Лекции 2010-го года (1130544), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Низкоорбитальная система спутниковой связи и передачиданных SKYBRIDGEСистема SKYBRIDGE предусматривает интеграцию наземных сетей связи (включаясотовые) и предоставляет следующие виды услуг:• Работа в сети Интернет в режимах обмена и доступа к электронным базам данных• Оплата покупок, рекламируемых в телевизионных программах• Дистанционное обучение, проведение видеоконференций, пересылка файлов,электронная почта• Видеотелефонная связь• Развлекательные телевизионные программы по заказу абонента, интерактивныекомпьютерные игры• Передача информации медицинской диагностики, дистанционные медицинскиеконсультацииДля регионов, в которых средства наземных сетей связи развиты слабо, системаSKYBRIDGE может стать основой их создания и наращивания на современном уровне.Запуск ИСЗ начался в 2001 г.
Предусматривается практически глобальная зонаобслуживания, ограниченная 68° ю.ш. и 68° с.ш. Космический сегмент состоит из 64спутников, расположенных на круговых орбитах с высотой 1475 км и наклоном 55°,которые разбиты на две подгруппы. В каждой подгруппе по 32 спутника, расположенныхпо четыре ИСЗ на каждой из восьми орбитальных плоскостей. Столь сложное построениеорбитальной группировки связано с оптимизацией системы SKYBRIDGE по критериюсовместимости работы с геостационарными системами в диапазоне частот 10–18 ГГц иусловием наилучшего обслуживания малонаселенных регионов Земли.
В системеприменяется многостанционный доступ CDMA/TDMA. Канальная скорость передачиданных на линии ИС3 - Земля составляет 41,5 Мбит/с, а Земля - ИСЗ – 5,2 Мбит/с. Рабочаяполоса частот передающего канала 22,6 МГц, (на линии ИСЗ - Земля) и 2,93 МГц (налинии Земля - ИСЗ). Энергетические параметры ИСЗ и наземных станции обеспечиваютдостижение вероятности ошибочного приема не более 10-6 на бит информации.120Абонентские станции имеют возможность вызова через центральную фидерную станцию,в зоне которой они находятся. Центральные фидерные станции обеспечиваютмаршрутизацию сигналов и стыковку с наземными сетями общего пользования.
Каждаятакая станция имеет зону действия диаметром около 350 км. Дополнительно междуцентральными станциями образованы высокоинформативные каналы связи, которые неимеют выхода в наземные сети общего пользования. При организации наземной сетииспользуется технология АТМ, которая обеспечивает быстрое и независимое расширениеабонентской сети.2.7.5.5. Система спутниковой связи и передачи данных TELEDESICСистема спутниковой связи TELEDESIC принципиально отличается от других системспутниковой связи как по назначению, так и по предполагаемым техническим решениям.В первую очередь, она обеспечивает не только фиксированных, но и подвижныхабонентов высококачественной телефонной связью, а также другие службы,нуждающиеся в обмене широкополосной информацией в глобальном масштабе.
По своейпотенциальной пропускной способности система сравнима с волоконнооптической ирассчитана на их совместную эксплуатацию в магистральных линиях связи. Основныеидейные создатели системы - фирма McCaw Cellular Communications,специализирующаяся на проводных сетях связи, и фирма Microsoft. Проектные работыначаты в 1990 г. Первоначально предполагалось, что с 2001 г.
начнется коммерческаяэксплуатация системы, однако она была перенесена на 2003 г. (запуск первогоэкспериментального ИСЗ произведен 27 февраля 1998 г.).Космический сегмент системы образован группировкой из 288 ИСЗ (рисунок 2-83),расположенных на круговых орбитах высотой 1375 км в 12 плоскостях с наклонением98,142° - 98,182° (солнечно-синхронные орбиты). На каждой орбите расположено 24действующих ИСЗ. Пространственное разнесение орбит в плоскости экватора - примерно18°.Рисунок 2-83. Вид космического аппарата системы Teledesic121Для обеспечения глобальной зоны обслуживания в системе TELEDESICпредусматриваются межспутниковые радиолинии.
