Системы связи на основе геостационарных спутников

Международная система спутниковой  связи Inmarsat. Стандарты системы Inmarsat. Система спутниковой  связи «Памир».

Занятие 22
Международная система спутниковой  связи Inmarsat

ООО «ЭРА-Сервис» - официальный агент, представляющий интересы ЗАО «МВС Глобальные Телекоммуникации», официального представителя ФГУП «Морсвязьспутник», являющегося оператором / поставщиком услуг связи в системе Инмарсат по всем стандартам и во всех океанических регионах; международная расчетная организация SU04 на основании Лицензии № 5274 Министерства связи РФ.
В рамках заключенного договора ООО «ЭРА-Сервис» предоставляет двусторонние круглосуточные услуги связи (телефон, факс, телекс, передача данных) в глобальной автоматической международной системе подвижной спутниковой связи Инмарсат, а также обеспечивает расчеты за услуги связи в системе Инмарсат и международный судовой радиообмен.
 
Международная компания Инмарсат (штаб-квартира в Лондоне) первоначально была создана для обеспечения безопасности мореплавания. С течением времени связь Инмарсат нашла многочисленных пользователей на суше и в воздухе, особенно в тех регионах, где традиционные средства связи ненадежны или вообще отсутствуют.
Сохранив изначальный статус международной организации, Инмарсат в апреле 1999г. стала частной компанией с ограниченной ответственностью (Inmarsat Ltd.), зарегистрированной в Великобритании.
Новая международная компания Инмарсат находится также в Лондоне и управляется доверенным Советом из 13-ти директоров.

 Инмарсат располагает более чем 170000 пользователей, которых обслуживают около 200 поставщиков услуг системы из 80-ти с лишним стран. Инмарсат имеет также других партнёров, включающих производителей оборудования, поставщиков программных продуктов, системных интеграторов (системотехнических предприятий) и предприятия по сбыту услуг и оборудования. Инмарсат занимает исключительное положение, имея лицензии на эксплуатацию системы в 171 государстве. Это положение появилось еще в 1979г. Инмарсат стал первопроходцем в разработке и создании глобальной системы спутниковой связи. Имея за спиной более чем 20-летний опыт работы, Инмарсат в настоящее время эксплуатирует собственные геостационарные спутники четырех поколений.
Технически система Инмарсат состоит из орбитальной группировки спутников, расположенных на геостационарной орбите, сети БЗС (береговых земных станций) и абонентских терминалов. Вызов от абонентского терминала через спутник поступает на БЗС, которая затем маршрутизирует его в соответствующую наземную сеть. В обратном направлении вызов от абонента поступает на БЗС, которая маршрутизирует его на терминал. Таким образом, все функции установления соединения выполняются БЗС, спутники используются только для ретрансляции сигнала.
  
Управление сетью. 
Трафик через спутники Инмарсат отслеживается и управляется сетевым управляющим центром (NOC), расположенным в главном офисе Инмарсат в Лондоне. Работа NOC поддерживается сетевыми координирующими станциями (NCS). Основная задача NCS - выделение каналов БЗС и терминалу для установления соединения. Существует по одной NCS для каждого океанского региона и стандарта (А, В, С и т.д.). Все NCS постоянно обмениваются между собой и с NOC оперативной информацией.
  
Абонентские терминалы. 
Абонентские терминалы разделяются на несколько больших групп, так называемых стандартов. Терминалы каждого из стандартов имеют одинаковый набор предоставляемых услуг. Вот краткая характеристика существующих стандартов:
Стандарт A - самый первый тип терминалов Инмарсат. Обеспечивает передачу голоса и телекса по аналоговому каналу. Также может обеспечивать высокоскоростную передачу данных (64Кбит/с). В настоящее время терминалы этого стандарта не выпускаются. Инмарсат планирует прекращение их поддержки.
Стандарт B - цифровой вариант стандарта А, обеспечивает голос, факс (2.4 КБит/с), низкоскоростную передачу данных (2.4 КБит/с), телекс, HSD). Существует в судовом, наземном и автомобильном вариантах.
Стандарт М - портативная версия стандарта B, первый терминал Инмарсат, размещавшийся в корпусе размера и вида обычного чемоданчика типа "дипломат". Обеспечивает голос, факс (2.4 КБит/с) и передачу данных (2.4 Кбит/с). В настоящее время вытесняется терминалами Мини-М и М4(GAN).
Стандарт Мини-М - уменьшенная и удешевленная версия стандарта М. Обеспечивает те же услуги, что и стандарт М, но имеет габариты среднего ноутбука.
Стандарт GAN(M4) - расширенный вариант Мини-М. Первоначально назывался MultiMedia Mikni-M, отсюда M4. При тех же габаритах обеспечивает дополнительно режим ISDN (64/56 КБит/с) и MPDS. MPDS - режим, специально разработанный для обеспечения экономичной и комфортной работы в Интернет. При связи в режиме MPDS оплата взимается за переданный/принятый объем информации, а не за время соединения, как в остальных случаях. Скорость передачи данных в режиме MPDS не гарантирована, может достигать 64 КБит/с.
Fleet - морской вариант GAN. Существует в трех вариантах, отличающихся функциональностью (и ценой). Самый функциональный - F77, затем F55 и F33.
SWIFT - авиационный вариант GAN.
Стандарт С - обеспечивает обмен текстовыми сообщениями как между терминалами, так и с различными наземными сетями передачи данных - X25, Интернет, X400. В судовом варианте может комплектоваться встроенным приемником GPS. Отличается малыми габаритами антенны и интерфейсного блока. В варианте Mini-C интерфейсный блок объединен с антенной при сохранении ее габаритов.
Стандарт D и D+ - глобальный пейджер. D+ отличается возможностью отправки коротких сообщений.
  
