Организация, построение и структура систем персональной спутниковой связи

В настоящее время за рубежом  ведутся работы по созданию систем глобальной персональной спутниковой  связи двух типов:

- систем пакетной передачи  данных (американские системы ORBCOMM, STARSYS, LEOSAT и др.);

- систем радиотелефонной  связи (американские системы IRIDIUM, СLOBALSTAR , ARIES и др.).

Некоторые из этих проектов находятся на завершающей стадии разработки. Это в первую очередь  относится к низкоорбитальным системам IRIDIUM и GLOBALSTAR, для которых по всему миру создается широкая операторская сеть, в том числе и в России.Проведенные научно-исследовательскими и проектными институтами Минсвязи РФ исследования и конкретные проектные разработки позволили Администрации связи РФ принять принципиальное решение о возможности и условиях использования зарубежных НССС на телекоммуникационном рынке России и их сопряжения с ВСС России, а также определить структуру и состав Российских сегментов этих систем .Россия является активным участником внедрения глобальных услуг спутниковой связи, которые существенно дополнят российский рынок телекоммуникационных услуг, особенно в районах с неразвитой инфраструктурой, что чрезвычайно важно для российского рынка.

В настоящее время разработаны  два крупных системных проекта  по созданию российского сегмента НССС на базе систем IRIDIUM и GLOBALSTAR. 

 

 

 

 

4.2. РОССИЙСКИЙ СЕГМЕНТ НА БАЗЕ СИСТЕМЫ GLOBALSTAR

 

Проект российского сегмента на базе средств системы GLOBALSTAR разработан институтом "Гипросвязь" по заказу АО "Ростелеком", который является национальным оператором системы.

По данным ЦНИИС и Гипросвязи на территории России к 2005 году предусматривается  сооружение 9-ти станций сопряжения системы GLOBALSTAR на 260 тыс. пользователей. Для обслуживания такого количества абонентов потребуется порядка 2000-2500 каналов. Структура российского  сегмента приведена на рис. 3. 

 

 

 

· 

Рис. 3. Структурная схема Российского сегмента системы GLOBALSTAR

(АМТС - автоматическая междугородная  телефонная станция,

ГАТС - городская автоматическая телефонная станция,

МЦК - междугородный центр  коммутации) 

 

Система GLOBALSTAR сопрягается  с ТФОП на международном уровне через  АМТС с выделением для этой сети международного кода АВС. Сетевой стык - на скорости передачи 2048 Кбит/с. Протокол обмена сообщениями - система ОКС  № 7.

В задачи каждой из станций  сопряжения входит обработка вызовов, соединение абонентов системы GLOBALSTAR между собой и обеспечение  их выхода на сеть связи общего пользования, распределение ресурсов системы, а  также сбор данных о продолжительности  сеансов связи и составе предоставляемых  услуг для выставления счетов абонентам.

Планируется выпуск 3-х типов  абонентских станций: стационарные, мобильные и носимые (портативные). Стационарные АС предназначены для  работы только в сети GLOBALSTAR. Двухрежимные мобильные и портативные АС могут  работать в сотовой сети одного из стандартов AMPS, GSM или PCS. Трехрежимные терминалы обеспечат функционирование, помимо системы GLOBALSTAR, в сотовых сетях AMPS и QUALCOMM.

В системе не предусмотрено  мягкое переключение радиолинии с базовой  станции сотовой сети на КА GLOBALSTAR. Если абонент начал телефонный разговор через сотовую сеть, но затем по каким-либо причинам вышел из ее зоны действия, то связь будет прервана. Этому абоненту придется вновь запросить  соединение, теперь уже в системе GLOBALSTAR.

Предполагаемые сроки  реализации задач первых этапов создания российских сегментов IRIDIUM и GLOBALSTAR - III кв.1998 года. Для этих систем определены операторы и идет подготовка к  получению лицензий на операторскую деятельность.

Наиболее вероятно, что  следующей зарубежной системой вслед  за IRIDIUM и GLOBALSTAR на российский рынок  придет международная система 1СО, интересы которой в России представляет ГП "Морсвязьспутник". 

 

 

 

 

4.3. РОССИЙСКИЙ СЕГМЕНТ НА БАЗЕ СИСТЕМЫ IRIDIUM

 

Головными организациями  по российскому сегменту IRIDIUM являются ЦНИИС и ГКНПЦ им. Хруничева (инвестор, владеющий частью пакета акций системы), а соисполнителями -"Гипросвязь" и ГСПИ РТВ.

Согласно разработанному системному проекту на территории России к 2005 году предусматривается строительство 2-х станций сопряжения IRIDIUM на 300 тыс. абонентов.

