Спутниковые системы персональной связи

Спутниковые телефоны системы Iridium не только поддерживают голосовую связь, они прекрасно работают с ноутбуками, различными электронными устройствами (органайзерами, КПК, смартфонами) и прочим телекоммуникационным оборудованием. Так как расстояние до спутников сравнительно небольшое, то задержка сигнала становится почти незаметной.

Космическая часть системы Iridium включает в себя 66 орбитальных аппаратов, которые разнесены на шести приполярных орбитах. При этом в случае необходимости телефонный сигнал может передаваться от спутника к спутнику (например, если абоненты находятся в разных полушариях Земли), без ретрансляции сигнала на наземную базовую станцию. Благодаря этой уникальной технологии система связи Иридиум может функционировать, имея всего одну базовую станцию, которая обрабатывает все абонентские звонки.

В среднем спутник Iridium преодолевает расстояние от горизонта до горизонта за десять минут. После ухода аппарата из прямой видимости происходит перенаправление сигнала на следующий спутник. Если сигнал прошел успешно, время переключения составляет ? секунды. Соединение может прерваться лишь в случае, если на пути сигнала со спутника возникнет какая-нибудь непреодолимая преграда, что, впрочем, маловероятно. Тем не менее, для того, чтобы связь была как можно лучше, абоненту желательно находиться на открытом пространстве - слишком толстые стены или плотный растительный покров (в лесу или в джунглях) могут затруднить прохождение сигнала.

Наземная часть системы Иридиум включает в себя сетевую координирующую базовую станцию и вспомогательные станции сопряжения. Центральная координирующая станция постоянно проводит мониторинг сети и управляет всеми процессами в режиме реального времени. Станции сопряжения являются шлюзами, через которые проходят данные от спутников на телефонные аппараты абонентов. Кроме того, на таких станциях поддерживается абонентская база данных всей системы и формируется информация (биллинг) для абонентов, то есть счета за услуги спутниковой связи. Коммутирующим устройством на станциях служит телефонный коммутатор Siemens-D900

В данное время на Земле функционируют четыре станции. Они расположены в Аризоне, на Гавайских островах, в Италии и в Австралии.

Пользовательский сегмент системы Iridium включает в себя следующее спутниковое оборудование: телефонные аппараты и спутниковые терминалы, с которых возможен доступ в сеть. Спутниковые телефоны Iridium своим внешним видом практически не отличаются от обычных сотовых телефонов. Что касается спутниковых терминалов, то они в настоящее время, применяются для передачи голосовых сообщений, передачи данных и текстовых SMS сообщений, а также для мониторинга подвижных объектов (например автомобилей, морских кораблей, самолетов). Спутниковые терминалы Iridium держит на связи корабли, находящиеся в любом месте на планете, обеспечивают безопасность мореплавания, а также применимы и для управления воздушным движением. Iridium изначально задумывалась, как глобальная система - зона ее покрытия в настоящий момент составляет 100% земного шара. По мере необходимости некоторые регионы могут быть исключены из зоны обслуживания - чаще всего это происходит в районах боевых действий или в странах, где законодательством запрещено использование спутниковой связи.

В настоящее время спутники Iridium помогают определять положение рыболовных судов, ведущих работу в Мировом океане. Активно задействованы ресурсы системы и для слежения за воздушными судами в районе Аляски, так как этот штат США не имеет развитой наземной инфраструктуры, в полной мере обеспечивающей безопасность полетов. Система активно используется для защиты окружающей среды - она позволяет в режиме реального времени осуществлять мониторинг появления нефтяных пятен, образующихся в результате аварий, происходящих на танкерах и буровых установках, работающих на морском шельфе.

Иридиум активно участвует в программе защиты серых китов, чья популяция находится на грани вымирания. Благодаря постоянному мониторингу ученые могут отслеживать миграцию китов и заблаговременно предупреждать морские суда о приближении этих животных, большая часть из которых погибает именно от столкновения с кораблями.

Польза экстренной связи, которую обеспечивает система Иридиум, наиболее ярко проявилась в результате землетрясения в Японии в марте 2011 года. Тогда все государственные, военные и телекоммуникационные структуры страны осуществляли контроль с помощью оборудования Iridium. Буквально через несколько часов система Iridium включилась в работу, обеспечивая резервное копирование данных с поврежденных стратегически важных объектов. Все спасательные силы, включая пожарные машины и вертолеты, были оснащены телефонами Иридиум. Всего в операции было задействовано 1700 телефонных аппаратов Iridium.

Именно благодаря тому, что Пентагон решил приобрести систему Иридиум для своих нужд, она смогла продолжить свою работу. Военные получили в свое распоряжение лучшую систему спутниковой связи в мире, которая на порядок превосходила ближайших конкурентов и имела огромный потенциал. При этом новым руководством было принято решение вновь начать коммерческое использование Iridium, так как спрос на качественную спутниковую связь постоянно рос. Основными клиентами системы стали представители авиации, морского судоходства, различные спасательные организации. Остро нуждались в подобных услугах государственные организации, путешественники и ученые, которым по роду их деятельности приходилось бывать в труднодоступных местах, где не было никакой связи. Здесь система Iridium с ее 100% покрытия оказалась просто незаменимой. Число абонентов постоянно росло - в настоящее время их насчитывается почти 500 000 по всему миру.

