Организация, построение и структура систем персональной спутниковой связи

Переносной терминал. Портативный терминал универсального применения, работающий с ПК или внешней клавиатурой с дисплеем. Обеспечивает передачу данных со скоростью до 9,6 Кбит/с, в том числе обмен факсимильными сообщениями со скоростью 2,4 Кбит/с.

Мобильный терминал. Терминал с устройством определения местоположения, предназначенный для установки на автомобили и другие подвижные объекты. Электропитание - от аккумуляторной батареи напряжением 12 В. Работает в обслуживаемом и необслуживаемом режиме.

Автономный терминал. Приемопередатчик, предназначенный для установки в неотапливаемые контейнеры, на нефте- и газопроводах, пунктах контроля экологической обстановки. Программирование режимов работы автономного терминала и ввод/вывод данных от датчиковых средств осуществляется через последовательный порт RS-232C.

Речевой терминал. Терминал с встроенным речепреобразующим устройством, предназначенный для диспетчерской речевой связи со скоростью передачи 2,4 или 4,8 Кбит/с в зависимости от требований к качеству речи. Предусматривается возможность сопряжения с сотовыми или транкинговыми сетями связи.

Приемный терминал. Спутниковый буквенно-цифровой пейджер с штыревой антенной и дисплеем. Объем передаваемых цифровых и буквенно-цифровых пейджинговых сообщений - до 125 знаков (1 Кбит).  

 

 

6. СИСТЕМА "СИГНАЛ" 

 

6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Низкоорбитальная система "Сигнал" разрабатывается АО "Международный  концерн космической связи" (АО МККС "КОСС"). финансирование работ осуществляется на коммерческой основе.

Система "Сигнал" предназначена  для обеспечения непрерывного круглосуточного  информационного обмена в реальном времени между подвижными и стационарными  абонентами. Она предоставляет абонентам следующие виды услуг:

- организацию дуплексной  речевой связи со скоростью  2,4 Кбит/с в диапазонах частот 1,5/1,6 ГГци 11/14ГГц:

- передачу данных со  скоростью 1,2 - 2,4 Кбит/с в диапазонах  частот 1,5/1,6 ГГц и 11/14 ГГц;

- персональный вызов со  скоростью 300 и 600 бит/с в диапазоне  частот 0,4 ГГц. Предусматривается  возможность увеличения скорости  передачи до 9,6 Кбит/с путем объединения  нескольких каналов.

Завершение развертывания  системы для Евроазиатского континента и доведение числа КА в орбитальной группировке до 48 планируется осуществить в 1999-2000 гг..В дальнейшем планируется расширить сеть базовых станций (в перспективе до 150) и продолжить развертывание системы для обеспечения глобальной зоны обслуживания.Предполагается, что пропускная способность системы будет равна 1,5 млн. абонентов при средней нагрузке на абонента 0,01 Эрл и отказе в устанoвлении соединения не более, чем в 2% случаев при среднем времени установления соединения - около 30 с. 

 

 

6.2. СОСТАВ И СТРУКТУРА СИСТЕМЫ

 

Структура системы "Сигнал" приведена на рис. 6. Система состоит  из космического и земного сегментов. В состав земного сегмента входят:

- центр управления полетом (ЦУП):

- центр управления связью (ЦУС);

- сеть стационарных базовых  станций;

- сеть узловых и абонентских  станций.

В системе "Сигнал" не предусмотрено  межспутниковых линий. Связь между  любыми абонентскими станциями (АС) организуется через КА и наземные базовые станции. Если один из абонентов не является пользователем системы, то вместо базовой  станции может использоваться узловая  станция 

 

Рис 6. Структурная схема  системы СИГНАЛ 

 

 

 

6.3. КОСМИЧЕСКИЙ СЕГМЕНТ

 

Космический сегмент системы "Сигнал" включает орбитальную  группировку , состоящую из 48 КА с высотой круговой орбиты 1500 км. Наклонение орбиты составляет 74 градуса. Спутники расположены в 4 орбитальных плоскостях по 12 КА в каждой. Масса спутника 310 кг, срок службы 6 лет.

Для вывода спутников на орбиту предлагается использовать ракету-носитель "Циклон" (6 КА за запуск) или ракету-носитель "Космос" (2 КА за запуск).

Развертывание орбитальной  группировки из 48 КА предполагается проводить в следующем порядке.