Спутники Инмарсат. 
Спутники расположены в четырех точках над экватором, каждый из них обслуживает свою часть земной поверхности, так называемый океанский регион. Существует 4 океанских региона:
Атлантика-восток (AOR-E), спутник расположен в точке 15,5° з.д.
Атлантика-запад (AOR-W), спутник расположен в точке 54° з.д.
Тихоокеанский (POR), спутник расположен в точке 178° в.д.
Индийский (IOR), спутник расположен в точке 64° в.д.
 
Каждому из океанских регионов соответствуют свои международные коды набора, используемые при вызовах в направлениях терминал-терминал и берег-терминал в режиме "телекс":
Атлантика-восток (AOR-E): 581
Атлантика-запад (AOR-W): телефон - 874, телекс - 584
Тихоокеанский (POR): телефон - 872, телекс - 582
Индийский (IOR): телефон - 873, телекс - 583
 
Для телефонии с 01.01.2009 г. используется единый код 870, обозначающий "все спутниковые регионы". Ранее использовавшиеся телефонные коды океанских регионов (871,872,873,874) официально возвращены ITU.
Центр управления спутниками Инмарсат расположен в Лондоне, станции слежения и сбора телеметрии - в Канаде, Китае и Италии.
 
Инмарсат эксплуатирует спутники трех поколений: Inmarsat-I2, I3 и I4. Спутники Инмарсат I2 были построены British Aerospace (сейчас BAE Systems), запущены в 1990-1992 годах и имели расчетный срок службы 10 лет. В настоящее время спутник I2-F3 выведен из эксплуатации, I2-F1, F2 и F4 используются как резервные для Тихоокеанского, Западно-Аттлантического и Индийского регионов, а также сдаются в аренду.
Спутники Инмарсат I3 были построены Lockheed Martin Astro Space (сейчас Lockheed Martin Missiles & Space), отвечавшим за космический аппарат, и European Matra Marconi Space (сейчас Astrium), разработавшим оборудование связи. Спутники были запущены в 1996-98 годах. Всего запущено 5 спутников. Спутники I3 привнесли концепцию зональных лучей - каждый из них способен генерировать глобальный и до семи зональных лучей. Благодаря использованию зональных лучей стала возможна разработка более компактных абонентских терминалов, таких, как Инмарсат-М и Мини-М.
Спутники I4 - последнее добавление в группировке спутников Инмарсат. Запущены два из запланированных трех спутников. Спутники I4 - основа новой широкополосной сети Инмарсат. Каждый из спутников I4 имеет большую емкость, чем три спутника I3. По сравнению с предыдущим поколением в 60 раз увеличена мощность, в 12 раз увеличена эффективность использования спектра, в 25 раз - чувствительность приемников.
 
Как и предшественники, I4 имеют глобальный луч, покрывающий 1/3 земной поверхности, и 19 широких зональных лучей, покрывающих ту же область и обеспечивающих работу новейших терминалов Инмарсат, таких как Fleet F77 128K, Fleet F55, Fleet F33. Имееются также 228 узких зональных лучей, обеспечивающих работу сети BGAN. Терминалы BGAN имеют скорость передачи данных до 492 КБит/с.
  
Система INMARSAT BGAN 
Система BGAN - первая в мире публично доступная мобильная сеть связи, обеспечивающая одновременную речевую связь и высокоскоростную передачу данных из практически любой точки суши с помощью одного портативного аппарата. Кроме того, это первая сеть такого рода, обеспечивающая гарантированную скорость соединения по запросу. Скорость передачи данных в сети BGAN может достигать 500 КБит/с.
Таким образом, при работе в отдаленных местах вы можете пользоваться теми же услугами и приложениями, что и на рабочем месте в офисе.
 
BGAN использует для работы мощности спутников Инмарсат 4 поколения - I4. В настоящее время используются 3 спутника - I4 Americas (введен в эксплуатацию 07.01.2009, расположен на 98°з.д.), I4 EMEA (будет расположен на 25°в.д., ввод в эксплуатацию после репозиционирования 02.02.2009) и I4 Asia-Pacific (в настоящее время расположен на 64°в.д., после репозиционирования (в период с 06.02.2009 по 24.02.2009) будет расположен на 143.5°в.д. Таким образом, после завершения перевода спутников I4 на новые орбитальные позиции (по плану все операции должны завершиться 24.02.2009) система Inmarsat BGAN станет первой коммерчески доступной глобальной системой широкополосной спутниковой связи.
Для связи используется диапазон L: от 1,5 до 1,6 ГГц. Канал занимает полосу 200 КГц.
Сеть BGAN состоит из абонентских терминалов, спутников-ретрансляторов на геостационарной орбите и наземного комплекса. В наземный комплекс входят БЗС, расположенные в Фучино (Италия) и Буруме (Нидерланды), а также шлюз для соединения с наземными сетями. В отличие от предыдущих стандартов Инмарсат, наземное оборудование принадлежит компании Инмарсат, а не ее партнерам. Обе БЗС связаны между собой и со шлюзом высокоскоростными каналами передачи данных.
На следующих рисунках показаны схемы организации связи для индивидуальных и групповых абонентов:
  
Система Инмарсат BGAN поддерживает голосовые услуги и услуги передачи данных как с коммутацией каналов, так и с пакетной коммутацией:

Стандартные IP-услуги 
-Передача данных с переменной битовой скоростью (VBR)
-IP-передача данных фонового класса (в соответствии с определениями промышленных стандартов 3G)
-Максимальная канальная скорость до 492 КБит/с на передачу и прием
Услуги потоковой передачи IP-данных
 