Структура технических средств  российского сегмента системы IRIDIUM приведена на рис 4. 

 

Рис.4 Структурная схема  Российского сегмента системы IRIDIUM

(АМТС - автоматическая междугородная телефонная станция,

ГАТС - городская автоматическая телефонная станция,

МЦК - междугородный центр коммутации)  

 

 

 

В состав сегмента входят:

- 2 станции сопряжения;

- комплекс технических средств управления и технической эксплуатации системы IRIDIUM;

- комплекс технических средств поставщиков услуг;

- комплекс оконечного оборудования пользователей (ООП).

Российский сегмент системы IRIDIUM обслуживается космической группировкой, за функционирование которой несет ответственность Центр управления системы, расположенный в США.

В отличие от системы GLOBALSTAR, по которой на территории России начата подготовка к рабочему проектированию станций сопряжения этапа 1 (выбор площадок строительства станций сопряжения, разработка исходных данных), по системе IRIDIUM практически завершена разработка рабочего проекта на первую очередь этапа 1 создания станции сопряжения этой системы в г.Москве. Станция сопряжения обеспечит связью до 30 тыс. абонентов и предназначена для предоставления услуг подвижным пользователям системы как при соединении их между собой, так и с абонентами ТФОП.

Сопряжение проектируемой  станции с ТФОП АТС-9, г. Москва, будет  осуществлено системой передачи фирмы Siemens, обеспечивающей скорость цифрового потока 155 Мбит/с.

В системе IRIDIUM предусматривается использование широкой номенклатуры оконченного оборудования пользователей, включающего в себя портативные и мобильные терминалы, абонентские станции с коллективным доступом, таксофоны, абонентские авиационные станции.

ООП обеспечивает работу в  двух режимах: режиме системы IRIDIUM или режиме сотовой сети подвижной связи стандарта (GSM, AMPS и др.).

Основную долю оконечного оборудования пользователей будет  составлять собой таксофоны и  мобильные станции.

Российский сегмент системы IRIDIUM позволит обеспечить обслуживание территорий 9 государств: России, Белоруссии, Казахстана, Молдавии, Латвии, Литвы, Эстонии, Грузии и Узбекистана;

Система IRIDIUM предоставляет следующие виды услуг:

- телефонную связь, качество которой составляет 3,2 (средняя оценка MOS);

- передачу данных со скоростью 2,4 или 4,8 Кбит/с;

- передачу факсимильных сообщений со скоростью 2,4 Кбит/с применительно к службе телефакс 3 МСЭ-Е;

- персональный радиовызов с объемом передаваемых цифровых и буквенно-цифровых пейджинговых сообщений от 20 до 58 знаков.

Длительность установления соединения составляет 30 мс с вероятностью 98%. Задержка сигнала от пользователя при международной связи - 410 мс для 90% вызовов. Для местной и зоновой связи - в среднем 240 мс.

Пропускная способность  российского сегмента системы IRIDIUM составит 8,5% от пропускной способности всей системы IRIDIUM. Общее число пользователей к 2005 году будет насчитывать 300 тыс., из которых 210 тыс. воспользуются услугами радиотелефонной связи и передачи данных, а остальные 90тыс. - услугами пейджинговой связи.  

 

 

 

 

5. СИСТЕМА "ГОНЕЦ"

 

Низкоорбитальная система  спутниковой связи "Гонец" создается  в рамках Федеральной космической  программы под руководством РКА. Разработчиками системы являются НИИ точных приборов и НПО прикладной механики. Система ориентирована как на предоставление услуг связи индивидуальным пользователям, так и на создание выделенных (ведомственных) и корпоративных систем. Система обеспечивает:

- передачу данных со  скоростью от 1,2 до 64 Кбит/с при  вероятности ошибки не более  10^(-5);

- передачу сообщений о  местоположении с помощью GPS/ГЛОНАСС приемников или собственными средствами:

- автоматизированный сбор  данных с различного типа датчиков  охранной или пожарной сигнализации, экологических датчиков и др.;

- диспетчерскую речевая  связь со скоростью 2,4 или 4,8 Кбит/с:

- глобальный персональный  вызов.

 

5.1. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ  СВЯЗИ И МАРШРУТИЗАЦИИ

 

В зависимости от вида предоставляемых  услуг, требований различных групп  пользователей по оперативности  связи, а также взаимного расположения абонентов в системе "Гонец" организуются следующие варианты взаимосвязи  между абонентами:

а) ретрансляция внутри зоны радиовидимости одного спутника;

б) перенос спутником информации между абонентами, расположенными на расстояниях,превышающих размеры  зоны радиовидимости спутника ("электронный  почтовый ящик");

в) ретрансляция между зонами радиовидимости различных спутников  через наземную станцию-ретранслятор (региональную станцию (PC));

г) ретрансляция между зонами радиовидимости через магистральные наземные или спутниковые линии связи.