Сначала формируются 2 орбитальные  плоскости по 6 КА в каждой, разнесенные  по долготе восходящего узла на 180°. Зона покрытия, гарантирующая радиовидимость 100% хотя бы одного КА под углом места  более 5° , располагается в диапазоне  широт от 84° с.ш. до 64° с.ш. При  этом обеспечивается обслуживание почти  всей части территории РФ .

Затем формируются еще 2 плоскости, разнесенные по долготе восходящего  узла на 180° и развернутые относительно первых двух на 90°. Зона однократного покрытия, гарантирующая радиовидимость 100% хотя бы одного КА под углом места более 5°, будет располагаться от 87,5°  с.ш. до 48,6° с.ш.

Переход от орбитальной группировки  с 24 КА к полной группировке из 48 КА будет осуществляться путем добавления в каждую из 4-х плоскостей еще  по 6 КА. В результате орбитальная  группировка будет доведена до 48 КА. При такой ОГ гарантируется  однократное покрытие всей заявленной зоны обслуживания (от 90° с.ш. до 30°  с.ш.) и 4-кратное покрытие зон от 84°  с.ш. до 64° с.ш. 

 

 

6.4. БАЗОВАЯ СТАНЦИЯ

 

Базовая станция является узлом сети связи. За каждой БС закреплено определенное количество АС, находящихся  в ее зоне обслуживания. На базовой  станции решаются следующие основные задачи:

- организация связи в  зоне радиовидимости КА в соответствии  с имеющимся планом;

- слежение за спутниками (одновременно до 4-х КА);

- контроль параметров  орбит;

- обеспечение управление  ретрансляторами и служебными  системами;

- обмен информацией с  другими БС по магистральным  каналам;

- вызов и организация  установления соединения;

- выбор маршрута соединения  и передача заявки на соединение  на ближайшую на маршруте БС;

- оценка местоположения  подвижных АС;

- анализ электромагнитной  обстановки;

- учет времени занятия  каналов связи абонентами и  расчет платы за предоставляемые  услуги (первичная тарификация).

Для связи между БС предусмотрены  специальные магистральные стволы в диапазонах частот 11/14 (15/19) ГГц  и 20/30 ГГЦ. Через базовую станцию  осуществляется выход абонентов  в телефонную сеть общего пользования.

 

 

6.5. АБОНЕНТСКИЕ И УЗЛОВЫЕ  СТАНЦИИ

 

В системе создается сеть стационарных узловых станций, сеть мобильных АС и сеть абонентов  персонального вызова. Узловая станция  будет поддерживать различные варианты подключения абонентов - через проводные, сотовые или микросотовые сети.

Сеть подвижных абонентов  будет включать следующие виды абонентских  станций:

- носимые АС (в диапазоне  0,3/0,4 ГГц);

- терминал типа "телефонная  трубка";

- станции, возимые на  подвижных средствах (в диапазонах 0,3/0,4 ГГц, 1,5/1,6 ГГц, 2,1/1,9 ГГц и 2,5/1,6 ГГц);

- приемники персонального  вызова в диапазоне 0,4 ГГц.

Терминалы узловых станций  диапазона 20/30 ГГц используются в  качестве коллективных станций, обеспечивая  стыковку системы со станциями сотовых  систем связи и телефонной сетью  общего пользования.

В диапазоне 0,3/0,4 ГГц используются турникетные антенны, а в остальных  диапазонах -плоские антенные решетки. В малогабаритных приемниках персонального  вызова - штыревая антенна. 

 

 

 

 

6.6. МНОГОСТАНЦИОННЫЙ ДОСТУП

 

В системе используется следующие  методы и протоколы доступа: нетактированная ALOHA в служебном канале и модернизированная  процедура многостанционного доступа  с контролем несущей и обнаружением конфликтов (МДКН/ОК) в информационном канапе. В отличие от стандартного протокола, в НССС "Сигнал" при  передаче сообщения от спутникового ретранслятора в служебном канале "Маяк" содержится информация о  номерах занятых и свободных  каналов. Поэтому изначально абонент  выбирает канал, в котором нет  запросов на работу (запрет использования  какого-либо канала может быть создан от базовой станции, осуществляющей резервирование каналов в интересах  всей системы связи).

