Спутники связи

Существует три разновидности спутников связи: геостационарные спутники (GEO), средневысотные спутники (Mean Earth OrbitMEO) и низкоорбитальные спутники (Low Earth OrbitLEO). Все они характеризуются разной высотой орбиты, задержкой и числом спутников, необходимых для покрытия всей поверхности земного шара (Рис. 1 .22).

Рис. 1.22. Спутники связи и их свойства: высота орбиты, задержка, число спутников, необходимое для покрытия всей поверхности земного шара

Рассмотрим три примера системы спутников LEO (сетей на базе низкоорбитальных спутников): Iridium,GlobalstarиTeledesic. Первые два относятся к голосовой связи, а один – к службам Интернета.

Iridium. Низкоорбитальная группировка на орбитах с наклонением 86,5° и высотой 780 км из 66 основных и 5 резервных спутников Iridium обеспечивает канал связи даже там, где другие способы коммуникации недоступны. Эта система предоставляет связь с любой точкой земного шара при помощи ручных устройств, связывающихся напрямую со спутниками. Можно передавать речь, данные, факсы, информацию для пейджеров, а также навигационную информацию.

Основными клиентами Iridium являются судоходные, авиационные компании, фирмы, занимающиеся поиском нефти, а также частные лица, путешествующие в местах, где отсутствует телекоммуникационная инфраструктура (например, пустыни, джунгли, некоторые страны третьего мира).

Спутники Iridium вращаются по околоземной круговой полярной орбите на высоте 750 км. Они составляют цепочку, ориентированную вдоль линий долготы (по одному спутнику на 32° долготы). Шесть таких цепочек опоясывают Землю (Рис. 1 .23).

На один спутник приходится 3840 каналов связи; соответственно, на все спутники – 253 440. Некоторые каналы используются пейджинговыми компаниями и для навигации, остальные – для передачи данных и речи.

Рис. 1.23. СистемаIridium

Интересным свойством Iridium является то, что эта система обеспечивает пересылку данных между очень удаленными друг от друга абонентами путем передачи сигнала по цепочке от одного спутника к другому. Два человека, один из которых стоит на Северном полюсе, другой – на Южном могут спокойно разговаривать друг с другом, при этом данные будут передаваться по цепочке из спутников.

Globalstar. Основан в 1991 году группой телекоммуникационных компаний. Система ГлобалСтар разработана для предоставления высококачественных услуг спутниковой связи широкому кругу пользователей. Она изначально формировалась, как система, предназначенная для взаимодействия с существующими сотовыми сетями, дополняя и расширяя их возможности за счет осуществления связи за пределами зон покрытия, а также для стационарной связи в удаленных районах, где создание сотовой инфраструктуры либо инфраструктуры сети общего пользования по экономическим либо технологическим причинам нецелесообразно.

Он построен на 48 низкоорбитальных спутниках и 4 резервных спутниках (Рис. 1 .24), но имеет иную схему ретрансляции сигналов: звонок приходит на спутник с Северного полюса, принятый сигнал отправляется обратно на Землю и захватывается крупной наземной приемно-передающей станцией. Маршрутизация производится между такими станциями, разбросанными по всему миру.

Рис. 1.24. СистемаGlobalstar

Наземная цель сигнала – ближайший ко второму абоненту наземный маршрутизатор. Через находящийся рядом с ним спутник вызов поступает к абоненту. Преимуществом такой схемы является незаметная задержка сигнала, а также то, что наиболее сложное оборудование устанавливается на поверхности Земли.

Teledesic. Предназначен для пользователей Интернета по всему миру, которым требуется высокая пропускная способность канала. Родоначальниками этой системы в 1990 году стали Крейг МакКоу, пионер мобильной связи, и Билл Гейтс, основатель фирмы Microsoft,

Целью Teledesic (Рис. 1 .25было обеспечить миллионы пользователей Интернета спутниковым каналом связи со скоростью 100 Мбит/с и передачей данных в направлении Спутник – Земля со скоростью до 720 Мбит/с. Для этого нужна небольшая стационарная антенна, полностью независимая от телефонной системы. Понятно, что телефонным операторам такая система невыгодна.

Предполагается размещение на низковысотной орбите 288 спутников с увеличенным следом на поверхности Земли, на высоте 1350 км. Передача должна осуществляться в высокочастотном диапазоне с широкой полосой – 3500 МГц.

Рис. 1.25. Система Teledesic

Teledesic представляет собой космическую систему с коммутацией пакетов, при этом каждый спутник является маршрутизатором и может пересылать данные на соседние спутники. Когда пользователь запрашивает полосу для передачи данных, она предоставляется ему динамически на 50 мс.

Рис. 1.26. Передача данных через спутник

Способность обеспечивать самую совершенную цифровую передачу данных за низкую цену независимо от местоположения пользователя заметно выделяет сеть Teledesic из других существующих или перспективных систем связи. Эта система призвана обеспечить интегрированный интерфейс для наземных волоконно-оптических и других сетей. Обладая высокой скоростью передачи данных и низким коэффициентом ошибок при передаче информации, сравнимыми с показателями волоконно-оптических линий, сеть Teledesic идеально подходит для поддержки полного спектра самых современных программ и протоколов данных, призванных обслуживать перспективные сети связи.

Рис. 1.27.