Система Iridium продолжает развиваться. В 2014 году планируется запуск следующего поколения - Iridium Next. Работа обновленного оборудования начнется уже в 2016 году, подрядчиком проекта выступила французская фирма Thales Alenia Space.

В результате планируется значительно улучшить качество связи, увеличить скорость канала с 9,6 Кбит до 1 Мбит в секунду. Новое поколение спутников будет выполнять и другие задачи: осуществлять мониторинг атмосферы (температура, радиационный фон, влажность, толщина ледяного покрова). Инвестиции в обновление флота планируются в размере 2,5 миллиарда долларов.

6. НЕДОСТАТКИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ

К недостаткам спутниковой связи относится:

Слабая помехозащищённость. Огромные расстояния между земными станциями и спутником являются причиной того, что отношение сигнал/шум на приемнике очень невелико (гораздо меньше, чем для большинства радиорелейных линий связи). Для того, чтобы в этих условиях обеспечить приемлемую вероятность ошибки, приходится использовать большие антенны, малошумящие элементы и сложные помехоустойчивые коды. Особенно остро эта проблема стоит в системах подвижной связи, так как в них есть ограничение на размер антенны и, как правило, на мощность передатчика.

Влияние атмосферы. На качество спутниковой связи оказывают сильное влияние эффекты в тропосфере и ионосфере. Поглощение сигнала атмосферой находится в зависимости от его частоты. Максимумы поглощения приходятся на 22,3 ГГц (резонанс водяных паров) и 60 ГГц (резонанс кислорода). В целом, поглощение существенно сказывается на распространении сигналов с частотой выше 10 ГГц (то есть, начиная с Ku-диапазона). Кроме поглощения, при распространении радиоволн в атмосфере присутствует эффект замирания, причиной которому является разница вкоэффициентах преломления различных слоев атмосферы.

Эффекты в ионосфере обусловлены флуктуациями распределения свободных электронов. К ионосферным эффектам, влияющим на распространение радиоволн, относят мерцание, поглощение, задержку распространения, дисперсию, изменение частоты, вращение плоскости поляризации. Все эти эффекты ослабляются с увеличением частоты. Для сигналов с частотами, большими 10 ГГц, их влияние невелико.

Сигналы с относительно низкой частотой (L-диапазон и частично C-диапазон) страдают от ионосферного мерцания, возникающего из-за неоднородностей в ионосфере. Результатом этого мерцания является постоянно меняющаяся мощность сигнала.

Задержка распространения сигнала. Проблема задержки распространения сигнала так или иначе затрагивает все спутниковые системы связи. Наибольшей задержкой обладают системы, использующие спутниковый ретранслятор на геостационарной орбите. В этом случае задержка, обусловленная конечностью скорости распространения радиоволн, составляет примерно 250 мс, а с учетом мультиплексирования, коммутации и задержек обработки сигнала общая задержка может составлять до 400 мс.

Задержка распространения наиболее нежелательна в приложениях реального времени, например, в телефонной связи. При этом, если время распространения сигнала по спутниковому каналу связи составляет 250 мс, разница во времени между репликами абонентов не может быть меньше 500 мс.

В некоторых системах (например, в системах VSAT, использующих топологию «звезда») сигнал дважды передается через спутниковый канал связи (от терминала к центральному узлу, и от центрального узла к другому терминалу). В этом случае общая задержка удваивается.

Влияние солнечной интерференции. При приближении Солнца к оси спутнико-наземная станция радиосигнал, принимаемый со спутника наземной станцией, искажается в результате интерференции.

Системы спутниковой связи можно рассматривать как особый вид радиорелейных линий связи, если антенну ретранслятора подвесить на опору, высота которой равна высоте орбиты спутника. В такой системе связи значительно увеличивается зона прямой видимости поверхности Земли, просматриваемой со спутника и, соответственно, размеры земной территории, с которой виден спутник в один и тот же момент времени.

Радиооборудование спутниковой системы связи, расположенное на спутнике, называют космической радиостанцией, а радиооборудование, расположенное на Земле, называют наземной радиостанцией. Канал передачи радиосигнала от наземной станции на спутник называют восходящим, а канал передачи сигналов в обратном направлении - нисходящим. На спутниках, помимо ретрансляционной аппаратуры, размещают также источники электропитания (солнечные батареи). Кроме того, на спутниках имеется оборудование, обеспечивающее стабилизацию положения спутников на орбите и ориентирование его в пространстве (антенны ретранслятора направляют в сторону Земли, солнечные батареи - в сторону Солнца).

Характеристики спутниковых систем связи в значительной степени зависят от параметров орбиты спутника. Орбита спутника - это траектория движения спутника в пространстве

7. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ СО СПУТНИКОВЫМИ СИСТЕМАМИ ПЕРСОНАЛЬНО СВЯЗИ

1. К работам по техническому обслуживанию спутниковых систем персонально связи допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обученные безопасным методам работы и сдавшие экзамены в соответствии с действующим Положением о порядке обучения работников связи безопасным методам труда.

