Спутниковые системы связи.

Существенным преимуществом спутниковых систем связи по сравнению с пейджинговой и сотовой является отсутствие огра­ничений по привязке к конкретной местности Земли.

Спутниковые системы связи в зависимости от предоставляе­мых услуг можно подразделить на следующие классы.

1. Системы пакетной передачи данных предназначены для пере­дачи в цифровом виде любых данных (телексных, факсимильных сообщений, компьютерных). Скорость пакетной передачи данных в космических системах связи составляет от единиц до сотен ки­лобайт в секунду. В этих системах не предъявляются жесткие требования к оперативности доставки сообщений. Например, в режи­ме «электронная почта» поступившая информация запоминается бортовым компьютером и доставляется корреспонденту в опреде­ленное время суток.

2. Системы речевой (радиотелефонной) спутниковой связи используют цифровую передачу сообщений в соответствии с междуна­родными стандартами: задержка сигнала на трассе распростране­ния не должна превышать 0,3 с, обслуживание абонентов должно быть непрерывным и происходить в реальном масштабе времени, а переговоры во время сеанса связи не должны прерываться.

3. Системы для определения местоположения (координат) потребителей, таких как автотранспортные, авиа - и морские средства.

Структура системы спутниковой связи включает в себя следу­ющие составляющие:

• космический сегмент, состоящий из нескольких спутников-ретрансляторов;

• наземный сегмент, содержащий центр управления системой, центр запуска космического аппарата (КА), командно-измерительные станции, центр управления связью и шлюзовые станции;

• пользовательский (абонентский) сегмент, осуществляющий связь при помощи персональных спутниковых терминалов;

• наземные сети связи, с которыми через интерфейс сопрягаются шлюзовые станции космической связи.

Космический сегмент представляет собой несколько спутни­ков-ретрансляторов, размещенных равномерно на определенных орбитах и образующих космическую группировку.

Космический аппарат связи содержит: центральный процес­сор, радиоэлектронное оборудование, антенные системы, систе­мы ориентации и стабилизации положения КА в пространстве, двигательную установку и систему электропитания.

Спутник в системе низкоорбитальной связи находится на вы­соте около 1000 км и движется со скоростью около 7 км/с. Время, в течение которого его можно наблюдать из некоторой точки по­верхности Земли (время видимости), не превышает 14 мин. После этого спутник «уходит» за линию горизонта.

Для поддержания непрерывной связи (например, при телефон­ном разговоре) необходимо, чтобы в тот момент, когда первый спутник покидает зону обслуживания, его заменял второй, а по­том третий. Это похоже на сотовую телефонную связь, где роль базовых станций выполняют спутники.

Для обеспечения связью абонентов не только в зоне видимос­ти одного КА, но и на всей территории Земли соседние спутники должны связываться между собой, передавая друг другу инфор­мацию.

Для надежного охвата всей территории Земли необходимо иметь большое число спутников. Необходимое число спутников уменьшается с увеличением высоты орбиты, так как увеличивается зона ви­димости. Благодаря этому снижается стоимость орбитальной груп­пировки и услуг связи. Но при этом из-за увеличения дальности связи неизбежно усложняются и удорожаются персональные спутниковые терминалы. Таким образом, число спутников в ор­битальной группировке является результатом компромисса меж­ду стоимостью и желаемым объемом услуг связи, с одной сто­роны, и простотой персонального спутникового терминала — с другой.

Системы спутниковой связи «Горизонт» и «Экспресс» в насто­ящее время обеспечивают телефонную связь, телевизионное и звуковое вещание, передачу потоков информации во многих регио­нах России, а также в ряде зарубежных стран. Система «Гори­зонт» с восемью космическими аппаратами на орбите с 1979 г. и по настоящее время является основной составной частью сети спут­никовой связи России. На базе КА «Горизонт» создан ряд независи­мых сетей: «Интерспутник», «Орбита», «Москва», «Москва-Глобальная».

Одним из направлений развития спутниковой связи в 1990-х гг. стали системы на базе низкоорбитальных КА с высотой орбиты 700—1500 км. Низкоорбитальные системы отличаются возможностью использования сравнительно недорогих малогаба­ритных спутниковых терминалов и позволяют обеспечить беспе­ребойную связь с терминалами, размещенными в любой точке Земли, но особенно эффективны при организации связи в регио­нах со слаборазвитой инфраструктурой.

К системам среднеорбитальной спутниковой связи от­носятся системы на базе КА, высота орбит которых находится в пределах 5—15 тыс. км. При таких орбитах время видимости одно­го спутника-ретранслятора доходит до нескольких часов, что по­зволяет уменьшить число спутников до 10—12.

Системы связи с использованием стационарных спут­ников предусматривают «зависание» спутника над заранее выб­ранными точками Земли. Такое «зависание» обеспечивается высо­той орбиты 35 875 км, на которой скорость перемещения КА со­впадает со скоростью вращения Земли. К преимуществам систем связи с использованием геостационарных спутников можно отне­сти отсутствие перерывов связи, охват связью 95 % поверхности Земли системой из трех геостационарных спутников.

Все системы глобальной спутниковой связи предлагают следу­ющий набор услуг:

• передача речи;

• передача факсимильных сообщений;

• передача данных;

• персональный радиовызов (пейджинг);

• определение местоположения абонента;

• глобальный роуминг.

Для организации персональной спутниковой связи применя­ются переносные персональные спутниковые терминалы (массой около 700 г) и мобильные терминалы (массой около 2,5 кг). Данные тер­миналы способны устанавливать связь между абонентами за 2 с, как и в системе сотовой связи.