Абонент, желающий передать сообщение, выходит на связь только после обнаружения свободного канала. При возникновении конфликтов их обнаружение производится на АС по характеру ответа от БС. Такая организация  связи позволяет обеспечить время  передачи запроса и установления синхронизма в 50 раз меньшее средней  продолжительности телефонного  разговора.

Чтобы связаться с абонентом, расположенным в любой точке  земной поверхности, достаточно 5 переприемов, при этом время задержки сигнала  не будет превышать 150 мс.

Для обеспечения заданных требования по ЭМС в системе "Сигнал" применяется эффективный метод  модуляции: четырехпозиционная относительная  фазовая манипуляция со сдвигом  и сглаживанием фазы. Сглаживание  фазы в предмодуляционном фильтре  позволяет уменьшить уровень  боковых лепестков. Кроме того, используются сигналы с пониженной спектральной плотностью мощности, а именно широкополосные сигналы с дополнительной модуляцией с помощью псевдослучайной последовательности длиной 3224 элемента. Ширина полосы частот такого сигнала равна 5,8 МГц.

В каждом луче формируется 10 каналов с разносом несущей на 50 кГц. При этом спектры сигналов разных каналов перекрываются. Суммарная  ширина спектра в одном луче равна 6,3 МГц. Вследствие того, что на краях  полосы уровень спектральной плотности  уменьшается, то при перекрытии соседних лучей по диапазону на 0,5 МГц суммарная  спектральная плотность мощности во всей полосе окажется равномерной. Характеристики антенны в каждом луче выбраны  таким образом, что плотность  потока мощности (ППМ) на поверхности  Земли была бы постоянной и не зависела от направления излучения. В полосе частот 4 кГц ППМ составляет - 170 дБВт/м.

На борту применяется  жесткая схема коммутации: каждому  каналу на линии "Земля-спутник" однозначно соответствует один из каналов в  каждом луче на линии "спутник-Земля". Три луча на линии "спутник-Земля" предназначены для того, чтобы  с одним КА могли работать одновременно три базовые станции. 

 

 

7. СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

 

АТМ........Asynchronous transfer mode, асинхронный метод передачи  

DAMA .....Demand assignment multiple access, многостанционный доступ с предоставление

каналов по требованию

EMSS......European mobile satellite service, Европейская подвижная спутниковая служба

FCC........Federal Communications Commission, Федеральная комиссия по связи США

GPS........Global Positioning System, глобальная навигационная система

ICO......... Intermediate circular orbit, промежуточная круговая орбита (новое название

системы INMARSAT-Р)

PCS........ Personal communications system, система персональной связи

PSDN...... Public switched data network, сеть передачи данных с коммутацией каналов

общего пользования

VSAT.......Very small aperture terminal, терминал cо сверхмалой апертурой антенны 

 

АЭС.................. Абонентская  земная станция

AM ...................Амплитудная модуляция

АПД .................Передающий абонент

АПР.................. Приемный абонент

АС.................... Абонентская станция

БС.................... Базовая станция

ВОЛС...............Волоконно-оптическая линия связи

ВЭО.................Высокоэллиптическая  орбита

ГП ПСС ............Глобальная подвижная персональная спутниковая связь

ГСО.................. Геостационарная  орбита

ГСС.................. Геостационарный  спутник

ЗС.................... Земная станция

КА.................... Космический аппарат

МДПР.............. Многостанционный доступ с пространственным разделением каналов

МДЧР.............. Многостанционный доступ с частотным разделением каналов

МС.................. Маркерный сигнал

МСЛ................ Межспутниковая линия

НПП................. Наземный пункт планирования

НС................... Низкоорбитальный спутник

НССС...............Низкоорбитальная система спутниковой связи 
ОГ................... Орбитальная группировка

ПСС .................Подвижная спутниковая  служба

ПЧ....................Промежуточная  частота

РН....................Ракета-носитель

РПР..................Радиоприемник

PC.................... Радиосвязь

PC....................Региональная  станция (в системе "Гонец")

РЭС .................Радиоэлектронное средство

СДП .................Спутниковый  диспетчерский пункт

СМ ...................Станция маршрутизации

CMC.................Станция межсетевого  сопряжения

СПОИ............... Станция приема и обработки данных

СР.................... Спутник-ретранслятор

ССС .................Система спутниковой  связи

СУС..................Система управления связью

УАК.................. Узел автоматической коммутации

УЗС..................Узловая земная станция

УС....................Узловая станция