Спутниковые системы связи Часть 5 Профессор кафедры радиотехнических

Спутниковые системы связи Часть 5 Профессор кафедры радиотехнических систем, д. т. н. Юрий Павлович Акулиничев

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 2 Спутниковые системы связи с подвижными объектами Система Высота орбиты, км Угол наклонения, град Число ИСЗ/орбит Число лучей на ИСЗ Масса ИСЗ, кг Мощность солн. бат. , Вт Срок службы ИСЗ Стоимость ССС, млрд. долл. Inmarsat ГЕО 0 9/1 8 800 1200 10 1 -2 Inmarsat-P 10354 45 10/2 1244 3760 10 2, 6 Iridium 780 86, 4 66/6 48 689 1400 5 -8 5, 0 Globalstar 1389 52 48/8 16 450 1000 7, 5 4, 0 ICO 10390 45 10/2 163 2300 8500 12 1 -2 Thuraya ГЕО 0 2/1 300 3200 13 1, 1 Orbcomm 775 Гонец 1410 82, 5 36/6 Teledesic 700 98 840/21 36/6 4 225 64*9 50 800 9, 0

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 3 INMARSAT Вид связи - подвижная телефония, передача данных от 2. 4 Кбит/с до 64 Кбит/с. Зона обслуживания – глобальная. Владелец - международная частная компания. Система Inmarsat создана в 1979 г. для обеспечения связью морских судов, находящихся в любой точке Мирового океана. Система начала предоставлять коммерческие услуги в 1982 г. С начала своего возникновения система Inmarsat являлась международной межправительственной организацией. 15 апреля 1999 г. Inmsrsat был преобразована в частную компанию Inmarsat Holdings Ltd. С 17 июля 2000 г. компания стала называться Inmarsat Ventures Ltd. Штаб-квартира организации Inmarsat и основной центр управления, координирующий работу системы, расположены в Лондоне. В ее состав входят 79 государств. Доля инвестиций различных стран составляет: США - 22, 35%, Великобритания - 11, 14%, Япония - 9%, Норвегия - 7, 83%, Франция - 5, 24%, Германия - 4, 58%, Россия - 4, 43% и Канада - 2, 73%. В соответствии с международным соглашением, задачами организации являются: обеспечение безопасности мореплавания и охраны человеческих жизней на море; оповещение о бедствиях; радиоопределение местоположения судов; координации поисково-спасательных работ на море; повышение эффективности плавания судов; организация коммерческой морской связи.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 4 INMARSAT Работа системы Inmarsat осуществляется в диапазонах частот, выделенных на первичной основе для подвижной спутниковой службы. Для связи с подвижными абонентами используется L-диапазон частот: 1626, 51660, 5 МГц (линия "Земля - спутник") и 1525, 0 -1559, 0 МГц (линия "спутник - Земля"). Работа фидерных линий осуществляется в С-диапазоне: 6425 -6450 МГц (линия "Земля - спутник") и 3600 -3623 (3600 -3630) МГц (линия "спутник - Земля") Береговые земные станции служат промежуточными звеньями между спутниками системы Inmarsat и береговыми абонентами, с которыми они могут соединяться по международным и национальным телефонным и телеграфным сетям. Связь объектов в системе Inmarsat осуществляется только через БЗС. На первых этапах создания системы Inmarsat связь организовывалась через арендуемые у других организаций спутники Marisat, Marecs и Intelsat-5 MSC. В настоящее время орбитальная группировка системы Inmarsat состоит из 6 КА Inmarsat (4 КА типа Inmarsat-2 и 2 КА типа Inmarsat-З) и 7 КА старого поколения (типа Marisat и Intelsat-5 MCS). Подспутниковая зона орбитальной группировки системы Inmarsat охватывает 4 океанических региона.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 5 INMARSAT Спутниковая группировка на геостационарной орбите. февраль 1976 года - COMSAT запускает спутник MARISAT для нужд флота США и других морских клиентов. начало 1980 года - Европа запускает спутники серии MARECS. 1979 год - IMO организовывает INMARSAT (International Maritime Satellite Organization) - использует спутники MARISAT и MARECS. начало 1990 года - INMARSAT успешно запускает свой первый спутник - INMARSAT II F-1. Первый этап - использовались арендованные ИСЗ типа Marisat, Marecs и Intelsat-MCS. На последних дополнительно была установлена ретрансляционная аппаратура L-диапазона. Срок активного существования этих ИСЗ завершился в 1995 г. Второй этап развития был основан на использовании 4 -х специализированных спутников серии Inmarsat-2. В основе конструкции этих космических аппаратов лежит спутниковая платформа Eurostar с трехосной стабилизацией, разработанная компаниями British Aerospace и Matra Espace. Срок активного существования этих ИСЗ составляет около 10 лет. Стартовый вес - 1300 кг. Масса– 800 кг. Энерговооруженность – 1200 Вт. На ИСЗ установлены два транспондера, обеспечивающие связь между береговыми станциями и абонентскими терминалами в обоих направлениях (6. 4/1. 5 и 1. 6/3. 6 ГГц. ). ЭИИМ (L-диапазон) составляет 39 д. БВт. Каждый глобальный луч ИСЗ накрывает приблизительно одну треть земной поверхности. Затраты на создание этих ИСЗ, включая запуски, составили примерно 600 -700 млн. долл. , стоимость одного ИСЗ – порядка 73 млн. долл. , страховые платежи – примерно 17%.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 6 INMARSAT На третьем этапе развития системы Inmarsat были созданы и выведены на орбиту ИСЗ новой серии Inmarsat-3. Головным разработчиком этих ИСЗ выступила расположенная в США компания Lockheed Martin Astro Space, которая использовала для ИСЗ свою базовую платформу Astro Space Series 4000. Ретрансляционная аппаратура, включая антенную систему, поставлялась английской компанией Matra Marconi Space Systems. Значительным преимуществом нового поколения ИСЗ является их способность концентрировать энергетические ресурсы на регионах с высоким трафиком в пределах зоны обслуживания. Каждый ИСЗ формирует один глобальный луч и до 7 точечных лучей. Реальное количество точечных лучей выбирается в зависимости от трафика. Кроме того, имеется возможность повторного использования частот L-диапазона в несоседних лучах, что значительно увеличивает пропускную способность ИСЗ.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 7 Перечень и расположение ИСЗ компании Inmarsat к началу 2004 г. Дата запуска Ракетаноситель Расчетный срок службы, лет Спутник Точка стояния Наклоне ние орбиты, град INMARSAT-2 F 1* 143, 5 град. в. д. 2, 24 30. 10. 90 DELTA-2 10 INMARSAT-2 F 2* 98 град. з. д. 1, 73 08. 03. 91 DELTA-2 10 INMARSAT-2 F 3* 141, 9 град. з. д. 1, 87 16. 12. 91 ARIANE-4 10 INMARSAT-2 F 4* 109, 1 град. в. д. 2, 26 15. 04. 92 ARIANE-4 10 INMARSAT-3 F 1 64 град. в. д. 0, 069 03. 04. 96 ATLAS-2 A 13 INMARSAT-3 F 2 15, 5 град. з. д. 0, 062 06. 09. 96 ПРОТОН 13 INMARSAT-3 F 3 178, 1 град. в. д. 0, 051 18. 12. 96 ATLAS-2 A 13 INMARSAT-3 F 4 54 град. з. д. 0, 056 03. 06. 97 ARIANE-4 13 INMARSAT-3 F 5 25, 1 град. в. д. 0, 448 03. 02. 98 ARIANE-4 13 Примечание: * - ИСЗ обеспечивают системный резерв.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 8

