Спутниковая связь

Введение 

Спу́тниковая свя́зь — один из видов радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов. Спутниковая связь осуществляется между земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными.

Спутниковая связь является развитием традиционной радиорелейной связи путем вынесения ретранслятора на очень большую высоту (от сотен до десятков тысяч км). Так как зона его видимости в этом случае — почти половина Земного шара, то необходимость в цепочке ретрансляторов отпадает — в большинстве случаев достаточно и одного. 

Inmarstat

Международная система морской спутниковой  связи INMARSAT была создана по инициативе Международной Морской Организации  (ИМО) и вступила в действие с 1 февраля 1982 года.

Основной  целью создания системы было обеспечение  морских пользователей надежной глобальной связью, лишенной основных недостатков, присущих традиционным наземным системам связи: подверженность влиянию  помех, ограниченная дальность связи, перегруженность частотных каналов  и т.п. Система INMARSAT, основываясь  на современных технологиях и  используя  новейшие разработки в области радио коммуникаций, обеспечивает различные виды  пользователей (морские и воздушные суда, автомобили, береговые терминалы) по всему миру непрерывной, глобальной и надежной связью, что в значительной степени способствует повышению безопасности жизнедеятельности пользователей системы и эффективности их коммерческой деятельности.

В настоящее  время на предоставляемых системой INMARSAT спутниковых каналах связи  имеется возможность вести обмен  практически всеми известными видами связи, как то: радиотелефония, телекс, факс, передача данных, электронная  почта. Благодаря увеличению числа  БЗС наблюдается непрерывное  расширение сферы сервисных услуг, предоставляемых пользователям  системы INMARSAT, а также постепенное  снижение тарифов на предоставляемые  услуги.

На начало 1997 года терминалами системы INMARSAT было оборудовано 42 тысячи судов, 22 тысячи самолетов, 32 тысячи земных станций (мобильных  и стационарных).

Основные  компоненты системы

Система INMARSAT включает в себя четыре основных компонента:

1. Космический сегмент (Space segment) - сеть геостационарных ИСЗ, расположенных в определенных точках над экватором на высоте 36000 км.

Всего в настоящее  время используются четыре ИСЗ, каждый из которых обслуживает свой океанский  район.

AOR-E  - восточная часть атлантики,

AOR-W - западная  часть атлантики,

IOR - Индийский  океан,

POR - Тихий океан;

В дополнение к основным ИСЗ в каждом океанском  районе имеется по одному запасному  спутнику, которые могут быть использованы в любой момент в случае неисправности  основных ИСЗ;

2. Береговые Земные станции системы INMARSAT (БЗС=CES=LES), через которые обеспечивается соединение пользователей системы как между собой, так и с береговыми абонентами, подключенными к международным наземным сетям связи. БЗС принадлежат и подчиняются администрациям тех стран, на территории которых они расположены. Между собой береговые станции различаются набором сервисных услуг, предоставляемых абонентам, а также тарифами на предоставляемые услуги связи.

В каждом из четырех океанских районов  системы INMARSAT одна из БЗС выполняет роль Координирующей станции сети (NCS-network coordinating station). Задачей NCS является предоставление каналов для связи между пользователями системы и БЗС, а также перераспределение каналов, уже используемых для обмена, при получении вызова с более высоким приоритетом срочности (при этом координирующая станция прерывает связь на одном из каналов и предоставляет этот канал абоненту, передавшему вызов с приоритетом) .

3. Подвижные Земные станции (MES -  mobile earth stations), устанавливаемые на различных видах транспортных средств либо носимые вручную. К MES относятся также и Судовые Земные станции (SES - ship earth stations).  В настоящее время в эксплуатации по всему миру находится огромное количество различных MES, которые отличаются между собой размерами, потребляемой мощностью, функциональными и сервисными возможностями, а также стоимостью. Тем не менее каждую из подвижных станций можно отнести к одному из четырех стандартов системы INMARSAT: A, B, C, M (более подробно о каждом из этих стандартов смотрите ниже);

4. Центры  управления системы:

Центр управления сети (NOC - network operation centre),

Центр контроля ИСЗ (SCC - satellite control centre).

