутниковую связь, относятся [10]:

- поглощение энергии радиоволн атмосферой;

- задержка распространения сигнала;

- эхосигналы;

- эффект Доплера.

Рассмотрим каждый из факторов в отдельности.

Поглощение энергии радиоволн атмосферой. Радиоволны, проходя через толщу атмосферы, испытывают дополнительные потери по сравнению с потерями в свободном пространстве. Дополнительные потери, в основном, обусловлены:

- поглощением энергии радиоволн кислородом и водяными парами тропосферы. Причем, степень поглощения тем больше, чем больше частота колебаний. Наиболее сильно ослабляются радиоволны, начиная с частоты 10 ГГц ("Ku" и "Ka" - диапазоны). При сильном дожде или гидрометеорах (крупные частицы снега, град) связь может быть неустойчивой;

- эффектом замирания, из-за разницы в коэффициентах преломления различных слоев атмосферы. В этом случае, в точку приема приходят радиоволны с разными фазами высокочастотных колебаний, образующие результирующий сигнал, уровень которого может падать до нуля;

- эффектом замирания, из-за отражения от поверхности моря или других объектов;

- потерями "проникновения". Потери "проникновения" - это затухание сигнала, проникающего в помещение. Они зависят от материала стен и местоположения абонента внутри помещения (деревья также ослабляют сигналы за счет поглощения листвой и экранирования стволами и ветвями).



Рис. 5.18 Самолетное оборудование спутниковых систем связи (бортовые ЗС)

В конечном счете, вследствие потерь энергии радиоволн, на входе приемника, будет действовать слабый сигнал. Обычно, качество принимаемого сигнала, оценивается его отношением к уровню шума (чем больше, тем лучше). Уровень шума в спутниковой связи, обусловлен влиянием внеземных (космических) источников: Галактики, Солнца, Луны, планет и т.п., а также шумом земной поверхности. Шум космических источников оказывает заметное влияние на частотах ниже (1-1,5) ГГц (почти L диапазон).

Поэтому, для того, чтобы обеспечить качественную связь (увеличить соотношение сигнал/шум), применяют антенны больших размеров, малошумящие элементы и устройства, более мощные передатчики и сложные помехоустойчивые коды, ориентацию антенн по максимуму принимаемого сигнала и пр. Понятно, что методы амплитудной манипуляции в спутниковой связи непригодны.

Задержка распространения сигнала. Наибольшей задержкой сигнала обладают системы связи GEO. В этом случае задержка, обусловленная конечной скоростью распространения радиоволн, составляет примерно

500-520 мс (при "двухскачковом" режиме) (табл. 5.1).

Запаздывание сигнала при передаче телефонных разговоров приводит к появлению вынужденных пауз в разговоре, потери "контакта" между абонентами, то есть ограничивает естественность беседы.

Эхосигналы. Запаздывание сигналов приводит к появлению заметных для абонентов эхосигналов. Эхосигналы проявляются в виде прослушивания абонентом своего разговора, задержанного на время, равное удвоенному времени распространения сигнала между абонентами. Необходимое подавление эхосигналов осуществляется с помощью специальных устройств.

Эффект Доплера. Одной из особенностей систем связи через ИСЗ является возникновение эффекта Доплера, вызываемого движением спутника относительно ЗС. Наиболее сильно эффект Доплера проявляется в системах связи, использующих не геостационарные орбиты.

Следует отметить, что эффект приводит не только к изменению несущей частоты, но и вызывает деформацию спектра передаваемого сообщения.

Так, если модуляция осуществлялась колебанием с частотой F, принятое колебание на выходе детектора приемника с учетом эффекта Доплера будет иметь частоту F`=F(1±Vr/c). Отсюда следует, во-первых, что верхние частоты в спектре сообщения будут изменяться на большую величину, а во-вторых, что ширина спектра принятого колебания будет отличаться от ширины спектра модулирующих колебаний. Для устранения влияния доплеровского сдвига в приемных устройствах используется автоматическая подстройка частоты, а в передающих устройствах при известных параметрах орбиты и координатах станций ЗС можно вводить поправку на сдвиг в несущую частоту передатчика.

5.2.4 Характеристика спутниковых систем связи

Среди систем, оказывающих услуги связи в глобальном масштабе, выделяются спутниковые системы Инмарсат, ГлобалСтар, Иридиум, Турайя.

Таблица 5.4 - Сравнительная характеристика спутниковых систем связи

Характеристика	Наименование систем
	Инмарсат BGAN	Иридиум	ГлобалСтар	Турайя
Ввод в эксплуатацию	2009г.	1979 г.	1998г.	2001г.
Количество спутников, шт	4-3-го поколения 3- 4-гопоколения 1 - MTSAT	66-основных и 6-резервных	48-основных и 4-резервных	3
Высота орбит, км	GEO: 35786	LEO: 780	LEO: 1414	GEO:36000
Обслуживаемая территория земного шара	Вся, за исключением полярных областей (±70°широты)	Вся	Вся, за исключением полярных областей (±70°широты)	Районы Африки, Европы, Азии и Австралии
Совместимость с сотовыми сетями	Нет	Да	Да	Да
Ширина канала связи, кГц	200	41,67	1230	27,7
Манипуляция	QPSK	QPSK	QPSK	QPSK
Множественный доступ	FDMA и TDMA	FDMA и TDMA	CDMA и FDMA	FDMA и TDMA
Максимальная скорость передачи информации: - речевая - факс -данные, кбит/с	64 64 432	4,8 4,8 4,8	4,8 4,8 9,6	4,8 9.6 9,6
Дополн. услуги	Служба сообщений (SMS); Доступ в Интернет	Служба сообщений (SMS) Пейджинг Доступ в Интернет	Служба сообщений (SMS) Пейджинг Доступ в Интернет	Служба сообщений (SMS) Пейджинг Доступ в Интернет
Местоопределение	По GPS	По GPS	По собственным спутникам	По GPS
Межспутниковые связи	Отсутствуют	Есть	Отсутствуют	Отсутствуют

Раздел 6. Спутниковая система поиска и спасания COSPAS-SARSAT

6.1 Назначение и состав системы COSPAS-SARSAT

Международная спутниковая система COSPAS-SARSAT предназначена для обнаружения и определения местоположения судов, самолетов и других объектов, потерпевших аварию. Определение координат осуществляется по сигналам, излучаемых аварийными радиомаяками, размещаемых на этих объектах.

Система COSPAS-SARSAT была создана в период 1978-1987 гг. в результате совместных усилий СССР, США, Канады и Франции. В настоящее время к Программе COSPAS-SARSAT официально уже присоединилась 31 страна.

Система COSPAS-SARSAT состоит из следующих основных элементов:

- космический сегмент;

- сеть станций приема и обработки информации (СПОИ);

- сеть Координационных центров системы (КЦС);

- аварийные радиобуи (АРБ) или аварийные радиомаяки (АРМ).

Космический сегмент. Космический сегмент состоит (в настоящее время) из восьми спутников, расположенных на приполярных круговых орбитах, на высотах 850-1000 км. Спутники совершают оборот вокруг Земли примерно за 100 минут.

Аппаратура спутников принимает сигналы, излучаемые аварийными радиомаяками (радиобуями), и ретранслирует их на станцию сети СПОИ. Ретрансляция сигналов может производиться либо в режиме реального времени, когда в зоне видимости спутника находится, и радиобуй и станция сети СПОИ, либо в глобальном режиме - когда станция СПОИ отсутствует. Тогда сигналы, принимаемые от радиобуя, запоминаются и, при положении спутника в зоне видимости станции сети СПОИ, передаются данной станции.