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 9 Стандарты INMARSAT Стандарт Inmarsat-A. Станции этого стандарта предназначены для работы в сетях телефонной, факсимильной, телексной и телеграфной связи. Они оснащены параболической антенной диаметром 0, 8– 1, 2 м. Связь устанавливается после набора номера в автоматическом режиме. К настоящему времени выпущена 71 модель станций, разработка новых станций этого стандарта прекращена. Стандарт Inmarsat-B. Цифровая ЗС, предлагающая расширение функциональных услуг Стандарта А с одновременным снижением их стоимости. Передача речи и данных осуществляется со скоростью 24 кбит/с. Размеры антенны те же, что и для станций Стандарта А. В коммерческую эксплуатацию эта подсистема введена в 1994 г. Планировалось, что постепенно станции Стандарта В заменят парк Стандарта А. Модели наземных ЗС могут быть размещены в 1– 2 чемоданах или установлены непосредственно на транспортных средствах. Стандарт Inmarsat-C. Малогабаритная станция персональной связи с ненаправленной или слабонаправленной антенной, обеспечивающая передачу информации в пакетном режиме. Обмен данными, в том числе короткими сообщениями, осуществляется со скоростью 600 бит/с. В настоящее время ни в РФ, ни в странах СНГ серийное производство станций Стандарта С не освоено. Стандарт Inmarsat-M. Малогабаритная станция, обеспечивающая радиотелефонную и факсимильную связь, передачу данных. Передача осуществляется со скоростью 8 кбит/с (данные). Используется антенна диаметром 40– 50 см.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 10 Стандарты INMARSAT Стандарт Inmarsat-Mini-M. Малогабаритная станция, предназначенная для радиотелефонной и пейджинговой связи. В системе Inmarsat используются несколько типов самолетных станций, предназначенных для обеспечения следующих видов услуг: • Inmarsat-Aero-H – 6 -канальная, работающая в режимах: радиотелефонная связь, факс, телекс; высокоскоростная передача данных – для обслуживания экипажей воздушных судов и пассажиров на международных авиалиниях; • Inmarsat-Aero-1 – 4 -канальная, работающая в режимах: радиотелефонная связь, факс, телекс; высокоскоростная передача данных – для обслуживания экипажей воздушных судов и пассажиров на международных авиалиниях; • Inmarsat-Aero-L – одноканальная, режим низкоскоростной передачи данных для обеспечения безопасности полетов воздушных судов; • Inmarsat-Aero-C – одноканальная, режим низкоскоростной передачи данных, удовлетворяющая требованиям Стандарта Inmarsat-C.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 11 БЕРЕГОВЫЕ СТАНЦИИ INMARSAT В настоящий момент в системе функционирует 40 береговых (центральных) станций. Их основными функциями являются: * Прием и обработка сигналов вызова для подвижных абонентов при установлении связи * Коммутация каналов, подключаемых к базовым станциям * Ретрансляция сообщений для установления связи между подвижными абонентами * Обеспечения соединения с наземными телефонными сетями общего пользования * Учет времени занятости каналов и оформление счетов на оплату услуг. На территории СНГ имеются две береговых станции (Одесса и Находка). .

