Супутникові системи мобільного зв’язку на морському транспорті

Особливості побудови сучасних супутникових систем мобільного зв'язку

Прогрес науки і техніки в галузі космічних технологій, освоєння нових частотних діапазонів, досягнення у розробці апаратури радіозв'язку дозволили підійти до якісно нового етапу розвитку систем та засобів зв'язку, у тому числі на користь морської рухомої супутникової служби.

Так, поряд із традиційними системами супутникового зв'язку, представленими терміналами суднових станцій ІНМАРСАТ і працюючими через чотири геостаціонарні супутники (GEO), в даний час активно розвиваються глобальні супутникові системи мобільного зв'язку (ССМС) на основі угруповань космічних апаратів, що працюють на інших типах орбіт: Little LEO, Big LEO, MEO, NEO (Near Earth Orbit).

Група Little LEO використовує невеликі космічні апарати (КА), що розміщуються на низьких кругових орбітах висотою до 1000 км. Основне призначення ССМС цієї групи - передача даних як коротких пакетів повідомлень, організація електронної пошти, визначення розташування об'єктів біля.

Сумарна зона обслуговування одного КА має діаметр щонайменше 4000 км. Вибір відповідних частотних діапазонів, класів випромінювань, швидкостей передачі дає змогу отримувати стандарти з пропускною здатністю близько 1200 каналів на один бортовий комплекс. У групі Big LEO працюють широко поширені стандарти супутникових систем персонального мобільного зв'язку Iridium, Globalstar, "Сигнал". Група МЕО включає угруповання КА середньовисотних орбіт висотою 5000 - 15000 км. Кількість КА на орбітах менша, ніж у випадках LEO. Параболічні антени бортових комплексів дозволяють формувати зони обслуговування поверхні Землі з діаметром порядку 7 - 8тис. км. При цьому кількість парціальних променів також невелика. Термін служби КА групи МЕО істотно більший, ніж у групі LEO, проте для забезпечення необхідних енергетичних потенціалів на лініях зв'язку потрібне значне збільшення рівня енергетики бортового обладнання, що призводить до збільшення маси КА до 2,5 - 3 тонн.

До групи МЕО належать стандарти РСМС Odyssey, ISO, Ellipse. Супутникові системи, що використовують високоеліптичні орбіти (група NEO), поки що не знаходять широкого застосування організації персонального супутникового зв'язку через низьких потенціалів радіоліній земля-космос. Однак група NEO, а також GEO успішно застосовуються при побудові спеціальних космічних систем зв'язку, передачі даних, організації каналів і систем Internet для прямого телевізійного та радіомовлення.

Система мобільного супутникового зв'язку Globalstar

Система Globalstar (група Big LEO) розроблена в 1991 році для надання високоякісних послуг супутникового зв'язку широкому колу користувачів і забезпечує:

- передачу даних та факсимільних повідомлень зі швидкістю до 9 кб/с;

- передачу та прийом коротких повідомлень (SMS);

- Автоматичний глобальний роумінг;

- Виклик аварійних служб;

Карта покриття Глобалстар

Система складається з трьох основних сегментів: космічного, наземного та абонентського. Космічний сегмент системи Globalstar складає угруповання з 48 основних та 4 резервних КА вагою близько 450 кг кожен, які розміщені на кругових орбітах у 8 площинах. Висота орбіти - 1414 км, спосіб орбіти - 52°, кількість КА на орбіті - 6. Зрушення між КА в сусідніх орбітах становлять 7,5°, що дозволяє формувати зону покриттяодночасно двома КА. У складі бортового радіокомплексу працюють: приймальна антена L-діаназону (1610,0 - 1626,5 МГц) для направлення користувач - КА; передавальна антена S-діапазоіа (2483,5 - 2500,0 МГц) для направлення КА - користувач; рупорні антени С - діапазону передачі КА - станція сполучення (6875,95 - 7052,9 МГц) і прийому (5091,0 - 5250,0 МГц).

Міжсупутниковий зв'язок відсутній. Бортове джерело енергопостачання виконане у вигляді сонячних панелей потужністю 1,1 кВт. В якості бортових антен S і L діапазонів застосовуються автоматичні ФАР, що формують 16 парціальних променів зі змінним коефіцієнтом підсилення променя. Смуги L і S діапазонів розбиті на 13 піддіапазонів (субканалів) з шириною смуги 1,25 МГц. У субканалах реалізовано технологію CDMA. При цьому забезпечується одночасна організація користувача каналу через кілька КА, м'яка естафетна передача від променя до променя, від супутника до супутника, адаптивне керування потужністю бортового та абонентського передавача.

Основні якісні показники послуг зв'язку системи Globalstar такі:

- Коефіцієнт помилок передачі даних - не більше 10-6;

- затримка сигналу – менше 150 мс;

- якість передачі мови - еквівалентно цифровим стільниковим системам;

- час встановлення з'єднання – не більше 10с;

- ймовірність втрати викликів у години найбільшого навантаження (ЧПН) – 2%.

Абонентський сегмент системи представлений такими видами абонентських терміналів:

мобільні термінали, що включають антену, підсилювач, блок живлення, динаміки для гучного зв'язку, монтажний набір. Вони можуть бути адаптовані для використання з будь-яким портативним терміналом у будь-якому транспортному засобі;

Портативні термінали виробляються сьогодні компаніямиEricsson (Ericsson R290), Qualcomm (Qualcomm GSP 1600) та Tclit (TELIT SAT 550). Апарати Ericsson та Telit є GSM-сумісними, a Qualcomm працює в мережах AMPS та CDMA. Багатомодові абонентські термінали при роботі в межах стільникового покриття автоматично встановлюють зв'язок у стільниковій мережі відповідного стандарту, а за межами стільникового покриття зв'язок здійснюється в супутниковому режимі.

До безумовних переваг системи належать:

- Висока якість передачі мови за рахунок використання технології CDMA;

- Відсутність необхідності орієнтації антени на супутник;

- відсутність ефекту луни та завмирання сигналу за рахунок прямої ретрансляції сигналу без комутації та обробки на борту КА;

- Захищеність від несанкціонованого доступу;

- Мінімальний рівень щільності потоку електромагнітного випромінювання;

- прогресивний дизайн, малі габарити та вага, покращена функціональність абонентських терміналів;

- комбіновані стільникові/супутникові абонентські термінали;

- Висока надійність системи.

Система мобільного супутникового зв'язку Iridium

Система складається з трьох основних сегментів: космічного, наземного та абонентського.

Космічна угруповання включає 66 основних та 6 запасних низькоорбітальних (Big LEO) супутників з висотою орбіти 780 км. Супутники розташовані у шести орбітальних площинах з кутом нахилу 86,4°. Кутова відстань між сусідніми орбітальними площинами становить 36°. Між 1 і 6 площинами кутова відстань дорівнює 22 °. Орбітальний період становить 100 хвилин 28 секунд. Вага супутника – 700 кг, кількість зональних променів – 48, середня потужність каналу – 16 дБ, передбачуваний термін служби – 5-8 років.