Р.Л. Смелянский - Компьютерные сети. Том 1. Системы передачи данных (1130069), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Такой терминал '::;.,!' имеет антенну диаметром 0,5...2,5 и. способную излучать сигнал !!~"- мощностью 1 Вт, и может передавать данные со скоростью пример-,.'~: но 19,2 КбитУс, а принимать — со скоростью 512 Кбиз/с (см. подразд.;:,:.::~~~:; 5.6.8). В настоящее время США имеют около 30 геостационарных спут-:,-',':~";;.. ников, Канала — 8, Юго-Восточная Азия (включая Китай и Япо-.,~!;";-' нию) — 25, Россия — 20, Западная Европа — !О: !п1е!заг — 25, «Ин-',;:"~„"", терспутник» вЂ” ! 1, !птагааг — 8, Ецге1заг — 8 и АгаЬзаг — 4; кроме того,;.,':!~,", имеется около 60 военных, научных, а также теле- и радиотрансля-:::,'",,', ционных спутников (52!. 5.6.3.
Спутники с вьгсокозплиптической орбитой Первой спутниковой системой с высокозллиптической орбитой':-' бы:и советская «Молния», обеспечивающая трансляцию телеперелаг:„'" на всю территорию СССР. Обычно НЕО-спутник выводится на вьг-'л~-'~ гянутую эллиптическую орбиту, в одном из фокусов которой нахо "-ч," дится Земля. Поднимаясь на высоту около 40 тыс, км, а затем сни-":.'!!!';:. 270 жаясь, спутник проводит над заданной территорией 8...12 ч в сутки. после чего быстро облетает Землю с другой стороны на высоте около 500 км. Вследствие некоторых геофизических причин существуют только две стабильные эллиптические орбиты: с наклоном 63 и 116' к эх~агору При других углах наклона спутник постепенно сдвигается с заданной орбиты вследствие гравитационных возмушений Луны, несферичности Земли и других факторов. Высокая орбита НЕО-спутника обусловливает те же проблемы, что и у геостационарных систем (слабый сигнал, большая мощность передатчика и задержка распространения сигнала), а также добавляет и множество других: необходимость наличия наземных станций с антеннами, следящими за траекторией спутника в пределах почти полусферы небосвода, и сложных приемопередаюших устройств с большим динамическим диапазоном по чувствительности и выходной мощности (из-за сильного изменения дальности до спутника).
б.6.4. Среднеорбитальные и низкоорбитальные сггу'тники Теперь обсудим низкоорбитальные и среднеорбитальные спутниковые группировки, для которых характерны меньшие задержки„ лучшие энергетические показатели и низкая стоимость наземных терминалов. МЕО-спутники запускаются на промежуточные круговые орбиты, т.е. на высоты порядка 1О тыс.
км, где есть «просвет» между первым и вторым слоями Ван-Аллена. Совершая один оборот вокруг Земли за 6...7 ч, такой спутник остается видимым из какой-либо точки поверхности не более 1,5 ... 2,0 ч. Для обеспечения непрерывной связи создаются группы из 10 ... 12 спутников, равномерно расставленных по нескольким орбитам, с перекрываюШимися ориентациями антенн. Поскольку МЕО-спутники почти вчетверо ближе к Земле, чем ОЕО-спутники, то благодаря обратной квалратичной зависимости рассеивания энергии от расстояния они выигрывают у последних в энергетике больше чем на порядок, а время задержки их сигналов снижается до 120...130 мс. На борту МЕО-спутников не устанавливается много транспондеров, там не требуются мошные передатчики, а значит, спутниковая платформа может быть меньше и легче (порядка 0,5 т) по сравнению с платформой ОЕО-спутников 1на 1...3 т), т.е.
выводить их на орбиту могут менее мощные и более дешевые ракеты. Кроме того, МЕО-спутники могут быть запущены на полярную орбиту, чтобы закрыть и полярные зоны, которые не охватывают геостационарные спутники. Все это делает связь через МЕО- спутники, гораздо качественнее и дешевле, чем через ОЕО-спутники. Среднеорбитальные спутники имеют еще одно достоинство (уже по 271 сравнению с ЕЕО-спузниками); времени пребывания их «под соли- -''-~ цем» хватает лля полной перезарядки батарей. Таким образом сни-,.' жается зависимость от аккумуляторов — самых короткоживущих.:1 компонентов платформы — и повышается средний срок службы этих ! спутников„составляющий 1О... 12 лет.
Применение ядерных источ- ) ников энергии пока ограничивается их массой и высоким уровнем '( радиации. Среднеорбитальные системы более эффективны при построении .,:,' сетей региональной связи с узловыми наземными станциями и «по-,', следней милей» в виде проводных или радиосетсй, а также для орга- .:;,' низации массовой персональной связи, в том числе щирокополоснои. !,;., После освоения диапазонов миллиметровых волн с полосой пропу- в скания, эквивалентной полосе пропускания хорошей оптоволоконной ~ линии, по каналам связи можно будет осуществлять доступ к Интер- ';-."~ нету, передавать мультимедийную информацию, видеопрограммы и;'=; прочие многоканальные радио- и телеудовольствия. Такие проекты -," уже прорабатываются в США, например проект!СО корпорации-:,'! 1птагза( (см. далее).