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 8 12 БЕРЕГОВЫЕ СТАНЦИИ INMARSAT Каждая БЗС имеет закрепленную за ней несущую, которая уплотняется 22 телеграфными каналами. Телефонные каналы не закреплены за конкретными станциями, а находятся в «общем пользовании» . Все БЗС оснащены оборудованием, поддерживающим связь со станциями стандарта Inmarsat-A. Например, протоколы стандарта Inmarsat-C поддерживают около 20 БЗС, причем на территории РФ таких станций нет. Услуги стандартов Inmarsat-М и Inmarsat-B предлагаются еще меньшим числом БЗС, в основном вновь созданными береговыми станциями. На береговых станциях используются параболические антенны, диаметром 12– 15 м. Стоимость береговой станции в зависимости от комплектации составляет 1, 0– 2, 5 млн долл.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 8 13 СЕГМЕНТ АБОНЕНТСКИХ СТАНЦИЙ Система имеет 140 000 абонентских терминалов (90 000 для голосовой связи и 50 000 для передачи данных). Разработан ряд стандартов абонентских станций, используемых для различных видов подвижной службы (морской, авиационной и сухопутной). Как правило, все станции оборудованы приемниками навигационной системы GPS, позволяющими определить географические координаты положения объекта. Основным видом модуляции, используемой в системе Inmarsat, являются различные виды ФМ. Основные особенности новых стандартов: 1. Абонентские станции Inmarsat-В являются преемниками станций Inmarsat-А и позволяют более эффективно использовать ограниченную спутниковую мощность и частотный спектр, а также более гибко отвечать различным требованиям новых услуг. В этих станциях применяется техника цифрового кодирования речи (16 кбит/с по алгоритму АРС-MLQ) и передачи данных, а отношение G/Т антенны ПО остается таким же, как и в станциях Inmarsat-А. Эти станции вдвое уменьшают требуемые мощности и полосу, занимаемую каналом передачи, по сравнению со станциями Inmarsat -А.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 14 СЕГМЕНТ АБОНЕНТСКИХ СТАНЦИЙ 2. Станции Inmarsat-С предназначены для легких подвижных объектов и обеспечивают передачу данных и телекса в двух направлениях с низкой скоростью. Коммерческие услуги Inmarsat-С начались для сухопутных подвижных объектов Европы и Азии в 1991 г. В качестве других важных применений система Inmarsat-С должна использоваться в Международной системе поиска и спасения на море, которая введена в действие в феврале 1992 г. Важным требованием развертывания системы связи и абонентских станций Inmarsat-С является наличие разветвленных цифровых (телексных) сетей связи. Если их нет, то система Inmarsat-С не будет давать необходимого коммерческого эффекта. 3. Система и станции Inmarsat -М предназначены для обеспечения морских и сухопутных абонентов услугами телефонной связи с помощью компактных подвижных абонентских станций. Для судовых абонентских станций будет использоваться антенна с малым обратным излучением диаметром 40 см. а для сухопутных подвижных объектов -- ФАР. Управление доступом и протоколы сигнализации этой системы соответствуют системе Inmarsat -В. Системы Inmarsat -В и М введены в коммерческую эксплуатацию в 1993 г. 4. Система Inmarsat-Аеrо обеспечивает цифровую телефонную связь и передачу данных для самолетов коммерческого и делового назначения. Коммерческие услуги ее начались в 1992 г. и в настоящее время расширяются. Ожидается, что к концу 1997 г. абонентскими станциями такого типа будет оснащено до 1000 самолетов.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 15 Модели спутниковых телефонов Инмарсат Портативный спутниковый телефон Thrane&Thrane TT-3060 A - легкий, компактный и удобный спутниковый телефон для приема и передачи телефонных, факсимильных сообщений, данных и электронной почты в любой точке мира. Стоят такие спутниковые телефоны более 2500 долларов и весят от 2, 2 кг. Минута разговора по такому спутниковому телефону обойдется Вам от 2, 5 долларов США. Входящие звонки бесплатно, однако на Ваш спутниковый телефон не смогут позвонить с обычного телефона, а только с сотового или со специальной коммерческой линии (Совинтел, Комбеллга). Звонок с Билайна обойдется в 12 долларов за минуту, с коммерческой линии Комбеллги - в 7 долларов за минуту.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 16 IRIDIUM Вид связи Подвижная спутниковая телефония (включая роуминг с сотовых сетях различных стандартов), передача данных, SMS, пейджинг Зона обслуживания Глобальная Владелец Компания Iridium Satellite LLC Система Iridium - первая всемирная спутниковая система мобильной персональной связи. Создание системы Iridium осуществлялось по инициативе компании Motorola, Inc. , которая проводила предварительные работы по этому проекту начиная с 1989 года за счет собственного бюджета. Для организации работ по созданию системы Iridium и её эксплуатации в дальнейшем, 14 июня 1991 года была зарегистрирована компания Iridium, Inc. , полностью принадлежащая компании Motorola, Inc. 29 июля 1993 года большая часть компании была выкуплена у Моторолы американскими и иностранными компаниями-инвесторами и, таким образом, был сформирован первоначальный капитал для реализации проекта. Помимо доли в компании Iridium, Inc. инвесторы получили эксклюзивные права на предоставление услуг связи в закрепленных за ними регионах земного шара и должны были построить за свой счет станции сопряжения для организации обслуживания в этих регионах. На 31 декабря 1997 года Motorola, Inc. являлась крупнейшим акционером Iridium и владела 18 % этой компании.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 17 IRIDIUM С российской стороны акционером компании являлся Государственный космической научно-производственный центр (ГКНПЦ) имени М. В. Хруничева, чьи инвестиции к 1998 году составили 82 млн. долл. ГКНПЦ имени М. В. Хруничева получил право на предоставление услуг системы Iridium на территории России, Белоруссии, Казахстана, Узбекистана, Молдавии, Грузии, трех Прибалтийских республик. Общая стоимость проекта первоначально оценивалась в 3, 45 млрд. долл. , однако в процессе работы, неоднократно повышалась. В настоящее время общая стоимость проекта оценивается в 5 млрд. долл. Iridium LLC лишь на эксплуатацию спутниковой группировки в 1998 году тратил 10 млн. долл. ежемесячно. К концу 1998 года можно было говорить о полном развертывании системы и начале оказания услуг системы на глобальной основе. Средняя стоимость телефонного трафика составляла порядка 3, 5$ при максимальной стоимости до 7 $. Стоимость абонентского оборудования составляла около 3000 $. Не оправдала себя и маркетинговая стратегия компании. К недостаткам системы можно также отнести значительные (по сравнению с сотовым системами) габариты абонентского оборудования и слабость услуги передачи данных вследствие низкой скорости в канале. Не оправдала себя и маркетинговая стратегия компании. К концу 1999 года система Iridium обслуживала около 50 000 абонентов. В марте 2000 г. было объявлено об окончательном банкротстве Iridium LLC и её активы были выставлены на продажу на конкурсной основе.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев IRIDIUM Оператором системы Iridium на территории ответственности ГКНПЦ имени М. В. Хруничева являлось, на эксклюзивной основе, ОАО «Иридиум-Евразия» . Станция сопряжения была создана и принадлежит ГКНПЦ имени М. В. Хруничева. Коммерческое обслуживание абонентов было начато с января 1999 года. Скорость прироста абонентской базы увеличивалась из месяца в месяц. К моменту объявления о банкротстве Iridium LLC, количество российских абонентов составляло более 600. После объявления о банкротстве Iridium LLC, российский оператор «Иридиум-Евразия» был вынужден объявить о прекращении предоставления услуг. 18

