Выполнила студентка группы 09-ОЗИ2
Луговец Е.И..
Преподаватель:
Дракин А.Ю.

«Спутниковые системы связи»

Введение

В последние годы в России всё активнее внедряются современные виды и средства связи. Но, если сотовый радиотелефон уже стал привычным, то аппарат персональной спутниковой связи (спутниковый терминал)пока еще редкость. Анализ развития подобных средств связи показывает, что уже в скором будущем мы станем свидетелями повседневного применения систем персональной спутниковой связи (СПСС). Близится время объединения наземных и спутниковых систем в глобальную систему связи. Персональная связь станет возможной в глобальном масштабе, т.е. будет обеспечена досягаемость абонента в любой точке мира путем набора его телефонного номера, не зависящего от местонахождения абонента. Но прежде, чем это станет реальностью, системы спутниковой связи должны будут успешно выдержать испытания и подтвердить заявленные технические характеристики и экономические показатели и процессе коммерческой эксплуатации. Что же касается потребителей, то, чтобы сделать правильный выбор, им придется научиться хорошо ориентироваться во множестве предложений.
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.
Бесперебойная работа спутниковых терминалов на протяжении длительного времени подтверждается высоким уровнем подготовки всех служб, отвечающих за эксплуатацию сети.
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.

Технические аспекты систем спутниковой связи

В настоящее время во многих регионах мира стали широко использоваться системы спутниковой связи (ССС), являющиеся неотъемлемой частью инфраструктуры телекоммуникаций большинства стран. Но не только промышленно развитые страны с разнообразными современными сетями телекоммуникаций, но все чаще и развивающиеся страны успешно внедряют ССС. Новые спутниковые приложения обеспечивают быстрое создание новых широковещательных служб и частных сетей.
Итак, спутниковая связь-это такой вид радиосвязи, который основан на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов и может быть применен между земными станциями (стационарными, подвижными).
Не смотря на то, что коммерческое использование геосинхронных спутников связи началось почти 25 лет назад, их широкое применение в сетях связи стало возможным лишь в начале 1980-х годов. Телевидение, телефония, широкополосная передача данных продолжают доминировать в списке услуг ССС. Современные системы спутниковой связи предоставляют беспрецедентные возможности для развития частных сетей, организации служб связи типа "точка-точка" и "точка-множество точек".
ССС состоит из трех базисных частей: космического сегмента, сигнальной части и наземного сегмента (рис. 1). Космический сегмент охватывает вопросы проектирования спутника, расчета орбиты и запуска спутника. Сигнальная часть включает вопросы используемого спектра частоты, влияния расстояния на организацию и поддержание связи, источники интерференции сигнала, схем модуляции и протоколов передачи. Наземный сегмент включает размещение и конструкцию ЗС, типы антенн, используемых для различных приложений, схемы мультиплексирования, обеспечивающие эффективный доступ к каналам спутника. Космический сегмент, сигнальная часть и наземный сегмент обсуждаются в следующих разделах.

Рисунок 1.

Мобильная спутниковая связь — это система беспроводных телекоммуникаций, которая дает возможность голосовой телефонной связи, передачи факсимильных сообщений и компьютерных данных любого формата.

Большинство систем спутниковой связи состоит из трех сегментов:

Космического — то есть орбитальной спутниковой группировки;
Наземного — наземных станций спутниковой связи;
Пользовательского — оборудования — телефонов и терминалов, которыми пользуются абоненты.

Области применения и возможности той или иной системы спутниковой связи зависят, во-первых, от того, какие спутники используются в данной системе и, во-вторых, от особенностей построения орбитальной группировки.
Параметры абонентского оборудования — габариты, вес, некоторые технические характеристики и возможности, напрямую зависят от того, какие спутники используются той или иной системой.
Зоны покрытия спутниковых систем зависят от построения спутниковых группировок и наличия в том или ином регионе наземных станций спутниковой связи.
Земные станции систем мобильной спутниковой связи не только предают сигналы, поступающие от абонентов к адресатам, но и осуществляют слежение и контроль за положением спутников на орбите, а также собирают данные о состоянии спутников и их бортовых систем.

Как происходит передача сигнала?

Схема передачи сигнала довольно проста. Разберем ее на примере обычного телефонного звонка.
Итак, звонок с вашего спутникового терминала (телефона) поступает прямиком на спутник, находящийся на околоземной орбите, далее сигнал со спутника передается на земную станцию спутниковой связи, с которой переходит в телефонный сети общего пользования. Практически тоже самое, но в обратной последовательности происходит в случае, когда вам звонят на спутниковый телефон. В основе передачи информации, будь то факсимильное сообщение или компьютерные данные лежит аналогичная схема.

Преимущества и ограничения ССС.

ССС имеют уникальные особенности, отличающие их от других систем связи. Некоторые особенности обеспечивают преимущества, делающие спутниковую связь привлекательной для ряда приложений. Другие создают ограничения, которые неприемлемы при реализации некоторых прикладных задач.

