Перешкоди як трамвай, антирадар і погано обжатий кабель можуть вплинути на супутниковий канал
У будь-яких системах радіозв'язку, що стільникових, як супутникових, перешкоди — вічна проблема. Для супутникових ліній всі перешкоди можна розділити на два класи:місцеві та бортові.
Місцеві - це будь-які радіосигнали в робочій смузі частот системи зв'язку, що потрапляють на вхід приймача з ефіру. Супутникові системи в порівнянні з нашими звичними стільниковими значно чутливіші. Якщо ви кричите у вухо людині на відстані 1 метра, шум листя у дворі вас не хвилює. А от якщо ви стоїте на відстані кілометра і шепоче, то навіть за наявності у людини потрібного приймача листя заважатиме. Потужність на вході приймача порядку мінус 110 дБм або 1х10-14Вт. Все те саме, тільки замість листя — наземні радіоточки, трамваї, системи запалювання автомобілів, антирадари.
Трамвай та його друзі
Найбільш характерними та типовими джерелами місцевих перешкод для земних станцій супутникового зв'язку (ЗССС) діапазону С (частоти прийому 3,4–4,2 ГГц) є радіорелейні лінії та системи радіодоступу. Тому при виборі місця для розміщення антени ЗССС С-діапазону потрібно насамперед звертати увагу на наявність поблизу антени РРЛ, спрямованих або прямо в розкривши антени (можливість появи перешкод від цієї антени), або точно «в спину» антени (можливість появи перешкод від антени) РРЛ, що працює в парі з цією на іншій стороні прольоту).
Прийом у діапазоні Ku (10,9–12,7 ГГц) піддається дії перешкод від електротранспорту (трамваї та тролейбуси), старих (індукційних) систем запалювання автомобілів та автомобільних радарів. Тому, якщо ви розміщуєте антену ЗССС Ku-діапазону на даху будівлі в центрі міста та антенаповинна дивитися у бік жвавої вулиці, розумніше розмістити антену так, щоб антена ховалася від вулиці за зрізом даху. Тільки не поспішайте перевішувати свою тарілку, націлену на супутник із телеканалами.
Ну і звичайно, якщо після попереднього обстеження передбачуваного місця для встановлення антени виникли сумніви у «чистоті ефіру», то краще і правильніше зробити т.з. радіорозвідку: подивитися, що ж насправді відбувається в ефірі, чи є там потужні сигнали в районі передбачуваних робочих частот, і якщо присутні, то з якого напрямку вони приходять.
І насправді не все таке сумно, як може здатися. Практично з будь-якою місцевою перешкодою можна впоратися тим чи іншим способом. Принаймні на моїй пам'яті ще не було жодного випадку, коли ми не змогли б забезпечити прийнятну якість роботи каналів та сервісів через перешкоди. Хоча іноді справді доводилося застосовувати дуже нетривіальні рішення. Наприклад, зведення сітчастої огорожі по одній зі сторін антени (Павлодар, Казахстан) або переведення роботи одного з сегментів мережі «надання каналів на вимогу» на вкрай неефективну з точки зору використання смуги, зате дуже стійку до впливу перешкод модуляцію та кодування (термінали на постах ДІБДР у Краснодарському краї).
Перешкоди від апаратури супутникового зв'язку
Бортові перешкоди- тема набагато складніша і цікавіша. Будь-який супутник у цьому плані можна порівняти з плавальним басейном: чистота води в ньому насамперед залежить від тих, що купаються. Але якщо доступ у басейн можна досить легко обмежити, то на супутник теоретично може потрапити будь-який радіозасіб, що знаходиться всередині т.з. зони обслуговування цього супутника і випромінює у бік супутника з його робочихчастотах та з належною потужністю. Супутник принципово неспроможна відокремити корисні чи свої сигнали від заважають чи чужих; він просто перевипромінює у бік Землі все, що на нього так чи інакше потрапило. І якщо разом із корисним сигналом, що випромінюється однією із «законослухняних» ЗССС, на тій же частоті з боку Землі приходить перешкода, то у бік Землі піде вже сума «сигнал плюс перешкода». І виглядатиме це приблизно так:
Полога трапецієподібна лінія - огинаюча корисного сигналу. Високі «палиці» поверх неї – перешкода.
Наявність у смузі сигналу подібних перешкод призводить як мінімум до появи помилок на каналі, що зазнав впливу перешкоди. А як максимум — до повної непрацездатності каналу та всіх сервісів, що йдуть усередині нього.