Роль  системы Inmarsat в ГМССБ

Ключевая  роль системы INMARSAT в ГМССБ может  быть сформулирована следующим образом:

1. INMARSAT обеспечивает космический сегмент  для непрерывной, надежной связи  в случаях, касающихся бедствия  либо безопасности пользователей  системы, что и является одной  из основных задач ГМССБ.

2. INMARSAT обеспечивает три основных стандарта  спутниковой связи (INMARSAT-A, INMARSAT-B и INMARSAT-C),  призванных обеспечить большинство функций ГМССБ, касающихся связи на дальние и средние расстояния. Кроме того система INMARSAT-E обеспечивает передачу оповещения о бедствии при помощи АРБ L-диапазона.

Рассмотрим  основные функции системы INMARSAT в  ГМССБ:

1. Оповещение о бедствии  ( судно-берег ):

Сигнал  бедствия, инициированный на судовом  терминале INMARSAT-A/B либо INMARSAT-C при помощи нажатия соответствующей кнопки (либо комбинации клавиш) на панели управления, имеет наивысший приоритет при  передаче по каналам связи. Если все  спутниковые каналы заняты, то один из них будет  “освобожден” координирующей станцией для того, чтобы вызов бедствия был немедленно направлен (как правило автоматически) на ближайший СКЦ.

Альтернативным (либо дополнительным) средством передачи оповещения о бедствии является АРБ  системы INMARSAT-E, который может быть включен либо вручную, либо автоматически при затоплении судна. При этом излучаемый сигнал бедствия практически мгновенно передается по спутниковым каналам связи на ближайший СКЦ.

2. Оповещение о бедствии  ( берег-судно ):

Оповещение  о бедствии, инициируемое береговым СКЦ, передается на суда для автоматического приема через международную службу SafetyNET (РГВ)

системы INMARSAT-C. Система группового телексного вызова СЗС INMARSAT-A/B также может быть использована для этих целей в  качестве дополнения, по крайней мере до тех пор, пока все суда не будут оборудованы приемниками РГВ.

3. Связь для координации  поисково-спасательных  операций (ПСО):

СЗС INMARSAT, установленные соответствующим  образом, могут с успехом использоваться  судами, участвующими в ПСО, как для связи между собой, так и для обмена информацией с руководящим операцией Спасательным центром (СКЦ). В случаях, когда в ПСО принимает участие большое колличество судов, наиболее эффективным средством передачи на суда информации и распоряжений СКЦ является система Расширенного Группового Вызова (EGC) INMARSAT-C.

4. Передача Информации  по безопасности  мореплавания (ИБМ):

Судовые станции могут использовать СЗС INMARSAT-A, -B или -C для передачи в адрес  соответствующих береговых служб  срочных сообщений, навигационных  и метео-предупреждений. В свою очередь, ИБМ, поступающая от береговых гидрографических, метеорологических и поисково-спасательных служб, транслируется на суда для всеобщего автоматического приема через международную службу SafetyNET системы EGC.

5. Передача общественной  корреспонденции:

СЗС INMARSAT, устанавливаемые в настоящее время на судах, обеспечивают морских пользователей надежной, высококачественной, автоматической (как правило) связью практически во всех известных режимах, а именно: Телефон, Факс, Телекс и передача Данных. Это в значительной степени способствует повышению безопасности мореплавания, поскольку позволяет судовым специалистам получать от соответствующих береговых сервисных служб консультации и помощь в решении возникающих проблем еще до того, как ситуация примет характер бедствия. С этой целью была разработана и с успехом применяется система двухцифровых кодов доступа, обеспечивающая быстрое прямое соединение с соответствующей сервисной службой (служба технической помощи, служба медицинской помощи, метеослужба и т.п.) по запросу от СЗС, содержащему соответствующий двухцифровой код доступа.