Хотя один МЕО-спутник намного дешевле двух трехтонных гео-";1 стационарных спутников, для создания «эквивалентного» покрытия.':„:, их требуется больше. Именно поэтому системы на МЕО-спутниках:а оказываются дороже ОЕО-систем, что и доказал проект 1СО, рас-:::;; ходы на который уже превысили 1,б млрд лолл. И, наконец, низкоорбитальные, или ЕЕО-спутники, движущиеся '!, на высотах от 500 до 1500 км. Ниже 500 км спутники не опускают, !;:, поскольку в этом случае их начинает тормозить атмосфера Земли '1 (хотя и очень разреженная) и они начинают намного интенсивнее ':,':;- «сваливаться» к Земле. Малый период обращения (в среднем они:.-':.~ делают один оборот вокруг Земли за 100...120 мин) сокращает время "'1 пребывания спутника в пределах видимости из одной точки поверх- ';:~ ности до 10...15 мин.
Существенно лучшие энергетические характеристики ЕЕО-спут-, ',',': ников позволяют уменьшить наземные терминалы до размеров обыч-;;,' ного сотового телефона или радиомодема. Однако, как и в случае с,:~ МЕО-спутниками, для обеспечения постоянной связи требуются-,.',;; группировки из нескольких десятков ЕЕО-спутников, цепочками.';-,",'., вращаюгцихся на разнесенных орбитах, при этом чем ниже орбита,:,::,';:. тем больше требуется спутников и орбит, причем важно точно под-:;:;.
держивать взаимное расположение спутников. ЕЕО-спутники проигрывают своим более «высоким» конкурентам:, во времени жизни из-за частого переключения энергетической си-;-'," стемы с солнечных батарей на аккумуляторы и соответственно из-за,!..": увеличения числа циклов зарядки-разрядки батарей, вследствие чего:-."-:: срок их службы составляет 5 ... Я лет.
Обычно ) ЕО-спутник несет один.:~~ транспондер, реже два или три, один из которых резервный. Однако,.':,;:::. по сравнению с С ЕО-спутниками на них чаще устанавливается слож-'!!;-,,. 272 ная электронная аппаратура коммутации потоков в целях осуШествления «интеллектуальной» межспутниковой связи с четырьмя соседями, при этом число необходимых станций может быть небольшим.
Первый проект использования ЕЕО-спутников «Иридиум» выдвинула компания «Моторола» в 1990 г. Идея была очень проста: когда пятно луча одного спутника уходило из определенного места, к этому месту подлетал другой спутник, пятно которого охватывшю это место. Подлетевший спутник «подхватывал«передачу-прием, которую вел улетающий спутник, и связь сохранялась. Компания подсчитала, что для реализации этой идеи потребуется 77 спутников на высоте 750 км. Позднее, после уточнения параметров проекта, это число сократилось до 66.
Этот проект получил название «Иридиум» (по названию 77-го элемента из Химической таблицы Д. И. Менделеева). Основной целью этого проекта являлось обеспечение связи с наземными средствами (даже портативными) по всей поверхности Земли. Этот проект вызвал ожесточенную конкуренцию со стороны других компаний: все захотели строить низколетящие спутниковые системы. Было предложено множество других проектов, но все они похожи на «Иридиум», поэтому мы рассмотрим его. Проект предполагал размещение на высоте 750 км вдоль меридиана на расстоянии 32 друг от друга 11 спутников, таких ожерелий требуется шесть.
Каждый спутник может обеспечить радиоконтакт лля 48 зон. Всего система поддерживает одновременно 1628 зон, покрывающих Землю. Поскольку площадь поверхности Земли равна 361 млн км~, нетрудно подсчитать„что одно пятно покрывает около 222 тыс. км~. Каждая сота (пятно) имеет 174 дуплексных канала на частоте обычного сотового радиотелефона. Таким образом, во всем мире поддерживаются 283 272 канала. При этом некоторые из них используются для обеспечения вещательной передачи текстовой информации (пейджинга) и для навигации, т.е.
не требуют большой пропускной способности. Итак, лля низкоорбитальных систем характерны: малая область покрытия; ° малая задержка сигнала и низкая стоимость; ° использование маломощного сигнала; ° высокая наземная скорость спутника; ° короткое время жизни спутника (по сравнению с геостационарными). 5.5.5. Канальный уровень в спутниковых сетвх Спутник связи имеет обычно несколько транспондеров, Каждый транспондер управляет лучом, покрываюШим определенную часть поверхности Земли. При этом луч может создавать большую зону (до 273 10 000 км в поперечнике) или маленькую (до 250 км). Транспондер принимает сигналы от станций, расположенных в зоне луча, на одной частоте и может передавать на эти станции сигналы на другой частоте. Луч нацеливается на определенную зону, антенна передает несколько кадров, и луч перемешается в другую зону. Время, в течение которого луч фиксируется в на определенной зоне, называется временем скважности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