-Обслуживание с гарантированной битовой скоростью
-Доступность по запросу
-QoS c классом поточной передачи (в соответствии с определениями промышленных стандартов 3G)
-32, 64, 128, 256 КБит/с на передачу и прием


Голосовая связь 

-Услуги голосовой связи 4 КБит/с с коммутацией каналов
-Звонки осуществляются с помощью внешней трубки или гарнитуры (в некоторых терминалах возможно подключение по Bluetooth)
-Голосовая почта
-Дополнительные услуги: ожидание вызова, запрет вызова, удержание вызова, переадресация
ISDN
 
-64 КБит/с
-Неограниченные/ограниченные потоки данных (UDI/RDI)
-Цифровой и аналоговый режим
-Поддержка реализована на отдельных типах терминалов
SMS
 
-Обмен SMS между терминалами BGAN
-Поддерживается возможность обмена SMS с наземными сетями сотовой связи

 
Управление терминалом BGAN производится с помощью стандартного программного интерфейса, единого для всех типов терминалов - BGAN LaunchPad. BGAN LaunchPad существует в версиях для Windows 2000, XP, MacOS 9.2, 10.1, Linux RedHat 9.
Основные свойства BGAN LaunchPad:
Простота в использовании
Пошаговые инструкции по ориентированию спутникового терминала и настройке соединения
Возможность индивидуальной настройки параметров передачи данных в зависимости от специфики применения
Предустановка параметров пользовательского доступа, например для ограничения доступа к потоковой передаче данных
Онлайновый доступ к учетным данным и информации биллинговой системы
Персональные и корпоративные версии
Доступ к службам обмена текстовыми сообщениями (SMS) и телефонной связи
 
Стандарты системы Inmarsat 
В соответствии с назначением и использованием система Inmarsat подразделяется на стандарты:
 
 Inmarsat-phone mini-M (Inmarsat мини-М)
 Наиболее популярный стандарт, разработанный для работы по технологии зонального луча спутников Инмарсат-3. Терминалы данного стандарта являются малогабаритными, легкими и дешевыми. Имея размеры менее компьютера "ноутбук", их вес составляет около 2-х кг., цена - от $3000, а стоимость минуты разговора - от $2.5/мин. в любую точку мира. Разработаны версии для установки на автомобиль, ж/д вагон, полустационарной установки, а также для установки на суда и яхты.
 
 Inmarsat-M4(Инмарсат-эМ4)
 Введенный в эксплуатацию в конце 1999 года, данный стандарт обеспечивает работу в Глобальной Сети (Global Area Network (GAN)), включая голосовую связь 4.8 Кбит/с, факс и высокоскоростные данные (до 64 Кбит/с), ISDN, IPDS (Пакетная передача данных), доступ в Интернет, электронную почту, видеоконференцию.
 
 Inmarsat-A(Инмарсат-Эй)
 Родоначальник, введенный в эксплуатацию в 1982 году. Предоставляет услуги телефонии, факсимильной и телексной связи в аналоговом режиме.
 
 Inmarsat-B(Инмарсат-Би)
 Введенный в эксплуатацию в 1993 году, данный стандарт является цифровым аналогом стандарта Инмарсат-Эй. Обеспечивает весь спектр услуг стандарта Инмарсат-Эй, но по значительно более низким тарифам в связи с более рациональным использованием частотного ресурса.
 
 Inmarsat-C(Инмарсат-Си)
 Стандарт двухсторонней низкоскоростной передачи данных посредством легких, переносных терминалов, которые также легко устанавливаются на любое судно, автомобиль или самолет. Данный стандарт одобрен для использования в системе ГМССБ (глобальная морская система связи при бедствии и для обеспечения безопасности мореплавания), а также удобен для сбора информации с удаленных объектов и управления грузоперевозками. Имеет встроенный GPS (система глобального определения местоположения).
 
 Inmarsat-D/D+(Инмарсат-Ди/Ди+)
 Обеспечивает низкоскоростную передачу данных при помощи терминалов размером с CD-плейер. Оборудованный приемником GPS, терминал Ди+ является идеальным средством управления транспортными перевозками, передачи коротких сообщений водителю и дистанционного управления и автономного снятия информации. Этот стандарт еще не одобрен и не сертифицирован в РФ.
 
 Inmarsat-E(Инмарсат-И)
 Услуга передачи сигналов спасения посредством радиобуев, отправляющих сигнал бедствия, с указанием координат через наземные станции спутниковой связи системы Инмарсат. Покрывает практически всю акваторию мировых океанов и полностью соответствует требованиям ГМССБ.
 
 Inmarsat-M(Инмарсат-эМ)
 Предшественник стандарта Инмарсат мини-М - первый в мире персональный портативный спутниковый телефон, обеспечивающий с 1993 года голосовую связь, передачу факсимильных сообщений с факса группы 3 и данные с терминала размером с "дипломат". Существует автомобильный и морской вариант с самонаводящейся антенной размером 70см в диаметре.
 
 Inmarsat Aero-C(Аэро-Си)
 Услуга по передаче низкоскоростных данных и сообщений о местоположении в авиации. Относительно дешевая услуга по передаче информации с/на борт самолета с одновременным позиционированием. Идеальное средство связи для самолетов, выполняющих рейсы в районах с отсутствием связи. Помимо отчетов о местоположении, Аэро-Си может быть использован для сообщений об изменении погоды и полетного задания, запросов на техническое обслуживание и дозаправку, а также как средство связи для экипажа и пассажиров.
 
