Сателитни мобилни комуникационни системи в морския транспорт

Особености при изграждането на съвременни сателитни системи за мобилна комуникация

Напредъкът на науката и технологиите в областта на космическите технологии, развитието на нови честотни ленти, постиженията в развитието на радиокомуникационното оборудване позволиха да се подходи към качествено нов етап в развитието на комуникационните системи и средства, включително в интерес на морската мобилна сателитна услуга.

И така, наред с традиционните сателитни комуникационни системи, представени от терминали на корабни станции INMARSAT и работещи чрез четири геостационарни спътника (GEO), понастоящем активно се разработват глобални мобилни сателитни системи (SSMS) на базата на съзвездия от космически кораби, работещи в други видове орбити: Little LEO, Big LEO, MEO, NEO (близка земна орбита).

Групата Little LEO използва малки космически кораби (SC), разположени на ниски кръгови орбити с височина до 1000 km. Основната цел на SSMS от тази група е предаването на данни под формата на кратки пакети съобщения, организирането на електронна поща и определянето на местоположението на обекти на земята.

Общата зона на обслужване на един космически кораб има диаметър най-малко 4000 km. Изборът на подходящи честотни диапазони, радиационни класове и скорости на предаване позволява да се получат стандарти с капацитет от около 1200 канала на един бордов комплекс. Big LEO group използва широко използваните стандарти за персонални мобилни комуникационни сателитни системи Iridium, Globalstar, "Signal". Групата MEO включва групи космически кораби на средновисоки орбити с надморска височина 5000 - 15000 km. Броят на космическите кораби в орбити е по-малък, отколкото в случаите на LEO. Параболичните антени на бордовите системи позволяват формирането на обслужващи зони на земната повърхност с диаметър около 7 - 8хиляди км. В този случай броят на частичните лъчи също е малък. Срокът на експлоатация на космическите кораби от групата MEO е значително по-дълъг от този на групата LEO, но за осигуряване на необходимия енергиен потенциал по комуникационните линии е необходимо значително повишаване на енергийното ниво на бордовото оборудване, което води до увеличаване на масата на космическия кораб до 2,5 - 3 тона.

Групата MEO включва SSMS стандарти Odyssey, ISO, Ellipse. Сателитните системи, използващи силно елиптични орбити (група NEO), все още не се използват широко за организиране на персонални сателитни комуникации поради ниския потенциал на радиовръзките земя-космос. Въпреки това групата NEO, както и GEO, се използват успешно при изграждането на специални космически комуникационни системи, предаване на данни, организиране на канали и интернет системи, за директно телевизионно и радиоразпръскване.

Мобилна сателитна комуникационна система Globalstar

Системата Globalstar (Big LEO group) е разработена през 1991 г., за да предостави висококачествени сателитни комуникационни услуги на широк кръг потребители и предоставя:

- предаване на данни и факсимилни съобщения със скорост до 9 kb/s;

- изпращане и получаване на кратки съобщения (SMS);

- автоматичен глобален роуминг;

- обаждане на спешни служби;

Карта на покритието на Globalstar

Системата се състои от три основни сегмента: космически, наземен и абонатен. Космическият сегмент на системата Globalstar се състои от съзвездие от 48 основни и 4 резервни космически кораба с тегло около 450 kg всеки, които са разположени в кръгови орбити в 8 равнини. Височината на орбитата е 1414 km, наклонът на орбитата е 52°, броят на космическите кораби в орбита е 6. Изместванията между космическите кораби в съседни орбити са 7,5°, което позволява формирането на зона на покритиеедновременно две КА. В състава на бордовия радиокомплекс има: приемна антена на L-дианазона (1610.0 - 1626.5 MHz) за посоката на потребителя - космическия кораб; предавателна антена S-band (2483.5 - 2500.0 MHz) за посоката на космическия кораб - потребител; рупорни антени C - лента за предаване SC - шлюзова станция (6875.95 - 7052.9 MHz) и за приемане (5091.0 - 5250.0 MHz).

Няма междусателитна комуникация. Бордовият източник на захранване е направен под формата на слънчеви панели с мощност 1,1 kW. Като бордови антени за S и L лентите се използват автоматични фазирани решетки, които формират 16 частични лъча с променливо усилване на лъча. L и S лентите са разделени на 13 поддиапазона (подканала) с честотна лента от 1,25 MHz. Подканалите реализират CDMA технология. Това осигурява едновременна организация на потребителски канал през няколко космически кораба, меко релейно предаване от лъч на лъч, от сателит на сателит, адаптивно управление на мощността на бордови и абонатни предаватели.

Основните показатели за качество на комуникационните услуги на системата Globalstar са следните:

- честота на грешка при предаване на данни - не повече от 10-6;

- забавяне на сигнала - по-малко от 150 ms;

- качество на гласа - еквивалентно на цифровите клетъчни системи;

- време за установяване на връзка - не повече от 10 s;

- вероятността от загуба на разговори по време на натоварени часове (натоварени часове) - 2%.

Абонатният сегмент на системата е представен от следните видове абонатни терминали:

мобилни терминали, включително антена, усилвател, захранване, високоговорители за свободни ръце, монтажен комплект. Те могат да бъдат адаптирани за използване с всеки ръчен терминал във всяко превозно средство;

Преносимите терминали се произвеждат днес от компанииEricsson (Ericsson R290), Qualcomm (Qualcomm GSP 1600) и Tclit (TELIT SAT 550). Устройствата на Ericsson и Telit са GSM-съвместими, а Qualcomm работи в AMPS и CDMA мрежи. Многомодовите потребителски терминали, когато работят в рамките на клетъчно покритие, автоматично установяват комуникация в клетъчната мрежа на съответния стандарт, а извън клетъчното покритие комуникацията се осъществява в сателитен режим.

Безспорните предимства на системата включват:

- високо качество на предаване на глас поради използването на CDMA технология;

- няма нужда да ориентирате антената към сателита;

- липса на ехо ефект и затихване на сигнала поради директно препредаване на сигнала без превключване и обработка на борда на космическия кораб;

- сигурност от неоторизиран достъп;

- ниско ниво на плътност на потока електромагнитно излъчване;

- прогресивен дизайн, малки размери и тегло, подобрена функционалност на абонатните терминали;

- комбинирани клетъчни/сателитни абонатни терминали;

- висока надеждност на системата.

Мобилна сателитна комуникационна система Iridium

Системата се състои от три основни сегмента: космически, наземен и абонатен.

Космическото съзвездие включва 66 основни и 6 резервни нискоорбитални (Big LEO) спътника с орбитална височина 780 km. Сателитите са разположени в шест орбитални равнини с ъгъл на наклон 86,4°. Ъгловото разстояние между съседните орбитални равнини е 3,6°. Между 1 и 6 равнини ъгловото разстояние е 22°. Орбиталният период е 100 минути 28 секунди. Теглото на сателита е 700 кг, броят на зоналните лъчи е 48, средната мощност на канала е 16 dB, очакваният срок на експлоатация е 5-8 години.