Джерелом бортових перешкод, зазвичай, є самі ЗССС (хоча, звісно, годі було повністю виключати і можливість зловмисної чи цілеспрямованої постановки перешкод з допомогою деяких «спецсредств»). Найбільш типові причини появи перешкод (або, строго кажучи, будь-яких додаткових або небажаних сигналів) у спектрі випромінювання ЗССС наступні:
- Обрив обплетення кабелюабо наявність незатермінованого входу (входів) тракту передачі ЗССС. У цьому випадку така ЗССС може легко «підняти на борт» шматок місцевого ефіру: або УКХ/ФМ-мовлення (для ЗССС, що працюють з т.з. ПЧ70/140МГц, тобто з вхідними сигналами в смузі частот 50–180МГц ), або сигнали місцевих мереж стільникового зв'язку (для ЗССС, що працюють з ПЧ по L-Band, тобто з вхідними сигналами в смузі частот 950-1950 МГц).
- Несправність або робота в неправильному режиміодного з активних елементів передавального тракту ЗССС (модеми, конвертери частот, потужний підсилювач). «Ліс палиць» на зображенні вище — один із прикладів того, щоможе згенеруватися при цьому на виході тракту передачі такої ЗССС. Також досить типовий приклад - поява «плеч» у корисного сигналу ЗССС. Це відбувається тоді, коли один з активних елементів тракту ЗССС працює у перевантаженні. На картинці сигналу в цьому випадку знизу з'являється така собі підставка, яка по смузі вдвічі ширша за основний сигнал. «Плечі» у вигляді додаткового шуму потрапляють у смуги сусідніх каналів і можуть вплинути (іноді суттєво) на їхню роботу.
- Випадкове повторне включення ЗССС(або частини обладнання ЗССС), некоректно виведеної з експлуатації. Якщо ЗССС не потрібна, її, звісно, вимикають. Але при цьому недостатньо просто висмикнути вилку з розетки. Спершу треба як мінімум дати команду модему (а в деяких випадках і передавачу), щоб він вимкнув свою передачу. Тоді, якщо з тієї чи іншої причини хтось знову подасть харчування на обладнання, ЗССР не зможе при цьому мимоволі вийти в ефір. І, відповідно, не зможе нікому перешкодити.
- Ще слід згадати т.з. крос-поляризаційні перешкоди. Практично всі сучасні супутники використовують «поляризаційне ущільнення»: робота йде на тих самих частотах, але з різною поляризацією. Для діапазону З це переважно кругова поляризація — права і ліва (RHCP і LHCP), для діапазону Ku — лінійна, вертикальна і горизонтальна (V і H). Переважна більшість проблем виникає з ЗССС, що працюють у лінійній поляризації: опромінювальну систему такої ЗССС потрібно добре і правильно налаштувати при монтажі. Якщо цього не зроблено, то така ЗССС починає випромінювати як у своїй, так і зворотній (ортогональній) поляризації, створюючи перешкоди тим, хто працює в цій поляризації. Але це дуже добре видно для оператора супутникового сегмента (власникасупутника), і такі неправильно працюючі ЗССС обчислюються на один раз.
Головне і найважче завдання при появі перешкоди - обчислити, хто і звідки цю перешкоду може випромінювати. Але ще раз: перешкода може прилетіти на супутник від будь-якої ЗССС, яка хоч якось дивиться на цей супутник і розташована всередині «зони обслуговування». І ось, наприклад, картинка «зони обслуговування» фіксованого променя Ku-діапазону супутника «Експрес-АМ33»:
Мабуть, найпростіший випадок — це підйом на борт якоїсь ЗССС із ПЧ70/140МГц свого УКХ/ФМ-мовлення. Найчастіше обчислити таку ЗССС може сам оператор супутникової мережі, без допомоги оператора супутникового сегмента. Адже така проблемна ЗССС однозначно працює у тому ж транспондері супутника, де й спостерігається перешкода. А для таких великих операторів, як «Вимпелком», це, швидше за все, одна із ЗССС власної мережі. Хто конкретно — дізнатися не так уже й важко: більшість сучасних аналізаторів спектру мають режим «демодулятор ФМ». Налаштовуємось на перешкоду, слухаємо — і дуже скоро можна зрозуміти, що то за радіостанція. Ну а далі зовсім просто: вбиваємо назву радіостанції та її частоту мовлення в пошук, знаходимо місто, де вона веде мовлення на цій частоті, і порівнюємо зі списком розташування ЗССС з ПЧ.
Дещо складніше справа з обчисленням джерела перешкод у вигляді підйому на борт сигналів стільникового зв'язку. Тут не обійтися без допомоги оператора супутникового сегмента. Вони мають апаратура, здатна витягнути з сигналу стільникових мереж всю службову інформацію: назва мережі, ID оператора, номер БС тощо. буд.оператор може обчислити проблемну ЗССС. Ну і після цього — повідомити оператора, господаря ЗССС, що цю станцію потрібно терміново упорядковувати.