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 19 Космический сегмент IRIDIUM Рабочие частоты Орбитальная группировка системы Iridium состоит из 66 спутников на низких круговых орбитах ( высота 780 км) в 6 плоскостях с наклонением 86, 4 град. Период обращения спутников составляет 100 мин 28 сек. Кроме того, в каждой из плоскостей, на орбитах высотой около 670 км дополнительно расположены резервные спутники (не менее одного в каждой из плоскостей). Космические аппараты созданы на основе космической платформы LM 700 (Lockheed Martin Messils and Space Co. ). Сборка космических аппаратов осуществлялась компанией Моторола на её предприятии в г. Финикс (Аризона). Масса ИСЗ сотавляет 689 кг при общей потребляемой мощности 1, 4 к. Вт. Срок эксплуатации ИСЗ составляет 5 -8 лет.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 20 Космический сегмент IRIDIUM Запуск КА системы Иридиум производился следующими ракетоносителями: *ГКНПЦ имени Хруничева успешно осуществил запуск 21 ИСЗ системы Iridium. Период обращения - 100 мин 28 сек. Каждый КА формирует зону обслуживания диаметром 4700 км и площадью около 19 млн. км 2. Зоны обслуживания спутников разделены на сотовые ячейки - до 48 на один КА. Антенная система абонентской радиолинии включает 3 панели АФАР, которые формируют на поверхности земли зону обслуживания из 48 парциальных лучей. Межспутниковые линии связи формируются четырьмя комплектами ретрансляционного оборудования в Ка-диапазоне. Общая полоса межспутниковой линии разделена на 8 частотных каналов. В каждом направлении пропускная способность составляет 25 Мбит/с. Антенны ИСЗ для связи с соседними спутниками (АФАР) в той же орбитальной плоскости являются неподвижными. Связь с ИСЗ в соседних орбитальных плоскостях осуществляется при помощи антенн с механизмом слежения. Любой КА может одновременно связаться с четырьмя другими спутниками. Фидерные линии формируются в Ка-диапазоне при помощи четырех зеркальных антенн.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 21 Космический сегмент IRIDIUM Выходная мощность панелей солнечных батарей равна 1430 Вт. Напряжение первич- ного электропитания СЭП составляет 22 -36 В. Мощность потребления оборудованием L диапазона 230 Вт. В качестве буферного источника питания используется 22 -элементная никель-водородная аккумуляторная батарея емкостью 48 А/ч. Она обеспечивает автоматическое поддержание напряжения питания до выхода КА из зоны тени. Радиоэлектронное оборудование КА обеспечивает организацию 6 каналов дуплексных линий связи с АФАР в L диапазоне, двух линий в Ka диапазоне для связи со станциями сопряжения и командно-телеметрическими станциями и 4 линии межспутниковой связи. На КА установлены три класса антенн: * шесть фазированных антенных решеток, формирующих в L диапазоне 48 парциальных лучей на прием и на передачу; * четыре антенны для организации связи со станциями сопряжения в Ка диапазоне; * четыре волноводно-щелевые антенны для межспутниковой связи в диапазоне 23, 1823, 38 ГГц. Диаграммы направленности АФАР задаются программным способом, что позволяет независимо изменять параметры каждого луча. Это позволяет избежать перекрытия зон от смежных КА, особенно при их смещении к полюсу. На КА использована 48 -лучевая антенна система, состоящая из 6 АФАР, каждая из которых формирует 8 лучей. Один луч высвечивает на поверхности Земли зону обслуживания диаметром около 600 км. В совокупности 48 лучей формируют квазисплошную подспутниковую зону диаметром более 4000 км.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 22 Космический сегмент IRIDIUM В системе Iridium используется комбинация методов частотного и временного методов многостанционного доступа FDMA/TDMA. Для разделения смежных лучей используют различные частоты (метод FDMA). В каждой парциальной зоне (соте) формат многостанционного доступа - TDMA. Каждая 8 -лучевая структура обеспечивает возможность многократного использования частот. Связь по радиолинии "абонент-КА" осуществляется по 64 каналам (из них 9 каналов сигнализации). Разнос между каналами равен 160 КГц, полоса частот каждого канала - 126 КГц. В радиолинии "КА-Абонент" организовано 29 каналов каналам (4 - для сигнализации) с разносом 350 КГц и полосой частот каждого канала - 280 КГц. Кадр TDMA состоит из 8 временных окон (сегментов). Длительность кадра равна 90 мс. Время передачи пакета составляет 8, 28 мс Доплеровский сдвиг частоты корректируется в каждой индивидуальной линии связи. В системе используется фазовая манипуляция QPSK. Одним из ключевых аспектов в системе Iridium является механизм перехода абонента из луча в луч (из одной соты в другую), а также с одного КА на другой. При максимальном времени пребывания абонента в зоне радиовидимости одного КА около 8 -10 мин и при 48 лучах на каждом КА интенсивность переходов может составить до 1 раза в минуту. С учетом того, что в соседних лучах используются разные рабочие частоты, процедура перехода в новую зону (соту) должна повлечь за собой и смену рабочей частоты абонентского терминала, т. е. в системе применяется достаточно сложный алгоритм переключения зон и рабочих частот.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 23 Станции сопряжения IRIDIUM Станции сопряжения (СС) располагаются в ключевых Основной центр управления регионах мира. Основными функциями СС является: (расположен под г. * Сопряжение системы Iridium с Вашингтон, на севере штата наземными сетями общего пользования Вирджиния, США). * Установление соединений между абонентами * Ведение базы данных абонентов и оборудования * Формирование исходной информации для биллинга

