Зміст
1. Структура супутникових систем персонального зв’язку
2. Наземний сегмент супутникових систем персонального зв’язку
3. Персональний користувальницький сегмент супутникових системперсонального зв’язку
Список використаноїлітератури
1. Структура супутникових систем персонального зв’язку
Однієї з важливих характеристик супутникових системперсонального зв'язку, що впливають на якість з'єднання і приступність системи,є мінімальний кут узвишшя ІСЗ над поверхнею Землі. При великому куті узвишшясигнали від супутника до Землі повинні пройти через менший шар земноїатмосфери, що впливає на загасання сигналу, а всілякі перешкоди на Землі (гори,рослинність, будівлі) будуть робити менший вплив. Вимоги до мінімального кутаузвишшя визначають число супутників у системі. Для полярних орбіт числосупутників вибирається виходячи з необхідності покриття екваторіальних районів,тому що перетинання орбіт на полюсах приводить до істотного переповненняємності системи в цих місцях. Так, наприклад, у ССПЗ Іrіdіum мінімальний кутузвишшя в екватора дорівнює 8°, а в системі Globalstar в екваторіальних районахмінімальний кут узвишшя складає 15-20°, що сприяє більш якісному обслуговуваннюкористувачів.
ІСЗ Іrіdіum, Globalstar являє собою ретранслятор зперетворенням частот, що здійснює прийом сигналів до межах зони обслуговування,їхнє перетворення і передачу на земну станцію. Всі операції по обробцівикликів, їхньої комутації, перетворенню сигналів і поділу каналів виробляютьсяна Землі, де реалізація даних функцій обходиться дешевше, апаратура доступнадля технічного обслуговування і може бути згодом модернізована. Відсутністьобробки сигналу на борті КА, а також відсутність у системі Globalstar ліній міжсупутниковогозв'язку (на відміну від ССПЗ Іrіdіum) роблять КА простіше і надійніше.
На супутниках Globalstar передбачена тривісна системастабілізації. Вага ІСЗ — близько 450 кг. Сонячні батареї мають потужність 1100Вт. Потужність передавальної системи ІСЗ приблизно дорівнює одному кіловату. Зарахунок оперативного регулювання споживаної потужності бортового ретрансляторав кожнім каналі відповідно до умов прийому мінімізуються енергетичні ресурси ІСЗ.
За допомогою низькоорбітальних супутників Глобалстарзабезпечує зв'язком абонентів, що виїжджають за межі дії стільникових систем іяк і раніше бажаючих користатися звичними послугами. Нижче (рис.1) показаназона обслуговування супутникової мережі Глобалстар.
/>
Рис.1.
СистемаГлобалстар структурно складається з трьох основних сегментів: космічного,наземного і користувальницького.
Космічнийсегмент являє собою угруповання з 48 основних і 4 запасних супутників, вагоюблизько 450 кг, що знаходяться на кругових орбітах на висоті 1414 км. Супутникипершого покоління, що експлуатуються на сучасному етапі, розраховані на роботупротягом 7,5 років і більш. Супутники містять бортові ретранслятори без обробкисигналів на борті, що забезпечує їхні малі габарити і вагу, високу надійність,тривалий термін функціонування і більш низьку вартість у порівнянні ізсупутниками інших систем.
Длязв'язку з земними станціями (фідерні лінії зв'язку) на супутникахустановлюються по дві рупорні антени (для прийому і передачі), що працюють уС-діапазоні частот (5091-5250 МГЦ для лінії «нагору» Земля-Ісз і6875-7055 МГЦ для лінії «униз» Ісз-Земля). Цей діапазон за рахунокзастосування правої і лівої кругової поляризації буде використовуватися двічі.
Дляліній зв'язку ІСЗ із мобільними користувачами передбачена експлуатація частотL-діапазону (1610-1626,5 МГЦ) для лінії «нагору» абонент-ісз іS-діапазону (2483,5-2500 МГЦ) для лінії «униз» Ісз-абонент. Антени L-і S-діапазонів являють собою активні фазовані антенні ґрати (ФАР) з 16променями. Кожен промінь (пелюсток) має свою зону обслуговування на поверхніЗемлі площею приблизно 2,9 млн. км 2. Сукупність променів утворить зонуобслуговування ІСЗ, близьку за формою до кола діаметром 7600 км. Прийомнаантена (L-діапазон) складається з 61 елемента. Передавальна ФАР (S-діапазон)збуджується 91 друкованим підсилювальним елементом потужністю 4 Вт кожний.Загальна потужність ІСЗ у S-діапазоні досягає 400 Вт і може плавноперерозподілятися між променями.