 Inmarsat Aero-H(Аэро-эйЧ)
 Эксплуатируется с 1990 года, предоставляя услуги голосовой, факсимильной связи и передачи данных на воздушных судах. Обеспечивает связь членов экипажа и пассажиров с любым абонентом. Также используется органами управления воздушным движением.
 
 Inmarsat Aero-I(Аэро-Ай)
 Стандарт, обеспечивающий голосовую, факсимильную связь и передачу данных посредством спутников 3-го поколения для малой и средней авиации. Использование технологии зонального луча спутников Инмарсат-3 позволило значительно уменьшить размеры, вес и стоимость оборудования.
 
 Inmarsat Aero-L(Аэро-эЛ)
 Авиационный стандарт, обеспечивающий обмен данными в реальном масштабе времени со скоростью 600бит/с. Соответствует требованиям по безопасности ИКАО (Международная организация Гражданской Авиации) и органов управления воздушным движением.
 
 Inmarsat Aero mini-M(Аэро мини-эМ)
 Разработан для небольших корпоративных самолетов и авиации общего назначения для обеспечения голосовой и факсимильной связи, а также передачи данных на скорости 2.4Кбит/с. Внешняя антенна подключается к терминалу, весящему около 4.5 кг. Наиболее часто используется в районах, находящихся вне досягаемости УКВ связи.
 
Система спутниковой  связи «Памир». 
Сегодня, когда на мировом рынке средств для глобальных сетей наблюдается повышенная активность, а производители объявляют о своих намерениях обеспечить связь буквально между любыми точками поверхности Земли, российского потребителя телекоммуникационных услуг, безусловно, интересует, какое же место занимает Россия в этих проектах и на что реально он может рассчитывать. Сейчас в России известно достаточно большое количество компаний, которые занимаются созданием спутниковых сетей различных типов, разрабатывают оборудование для них и предоставляют (или обещают предоставить в ближайшем будущем) всевозможные услуги связи. Кроме зарубежных компаний, таких как Space Systems/Loral, Globalstar L.P., QUALCOMM, Alcatel, Motorola, Iridium и ICO, активность на российском рынке проявляет и ряд отечественных фирм. В их числе крупные ведомственные структуры, например РАО Газпром (спутниковая система "ЯМАЛ"), ЦБ РФ (система "БАНКИР") и, безусловно, Государственное предприятие "Космическая связь" (система NEC NEXTAR BOD VSAT-AA/TDMA). В рамках данного обзора рассматривается вклад в развитие спутниковой связи лишь трех российских провайдеров телекоммуникационных услуг - ЗАО "Сабтел", "ГлобалТел" и Государственного космического центра им. Хруничева. (Такой выбор обусловлен преимущественно желанием автора обратить внимание читателя на диапазон предлагаемых технологий - как создающихся, так и уже работающих).
 
Во множестве проектов спутниковых сетей используются два основных типа спутников - геостационарные и низкоорбитальные. В настоящее время в ведомственных сетях действует более 200 наземных станций; по оценкам Минсвязи РФ, к 2000 г. их число достигнет 1000. Однако загрузка ствольного ресурса геостационарных спутников "Горизонт" уже сейчас составляет около 90%, и количество заявок постоянно растет. Поскольку по международным нормам расстояние между спутниками должно составлять не менее одного градуса, то их количество на геостационарной орбите ограничено. В начале 90 х гг. на рынке телекоммуникаций появились проекты низкоорбитальных спутниковых систем, которые, в первую очередь, отличаются "миниатюрными" летательными аппаратами. По сравнению с геостационарными, низкоорбитальные спутники (прежде всего, за счет значительно меньшего, чем у геостационарных спутников, расстояния до поверхности Земли) позволяют поддерживать связь с наземной аппаратурой малой мощности, в том числе портативными абонентскими терминалами, подобными сотовому телефону.
 
Спектр услуг, предоставляемых операторами, примерно одинаков; он определяется "джентельментским набором" оконечных устройств (телефон, факс, пейджер), но может дополняться роумингом, а также возможностями определения местоположения абонента. Не проводя параллелей и не осуществляя сравнительного анализа, рассмотрим три системы спутниковой связи - Globalstar, Iridium и "Памир". Система "Памир" компании "Сабтел" относится к сетям класса VSAT (Vary Small Aperture Terminal) и использует геостационарные спутники "Горизонт" и "Экспресс". Сети Globalstar и Iridium принадлежат к системам GMPCS (Global Mobile Personal Communication by Satellite). Для связи с абонентом Globalstar применяет технологии доступа CDMA и SDMA, а Iridium -TDMA и FDMA. Обе они базируются на передаче информации через низкоорбитальные спутники, однако имеют принципиально разные системы управления передачей данных и архитектуру спутниковой сети. Заметим, что ни одна из них пока не введена в действие - они находятся на различных этапах рабочего проектирования и строительства.
Система Iridium

 Спутниковая сеть Iridium, ориентированная на стандарты передачи сообщений цифровой сотовой связи, объединяет 66 низкоорбитальных спутников. Наземный комплекс (так называемая станция наземного сопряжения) в основном предназначен для связи с наземной сетью общего пользования, биллинга и не требует для связи абонентов наличия координирующей региональной станции.
 