Общая зона обслуживания разбита на20 000 локальных зон размером 100х100 км. Каждая локальная зона включает девятьпарциальных зон (ячеек) размером 53,3х53,3 км. Локальные зоны образуют «ленты»,параллельные экватору (250 локальных зон вдоль экватора с уменьшением их числа кполюсам). (Рисунок 2-84). Каждый из действующих ИСЗ создает рабочую область,включающую 64 локальные зоны (диаметр 1400 км, 576 ячеек).При движении ИСЗ вдоль орбиты изменяется пространственная ориентация 64 лучейантенной системы, обеспечивая стационарность расположения ячеек. За каждой ячейкойзакреплен определенный заранее ресурс пропускной способности ИСЗ. В результатеможно достаточно точно описать границы обслуживаемых территорий, достоверно учестьплотность распределения потребителей и, соответственно, рационально использоватьпропускную способность каждого ИСЗ.
Кроме того, проще избежать интерференциисигналов. Межспутниковые радиолинии работают в диапазоне частот 60 ГГц, чтообеспечивает помехозащищенность системы. Максимальная дальность межспутниковойрадиолинии - 2586 км. Пропускная способность - 1,531 Гбит/сек.Рисунок 2-84. Формирование сетки ячеек в рабочей зоне ИСЗ TELEDESICНаземный сегмент состоит из различных терминалов. Для фиксированных абонентовпредусматриваются терминалы с антеннами диаметром 0,16-1,8 м, для мобильных - 0,08м. Мощность передающих устройств 0,01-4,7 Вт. Скорость передачи в зависимости оттипа терминала и его комплектации составляет 16 кбит/сек.
- 2,048 Мбит/сек. Дляорганизации высокоскоростных линий связи используются терминалы с антеннамидиаметром от 0,28 до 1,6 м при мощности передатчиков от 1 до 49 Вт в зависимости оттребуемой скорости потока от 155,5 Мбит/сек. до 1,24416 Гбит/сек.Каждый ИСЗ может поддерживать работу 16 высокоскоростных терминалов,находящихся в его рабочей зоне. Внутри отдельной ячейки предусмотрена возможностьорганизации сетей с пропускной способностью 1400 каналов по 16 кбит/сек. или 15каналов по 1,544 Мбит/сек. (возможна эквивалентная комбинация каналов).
Междуцентральными станциями системы и специальными государственными пользователями122предусматривается возможность организации сверхскоростных каналов от 155 Мбит/сек.до 2 Гбит/сек.2.7.5.6. Характерные особенности технической реализации системАнализ технических параметров перспективных систем (Таблицы 2-85, 2-86) позволяетвыявить характерные общие особенности их технической реализации.Таблица 2-85.
Сверхинформативные спутниковые системы на основе геостационарныхИСЗХарактеристикиASTROLINKSpaceWayCyberStarЗаявитель системыLockheedHughes Communications, Loral Space andIncCommunications Ltd.Martin Corp.НазначениеТЛФ, ПДТЛФ, ПД, видео ТЛФТЛФ, ПД, видео ТЛФЗона обслуживанияГлобальнаяГлобальнаяСеверная Америка,Европа, Восточная АзияГод запуска первого ИСЗ200020021999Начало эксплуатациисистемы, год200320042001Число ИСЗ9173Число орбитальных позиций553Срок службы ИСЗ, лет12512Мощность солнечныхбатарей, кВт10,5117,6Масса ИСЗ (сухая), кг218520001750Рабочий диапазон частотКаKa, KuКаЧисло стволов5048 (Ka) + 24 (Ku)40Число лучей1944827Пропускная способность ИСЗ, 9,6Гбит/сек.4,44,9Межспутниковая радиолиния: 606060рабочий диапазон частот, ГГцПропускная способность,Гбит/сек.1,01,01,0Стоимость системы, млрд.долл.45,11,05Таблица 2-86.