2. Осмотр всех видов электроустановок может производиться одним лицом:

административно-техническим работником с группой по электробезопасности не ниже V в установках напряжением 1000 В и выше и не ниже IV -- в установках напряжением до 1000 В;

работником из числа дежурного персонала с группой по электробезопасности III на закрепленном за ним оборудовании напряжением до 1000 В и не ниже IV - на оборудовании напряжением 1000 В и выше.

3. Список лиц административно-технического персонала, которым разрешается единоличный осмотр электроустановок, устанавливается распоряжением руководителя предприятия.

4. Во время технических осмотров и текущих ремонтов оборудования все работы выполняются по планам, утвержденным руководством предприятия.

5. Графики выполнения технических осмотров составляются в соответствии с периодичностью работ, а также с учетом расписания работы оборудования и его подмены.

6. Для обеспечения технического осмотра с высоким качеством руководитель группы:

а) составляет план осуществления работ, включенных в данный технический осмотр;

б) знакомит с планом работы всех исполнителей;

в) подготавливает материалы, инструмент, контрольно-измерительную аппаратуру.

7. Если в процессе технического осмотра, реконструкции или ремонта оборудования была изменена схема или монтаж, то старший инженер вносит эти изменения в паспорт оборудования с указанием даты изменения.

8. На время осмотра лицам, которым разрешен единоличный осмотр, должны выдаваться ключи от дверей помещений электроустановок (щитов, сборок и т. п.) под расписку.

9. Осмотры передатчиков, работающих круглосуточно, производятся ежесуточно.

10. Руководителями ремонтных групп назначаются работники, имеющие V группу по электробезопасности.

1.11. В обязанности дежурного персонала при проведении технических осмотров входят:

-- осмотр узлов оборудования и определение температуры нагрева отдельных частей, деталей, монтажа;

-- чистка и регулировка приводов переключателей, подвижных контактов;

-- проверка и регулировка системы управления, блокировки и сигнализации;

-- проверка и регулировка электрических режимов и технических показателей на рабочих частотах;

-- проверка и чистка ламповых бачков, шлангов, фарфоровых труб, стендов и катушек, входящих в систему водоохлаждения;

-- проверка воздушной и испарительной систем охлаждения;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Уже на самых ранних этапах создания спутниковых систем стала очевидной сложность предстоящей работы. Необходимо было изыскать материальные средства, приложить интеллектуальные усилия многих коллективов ученых, организовать труд на этапе практической реализации. Но, несмотря на это, в решение задачи активно включились транснациональные компании, имеющие свободный капитал. Более того, в настоящее время осуществляется не один, а несколько параллельных проектов. Фирмы-разработчики ведут упорную конкурентную борьбу за будущих потребителей, за мировое лидерство в области телекоммуникаций.

В настоящее время в космических системах для решения задач персональной радиосвязи применяют спутники, которые могут находиться на следующих орбитах: низких (круговых или близких к круговым), средневысотных (круговых или эллиптических) и геостационарных.

Что касается перспектив развития системы Globalstar и Iridium, то предполагается использование системы Globalstar и на российском рынке, так как он становится все более открытым для зарубежных поставщиков услуг. Кроме того, в России требования пользователей к уровню услуг в последнее время возросли, и появились потребители, способные оплачивать услуги ССПС. Планируемый рынок Globalstar в России составляет примерно 7,5 % от мирового. Проект российского сегмента ССПС Globalstar разработан институтом “Гипросвязь” по заказу “АО Ростелеком”. В соответствии с данным проектом в настоящее время на территории России уже строятся 3 станции сопряжения (в Москве, Новосибирске и Хабаровске), а к 2005 году предполагается соорудить 9 станций сопряжения, способных обслуживать 260 тыс. пользователей. Национальным оператором и эксклюзивным поставщиком услуг системы Globalstar в России является ЗАО “ГлобалТел”, которое учреждено компанией Globalstar Ltd. и “АО Ростелеком”.

У системы Iridium также большие перспективы у системы в России. В 2010 году было предложено создать компанию-оператора, которая осуществляла бы услуги спутниковой связи в нашей стране. Так как в ближайшее десятилетие Россия начнет разработку арктического шельфа, то потребность в спутниковых терминалах Iridium возрастет многократно.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Для подготовки данной работы были использованы материалы:

Сайты:

1. http://www.i2n.ru

2. www.ru.wikipedia.org

3. waterhunters.com

4. morsputnik.ru

Книги:

1. А.Н. Харисон, А.И. Петров, В.А. Болдин Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС

2. Гордиенко В.Н., Ксенофонтов С.Н., Кунегин С.В., Цыбулин М.К. Современные высокоскоростные цифровые телекоммуникационные системы. Ч. 3. Группообразование в синхронной цифровой иерархии: Учебное пособие / МТУСИ. - М., 1999

3. Л.Я. Кантор, В.В. Тимофеев Спутниковая связь и проблема геостационарной орбиты

Размещено на Allbest.ru