Говорящий космос/Системы спутниковой связи

Чтобы сотовая связь была надежной и устойчивой, необходимо устанавливать большое количество базовых станций, при этом относительно недалеко друг от друга. Но если плотность населения составляет всего пару-тройку человек на несколько десятков квадратных километров, установка такого оборудования невыгодна. А на обширных морских просторах невозможна по определению. Но и там нередко возникает необходимость в срочном звонке или передаче неголосовой информации.

Кому нужна спутниковая связь

Территория России, обслуживаемая системой Globalstar.

С самого своего рождения спутниковая связь не была предназначена для широкого круга пользователей. Основными абонентами этих систем были и остаются военные, спасатели, государственные чиновники, журналисты, моряки, нефтяники и им подобные. К такому ограничению абонентской базы привела высокая стоимость и абонентского оборудования, и эфирного времени.

Большие затраты на использование спутниковой связи вызваны, конечно же, не желанием операторов плотнее набить собственный кошелек, а колоссальными финансовыми средствами, необходимыми для вывода спутников на орбиту. Стоимость запуска одной ракеты-носителя достигает нескольких десятков, а то и сотен миллионов долларов. Эта цена зависит главным образом от типа используемой ракеты, которая в свою очередь выбирается исходя из массы спутника и его будущей орбиты. Для вывода низкоорбитальных спутников применяются легкие носители, а для высокоорбитальных используются ракеты тяжелого класса.

Однако финансовая сторона мало интересует абонентов систем спутниковой связи, для них решающим фактором является возможность быть на связи в любое время суток и практически на всей территории земного шара. И получить такие возможности предлагают несколько компаний, из которых наиболее известны и популярны системы Inmarsat, Iridium и Globalstar.

Нередко одной ракетой-носителем в космос запускается несколько спутников.

Краткие характеристики систем спутниковой связи Описание Inmarsat Iridium Globalstar Орбита Геостационарная Низкоорбитальная Низкоорбитальная Высота орбиты, км 35 786 780 1 414 Кол-во спутников 8 66 48 Глобальное покрытие Да Да Да (запланировано) Начало эксплуатации 1982 1998-2000*
28.03.2001** 2000 Голос, кбит/с 4,8 4,8 4,8 Факс, кбит/с 2,4-64 Нет 2,4 Данные, кбит/с 0,6-64 2,4 9,6 ISDN Да Нет Нет Пакетная передача Да Нет Нет Короткие сообщения Нет Да Да Пейджинг Нет Да Да Форм-фактор “кейс” “трубка” “трубка” Вес, кг Более 2 Около 0,4 Около 0,35

* C 17 марта 2000 года закрыта по причине банкротства.

** С 28 марта 2001 года возобновлена коммерческая эксплуатация.

Вокруг да около

66 спутников системы Iridium “обозревают” 100 процентов поверхности Земли.

Cпутники-ретрансляторы находятся на различных околоземных орбитах, и от ее типа во многом зависит качество услуг и стоимость обслуживания. Телекоммуникационные спутники, в зависимости от назначения системы, могут находиться на следующих орбитах:

  • Геостационарная орбита (GEO — Geosynchronous Earth Orbit). Радиус около 40 тыс. км.
  • Высокоэллиптическая орбита (HEO — High Elliptical Orbit). Апогей около 40 тыс. км, перигей около 2 тыс. км.
  • Средневысотная орбита (MEO — Middle Earth Orbit). Радиус от 5 тыс. до 20 тыс. км.
  • Низкая орбита (LEO — Low Earth Orbit). Радиус от 500 до 2 тыс. км.

Спутники, располагающиеся на геостационарных орбитах, имеют равный 24 часам период вращения, в результате чего они “зависают” над одной точкой планеты. Это позволяет применять для связи с ними высокоэффективные узконаправленные антенны. Однако большое расстояние от Земли до геостационарного спутника имеет свои плюсы и минусы. Зона “видимости” одного спутника может составлять порядка трети поверхности Земли, так что для обслуживания практически всей территории планеты можно использовать орбитальную группировку, состоящую всего из трех спутников.

Российская ракета-носитель “Протон” способна за один запуск вывести на орбиту до 7 спутников Iridium.