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 24 Сегмент абонентского оборудования IRIDIUM Портативный спутниковый телефон Motorola Series 95 Мультимодовый телефонный аппарат позволит расширить зону действия системы сотовой связи, поскольку рассчитан на двойной режим работы: сотовый - для региональной сети и спутниковый - для всемирной связи. Многофункциональность достигается за счет сменных картриджей, разработанных для различных стандартов сотовой связи. Установка картриджей в спутниковый телефон позволяет использовать его в

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 25 GLOBALSTAR Вид связи Подвижная телефония, передача данных, SMS, определение местоположения объекта Зона обслуживания До 70 град. с. ш на территории России Владелец Международная частная компания В марте 1994 года усилия по разработке системы Globalstar были поддержаны присоединившимися к Loral, QUALCОММ и SS/L представителями шести других международных телекоммуникационных и аэрокосмических компаний: Air. Touch, Alcatel, Alenia, DACOM, Hyundai и Vodafone, сформировавшими Globalstar L. P. С этого момента в ранг стратегических партнеров Globalstar L. Р. вошли также Franсе Теlесоm (ТЕSАМ), Daimler-Benz Aerospace и Elsacom. В настоящий момент финансирование проекта Globalstar полностью осуществлено и составляет около $4 млрд. Абонентски е каналы Служебные каналы 1610 -1621. 35 МНz (от абонента к спутнику) 2483. 5 -2500 МНz (от спутника к абоненту) 5091 -5250 МНz (от станции сопряжения к спутнику) 6875 -7055 МНz (от спутника к станции