Идея системы низкоорбитальных спутников была предложена в 1987 г. инженерами отделения спутниковой связи компании Motorola (Чендлер, шт. Аризона). Изначальной целью построения сети Iridium являлся глобальный охват всей поверхности земного шара (включая полюса и водные пространства океанов) спутниками, вращающимися вокруг Земли, как электроны вокруг атомного ядра. Название системы навеяно ассоциацией с элементом иридием (латинское название - iridium), который имеет 77 электронов. Позднее авторы проекта рассчитали, что для полного охвата поверхности Земли достаточно 66 спутников (за счет увеличения количества лучей каждого спутника). Маркетинговые исследования, проведенные компанией Motorola, выявили достаточно большой рынок, готовый к потреблению услуг подобной глобальной системы, а технико-экономические оценки показали, что она может быть развернута примерно за три года, и стоимость минуты разговора составит около 3 дол.
 
В 1993 г. консорциум Iridium подписал контракт на приобретение системы спутниковой связи у компании Motorola и объявил о начале проекта. Основные исполнители распределились следующим образом: компания Lockheed - разработка космического сегмента системы; Motorola - техническое обслуживание системы в течение 5 лет (начиная с 1998 г.); фирма COM DEV (Канада) - аппаратура для обеспечения связи между спутниками. Вывод спутников на орбиту обеспечивают корпорация McDonell Douglas (ракета-носитель Delta 2), российский Космический центр им. Хруничева ("Протон") и китайская компания "Великая стена" (ракетаноситель Long March IIc).
 
Сеть Iridium состоит из космического и наземного сегментов. Первый представляет собой сеть из 66 спутников, весом не более 690 кг каждый, с высотой орбиты примерно 780 км над поверхностью Земли. Рабочий ресурс спутника - от 5 до 8 лет. На каждой из орбит будут находиться 10 рабочих спутников и один резервный.
 
Основная концепция сети Iridium заключается в создании "общей области обслуживания" за счет применения межспутниковых каналов связи и кластеризации лучей спутника. Эта область будет охватывать не только всю земную поверхность, но и пространство до высоты 180 км, обеспечивая обслуживание авиации. (В системе Iridium кластерами называют группы лучей спутника (каналов с задаваемым 12-лучевым шаблоном набора частот, специально подбираемых во избежание интерференции), которые могут повторно использоваться соседними кластерами. Таким образом формируются "соты" общей области обслуживания, обеспечивающие надежную передачу информации между каналами.)
 
Связь между спутниками поддерживается на частотах в Ка-диапазоне (от 23,18 до 23,38 ГГц) со скоростью передачи 12,5 Мбит/c, а связь с абонентами - в L-диапазоне частот (1610-1626,5 МГц), что обеспечивает 1100 полнодуплексных каналов со скоростью передачи пакетов около 50 кбит/с. Такая схема организации связи позволяет переадресовывать вызовы на спутники той же или соседней орбиты, а также осуществлять роуминг в течение неограниченного времени сеанса, за счет чего исключаются любые нарушения связи (аппаратура каждого спутника предусматривает связь с четырьмя соседними, в четырех направлениях). В схеме маршрутизации использована коммутация пакетов; она реализована на аппаратном уровне: применяется специализированная технология ASIC (Application-Specific Integrated Circuit). Большую часть бортового оборудования производит компания Motorola, создавшая в настоящее время поточную линию по производству спутников.
 
Связь между абонентами будет осуществляться через спутниковую сеть с помощью наземных станций сопряжения - одного из компонентов наземного сегмента. В производстве оборудования наземной станции участвуют компании Siemens (коммутирующие устройства) и Scientific Atlanta (антенный комплекс). Основные функции станции сопряжения: соединение сети спутников с наземными телефонными сетями общего пользования, учет вызовов и времени разговора абонента (биллинг). Если в регионе пользователя отсутствует наземная сотовая система радиотелефонной связи, то радиотелефон Iridium напрямую связывается с ближайшим спутником, а далее - с нужным абонентом или наземной станцией сопряжения. В настоящее время выпускаются станции сопряжения четырех конфигураций - на 30, 60, 90 и 120 тыс. абонентов. Стоимость станции сопряжения достаточно высока, так как в ее состав входит высоконадежное оборудование, которое обеспечивает не только связь со спутником, но и определение (через спутник) координат абонента, техническое обслуживание, а также администрирование сети.
 
Вторым компонентом наземного сегмента является двухмодовый универсальный радиотелефон Iridium. Устройство, которое будет выпускаться компанией Motorola, разработано на базе цифровых методов обработки и передачи сигнала. Его можно использовать как в любой региональной сотовой сети (вставные заказные модули для одного из применяемых стандартов связи), так и для доступа к спутниковой сети Iridium (пока Motorola представила на рынок только пейджер серии Iridium). Более эффективному использованию ограниченной полосы частот шириной 5,15 МГц способствует комбинирование методов доступа - частотного (FDMA) и временного (TDMA) разделения каналов. Возможна также поддержка стандарта с кодовым разделением каналов (CDMA) и стандарта сотовой связи GSM. Наличие стандартного интерфейса RS-232 позволяет реализовать передачу цифровых данных и факсимильных сообщений.
 
В наземный сегмент входит также система управления и контроля сети Iridium (Master Control Facility - MCF), которая обеспечивает глобальное администрирование сети, включая планирование запусков, отслеживание работоспособности спутников, мониторинг бортового оборудования, сбор и анализ телеметрии. Первая станция MCF будет расположена на севере шт. Вирджиния (США), а вторая (резервная) - в Риме (Италия). На конец 1997 г. намечены "полевые" комплексные испытания этих систем с первой наземной станцией сопряжения, расположенной в Темпе (шт. Аризона), основной монтаж коммутационного оборудования которой завершился в феврале 1997 г.
 