Основным недостатком GEO-сателлитов является достаточно большая задержка во времени прохождения сигнала по линии Земля-спутник-Земля — около 600 мс. Такая скорость недостаточна для передачи голосовых данных, поэтому в последнее время подобные системы чаще всего используются для передачи радио- и телевизионных сигналов. Они, во всяком случае, не так прихотливы ко времени отклика. Стоит отметить, что первый в мире оператор мобильной спутниковой связи Inmarsat (подробнее о нем будет рассказано ниже) использовал и использует именно геостационарные спутники в своей системе.

Спутники, находящиеся на средневысотных орбитах, вращаются значительно ниже GEO-спутников. Поэтому их зона видимости гораздо меньше — для уверенного покрытия большого участка Земли необходимы целые космические флотилии из десятка спутников. Но при этом MEO-сателлиты лишены основного недостатка своих высоколетающих собратьев — задержка сигнала не превышает 130 мс, что позволяет использовать в системах, пригодных для голосовой связи.

Низкие орбиты привлекли внимание разработчиков систем спутниковой связи около 10 лет назад. Основное их преимущество — небольшое расстояние между спутником и наземной абонентской станцией, за счет чего снижаются требования к мощностям передатчиков и приемников. Соответственно, габариты и цена абонентского оборудования уменьшаются на порядок. Помимо этого, LEO-спутники выигрывают у двух предыдущих типов и в скорости доставки сигнала.

Но низкоорбитальные спутники имеют ряд существенных недостатков. Из-за небольшой высоты полета диаметр их зоны обслуживания составляет порядка 500 км, и находятся они в зоне видимости земной станции всего около 20 минут. Поэтому для создания системы глобальной связи необходимо применять достаточно большую орбитальную группировку спутников, состоящую не менее чем из 48 аппаратов.

Также такие спутники обладают достаточно небольшим сроком жизни. Так как порядка 30 процентов времени они находятся в тени Земли, когда не действуют солнечные батареи, аккумуляторы, питающие их бортовое оборудование, изнашиваются в течение 5-10 лет. Для сравнения, ресурс геостационарных и средневысотных спутников составляет порядка 15 лет.

Система INMARSAT

Иногда их можно увидеть! В продолговатой вспышке Iridium шлет вам привет из космоса.

Система спутниковой связи Inmarsat была создана в конце 70-х годов уже прошлого века. Первоначальной целью ее создания было удовлетворение потребностей в дальней связи на морских судах. Изначально космический сегмент Inmarsat состоял всего лишь из 4 геостационарных спутников, но с течением времени их количество увеличивалось, и на сегодняшний день орбитальная группировка системы состоит из 8 сателлитов, находящихся на высоте 35786 км.

В процессе развития системы и запуска на орбиту спутников все новых и новых поколений, возможности, количество и качество услуг, доступных пользователям Inmarsat, увеличивалось, а к названию системы стали добавлять индексы 1, 2, 3 и т. д., в зависимости от поколения оборудования. Сейчас функционируют спутники третьего поколения.

Система Inmarsat-3 покрывает порядка 98 процентов поверхности Земли и, если быть более точным, то вне зоны ее действия находятся оба полюса (Южный и Северный) и территории, находящиеся за полярными кругами. Это вызвано тем, что все сателлиты, входящие в орбитальную группировку Inmarsat, вращаются в экваториальной плоскости и их просто не “видно” с этих территорий.

Так как в Inmarsat применяются геостационарные спутники, для работы в этой системе необходимо направлять антенну телефонного аппарата непосредственно на один из сателлитов, и пользователю нужно уметь пользоваться компасом, иметь представление о том, что такое широта и долгота. Помимо этого в арсенале каждого абонента Inmarsat присутствуют красочные карты, позволяющие достаточно точно определять в каждой географической точке азимут и угол склонения обслуживающего спутника. Ну а если этим заниматься лень, можно просто покрутиться вокруг своей оси вместе с аппаратом, “покачать” антенной и таким простым способом найти устойчивый сигнал от спутника.

А тем, кто путешествует не на “своих двоих”, а, например, в автомобиле или на океанской яхте, можно порекомендовать поставить всепогодную антенну, оснащенную сервомотором, которая сама, используя систему глобального позиционирования (GPS) найдет необходимый спутник и обеспечит устойчивую связь.