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 26 Космический сегмент GLOBALSTAR Компания Space Systems/Loral, ведущий производитель коммерческих телекоммуникационных спутников, является главным подрядчиком для космического сегмента Globalstar. Космический сегмент представляет собой группировку из 48 основных и 4 резервных спутников, весом менее 450 кг каждый, размещенных на круговых орбитах в 8 плоскостях по 6 спутников на высоте 1414 км. Спутники первого поколения рассчитаны на работу в режиме полной загрузки в течение не менее 7, 5 лет. Спутники имеют бортовые ретрансляторы без обработки сигналов. После неудачного старта ракетоносителя Зенит в 1998 г. Globalstar отказался от использования Зенита для запуска своих спутников. 26 января 1999 было подписано межправительственное трехстороннее Соглашение между Соединенными Штатами, Российской Федерацией и Казахстаном на запуск спутников Globalstar ракетоносителями Союз с космодрома Байконур. К настоящему времени осуществлено 13 запусков по 4 спутника каждый: семь запусков ракетоносителями Delta с Мыса Канаверал, США (в феврале и апреле 1998 г. , в июне, дважды в июле и августе 1999 г. и в феврале 2000 г. ), и шесть запусков ракетоносителями Союз (с космодрома Байконур, Казахстан) в феврале, марте, апреле, сентябре, октябре и ноябре 1999 г. Последний, тринадцатый по счету запуск спутников Globalstar состоялся 8 февраля 2000 г. Он был осуществлен ракетой-носителем Боинг Дельта-11 с космодрома на мысе Канаверал во Флориде. В результате на орбиту были выведены четыре спутника резервной группировки, обеспечивающие дополнительную мощность системы.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 27 Наземный сегмент GLOBALSTAR Наземный сегмент включает в себя центр управления космическим сегментом; центр управления ресурсами связи системы; сеть национальных и региональных станций сопряжения, которые строятся во многих странах мира; сеть обмена данными. Для охвата заселенной территории земного шара планируется создать порядка 50 станций сопряжения в регионах, где обеспечивается максимальное покрытие (до 85%) земной поверхности космическим сегментом системы. На первом этапе развития системы Globalstar в России построено 3 станции сопряжения: в Москве (Павловский Посад), в Новосибирске и в Хабаровске. Глобал. Тел, как оператор российского сегмента системы связи Globalstar создает новую сеть спутниковой подвижной связи на территории Российской Федерации с выделенным идентификационным кодом DEF (код 954 - «город Глобал. Тел» ); Для взаимодействия по сети сигнализации должен использоваться национальный, ресурс сети ОКС-7 R с выделением для российского сегмента системы Globalstar кодов пунктов сигнализации междугородной иерархии.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 28 Сегмент абонентского оборудования GLOBALSTAR Многомодовые абонентские терминалы при работе в пределах сотового покрытия автоматически устанавливают связь в сотовой сети, а за пределами покрытия работают в спутниковом режиме. Пользовательский терминал ТELIT SАТ 550 Двухмодовый режим работы (Globalstar / GSМ) Габариты, мм. 220 х 65 х 45 Вес, г. 425 Время работы со стандартной батареей в режиме ожидания, ч. (Globalstar / GSМ) от 6 до 24 / 83 В режиме разговора, ч. (Globalstar / GSМ) 1, 6/3, 9 Спутниковый телефон Telit SAT 550 стоит $699 без НДС, а минута разговора обойдется Вам в 89 центов (65 центов при корпоративном тарифе). Входящие звонки еще дешевле - 69 центов (49 центов при корпоративном тарифе).

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев Сегмент абонентского оборудования GLOBALSTAR Мобильный терминал Qualcomm GSP 1600 Трехмодовый (Globalstar / АМРS/СDМА) Габариты, мм. 177 x 57 x 48 Вес, г. 370 Время работы в режиме ожидания, ч. (Globalstar /АМРS/СDМА) 9/14/72 Время работы в режиме разговора, ч. (Globalstar /АМРS/СDМА) 3, 5/2, 5/4, 5 Дисплей 4 x 16 символов, записная книжка на 99 номеров, ускоренный автодозвон, голосовая почта, прием сообщений, определитель номера, и т. п. Мобильный терминал Еricsson R 290 Двухмодовый режим работы (Globalstar / GSМ) Габариты, мм. 162 х 39 Вес, г. 350 Время работы в режиме ожидания, ч. (Globalstar / GSМ-900) стандартная батарея 6/75 батарея повышенной емкости 10/120 Время работы в режиме разговора, ч. (Globalstar/GSМ-900) стандартная батарея 1, 5/5 батарея повышенной емкости 2, 5/8 29

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 30 ICO Вид связи Подвижная и персональная спутниковая связь Зона обслуживания Глобальный охват Владелец Международная компания New ICO, входящая в состав холдинга ICO-Teledesic-Global. Компания ICO была основана в январе 1995 г. с первоначальным акционерным капиталом 1, 4 млрд. долл. США. Производством космического сегмента занимались компании Hughes Space and Communications, Martin Marietta, а наземные станции ICONET были cозданы компанией NEC (головной разработчик), Hughes Network Systems и Ericsson. В октябре 1995 г. был заключен контракт с компанией Hughes Space and Communications на разработку и изготовление 12 спутников и соответствующего оборудования для телеметрии, слежения и управления.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 31 ICO В ноябре 1999 г. компания ICO Clobal Communications сообщила о финансовой реструктуризации. По плану реструктуризации, предложенному управляющим ICO Global Communications Craig Mc. Caw, необходимо привлечь в общей сложности 1, 2 млрд. USD инвестиций. Такие средства предложила международная группа инвесторов, список которых возглавляют компании Teledesik и Eagle River Investment. Таким образом, компания ICO Global Communications спаслась от банкротства только благодаря тому, что Craig Mc. Caw с группой инвесторов выкупил ее за 1, 2 млрд. USD. Новая компания, в которой Craig Mc. Caw принадлежит 54% получила название New ICO и вошла в холдинг ICO-Teledesic-Global. В этот холдинг вошли два проекта спутниковой связи Teledesic и ICO. Штаб квартира холдинга находится в Белвью (Вашингтон). Председателем совета директоров стал миллионер Craig Mc. Caw, который сделал крупное состояние на американских сетях сотовой связи. Временное управление взял на себя Рассел Дэггатт, генеральный директор Teledesic. Головной офис спутниковой системы New ICО расположен в Лондоне. 12 марта 2000 г. ICO Global заявила о неудачном запуске спутника с помощью ракетоносителя See Launch rocket. Ракета была запущена в восточном направлении от передвижной пусковой платформы, приблизительно в 230 милях от Острова Рождества в Тихом океане. После нескольких минут полета связь с ракетоносителем была потеряна. Таким образом ракета со спутником упала в воды Тихого океана. Причины падения ракеты не известны.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 32 ICO Однако представители New ICO заявили, что компания начнет коммерческую эксплуатацию системы не позднее 2003 года после интенсивного тестирования, намеченного на 2002 г. В России для предоставления услуг связи ICO еще в 1998 г. была учреждена операторская компания ICO-R. Ее создали Вымпелком (50%), Морсвязьспутник (15%) и американская ICO Global Communications (35%). Каждый ИСЗ создает локальную рабочую зону, положение которой поддерживается постоянным при его движении по орбите. Локальная зона состоит из парциальных ячеек (диаметр составляет примерно 813 км), число которых доходит до 163. В системе ICO будет использоваться полоса частот 2 ГГц для линии связи абонентспутник (абонентская линия) и 5/7 ГГц для линии связи спутник-узел SAN (фидерная линия).