Дляущільнення телефонних каналів у системі Globalstar використовується комбінаціяметодів багатостанційного доступу з частотним і кодовим поділом каналів (МДЧР іМДКР). Загальна смуга частот шириною 16,5 МГЦ, відведена для зв'язку в L- іS-діапазонах, розділена на 13 піддиапазонів шириною 1,25 МГЦ, у кожнім з якихвиконується кодове ущільнення сигналів від декількох (порядку 50) абонентів.Для цього сигнал абонента перетвориться в широкосмуговий сигнал (1,25 МГЦ).
Широкосмуговісигнали на відміну від вузькосмугових дозволяють істотно знизити вимоги дорозв'язки між сусідніми променями багатопроменевої антени. Такі сигнализабезпечують м'яке перевантаження, тобто перевищення номінального завантаженняне приводить до відмовлення, а лише трохи знижує на короткий час якістьпередачі кожного сигналу, що звичайно вважається припустимим. Застосування МДКРдозволяє добірно вирішити проблему переключення абонента із супутника, щозаходить, на висхідний. Як тільки відбувається зниження рівня пілота-сигналупід час роботи абонента в якому-небудь промені, термінал по команді станціїсполучення автоматично переключається на двоканальний режим роботи, у якомузабезпечується одночасний прийом і когерентне додавання сигналів від двохрізних променів чи від різних супутників. Через якийсь час надходить команда навідключення першого променя, і обмін інформацією виробляється тільки черездругий промінь. Якийсь час сигнал від абонента приймається і передаєтьсяодночасно з двох супутників, а земні станції обробляють сумарний сигнал, щоробить процес переключення супутників непомітним для користувача. Такатехнологія — можливість когерентного додавання сигналів від декількохсупутників у прийомному пристрої користувача — дозволяє також зменшити впливзатінення від перешкод на поверхні Землі. До недоліків МДКР варто віднести тойфакт, що використання широкосмугових сигналів ускладнює устаткуваннякористувальницьких терміналів і збільшує час входження в зону зв'язку.
Зарахунок МДКР, обліку мовної активності і застосування багатопроменевої антенизабезпечується повторне використання частот, у результаті чого кожен ІСЗздатний до одночасної ретрансляції біля двох тисяч телефонних каналів. Прицьому на 1 мільйон км поверхні Землі ІСЗ Globalstar одночасно забезпечує усьогокілька десятків каналів зв'язку, що ще раз підтверджує той факт, що супутниковісистеми персонального зв'язку на відміну від наземних стільникових систем неорієнтовані на використання в густонаселених районах.
2. Наземний сегмент супутникових системперсонального зв’язку
Наземнийсегмент ССПЗ Globalstar включає земні станції сполучення, а також центрикерування і контролю орбітальним угрупованням (Satellіte Operatіons ControlCenter) і наземними засобами (Ground Operatіons Control Center). Центркерування і контролю орбітального угруповання на основі телеметричноїінформації контролює поточний стан ІСЗ і параметри їхніх орбіт, принеобхідності видає відповідні команди. Центр керування і контролю наземнихзасобів відповідає за планування і розподіл ресурсів системи, контроль за їїфункціонуванням. Ці центри розташовані на території США і зв'язані між собою із іншими земними станціями системи за допомогою спеціальної мережі передачіданих GDN (Globalstar Data Network).