INMARSAT. Скорая революция

Развитие Inmarsat не остановилось на третьем поколении спутников. В 2005 году к существующим 8 спутникам планируется добавить еще 3. Это будет одним из важнейших шагов Inmarsat к переводу системы на новый стандарт BGAN (Broadband Global Area Network — глобальная сеть передачи информации по каналам широкого вещания). Этот стандарт позволит организовывать повсеместный и полноценный доступ к сети интернет, скорость передачи информации будет составлять порядка 432 кбит/с. Выходная мощность приемопередающих устройств, расположенных на борту новых спутников, возрастет более чем в сотню раз по сравнению с ныне существующими трансиверами. Это позволит системе Inmarsat избавиться от весьма существенного недостатка — внушительных габаритов пользовательского оборудования.

Система GLOBALSTAR

Телефоны системы Globalstar.

Эта система спутниковой связи запущена международным консорциумом телекоммуникационных компаний, инициатором создания которого в 1991 году стала американская корпорация Qualcomm. Российским пользователям она более известна как производитель сотовых аппаратов стандарта CDMA. Первоначально система Globalstar создавалась для взаимодействия с существующими сетями сотовой связи. Проще говоря, телефон системы Globalstar при попадании в зону действия сотовой сети, с которой у консорциума заключен договор, переключается в сотовый режим и использует наземное оборудование местного оператора. При выходе из зоны действия сотовой сети аппарат автоматически переключается на спутниковый канал. Такое “гибридное” решение должно было привлечь внимание пользователей сотовой связи, которым приходится достаточно часто перемещаться в различные уголки планеты.

На сегодняшний день спутниковая группировка Globalstar насчитывает 48 рабочих и 4 запасных низкоорбитальных спутника, летающих на высоте 1414 км от поверхности Земли и делающих полный оборот вокруг нее за 114 минут. Они располагаются на 6 наклонных орбитах (по 8 на каждой) и обеспечивают покрытие земной поверхности, находящейся в пределах от 70 градусов северной широты до 70 градусов южной широты. Таким образом, Globalstar обслуживает порядка 80 процентов земной поверхности. И это, пожалуй, единственная существенная характеристика, по которой Globalstar проигрывает Inmarsat.

Самыми заметными преимуществами системы Globalstar являются размеры абонентского оборудования — телефоны, предназначенные для работы в этой системе, лишь немногим больше сотовых аппаратов. Все они способны, помимо спутникового канала, принимать сигнал от сотовых сетей стандартов DAMPS, CDMA или GSM (в зависимости от модели аппарата).

Система IRIDIUM

Разговор из люкс-вагона поезда.

Развитие системы Iridium, да и вообще систем спутниковой связи, использующих низкоорбитальные спутниковые группировки, началось в далеком 1987 году. Трое инженеров корпорации Motorola — Рэй Леопольд, Кен Петерсон и Бэри Бертайгер, предложили концепцию построения Iridium. По их замыслу, вокруг Земли должны вращаться 77 LEO-спутников. Кстати, именно из-за этого числа система носит “химическое” название. Если посмотреть на Периодическую систему Менделеева, то под порядковым номером 77 там располагается элемент иридий (Ir). И хотя на орбиту было выведено лишь 66 основных сателлитов и 6 запасных, название системы менять не стали.

Все спутники системы, включая и запасные, располагаются в 6 орбитальных плоскостях на высоте 780 километров и совершают полный виток за 100 минут и 28 секунд. Каждый из спутников имеет радиус радиообзора порядка 4000 км, что позволяет обеспечить полноценное 100-процентное покрытие территории Земли, включая оба полюса. Именно этот факт является основным отличием Iridium от всех конкурентов.

Как и в системе Globalstar, абонентские терминалы Iridium невелики и в зоне действия сотовых сетей способны подключаться к их ретрансляторам. Помимо услуг радиотелефонии, система Iridium предлагает своим абонентам и спутниковую пейджинговую связь. Если на плотно заселенных территориях пейджеры практически полностью вытеснены сотовыми телефонами, то в джунглях Амазонки, на вершине Эвереста, Северном полюсе и в других “экстремальных” пространствах нашей планеты и пейджинговое сообщение может оказаться существенным подспорьем.

Но, несмотря на все свои преимущества, у системы Iridium были и весьма “тяжелые” периоды. Начав работу в ноябре 1998 года, компания Iridium LLC, вложившая в этот проект около $7 млн., в марте 2000 года объявила о своем банкротстве и прекращении обслуживания абонентов. Однако в ноябре того же года компания возродилась под именем Iridium Satellite LLC и подписала контракт на обслуживание Пентагона, а управление компанией и ее основные активы были переданы корпорации Boeing. И уже в начале декабря 2000 года было полностью возобновлено обслуживание абонентов правительства и силовых структур США. Немногим позже вспомнили и о рядовых пользователях, и 28 марта 2001 года компанией было объявлено о возобновлении коммерческой эксплуатации системы.