Таким образом, система INMARSAT обеспечивает своим  пользователям по всему миру возможность  надежной высококачественной связи  с любым абонентом в любое  время суток, независимо от характера  передаваемой информации (служебная  или частная). 
 

Стандарты СЗС Inmarsat

В настоящее время  существуют следующие  системы Inmarsat:

Inmarsat-A

Inmarsat-B

Inmarsat-C

Inmarsat-M

Inmarsat-E 

Inmarsat-A

Система спутниковой связи INMARSAT-A впервые  была представлена для коммерческой эксплуатации в 1982 году, и в настоящее  время обеспечивает работу практически  всеми известными видами связи: двухсторонняя  телефония, телекс, факс, электронная  почта, а также другие формы передачи данных, включая высокоскоростную передачу данных. Последние научные разработки в области “уплотнения” данных, используемые в  современных СЗС INMARSAT-A, позволяют передавать и принимать фотоматериалы с высокой разрешающей способностью, видеокадры и даже позволяют проводить видео-конференции.

СЗС INMARSAT-A представляет собой небольшую спутниковую  станцию, включающую в себя легкую параболическую антенну диаметром от 0.8 до 1.5 метра, электронный блок, блок питания, телефонный и телексный терминалы. Предусмотрены  также стандартные разъемы для  подключения факсимильной аппаратуры, модема для передачи данных и персонального  компьютера.

В станциях морского исполнения антенна заключена  в радиопрозрачный стеклопластиковый кожух и носит название “Надпалубное оборудование” (ADE). Общий вес данного устройства обычно составляет около 100 кг. Антенны судовых станций INMARSAT-A оборудуются устройствами гиростабилизации для обеспечения непрерывного наведения аннтенны на выбранный ИСЗ, независимо от курса судна и качки. Электронный блок, факс, телефонный и телексный терминалы, аппаратура передачи данных и блок питания располагаются как правило непосредственно на рабочем месте и в совокупности образуют так называемое “Подпалубное оборудование” (BDE).

В настоящее  время в эксплуатации по всему  миру находится более 22000 терминалов INMARSAT-A, из которых более  15000 установлены на судах различных классов - от супертанкеров до  небольших рыбацких траулеров, и с успехом используются как для связи при бедствии, так и для коммерческого и частного обмена.

СЗС INMARSAT-A передают и принимают сигналы  на частотах L-диапазона (1.5/1.6 ГГц). Передача сигналов от СЗС на спутник осуществляется на частотах 1636.5-1645 МГц, а передача сигналов между ИСЗ и БЗС - на частотах С-диапазона (4/6 Ггц). Передача сигналов от спутника к СЗС осуществляется на частотах 1535-1543.5 Мгц.

В настоящее  время система INMARSAT-A является самой  дорогой из всех систем INMARSAT с точки  зрения тарифов за предоставляемые  услуги связи (особенно в телефонии) из-за использования аналоговых сигналов, что кроме того снижает качество связи. По этой причине СЗС INMARSAT-A на морском флоте (и не только) уступают место более современным, надежным и дешевым системам, например таким, как СЗС INMARSAT-M/B/C. 

Inmarsat-B

Система INMARSAT-B, основанная полностью на цифровых технологиях, в настоящее время  является одной из самых современных  систем спутниковой связи. Данная система  разрабатывалась с целью замены системы INMARSAT-A, однако некоторое время  обе эти системы будут использоваться параллельно с целью охвата максимального  числа пользователей.

Цифровой  дизайн INMARSAT-B обеспечивает более эффективное  использование ресурсов системы INMARSAT и выделенного частотного диапазона, за счет чего обеспечивается высокое  качество и надежность связи при  гораздо более низких ( по сравнению с INMARSAT-A ) тарифах.