Найважчий випадок – це перешкоди незрозумілого походження, що виникають через збої в роботі апаратури ЗССС. Причому дуже часто такі перешкоди не є постійно, а з'являються і пропадають або, що ще гірше, постійно змінюють форму, амплітуду і частоту (нестаціонарна перешкода).
Тривіальний, але дуже складний та довгий шлях обчислення джерела такої перешкоди – це почергове відключення всіх ЗССС, які працюють через цей супутник. Зрозуміло, що це дуже непросте завдання: таких ЗССС можуть бути сотні. А вимикати їх треба не просто так, а саме в момент перешкоди. І вимикати бажано не "софтово", а шляхом зняття живлення з передавача. Зрозуміло, що скоординувати та успішно провести такі роботи практично неможливо.
Але вихід є. Сучасні методи обробки сигналів та застосування великих обчислювальних потужностей дозволяють практично творити чудеса. І для обчислення таких перешкод використовують спеціальні системи супутникової геолокації. Завдання антени будь-якої ЗССС - сформувати більш-менш вузький промінь у напрямку супутника. Але ширина цього променя однаково кінцева. До того ж у будь-якої антени є т.з. бічні пелюстки, куди йде частина енергії. Дуже незначна, але йде. Супутники на орбіті стоять досить щільно, відповідно, будь-яка ЗССС хоча б малу частину сигналу, що випромінюється, посилає не тільки на «свій» супутник, а й на сусідні.
Зрозуміло, що успішний пошук таких перешкод залежить від наявності підходящих «сусідних» супутників у потрібній точці. Але найчастіше відповідний «сусідний» супутник належить зовсім іншому оператору. І оскільки зі зростанням загальної кількості ЗССС проблема пошукутаких перешкод стала для кожного оператора досить гострою та актуальною, у 2009 році було створено «Асоціацію супутникових даних» (Space Data Association, SDA; www.space-data.org). Асоціація була створена трьома провідними світовими супутниковими операторами: Inmarsat (www.inmarsat.com), Intelsat (www.intelsat.com) та SES (www.ses.com), трохи пізніше до неї приєднався ще й Eutelsat (www.eutelsat.com) ).
Стандартизація методів, систем, апаратури та формату даних систем геолокації, обмін даними та базами даних між членами Асоціації дозволяють досить успішно обчислювати та усувати перешкоди на супутниках, що заважають нормальній роботі каналів та сервісів. Проте не можна дати гарантії, що перешкода буде однозначно або швидко обчислена та усунена. Особливо якщо ця перешкода відноситься до найскладнішого типу - "нестаціонарної перешкоди". Наприклад, SES "обчислив" і усунув джерело "нестаціонарної перешкоди", що істотно впливала на значну частину каналів/сервісів супутника NSS-703. Але для цього їм знадобилося два роки посиленої роботи. Ми, у свою чергу, надаємо посильну допомогу в пошуку перешкод: на прохання оператора ми піднімаємо несучу з однією з наших ЗССС, що близько розташована до району можливого знаходження джерела перешкоди. Це дозволяє провести оператору більш точне калібрування систем геолокації.
Ну і насамкінець — про «піратів»
У попередньому пості ставилося питання: «Чи може простий смертний самотужки з'єднати дві точки між собою без участі третіх осіб?» Або, перефразовуючи, «чи можна зробити супутниковий канал, і при цьому не платити власникам супутника за бортовий ресурс?»
Теоретично - можна, якщо обидві ваші станції знаходяться всередині «зони обслуговування», і якщо енергетика лінії, що піднімається з ваших станцій, достатня дляроботи каналу. Але давайте дивитися правді у вічі:
- Апаратура супутникового зв'язку мало того, що досить специфічна, так ще й і недешева. А якщо йдеться про більш-менш широкий канал, то маленькими «тазиками» тут не обійтися (див. попередню посаду, «енергетика супутникових ліній»). Тому передбачуваному «пірату» потрібні як мінімум зв'язки серед постачальників апаратури супутникового зв'язку. Ну і в нашого «пірата» має бути непоганий стартовий капітал.
- Встановлення та налаштування – вимагають специфічних знань. Розрахунок енергетики, хоча б прикидний — тим паче. Значить, наш пірат повинен бути не простим, а вченим піратом.
- Власники супутників досить уважно стежать за частотним ресурсом. І щоб довше залишатися непоміченим — «пірату» доведеться або піднімати вузький канал, або включати його на дуже нетривалий час. Витратити купу сил і грошей і задовольнятися каналом 9,6к протягом кількох годин — це якось не по-піратськи.
- Ну і якщо нашого «пірата» таки обчислять, то приписати йому можна дуже багато, починаючи від «незаконної підприємницької діяльності». Воно йому треба?