Iridium: скоро в путь!

Iridium. Как и все подобные телефоны, смотрится внушительно.

Пейджер Iridium.

Широка страна моя родная

Морской АТ системы Globalstar.

Несмотря на то, что все системы достаточно полно покрывают территорию России, существуют определенные нюансы, которые не позволяют однозначно рекомендовать какую-то из них для использования на просторах нашей Родины.

Назвать систему спутниковой связи Inmarsat мобильной можно лишь с большой натяжкой. Таскать с собой достаточно массивный абонентский терминал по пересеченной местности (а именно там чаще всего и применяется спутниковая связь) — удовольствие не из приятных. Помимо этого, развертка системы, не оснащенной самонастраивающейся антенной, может занять около 5 минут.

Не внушает оптимизма и финансовая сторона вопроса. Абонентские терминалы, предназначенные для работы в системе Inmarsat, одни из самых дорогих. К примеру, стоимость стационарного аппарата колеблется в пределах $3000-4000 за не самую дорогую модель. А стоимость эфирного времени не опускается ниже $2,5 за минуту разговора. Таким образом, можно нарисовать портрет среднестатистического потенциального пользователя данной системы. Эдакий владелец заводов, газет, пароходов, у которого нет офисов ни на Северном, ни на Южном полюсах. И за полярный круг он должен выезжать очень редко.

Система Iridium, несмотря на все свои преимущества (небольшие размеры трубок, невысокая стоимость минуты эфирного времени — около $1) на территории России была актуальна лишь до 1998 года. Затем лицензия на использование данной системы на территории нашего государства истекла и по причине произошедшего банкротства компании Inmarsat LLC не была пролонгирована. Однако лицензирование Iridium ожидается уже в ближайшем будущем, и есть вероятность, что Россия сможет пользоваться этой системой.

Автокомплект Globalstar.

Таким образом, наиболее приемлемым вариантом для использования на территории России является система Globalstar, которая имеет действующую лицензию, отличается невысокой стоимостью как абонентских терминалов (спутниковый телефон системы Globalstar можно приобрести менее чем за $1000), так и минут эфирного времени (около $1 за одну минуту).

Перспективы спутниковой связи

Несмотря на огромную популярность сотовой связи, можно предположить, что системы спутниковой связи все же будут отвоевывать рынок. В связи с ростом количества компаний, занимающихся космической доставкой, использованием “пакетного” вывода на орбиту нескольких спутников на одной ракете-носителе, затраты операторов, а с ними и цены на абонентское оборудование и стоимость услуг, несомненно, будут снижаться.

Происходящее уже сейчас взаимопроникновение систем сотовой и спутниковой связи, снижение цен на услуги операторов постепенно приведут к тому, что любой желающий, будь то рыбак-любитель или путешественник, потратив сумму чуть большую, чем стоимость обыкновенного сотового телефона, сможет приобрести “гибридное” устройство, позволяющее позвонить любимой жене или на работу из любой точки планеты.

Телефонное созвездие

Помимо систем Inmarsat, Globalstar и Iridium, оказанием услуг спутниковой связи занимаются и другие операторы. В июле 2001 года была введена в эксплуатацию система мобильной спутниковой связи Thuraya (в переводе с арабского — “Плеяды”), которая изначально предназначалась для обеспечения связи в Европе, Центральной и Северной Африке, на Ближнем и Среднем Востоке и Индии. Из всей территории России в зоне видимости системы находятся лишь часть юга и Урал.

Космический сегмент этой системы состоит из двух геостационарных спутников Thuraya-1 и Thuraya-2 и способных одновременно обслуживать до 13750 телефонных каналов. В ближайшее время планируется запуск третьего спутника, благодаря которому существенно расширится обслуживаемая территория России.

Несмотря на то, что Россия является одной из ведущих мировых держав, занимающихся интенсивными исследованиями космического пространства, отечественные системы мобильной спутниковой связи практически не развиты. Пожалуй, единственной заслуживающей внимания доморощенной системой является “Гонец”, на сегодняшний день состоящая из 8 спутников и предназначенная лишь для служебного использования — коммерческая эксплуатация системы не ведется.






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.