Варианты взаимосвязи  абонентов в системе "Гонец" иллюстрируются на рис.5.

 

Рис. 5. Варианты взаимосвязи абонентов в системе "Гонец"

При расположении абонентов  в зоне радиовидимости одного КА связь  между ними, в том числе и  речевая, может быть организована в  масштабе времени, близком к реальному (с задержкой только на время распространения  сигнала и длительность сообщения - до 100 мс).Связь в режиме "электронного почтового ящика" организуется следующим образом. Абонент-отправитель передает сообщение на спутник, когда он появляется в зоне радиовидимости. "Конверт" сообщения содержит номер зоны обслуживания, в которой размещается получатель. Спутник принимает сообщение и записывает его в бортовое ЗУ. О наличие сообщения в ЗУ сообщается получателю при пролете спутника в его регионе.

Оперативность доставки информации в режиме электронной почты может  быть повышена за счет переретрансляции сообщений между спутниками соседних "колец" или использованием каналов  других систем связи (рис. 5). Транспортные протоколы должны обеспечивать возможность  сборки пакетов одного сообщения  в терминале, доставленных по различным  маршрутам, том числе через различные  КА и PC.

5.2. СОСТАВ И СТРУКТУРА  СИСТЕМЫ

 

В состав системы "Гонец" входят космический сегмент, центры управления системой (ЦУС),региональные станции и пользовательский сегмент, включающий абонентские терминалы различных модификаций.ЦУС обеспечивает контроль состояния бортовых систем в течение всего срока активного существования КА, осуществляет планирование и координацию работ по развертыванию и восполнению орбитальной группировки, а также определяет параметры орбит спутников, производит расчет зон радиовидимости. В число основных функций ЦУС также входит контроль за использованием связных ресурсов и распределение частот с учетом структуры орбитальной группировки, внутрисистемной и межсистемной ЭМС. В системе "Гонец" предполагается разработка региональных станций двух типов:

- станции регионального  обслуживания, обеспечивающие коммутацию  и маршрутизацию абонентских  потоков, а также подключение  абонентов системы "Гонец " к сетям общего пользования;

- станции ведомственных  или корпоративных сетей, обеспечивающие  сбор данных и управление работой  выделенных сетей пользователей  в отдельных регионах, например, диспетчерские службы управления  грузоперевозками и др.

Архитектура системы "Гонец-Д1" предусматривает возможность одновременной  работы с большим числом региональных станций. Однако на начальном этапе  планируется иметь порядка 8 станций, которые будут находиться на территории России.Региональная станция должна обеспечивать организацию связи  в регионе (одновременная работа с 3 КА), расчет маршрута доставки срочных  сообщений, ведение списков абонентских  терминалов, закрепленных за данной PC и др.

При региональной станции  должна быть организована сервисная  служба по обслуживанию терминалов региона. Эта служба должна производить установку  терминала у пользователя, установку  программного обеспечения, определяющего  режим работы терминала в системе, установку уровня приоритетности пользователя. Сервисная служба должна осуществлять обслуживание и ремонт терминала  в процессе эксплуатации.

 

5.3. СОСТАВ И СТРУКТУРА  ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО СЕГМЕНТА СИСТЕМЫ  "ГОНЕЦ"

 

Терминал системы "Гонец"- это малогабаритный приемопередатчик, обеспечивающий обмен информацией со спутником, включая автоматическое вхождение в связь, подготовку и ведение сеансов связи, ввод и вывод информации. Он снабжен ненаправленной антенной, обеспечивающей беспоисковую и бесподстроечную связь. Передача данных осуществляется с использованием четырехфазной квадратурной модуляции со сдвигом и сглаживанием фазы.

В системе предусматривается  разработка широкой номенклатуры абонентских  терминалов. Все модификации терминалов выполнены на основе базового комплекта  аппаратуры, а различаются по конструкции, условиям эксплуатации, вычислительным средствам, интерфейсному оборудованию и программному обеспечению.

Стационарный терминал. Устанавливается непосредственно у персонального или коллективного пользователя и может быть подключен к локальной сети типа Ethernet. Тип антенны - турникетная или плоская. В комплект входит антенный кабель с элементами крепления для установки снаружи помещения. Электропитание - от сети 220 В, 50 Гц. Терминал может быть укомплектован источником бесперебойного питания (UPS).