Оскількисистема Globalstar у більшому ступені орієнтована на інтеграцію з існуючиминаземними телекомунікаційними інфраструктурами, станції сполучення є в нійосновними комунікаційними елементами. Фактично земні станції сполучення єшлюзами, на які покладені функції забезпечення інтерфейсу з існуючими імайбутніми телекомунікаційними системами, зокрема з наземними телефоннимимережами загального користування і стільникових систем зв'язку в зоніобслуговування кожного ІСЗ. Усі виклики (місцеві і міжнародні) повинніоброблятися і комутуватися на станції сполучення. У цьому складається такназиваний регіональний принцип побудови зв'язку — обов'язковий вихід кожногоабонента на найближчу станцію сполучення і далі — на існуючу фіксовану чимережу на зв'язок з іншим абонентом. Таким чином, в організації будь-якогоз'єднання беруть участь земні станції. Оскільки основну частину трафику вкожнім регіоні звичайно складають місцеві виклики (більш 80%), таке рішеннявиглядає дуже раціональним, полегшує зв'язок з абонентами мереж загальногокористування, укорочуючи трасу для основної маси з'єднань, а також дозволяєзробити систему частиною національної мережі кожної країни, що залучаєоператорів зв'язку, дозволяючи їм одержувати додаткові доходи.
Зіншого боку, тому що в системі задіяне велике число земних станцій сполучення,з'єднання стають залежними від стану наземних мереж. Для глобального покриттяземної поверхні (у межах 700 північної широти — 700 південної широти) зурахуванням національних границь і мінімізації наземного трафику, по оцінкахрозроблювачів Globalstar, потрібно 150-210 станцій сполучення, у тому числі 9 — на території Росії. Типова станція сполучення містить 4 ідентичні параболічніантени, що стежать, з діаметром рефлектора 5,5 м з лівою і правою круговоюполяризацією і коштує близько 5,5 млн. дол. На стику земної станції з наземнимимережами загального користування використовується стандартний інтерфейс Т-1/Е-1і системи сигналізації R1, R2 і №7.
3. Персональний користувальницький сегментсупутникових систем персонального зв’язку
Сегменткористувача системи Globalstar може включати один із трьох основних типівтерміналів: портативні (аналогічні стільниковим), мобільні (встановлювані в автомобіляхчи інших транспортних засобах) і стаціонарні (телефонні апарати, таксофони).Послідовний порт введення/виведення даних дозволить підключати до терміналівкористувача комп'ютер, факсимільний апарат чи інші зовнішні пристрої ізабезпечувати передачу даних чи факсимільних повідомлень. Передбачаєтьсяадаптивне керування потужністю передавача термінала.
Портативніі мобільні апарати обладнані ненаправленими антенами і можуть функціонуватитакож у наземній стільниковій мережі стандарту GSM, AMPS чи ІS-95. ФірмоюQUALCOMM випускаються портативні і мобільні термінали трьох типів:трьохрежимних (Globalstar/AMPS/ІS-95), дворежимних (Globalstar/GSM) іоднорежимних (Globalstar). Термінали Globalstar, що працюють більш ніж в одномурежимі, повинні спочатку перевірити можливість роботи в наземній мережіперсонального радіозв'язку і, якщо це неможливо, спробувати установитиз'єднання через супутник. При переході таких терміналів від режиму роботи встільниковій мережі зв'язку в режим роботи в системі Globalstar автоматичнепереключення не передбачається. Якщо абонент залишив зону дії стільниковоїмережі, зв'язок буде перерваний і для її відновлення необхідно буде зновузапросити з'єднання, але вже в ССПЗ Globalstar.
Вагапортативного термінала — близько 350 м, розміри 190 х 60 х 30 мм, а йогопотужність не перевищує 0,6 Вт. Заряду акумулятора при роботі в режимі системиGlobalstar буде вистачати на 8 годин чергового прийому і на 1 годину розмови. Урежимі наземної стільникової системи зв'язку тривалість його роботи збільшитьсядо 12 годин чергового прийому і 2 годин розмови (чи навіть більше); у даномурежимі термінали Globalstar повинні в середньому споживати енергії менше, ніжаналогові стільникові телефони, і, відповідно, тривалість роботи їхніхакумуляторів повинна бути більше.
Мобільнітермінали відрізняються від портативних додатковим підсилювачем потужності ізовнішньою антеною. Потужність мобільного термінала не перевищує 3 Вт.
