В данном разделе мы приводим краткий обзор наиболее популярных спутниковых систем.
В
наш век всеобщей информатизации общества, где самым близким примером
является всемирная паутина (Интернет), возникает необходимость правильно
ориентироваться в море поступающей информации, оперативно обмениваться
ею. С этой целью компании создают специализированные сетевые
инфраструктуры (потоковая передача аудио и видеоданных, многоканальная
телефонная сеть, охранные системы, локально-вычислительные сети и т.д.).
В основном, для организации канала связи в таких сетях используются
наземные линии: проводные (медные провода, оптоволокно) и беспроводные
(радиоэзернет, сотовые сети).
Абсолютно всем наземным каналам
связи присущи следующие недостатки: ограниченное покрытие территории,
проблемы модернизации сети (технические и экономические), отсутствие
возможности быстро демонтировать оборудование и развернуть сеть в другом
месте. Поэтому в ряде случаев использование спутниковых систем связи
является наиболее оправданным не только с технической, но и с
экономической точки зрения, а иногда и единственно доступным вариантом
обеспечения надежной и качественной связи.
На сегодняшний день
существует большое количество спутниковых систем, основанных на
различных технологиях и предназначенных для различных применений.
Глобальная система определения координат
Одним
из самых ярких примеров использования спутниковых технологий является
глобальная система определения координат. Система позволяет с высокой
степенью точности (до нескольких сантиметров) определять местоположение
объекта (широту, долготу и высоту над уровнем моря), направление и
скорость его движения. Достаточно интересным является использование
системы многими учеными и исследователями в качестве источника точного
времени. Система GPS (Global Positioning System) состоит из 24
искусственных спутников Земли, сети наземных станций слежения за ними и
неограниченного количества пользовательских терминалов. Для определения
местоположения GPS-приемник принимает сигналы со спутников, сравнивает
время отправки сигнала со спутника со временем его получения на Земле и
вычисляет точные координаты.
Система GPS работает непрерывно.
Для пользования системой GPS достаточно приобрести GPS-приемник. В
зависимости от назначения, можно выбрать носимые, автомобильные,
морские, авиационные модели приемников. GPS позволяет существенно
сократить затраты, связанные с поисковыми работами и значительно
сократить время проведения спасательных операций. Плата за подключение и
абонентская плата за пользование системой GPS не взимается.
ГЛОНАСС
– российская система определения координат, полностью аналогична
американской системе GPS. Орбитальная группировка также состоит из 24
спутников, размещенных в трех орбитальных плоскостях, развернутых друг
относительно друга на 120 градусов. Система ГЛОНАСС сопоставима по
точности с системой GPS. Принцип работы идентичен.
Спутниковые охранные комплексы
На
основе технологии GPS в настоящее время бурными темпами развиваются
спутниковые охранные комплексы. В автомобильной индустрии классическая
многоуровневая охранная система дополняется каналом связи и системой
определения координат автомобиля с помощью, как классических методов
радиолокации, так и на основе GPS. Разработанных и внедренных охранных
систем достаточно много (Cesar Satellite, Навигатор, АвтоЛокатор, LOJACK
и т.д.), но принцип работы, примерно, одинаков.
На транспортном
средстве скрытно устанавливается центральный блок, к нему подключаются
различные охранные датчики либо используется уже установленная штатная
сигнализация. В случае внештатной ситуации (угон, нападение и т.д.)
центральный блок по каналу связи передает информацию либо владельцу,
либо в диспетчерский центр. Канал связи может быть организован на основе
GSM-сетей, спутниковых систем связи либо по радиоканалу. Благодаря
использованию GPS-приемника появляется возможность отслеживать
местоположение объекта в режиме реального времени, просматривать
пройденный маршрут, места и продолжительность остановок и многое другое.
Спутниковое телевидение
Другая,
наиболее известная область применения спутниковых систем – спутниковое
телевидение. Вспомните спутниковые тарелки (антенны) уютно
расположившиеся на домах Вашего города, они так привычно вписались в
общий пейзаж города, что мы не обращаем на них внимания. Комплект
аппаратуры для приема программ с любого спутника состоит из трех
основных элементов: антенна, конвертер, ресивер. Если не вдаваться в
подробности, то принцип работы схож с работой обычной телевизионной
антенны, разница в том, что в роли телевышки здесь выступает спутник и
сигнал от него идет не аналоговый, а цифровой (поэтому и приходится
кроме антенны раскошеливаться еще и на конвертер с ресивером). Зато
гораздо выше качество и количество каналов. Отличительная особенность
спутникового ТВ – возможность приема «закрытых» или коммерческих
каналов.