Первый спутник сети Iridium был запущен в январе 1996 г. Сейчас на орбиту выведены 29 спутников, продолжается строительство и оснащение наземных станций сопряжения. На очереди - ввод в эксплуатацию станций сопряжения в США, Бразилии, Индии и России. В Москве завершены строительные работы и начат монтаж оборудования наземной станции сопряжения на территории Космического центра им. Хруничева (это ведущее предприятие в ракетно-космической отрасли России, которое в 1993 г. присоединилось к консорциуму Iridium, причем объем его капиталовложений составил 82 млн дол.).
 
Космический центр осуществляет запуск спутников с помощью ракетоносителя "Протон" (общее количество выводимых "Протоном" спутников - 21, сумма контракта - 174 млн долл.). В текущем году уже осуществлен запуск 14 спутников для системы Iridium, оставшиеся семь будут выведены на орбиту в апреле 1998 г. Кроме того, как равноправный партнер консорциума Центр им. Хруничева намерен выступить в роли российского провайдера услуг сети Iridium; он готов к созданию и эксплуатации региональной российской станции сопряжения, которая также будет предоставлять услуги связи в Белоруссии, Казахстане, Узбекистане, Литве, Латвии, Эстонии, Молдавии и Грузии. Окончание всего цикла работ и ввод сети в коммерческую эксплуатацию планируются на сентябрь 1998 г.

Система Globalstar 
Сеть Globalstar включает в себя 48 низкоорбитальных спутников и 8 резервных и структурно разделена три основных сегмента - космический, наземный и пользовательский. Космический сегмент представляет собой группировку спутников в 8 равноотстоящих орбитальных плоскостях (по 6 на каждой орбите). Территорию России будут одновременно обслуживать не менее 4 орбит. Система управления передачей данных и обработки сигнала, размещенная на наземных станциях сопряжения, использует технологию с кодовым разделением каналов CDMA. Схема организации связи такова, что все вызовы (как местные, так и международные) обрабатываются и коммутируются в наземной станции сопряжения с последующей передачей в сеть общего пользования. Это обеспечивает связь с абонентскими терминалами Globalstar и другими наземными телефонными и сотовыми сетями, причем перечень услуг, предоставляемых местными операторами связи, не дублируется, а дополняется. По мнению участников проекта Globalstar, такая технология обеспечивает большую надежность связи, чем использование для маршрутизации межспутниковых каналов связи, и гарантирует "суверенизацию" связи в пределах страны. Кроме того, компания Globalstar намерена предлагать услуги по менее высоким, чем в других системах, расценкам. Так, предполагается, что на всей территории России стоимость минуты разговора не превысит 1,5-2,0 дол.
 
Спутник Globalstar (вес 450 кг, высота орбиты 1410 км) использует технологию прямой ретрансляции, основанную на принципе "изогнутого волновода", обеспечивая передачу сообщений и поддержку роуминга. Согласно оценкам, рабочий ресурс спутника составит не менее 7,5 лет. Поставку бортового оборудования связи для спутников осуществляют компании Alcatel Espace (Франция), Loral Space&Communications и Alenia Spazio (Италия). Бортовой радиокомплекс состоит из приемных (L- и C-диапазоны) и передающих антенн (S- и C-диапазоны), антенны ретранслятора и оборудования электропитания (солнечных батарей и аккумуляторов). Антенный комплекс спутника поддерживает связь с абонентом (станцией на Земле) в диапазонах частот 1610-1626,5 (прием) и 2483,5-2500 МГц (передача). Он формирует 16 лучей, создающих на поверхности Земли зону обслуживания диаметром несколько тысяч километров, внутри которой возможна коммутация на любую CDMA-несущую с шириной полосы развертывания 1,23 МГц. Суммарный энергозапас спутника составит 1100 Вт. В настоящее время точно определены два участника запуска спутников Globalstar: американская корпорация McDonell Douglas (ракета-носитель Delta 2) и украинское НПО "Южное"(ракета-носитель Зенит-2). Запуск первых четырех спутников с помощью ракетаносителя Delta 2, который планировался на октябрь 1997 г., перенесен компанией McDonell Douglas на конец ноября-начало декабря 1997 г.
 
Наземный сегмент Globalstar включает в себя центр управления связью и полетами, региональные станции сопряжения и абонентские терминалы. Основными функциями наземной станции сопряжения являются прием/передача радиосигналов, коммутация с сетью общего пользования, обеспечение внешнего роуминга и учет вызовов для биллинговых расчетов. Для контороля и управления всей системой станции сопряжения будут поддерживать связь друг с другом и центром управления по наземным выделенным каналам передачи данных (предположительно Е1/Т1) или каналам сотовой сети PLMN (в стандарте AMPS или GSM). В состав оборудования наземной станции входит антенный комплекс, поставляемый Alcatel, а также высокочастотное и коммутационное оборудование компании QUALCOMM. Приобретение у компании QUALCOMM лицензии на использование системы OmniTRACS (которая позволяет следить за подвижными объектами и определять их местонахождение в сотовой сети на базе CDMA) обеспечило Globalstar эксклюзивные права на применение этого технологического решения в рамках системы спутниковой связи Globalstar.
 
Компьютер фирмы Sun Microsystems обеспечивает управление станцией сопряжения, обработку учетной информации и вычисление местоположения абонента по навигационным данным. Для защиты информации предусмотрено использование не только специальных методов шифрования голосовых сигналов, но и брандмауэра. Стоимость всей станции, по предварительным оценкам, составит от 2 до 5 млн дол. (в зависимости от числа обслуживаемых абонентов), однако предусматривается выпуск "облегченного" по стоимости варианта станции. Согласно расчетам компании Globalstar, для обслуживания всей планеты с учетом национальных границ и минимизации наземного трафика потребуются около 210 станций. Первые наземные станции намечено ввести в эксплуатацию в 1997 г. во Франции, Южной Корее, США и Австралии.
 