ССС имеет ряд преимуществ:

Стоимость передачи через спутник по одному соединению не зависит от расстояния между передающей и принимающей ЗС.
Широкая полоса пропускания.
Малая вероятность ошибки.

Ограничения в использовании ССС:

Значительная задержка.
Размеры ЗС
Защита от несанкционированного доступа к информации. Интерференция

Влияние упомянутых преимуществ и ограничений на выбор спутниковых систем для частных сетей довольно значительно. Решение об использовании ССС, а не распределенных наземных сетей, всякий раз необходимо экономически обосновать. Все более возрастающую конкуренцию ССС составляют оптоволоконные сети связи [ЕфимушкинВ.А. Технические аспекты систем спутниковой связи Электронный ресурс. URL: http://www.ods.com.ua/win/rus/net-tech/sat/tehaspect.html].

Обзор систем спутниковой связи

Пользователю спутникового телефона доступна качественная телефонная связь (а с недавних пор и видеосвязь) практически из любой точки земного шара. Это достигается непосредственной передачей радиосигнала с телефонного аппарата на один из спутников той или иной глобальной системы связи. Таким образом, выбор определенной модели спутникового телефона зависит лишь от конкретных задач, для которых он приобретается (например, возможность передачи факсимильных сообщений или такой специфический случай, как работа в полярных областях земного шара, где работают только определенные спутниковые системы).
На сегодняшний день можно говорить о трех системах спутниковой связи: Inmarsat, Global Star и ICO. Система спутниковой связи Iridium прекратила свое существование. Пользователи мобильных телефонов Iridium могут использовать их до момента вывода спутников с орбиты и их затопления.

Inmarsat был основан в 1979 в целях обеспечения спутниковой связи морского транспорта, и как средство связи на случай стихийных бедствий и для проведения спасательных операций. С тех пор межправительственная организация Inmarsat, объединяющая на сегодняшний день 86 стран, расширила рынок пользователей связи. В дополнение к морскому транспорту, сегодняшние типичные пользователи включают в себя журналистов, службы вещания, службы спасения и оказания медицинской помощи, операторов наземного транспорта, авиационные линии, пассажиров авиалайнеров и авиадиспетчеров, правительственных служащих, национальные учреждения скорой помощи и гражданской обороны, глав государства.
Мобильные и портативные терминалы для использования со спутниковой системой Inmarsat производятся многими крупными производителями электрооборудования и их продажа и обслуживание осуществляется агентствами всего мира.

Globalstar представляет собой консорциум из международных телекоммуникационных компаний, основанный в 1991 году. Система Globalstar разработана для предоставления высококачественных спутниковых услуг для широкого круга пользователей, включающих голосовую связь, службу коротких сообщений, роуминг, позиционирование, факсимильную связь, передачу данных.
Мобильные телефоны системы Globalstar , производимые фирмами Ericsson, QUALCOMM и Telit могут быть использованы как для спутниковой, так и для наземной связи (All-in-one Phones).
Компания ICO Global Communications была образована в январе 1995 года с первоначальным акционерным капиталом 1,4 млрд. US$ с целью создания глобальной мобильной системы персональной связи на базе спутников земли.
Начиная с 2002-го года, ICO обеспечит цифровую двустороннюю передачу голоса, данных, факсимильных и коротких текстовых сообщений абонентам по всему миру с помощью ручных портативных телефонов ICO, похожих по внешнему виду, размерам и весу на телефоны системы GSM.
Международные стандарты на телефоны ICO в настоящее время разрабатываются. Ожидается, что принятие таких стандартов значительно упростит получение местных разрешений на применение телефонов ICO во всем мире [Обзор систем спутниковой связи.- 2006 Электронный ресурс. URL: http://www.radioscanner.ru/info/article96].

Рассмотрим основные направления применения систем спутниковой связи.

Магистральная спутниковая связь
Изначально возникновение спутниковой связи было продиктовано потребностями передачи больших объёмов информации. Первой системой спутниковой связи стала система Intelsat, затем были созданы аналогичные региональные организации (Eutelsat, Arabsat и другие). С течением времени доля передачи речи в общем объёме магистрального трафика постоянно снижалась, уступая место передаче данных.
С развитием волоконно-оптических сетей последние начали вытеснять спутниковую связь с рынка магистральной связи 3