Сверхинформативные спутниковые системы на основе низкоорбитальныхИСЗХарактеристикиSKYBRIDGETELEDESICЗаявитель системыAlcatel Telecom (Франция)Teledesic Corp. (США)НазначениеТЛФ, ПД, видео ТЛФТЛФ, ПД, сверхширокополосная ПДНачало запусков ИСЗ, год20012002Начало эксплуатации системы,год20032003Зона обслуживанияГлобальная (64°ю.ш - 64°с.ш.)Глобальная123Число ИСЗ (орбита)64 (НКО)288 (НКО)Параметры орбиты: высота,наклонение1475 км, 55°1375 км, 98,2°Срок службы ИСЗ, лет810Мощность солнечных батарей,кВт311,6Масса ИСЗ при запуске, кг800800Рабочий диапазон частотKuКаЧисло лучей4564Пропускная способность ИСЗ,Гбит/сек.113,3Межспутниковая радиолинияотсутствуетРабочий диапазон частот, ГГц60Пропускная способность,Гбит/сек.1,531Стоимость системы, млрд.
долл.5,19Практически все заявленные системы будут работать в Ка-диапазоне частот (20/30 ГГц),который будет активно осваиваться в XXI в. Многочисленные эксперименты и началовнедрения этого диапазона в практику к настоящему времени уже проведены.Другая существенная особенность — наличие межспутниковых радиолиний как длясистем, основанных на низкоорбитальных ИСЗ, так и на геостационарных. Причем во всехбез исключения случаях используется диапазон частот 60 ГГц. Интересно, что, несмотряна активное предложение использовать в межспутниковых радиолиниях оптическийдиапазон частот, при переходе к практической реализации предпочтение было отданодиапазону 60 ГГц.Новым техническим решением, которое предусмотрено во всех системах, являетсяиспользование на геостационарных ИСЗ зеркальных многолучевых антенн с числом лучейв несколько десятков. Как правило, лучи имеют ширину диаграммы направленности (ДН)1-2° и обеспечивают «плотное» покрытие рабочей зоны.
Для каждого луча выделен свойчастотный ствол (стволы) ретранслятора. Смежные лучи развязаны по частоте, анесмежные с совпадающими частотами — по поляризации и (или) пространству.Для реализации антенных систем низкоорбитальных ИСЗ также предусматриваетсямноголучевая технология, но она имеет принципиально другую основу, отличную отиспользуемой на геостационарных ИСЗ.
Правомернее называть такие антенны антеннамис веерной ДН. Как правило, практическая реализация таких антенн основана наиспользовании фазированных антенных решеток (ФАР). Такая антенна представляетсобой решетку из отдельных антенн, ДН которых можно формировать и управлятьнезависимо. Поддержание точек прицеливания лучей при движении ИСЗ по орбитеосуществляется за счет дискретного переключения фазовращателей в матрицеформирования лучей.Ретрансляционная аппаратура перспективных ИСЗ, как правило, предполагаеткоммутацию каналов, обеспечивая полносвязность системы (связь «каждый с каждым»).При этом, как правило, разделение каналов осуществляется традиционным способом: налинии Земля-ИСЗ используется режим FDMA, а ИСЗ-Земля - TDMA (либо модификации124этого режима).
Интересно отметить, что кодовое разделение каналов (режим CDMA) неиспользуется. Представленные системы принципиально отличаются от существующих внастоящее время как по пропускной способности, так и по экономической эффективности.По-видимому, в ближайшие несколько лет будут заявлены и новые сверхинформативныеспутниковые системы. Уже сегодня активно идет процесс их системной интеграции(например, системное объединение космических группировок геостационарных,среднеорбитальных и низкоорбитальных ИСЗ).Начало эксплуатации сверхинформативных систем позволит предоставить абонентампринципиально новые услуги связи, например, видеотелефонную связь, формированиепакета телевизионных программ по заказу абонента и многое другое.
Из этого, конечноже, не следует, что в XXI в. не будут развиваться глобальные, континентальные инациональные спутниковые системы, действующие сегодня. Однако уже в начале XXI в.постепенное насыщение рынка телекоммуникаций приведет к необходимости пересмотраих организационной структуры, стратегических планов развития и взаимной техническойи коммерческой координации с целью оптимального участия в формировании и созданииединого мирового информационного пространства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