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 33 Космический сегмент ICO Космический сегмент будет состоять из группировки 10 ИЗС, расположенных в двух орбитальных плоскостях по пять ИЗС в каждой с наклонением 45 о и высотой 10 390 км. Это обеспечит постоянный охват всей поверхности Земли. Период обращения спутников 6 часов. В каждой плоскости находится еще по одному ИСЗ для системного резервирования. Спутник разработан на базе облегченного варианта космической платформы Н 5 -601 (фирма Нughes), которая ранее использовалась для геостационарных ИСЗ. Масса ИСЗ— 2300 кг. Мощность солнечных батарей в конце срока службы ИСЗ — 8, 5 к. Вт (изготовлены из арсенида галлия). Из них примерно 1, 5 к. Вт обеспечивает подзарядку бортовых аккумуляторов, 1 к. Вт излучается антеннами, 6 к. Вт выделяется в виде тепла и рассеивается. Солнечные батареи дискретно ориентируются на Солнце. Срок службы — 12 лет. Антенны абонентской радиолинии выполнены в виде многолучевых управляемых цифровых АФАР. Приемная и передающая АФАР имеют идентичные размеры (2 м, mах) и число излучателей (127 шт. ). Число лучей — 163. Полоса частот каждого луча, — 2, 5 МГц. В результате достигается многократное использование отведенного рабочего диапазона частот и эффективная эквивалентная рабочая полоса увеличивается до 200 МГц. Потенциальная пропускная способность ИСЗ составляет 4500 каналов. Медленное – около 1 градуса в минуту перемещение спутника в поле зрения пользователя, снижающее до минимума вероятность сбоя и возможной потери связи.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 34 Космический сегмент ICO Структура системы ICO объединяет технологию мобильной спутниковой связи с наземными стационарными и мобильными сетями для обеспечения возможности предоставления услуг персональной связи при нахождении пользователя вне помещений в любой точке поверхности Земли. Система cпособна передавать вызов конечного пользователя на спутник, а от него на одну из 12 -ти наземных станций, называемые узловыми станциями спутниковой связи (SAN). Узловые станции SAN, расположенные по всему миру, образуют сеть INCONET, которая передает вызов в стационарную, мобильную сеть либо через второй спутник на другой телефон ICO.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев Наземный сегмент ICO Организация связи осуществляется через 12 центральных станций (SAN), расположенные по всему миру. На каждом континенте как минимум две станции. Планируется строительство 13 -й SAN в России. Каждая SAN сети ICONET включает 5 полноповоротных антенн (одна резервная), обеспечивающих непрерывную связь с видимыми ИСЗ. В системе используется принцип многостанционного доступа TDMA-FDMA с модуляцией цифровых потоков QPSK (четырехпозиционная фазовая манипуляция). Каждый цифровой поток включает шесть абонентских каналов. 35

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 36 Абонентское оборудование ICO Телефоны ICO разрабатываются тремя ведущими в мире производителями, обладающими обширным опытом работы на современном рынке сотовой связи. Ожидается, что большинство телефонов ICO будут иметь возможность работы в двух режимах: в системе спутниковой связи и в наземных сетях сотовойперсональной связи (PCS).

