Средне- и низкоорбитальные спутники

Класс среднеорбитальных спутников пока не так популярен, как геостационар­ных и низкоорбитальных спутников. Среднеорбитальные спутникиобеспечивают диаметр покрытия от 10000 до 15000 км и задержку распространения сигнала 50 мс. Наиболее известной услугой, предоставляемой спутниками этого класса, является глобальная система навигации (Global Positioning System, GPS). GPS — это всеобщая система определения текущих координат пользователя на поверх­ности Земли или в околоземном пространстве. GPS состоит из 24 спутников, сети наземных станций слежения за ними и неограниченного количества пользо­вательских приемников-вычислителей. По радиосигналам спутников GPS-при-емники пользователей устойчиво и точно определяют координаты. Погрешности не превышают десятков метров. Этого вполне достаточно для решения задач на­вигации подвижных объектов (самолеты, корабли, космические аппараты, авто­мобили и т. д.).

Достоинства и недостатки низкоорбитальных спутниковпротивоположны соот­ветствующим качествам геостационарных спутников. Главное их достоинство — близость к Земле, а значит, пониженная мощность передатчиков, малые размеры антенн и небольшое время распространения сигнала (около 20-25 мс). Кроме того, их легче запускать. Основной недостаток — малая площадь покрытия, диа­метр которой составляет всего около 8000 км. Период оборота вокруг Земли такого спутника составляет 1,5-2 часа, и время видимости спутника наземной станцией составляет всего 20 минут. Это значит, что постоянная связь с помо­щью низкоорбитальных спутников может быть обеспечена, только когда на ор­бите находится достаточно большое их количество. Кроме того, атмосферное трение снижает срок службы таких спутников до 8-10 лет.

Если основным назначением геостационарных спутников является широковеща­ние и дальняя связь, то низкоорбитальные спутники рассматриваются как важ­ное средство поддержания мобильной связи.

В начале 90-х годов достоинства компактных терминальных устройств для низ­коорбитальных спутников показались руководителям компании Motorola более важными, чем их недостатки. Вместе с несколькими крупными партнерами эта компания начала проект Indium, который имел весьма амбициозную цель — соз­дать всемирную спутниковую сеть, обеспечивающую мобильную связь в любой точке земного шара. В конце 80-х еще не существовало такой плотной систе­мы сот мобильной телефонии, как сегодня, так что коммерческий успех казался обеспеченным.

В 1997 году группа из 66 спутников была запущена, а в 1998 году началась ком­мерческая эксплуатация системы Iridium. Спутники Indium действительно по­крывают всю поверхность земного шара, вращаясь по 6 орбитам, проходящим через полюсы Земли. На каждой орбите находится по 11 спутников, которые имеют передатчики на частоте 1,6 ГГц с полосой пропускания 10 МГц. Эта полоса расходуется 240 каналами по 41 кГц каждый. За счет многократного использова­ния частот система Iridium поддерживает 253 440 каналов, организуя системы скользящих по поверхности Земли сот. Для пользователей системы Iridium ос­новным видом услуги является телефонная связь (7 долларов в минуту) и пере­дача данных со скоростью 2,4 Кбит/с.

Спутники Iridium обладают значительным интеллектом, они могут, пользуясь специальными межспутниковыми каналами, передавать друг другу информацию со скоростью 25 Мбит/с. Поэтому телефонный вызов идет от спутникового теле­фона Iridium прямо на спутник, находящийся в зоне видимости. Затем этот спутник маршрутизирует вызов через систему промежуточных спутников тому спутнику, который в данный момент ближе к вызываемому абоненту. Система Iridium представляет собой сеть с полным собственным стеком протоколов, ко­торый обеспечивает всемирный роуминг.

К сожалению, коммерческие успехи Iridium оказались очень скромными, и через два года своего существования компания обанкротилась. Расчет на мобильных телефонных абонентов оказался неверным — к моменту начала работы наземная сеть сотовой связи уже покрывала большую часть территории развитых стран. А услуги по передаче данных со скоростью 2,4 Кбит/с не соответствовали по­требностям пользователей конца 20-го века.

Сегодня система Iridium снова работает, теперь уже с новым владельцем и но­вым именем — Iridium Satellite. У нее теперь более скромные планы, связанные с созданием местных систем связи в тех частях земного шара, где связь практиче­ски отсутствует. Программное обеспечение спутников модернизируется «на лету», что позволило повысить скорость передачи данных до 10 Кбит/с.

Другой известной системой низкоорбитальных спутников является Globalstar. В отличие от Iridium 48 низкоорбитальных спутников Globalstar выполняют тра­диционные для геостационарных спутников функции — принимают телефонные вызовы от мобильных абонентов и передают их ближайшей наземной базовой станции. Маршрутизацию вызовов выполняет базовая станция, которая переда­ет вызов базовой станции, ближайшей к спутнику, в зоне видимости которо­го находится вызываемый абонент. Межспутниковые каналы не используются. Помимо телефонных разговоров Globalstar также передает данные со скоростью 4,8 Кбит/с.

Еще одна LEO-сеть — Orbcomm предоставляет сервис, ориентированный на пе­редачу данных. К сожалению, доетавка сообщений осуществляется не в режиме реального времени. Если спутник невидим, терминал Orbcomm просто хранит пакеты, пока космический аппарат не войдет в зону видимости. Это приводит к чрезвычайно значительной неравномерности в передаче данных. Вместо при­вычных для пользователей Интернета задержек в доли секунды, в этой сети пау­зы иногда измеряются минутами.

Сегодня, когда стало ясно, что мобильная телефония будет поддерживаться э ос­новном наземными сотовыми сетями, ориентация многих спутниковых систем меняется, на первый план выходит предоставление скоростного доступа в Ин-г тернет. В число таких систем входит LEU-система Teledesic, одним из основате­лей которой является Билл Гейтс. В этой системе, создаваемой с начала 90-х годов, спутники представляют собой полноценные маршрутизаторы, соединенные межспутниковыми каналами 64 Кбит/с.

Создаются также системы доступа в Интернет на основе геостационарных спут­ников. К таким системам относятся Spaceway, Astrolink, Euro Skyway. Они ори­ентированы на использование антенн VSAT и обещают предоставлять пользова­телям каналы 2-20 Мбит/с.