Центры управления по технологическим функциям подразделяются на две подсистемы - центр управления наземными станциями (GOCC, Ground Operatons Control Center) и центр управления спутниками (SOCC, Satellite Operatons Control Center). Подсистемы связаны между собой с помощью сети Globalstar Data Network (GSN), к которой подключены и наземные станции сопряжения. Большая часть оборудования центров управления связью и навигации, предназначенного для сбора и анализа телеметрии, а также для управления бортовыми подсистемами, поставляется компаниями Loral и Alcatel. Первая из них отвечает за разработку, строительство, ввод в действие и эксплуатацию всех центров управления Globalstar. Главный центр управления (Сан-Хосе, шт. Калифорния) был полностью подготовлен к тестированию в июле текущего года. Резервный центр управления связью будет построен в Эль-Дорадо (шт. Калифорния). Комплексное тестирование, в том числе функциональную проверку первых наземных станций сопряжения, планируется на в конце 1997 г. Ввод в эксплуатацию всей системы Globalstar ожидается к началу 1999 г.
 
К сегменту пользователя относятся абонентские терминалы трех типов: портативные (трубка, внешне напоминающая сотовую), мобильные (устанавливаются на транспортных средствах) и стационарные, которые могут использоваться как таксофоны. Компания QUALCOMM будет выпускать портативные и мобильные аппараты трех типов - трехмодовые (Globalstar/AMPS/CDMA), двухмодовые (Globalstar/GSM) и одномодовые (Globalstar). Ожидается, что цена портативного аппарата окажется близкой к стоимости соответствующих сотовых аппаратов (не выше 700-1000 дол., а стационарного - не более 2,5 тыс. дол.). Согласно заявлениям производителя, разработанное устройство снабжено специальной схемой регулировки мощности передатчика, которая обеспечивает безопасный уровень мощности сигнала (при максимальной мощности передатчика 400 мВт без потери качества сигнала можно уменьшить его уровень до 2 мВт). Абонентский терминал будет поддерживать многоканальный прием с надежностью связи до 99% и обеспечивать криптозащиту. Проектное время установки соединения составит не более 5 с, максимальная задержка сигнала - 150 мс, а скорость передачи - 9,6 кбит/с. К сожалению, сегодня доступны только презентационные модели этих устройств, а серийный выпуск планируется на конец 1997 г.
 
Компания "ГлобалТел", совместное предприятие компаний Globalstar L.P. и "Ростелеком", будет собственником российской части наземного сегмента сети Globalstar и ее эксклюзивным оператором; она обещает обеспечить полный комплекс услуг для абонентов беспроводной связи и сетей общего пользования. Кроме того, "ГлобалТел" берет на себя обслуживание и эксплуатацию всех наземных станций на территории России и техническую поддержку пользователей абонентских терминалов Globalstar. "ГлобалТел" намерена начать предоставление услуг системы Globalstar осенью 1998 г. В настоящее время на территории России строятся 3 станции сопряжения (в Москве, Новосибирске и Хабаровске), которые должны обеспечить охват территории России с гарантированным качеством услуг южнее 70о северной широты. Ввод первой станции намечен на II-III квартал 1998 г. До 2005 г. в России предполагается соорудить 9 станций сопряжения, способных обслуживать 260 тыс. пользователей. Все станции российского сегмента будут объединены в специализированную наземную сеть на базе пакетной коммутации, связанную с центром управления Globalstar в США.
Система "Памир" компании "Сабтел"
 
Компания "Сабтел" существует на российском рынке с 1993 г. Учредителями ЗАО "Сабтел" стали РТИ им. А.Минца, КБ "Импульс" и Государственное предприятие "Космическая связь" (ГПКС). За три года компания создала полнофункциональный комплекс отечественного оборудования наземных станций типа VSAT для системы спутниковой связи "ПАМИР", использующей геостационарные спутники и полностью отвечающий международным стандартам связи. К августу 1997 г. компания установила сеть из 35 абонентских наземных станций, обслуживающих различные регионы страны (в 1998 г. количество станций будет увеличено до 80), зона обслуживания которой - от 20о западной до 180о восточной долготы и от 150 до 80о северной широты.
 
Система спутниковой связи "Памир" состоит из наземного и космического сегментов и поддерживает сеть на базе закрепленных (выделенных) и незакрепленных цифровых каналов связи (технология DAMA). К космическому сегменту относятся стволы спутников-ретрансляторов "Горизонт" и "Экспресс", расположенных на высоте 36 800 км над поверхностью Земли (их предоставляет ГПКС). Наземный сегмент, в самом общем случае, включает в себя три типа наземных станций - координирующие и узловые многоканальные, а также одноканальные абонентские станции. Координирующая станция служит для управления сетями связи с незакрепленными каналами. Узловые станции "Атлет" (диаметр антенны 5 м, число каналов - до 32) и "Бегун" (диаметр антенны 2,5 м, число каналов - от 1 до 4) предназначены для работы в C-диапазоне частот 4/6 ГГц (обеспечивая пропускную способность канала связи до 64 кбит/с), а также для сопряжения цифровых спутниковых каналов с наземными сетями общего пользования.
 
Доступ наземной станции к ретранслятору осуществляется по методу частотного разделения каналов с передачей каждого из них на отдельной несущей. Абонент подключается непосредственно к узловой станции, при этом в режиме DAMA соединение устанавливается и отменяется с помощью координирующей станции, которая автоматически анализирует вызовы абонентов, выбирает частоты связи для вызывающей и вызываемой станций, устанавливает рабочие частоты и режимы каналов, выполняет тарификацию услуг.
 