Стаціонарніапарати Globalstar нададуть послуги зв'язку у віддалених районах, де немає ністільникових систем, ні наземних комунікацій. Такі термінали призначені дляроботи тільки в ССПЗ Globalstar. Вони обладнані підсилювачем і зовнішньоюантеною з посиленням +7дб і мають еквівалентну ізотропно-випромінюваючупотужність 3,2 Вт.
КомпаніяGlobalstar має пропонує послуги зв'язку по більш низьких тарифах, чим ті, щовикористовуються в даний час у системі Іrіdіum. Передбачається диференціюванняцін у залежності від географічного району і рівня сервісних послуг: 0,35; 0,53;1; 3 дол. за 1 хв розмови. У середньому вартість однохвилинного з'єднанняповинна знаходитися в межах 0,4-0,7 дол. США плюс плата за послуги місцевих (наземних)ліній зв'язку. Очікувана ціна портативного термінального пристрою виробництвафірми QUALCOMM також набагато менше, ніж супутникового телефону системиІrіdіum, і складає близько 600 дол… Компанія Globalstar L.P. вважає, щоприйнята нею структура ціноутворення буде сприяти більш швидкому поширеннюпослуг і дозволить їй створити широке коло постійних клієнтів. Так, у 2002 роцічисло абонентів ССПС Globalstar перевищувало 3 млн., а до 2012 року, на думкурозроблювачів проекту, система зможе обслужити до 14 млн. користувачів.
Єпідстави припускати, що після розширення системи Globalstar і усуненнямонопольного положення на ринку послуг супутникового персонального зв'язку ССПЗІrіdіum ціни на послуги й устаткування останньої будуть у значній мірі знижені.
Передбачаєтьсявикористання системи Globalstar і на ринку СНД, тому що він стає усе більшвідкритим для закордонних постачальників послуг. Крім того, у Росії (наУкраїні) вимоги користувачів до рівня послуг останнім часом зросли, і з'явилисяспоживачі, здатні оплачувати послуги ССПЗ. Планований ринок Globalstar у Росіїскладає приблизно 7,5 % від світового. Проект російського сегмента ССПЗGlobalstar розроблений інститутом «Гипросвязь» за замовленням«АТ Ростелеком». Відповідно до даного проекту в даний час натериторії Росії вже побудовано 3 станції сполучення (у Москві, Новосибірську іХабаровську), а на перспективу передбачається спорудити 9 станцій сполучення,здатних обслуговувати 260 тис. користувачів. Національним оператором іексклюзивним постачальником послуг системи Globalstar у Росії є ЗАТ«Глобалтел», що засновано компанією Globalstar Ltd. і «АТРостелеком» у 1996 році.
Вданий час консорціум Globalstar має угоди з провайдерами послуг більш ніж у 100країнах. Комерційну діяльність по наданню послуг зв'язку почато з 1999 року.Перші 8 космічних апаратів були виведені на орбіту Землі ще на початку 1998року з використанням ракет-носіїв (РН) Delta ІІ, але 9 вересня 1998 року спробазапуску 12 космічних апаратів Globalstar за допомогою РН «Зеніт» зазналаневдачі. У зв'язку з цим початок комерційної експлуатації ССПС Globalstar булоперенесено на ІІІ квартал 1999 року. Наприкінці 1998-початку 1999 року проведено3 запуски супутників Globalstar з використанням РН «Союз» (по 4 ИСЗ укожнім запуску), а до 2000 року — створено орбітальне угруповання з 32 ІСЗ, що достатнюдля початку функціонування ССПЗ.
Список використаноїлітератури
1. M.Mouly,M.B.Pautet. The GSM System for Mobile Communications. 1992.
2. Ю.А. Громаков. Сотовыесистемы подвижной радиосвязи. Технологии электронных коммуникаций. Том 48.«Эко-Трендз». Москва. 1994.
3. A. Mehrotra.Cellular Radio: Analog and Digital Systems. Artech House, Boston-London. 1994.
4. Ю.А. Громаков.Структура TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте GSM.«Электросвязь». N 10. 1993.
5. W. Heger. GSM vs.CDMA. GSM Global System for Mobile Communications. Proceedings of the GSMPromotion Seminar 1994 GSM MoU Group in Cooperation with ETSI GSM Members. 15December 1994.
6. Мир связи CONNECT№ 7/2004