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 37 THURAYA Вид связи Подвижная телефония, передача данных, SMS, определение местоположения объекта. Роуминг в сетях GSM Зона обслуживания Региональная Владелец Компания Thuraya Satellite Telecommunications (ОАЭ) Компания Thuraya Satellite Telecommunications была создана в 1997 г. крупными финансовыми институтами ОАЭ, Саудовской Аравии, США, Германии. Разработчик и создатель системы Thuraya - компания Boeing Satellite Systems, имеющая мировую известность в производстве самолетов и спутников. Услуги спутниковой связи "Турайя" предоставляются на более чем 50% Земли в 112 странах. Зона обслуживания системы включает европейскую и южную часть России. Использование геостационарных спутников делает систему достаточно простой, что обусловливает относительно невысокие затраты на эксплуатацию системы. Общий объем привлеченного финансирования составил 1, 1 млрд долл.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 38 Космический сегмент THURAYA Космический сегмент состоит из одного действующего спутника, находящегося на геостационарной орбите в точке 44 град. восточной долготы на высоте 35 787 км над экватором. Спутник был запущен в октябре 2000 г. ракетой-носителем "Зенит" в рамках международной программы "Морской старт". Зона действия спутника - около 35% территории РФ. Запуск второго спутника состоялся 10 июня 2003 г, к концу 2004 г. резервный спутник будет переведен в точку 98, 5 град. в. д. для обслуживания восточных территорий России (80% территории страны), Китая и стран Юго-Восточной Азии. Спутник обладает следующими особенностями: • 250 -300 лучей (многолучевая антенна); • наличие связи между мобильными телефонами только через спутник без участия наземного сегмента; • большая емкость (13 750 линий связи). Спутник Thuraya способен предоставлять услуги 2 млн абонентов и поддерживать до 13, 5 тыс. одновременных телефонных соединений. Срок эксплуатации – 12– 14 лет. Часть телекоммуникационной емкости Thuraya сдает в аренду компании Inmarsat для предоставления услуг передачи данных со скоростью 114 кбит/с и выше. Наземный сегмент включает в себя Центр управления спутником и базовую станцию сопряжения с наземными сетями, расположенными в городе Шарджа (ОАЭ).

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 39 Космический сегмент THURAYA Точечные лучи формируются развертываемой антенной диаметром 12, 25 м. Коммутация линий связи осуществляется бортовым процессором. Использование точечных лучей обеспечило 30 -кратное использование выделенного диапазона частот абонентских радиолиний. Схема построения ИСЗ позволяет осуществлять перераспределение мощности между лучами. При этом в любой из лучей, при необходимости, может быть направлено до 20 % общей мощности ИСЗ. Ширина одного канала в луче составляет 27, 7 к. Гц. Скорость передачи информации в канале – 46, 8 кбит/c.

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 40 Наземный сегмент THURAYA Наземный сегмент включает в себя Центр управления спутником и базовую станцию сопряжения с наземными сетями, расположенными в городе Шарджа (ОАЭ). Наземный сегмент системы осуществляет общее управление космическим аппаратом Thuraya и наземной сетью. Он состоит из Главной станции сопряжения и региональных станций сопряжения. Главная станция сопряжения расположена в г. Шариях (Sharjah), ОАЭ и отвечает в целом за функционирование системы в целом. Функционально она состоит из Центра управления спутником и собственно станции сопряжения. Станция сопряжения обеспечивает подсоединение к наземным телефонным сетям общего пользования. Фидерные линии работают в диапазонах: Земля – Космос 6425, 0 – 6725, 0 МГц Космос - Земля 3400, 0 – 3625, 0 МГц

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 41 Сегмент абонентского оборудования THURAYA Абонентское оборудование системы Thuraya производится двумя компаниями: Hughes Network Systems и Ascom. Абонентское оборудование выпускается следующих типов: * Ручные портативные терминалы, по своим потребительским характеристикам, качеству и набору предоставляемых услуг приближающиеся к телефонам сотовых сетей * Комплекты для установки на транспортные средства различного типа и назначения * Фиксированные терминалы для обеспечения связью удаленных районов, в которых отсутствует обычная фиксированная связь Ручные и мобильные терминалы разработаны для работы как в спутниковом режиме, так и в стандарте GSM. Кроме того, они обеспечивают определение местоположение терминала за счет использования глобальной спутниковой системы определения местоположения GPS (США). Thuraya Ascom 21 · Телефонная связь по сети GSM и по спутниковой сети связи "Турайя" · Передача данных и факсимильных сообщений со скоростью: 2. 4, 4. 8, 9. 6 кбит/сек · Определение местоположения (GPS) и сохранение 10 положений GPS

ТУСУР Спутниковые системы связи Профессор кафедры радиотехнических систем Ю. П. Акулиничев 42 THURAYA Цена абонентского терминала производства Hughes или Ascom составляет 700– 900 долл. Технические характеристики и функциональные возможности терминалов аналогичны GSM-телефону в спутниковом режиме. Стоимость входящей и исходящей минуты на сети Thuraya – 50 центов, а в случае роуминга в сетях других операторов GSM в среднем 1, 25 долл. Два абонента «Турайя» , находясь на разных континентах, могут разговаривать за $0, 5 в минуту. Стоимость же разговора по наземному или сотовому телефону составит $2 -$4 в минуту. Прочие достоинства спутниковых телефонов Турайя: бесплатные входящие звонки в спутниковом режиме, встроенный GPS-приемник с точностью до 100 метров (особенно полезно для тех, кто часто путешествует), гибкие тарифные планы (авансовые, кредитные). Однако, несмотря на столь низкие цены, компании удается обеспечивать достаточно хорошее качество услуг. ЗАО ТМ САТ – эксклюзивный сервис-провайдер компании Thuraya на территории Российской Федерации, обладающий эксклюзивным правом на распространение на рынке РФ услуг и оборудования спутниковой связи компании Thuraya, включая продажу пользователям телефонов, дополнительного оборудования и аксессуаров, а также гарантийное обслуживание. ЗАО ТМ САТ построило на территории России первую в системе Thuraya региональную станцию сопряжения.