Стоит отметить, что в данный момент все большее
распространение получает оборудование, которое позволяет принимать ТВ и
подключаться к сети Интернет, работая с одним спутниковым комплектом.
Подробнее смотрите описание работы VSAT-систем.
Глобальные спутниковые системы связи (ГССС)
Примерами
ГССС являются системы: Globalstar, Inmarsat, Thuraya, Iridium.
Первоначально системы предназначались для организации подвижной и
стационарной телефонии там, где нет никаких линий связи. В дальнейшем
появилась возможность выхода в Интернет, передачи аудио-,
видеоинформации и т.д. Системы стали мультисервисными. Обобщенный
принцип работы для всех систем: спутник, принимая сигнал абонента,
транслирует его на ближайшую наземную станцию сопряжения. Наземная
станция сопряжения авторизует его и маршрутизирует его по наземным сетям
либо по спутниковому каналу до пункта назначения - это может быть
абонент этой же либо другой спутниковой сети, сотовых сетей, телефонной
сети общего пользования и т.д. Подробно про работу ГССС Globalstar Вы
можете посмотреть здесь.
Между собой системы отличаются
размерами и стоимостью абонентских терминалов (самые дорогие в системе
Inmarsat, самые дешевые в системе Thuraya), стоимостью трафика, зоной
покрытия и техническим особенностями построения самой системы (например,
в системе Inmarsat используются геостационарные спутники, в системе
Globalstar – низкоорбитальные).
Система VSAT
В
настоящее время одной из активно развивающихся спутниковых систем
является система VSAT (Very Small Aperture Terminal). На основе данного
вида оборудования возможно построить полноценные мультисервисные сети
для предоставления таких услуг как: доступ в Интернет; телефонная связь;
объединение локальных сетей территориально разделенных пользователей;
резервирование существующих каналов связи; сбор данных, диспетчерское
управление и удаленный мониторинг производственных процессов (SCADA);
организация аудио-, видеоконференций; спутниковое телевидение и многое
другое.
Эта система находит применение в работе банковских и
финансовых организаций, сетей розничной и оптовой торговли, промышленных
предприятий и частных лиц. Преимущества сети спутниковой связи на базе
VSAT: быстрое развертывание сети, высокое качество связи, простота
реконфигурации, надежность, простое перемещение абонентских терминалов.
Сеть
спутниковой связи на базе VSAT включает в себя три основных элемента:
центральная управляющая станция (ЦУС), спутник-ретранслятор и
абонентские VSAT терминалы.
Абонентский VSAT терминал - это
небольшая станция спутниковой связи, предназначенная, главным образом,
для надежного обмена данными по спутниковым каналам. Состоит станция из
антенно-фидерного устройства (чаще всего применяют диаметр антенны от
0,9 до 2,4 метров), наружного внешнего радиочастотного блока и
внутреннего блока (модема).
VSAT системы подразделяются на
односторонние (абонентский терминал только принимает данные со спутника,
еще такие системы называют комбинированными) и двусторонние
(абонентский терминал может как принимать, так и передавать данные через
спутник). Комбинированные системы используют спутниковый канал
совместно с наземными линиями связи (через которые осуществляется
передача данных). Двусторонние системы могут обходиться только
спутниковым каналом, но, при желании, можно использовать и существующие
наземные линии связи.
Рассмотрим кратко работу двусторонней
VSAT-системы на примере выхода в Интернет. Запрос от абонентского
терминала через спутник направляется на ЦУС оператора. ЦУС по наземным
линиям связи (чаще всего по оптоволокну) осуществляет поиск необходимой
информации в сети Интернет и, получив ее, через тот же спутник
отправляет информацию на абонентский терминал.
Развитие
технологий спутниковых систем связи направлено на дальнейшее снижение
стоимости абонентских терминалов, уменьшение антенн и мощности их
передатчиков при улучшении характеристик каналов связи. Качественным
скачком в развитии спутниковых технологий может стать технология
переноса функций управления сетью с центральной земной станции на сам
спутник ("HUB на борту"
. При этом существенно сократится временная
задержка, связанная со временем прохождения сигнала к спутнику и
обратно, что положительным образом скажется на качестве связи.