Координирующая станция обеспечивает прием и обработку запросов доступа к спутниковым каналам от наземных станций, формирование пакетов служебных сообщений для наземной станции и их передачу по общему каналу. В состав ее оборудования входят антенная система наземной станции "Атлет", высокочастотное оборудование (с резервированием) и управляющий вычислительный комплекс со специализированным ПО. Управляющий вычислительный комплекс координирующей станции построен на базе ОС реального времени Open VMS и специализированного ПО, которое позволяет системе связи "Памир" работать с 1-3 стволами ретранслятора.
 
Канал запроса использует пакетный режим передачи данных с произвольным доступом. Разработчики оборудования ориентировались на то, что по одному каналу в сети наземных станций максимально возможное число обслуживаемых требований составит не менее 256 в минуту. Для исключения перегрузок в системе управления предусмотрена возможность оперативного наращивания числа каналов запроса до 10, а также организация очередей (при очереди в 100 требований время предоставления канала связи не превышает 10 с). В состав ПО координирующей станции входят также программы обмена с внешними устройствами контроля и средства самотестирования, осуществляющие штатные проверки без прерывания текущего функционирования станции. Для поддержки системы управления наземными станциями, их администрирования и эксплуатации используется специализированная база данных.
 
Узловая наземная станция системы "Памир" состоит из трех подсистем - антенной, высокочастотной и каналообразующей. Антенная подсистема обеспечивает автоматическое сопровождение спутника в пределах ? 5о по азимуту и углу, а также "ручное" (неоперативное) наведение в пределах ? 90о по азимуту и 0-80о по углу. В состав высокочастотного оборудования наземной станции входят конвертор, передатчик мощностью 15 Вт (для абонентской станции "Бегун") или 150 Вт (для станции "Атлет"), а также блоки высокочастотного преобразователя (up-down convertor) и управления антенной подсистемой. Высокочастотное оборудование реализует прием и передачу спутниковых сигналов, осуществляя преобразование от полосы 52-88 МГц (канальное оборудование) к диапазонам 3650-4150 МГц (прием) и 5975-6475 МГц (передача). Каналообразующая подсистема, определяющая режим работы наземной станции в сети (технология DAMA) состоит из канальных блоков "Модем-К", блока управления и сопряжения (БУС), обеспечивающих взаимодействие наземной и координирующей станции и сопряжение цифровых каналов с внешними сетями общего пользования. Функционально один БУС может обслуживать до 4 блоков "Модем-К". В существующей сейчас сети абонентская станция "Бегун" комплектуется максимум 4 блоками "Модем-К", а узловая ("Атлет") - максимум 32. Скорость передачи по выделенному каналу - 64 кбит/с, по каналу DAMA - 24 кбит/с.
 
Узловая станция имеет стандартные интерфейсы, с помощью которых осуществляется связь с УАТС, городскими телефонными линиями и каналами локальных сетей (по интерфейсу RS-232) и через которые реализуется подключение всех абонентских устройств (в том числе телефонных аппаратов и компьютеров). Для передачи факсимильных сообщений станция поддерживает режимы RTS/CTS, DTR/DSR и DCD, а также обеспечивает подключение к сотовой системе связи через коммутаторы каналов сети общего пользования. Московский телепорт системы "Памир" предоставляет доступ к системам S.W.I.F.T., Reuters и к сети Internet. Разработчики системы "Памир" считают, что через наземную станцию возможна работа с любыми наземными сетями, за исключением высокоскоростных (типа CDH или PDH).
 
Заметим еще раз, что все оборудование системы "Памир" было создано на базе собственных разработок учредителей ЗАО "Сабтел". Серийное производство оборудования осуществляется на заводах, ранее относившихся к ВПК. Это имеет для потребителя свои положительные и отрицательные стороны. Безусловно, хотя отечественное оборудование намного дешевле зарубежного (например, наземная станция "Бегун" стоит примерно в два раза меньше, чем ее зарубежный аналог), его надежность уступает требованиям мировых стандартов. Однако техническая поддержка, обслуживание и ремонт гарантированы компанией "Сабтел": сейчас "Сабтел" обеспечивает время устранения неисправностей земной станции, фактически равное времени доставки запасных частей. Понимая, сколь велики просторы нашей страны, компания планирует также организацию региональных служб технической поддержки.
 
Тарифы на услуги системы "Памир" (которые, согласно тарифному соглашению, должны быть не ниже определенных Министерством Связи) компания устанавливает на договорной основе, но видит для себя реальные пути их снижения.
 
Наземное оборудование системы "Памир" может работать с геостационарными спутниками разных типов, в том числе зарубежными. Как известно, спутник "Горизонт" имеет срок службы около 4 лет, а "Экспресс" - примерно вдвое больше. Однако на сегодняшний день были запущены (по сведениям автора) только два спутника "Экспресс", и перспективы их дальнейших запусков пока туманны.
 
Имея опыт реализации и эксплуатации спутниковой сети Федерального фонда обязательного медицинского страхования, в настоящее время "Сабтел" ведет работы по двум другим проектам - сети Энергонадзора Московской области (две станции уже действуют в Коломне и Волоколамске) и сети Тюмень-Надым. По мнению руководства компании, более низкая стоимость оборудования системы "Памир" (по сравнению с произведенными за рубежом аналогами) поможет ей конкурировать на российском рынке спутниковых сетей. В этих условиях ЗАО "Сабтел" считает главной своей задачей повышение надежности и стабильности работы аппаратуры до уровня мировых стандартов.