Системы VSAT

Системы VSAT (Very Small Aperture Terminal — терминал с очень маленькой апертурой) предоставляют услуги спутниковой связи клиентам (как правило, небольшим организациям), которым не требуется высокая пропускная способность канала. Скорость передачи данных для VSAT-терминала обычно не превышает 2048 кбит/с.
Слова «очень маленькая апертура» относятся к размерам антенн терминалов по сравнению с размерами более старых антенн магистральных систем связи. VSAT-терминалы, работающие в C-диапазоне, обычно используют антенны диаметром 1,8-2,4 м, в Ku-диапазоне — 0,75-1,8 м.
В системах VSAT применяется технология предоставления каналов по требованию.[ Спутниковая связь – материал из Викепедии (свободная энциклопедия) Электронный ресурс. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%EF%F3%F2%ED%E8%EA%EE%E2%E0%FF_%F1%E2%FF%E7%FC#.D0.9F.D1.80.D0.B8.D0.BC.D0.B5.D0.BD.D0.B5.D0.BD.D0.B8.D0.B5_.D1.81.D0.BF.D1.83.D1.82.D0.BD.D0.B8.D0.BA.D0.BE.D0.B2.D0.BE.D0.B9_.D1.81.D0.B2.D1.8F.D0.B7.D0.B8].
Один из крупнейших федеральных операторов спутниковой связи класса VSAT является группа компаний AltegroSky, которая предоставляет полный спектр услуг широкополосной спутниковой связи на всей территории РФ и СНГ; имеет собственную сетевую инфраструктуру с общей пропускной способностью – более 100 Мбит/с, более 5950 VAST терминалов; занимает лидирующие позиции на рынке и в телекоммуникационном сообществе и предоставляет эффективные телекоммуникационные решения для государства, бизнеса и частных лиц.

Системы подвижной спутниковой связи

Особенностью большинства систем подвижной спутниковой связи является маленький размер антенны терминала, что затрудняет прием сигнала. Для того, чтобы мощность сигнала, достигающего приемника, была достаточной, применяют одно из двух решений:
Спутники располагаются на геостационарной орбите. Поскольку эта орбита удалена от Земли на расстояние 35786 км, на спутник требуется установить мощный передатчик. Этот подход используется системой Inmarsat (основной задачей которой является предоставление услуг связи морским судам) и некоторыми региональными операторами персональной спутниковой связи (например, Thuraya).
Множество спутников располагается на наклонных или полярных орбитах. При этом требуемая мощность передатчика не так высока, и стоимость вывода спутника на орбиту ниже. Однако такой подход требует не только большого числа спутников, но и разветвленной сети наземных коммутаторов. Подобный метод используется операторами Iridium и Globalstar.
С операторами персональной спутниковой связи конкурируют операторы сотовой связи. Характерно, что как Globalstar, так и Iridium испытывали серьёзные финансовые затруднения, которые довели Iridium до реорганизационного банкротства в 1999 г.
В декабре 2006 года был запущен экспериментальный геостационарный спутник Кику-8 с рекордно большой площадью антенны, который предполагается использовать для отработки технологии работы спутниковой связи с мобильными устройствами, не превышающими по размерам сотовые телефоны.

Спутниковый интернет

Спутниковая связь находит применение в организации «последней мили» (канала связи между интернет-провайдером и клиентом), особенно в местах со слабо развитой инфраструктурой.
Особенностями такого вида доступа являются:

Разделение входящего и исходящего трафика и привлечение дополнительных технологий для их совмещения. Поэтому такие соединения называют асимметричными.
Одновременное использование входящего спутникового канала несколькими (например 200-ми) пользователями: через спутник одновременно передаются данные для всех клиентов «вперемешку», фильтрацией ненужных данных занимается клиентский терминал.

Заключение

Последними достижениями технологии в области спутниковой связи были подчеркнуты большинство потенциальных возможностях ССС в расширении пропускной способности каналов передачи, разработке и внедрении новых служб связи.
ССС постоянно и ревниво сравниваются с волоконно-оптическими сетями связи. Внедрение этих сетей ускоряется в связи с быстрым технологическим развитием соответствующих областей волоконной оптики, что заставляет задаться вопросом о судьбе ССС. Любителям спутниковой связи нужно оставаться оптимистами: эволюционно/революционным преобразованиям подвержены, как следовало ожидать, и ССС. Например, разработка и, главное, внедрение конкатенирующего (составного) кодирования резко уменьшают вероятность возникновения неисправленной побитовой ошибки, что, в свою очередь, позволяет преодолеть главную проблему ССС - туман и дождь.

Список использованной литературы

Ефимушкин В.А. Технические аспекты систем спутниковой связи Электронный ресурс. URL: http://www.ods.com.ua/win/rus/net-tech/sat/tehaspect.html
Обзор систем спутниковой связи.- 2006 Электронный ресурс. URL: http://www.radioscanner.ru/info/article96
Спутниковая связь – материал из Викепедии (свободная энциклопедия) Электронный ресурс. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%EF%F3%F2%ED%E8%EA%EE%E2%E0%FF_%F1%E2%FF%E7%FC#.D0.9F.D1.80.D0.B8.D0.BC.D0.B5.D0.BD.D0.B5.D0.BD.D0.B8.D0.B5_.D1.81.D0.BF.D1.83.D1.82.D0.BD.D0.B8.D0.BA.D0.BE.D0.B2.D0.BE.D0.B9_.D1.81.D0.B2.D1.8F.D0.B7.D0.B8