Принципы построения спутниковых систем связи

Спутниковая сеть связи (рис. 91) включает в себя:

- космический сегмент, состоящий из нескольких спутниковых ретрансляторов;

- наземный сегмент, (центр управления орбитальными спутниками, шлюзовые стан­ции);

- абонентский сегмент (абонентские терминалы);

- интерфейсы сопряжения шлюзовых станций с наземными сетями связи.

С целью обеспечения отсутствия взаимных помех систем спутниковой связи использова­ние частот и расположение спутниковых ретрансляторов регламентируется Междуна­родным консультативным комитетом по радио и Международным комитетом по регистра­ции частот.

Диапазоны частот спутниковых систем передачи

Диапазон	Полоса частот, ГГц
L (наземная станция - КА)	1, 452 - 1, 500 1, 61 - 1, 71
S (КА - мобильные системы связи)	1, 93 - 2, 70
C(КА - шлюзовые станции)	3, 40 - 5, 25 5, 725 - 7, 075
Ku (связь между КА)	10, 70 - 12, 75 12, 75 - 14, 80
Ka (КА – командно-измерительные станции)	14, 40 - 26, 50 27, 00 - 50, 20

 

Космический сегмент включает спутниковую группировку, состоящую из несколь­ких спутниковых ретрансляторов, равномерно размещенных на орбитах. Космические аппа­раты (КА) включают:

- центральный процессор;

- радиоэлектронное оборудование бортового радиотрансляционного комплекса (трансподеры);

- антенные системы;

- системы ориентации и стабилизации;

- двигательные установки;

- система электропитания (аккумуляторы и солнечные батареи).

Количество спутников в орбитальной группировке определяется из соображений пол­ного охвата обслуживаемой территории. Например, для низкоорбитальной группировки с орби­той 1000 км и при скорости спутника 7 км/с время видимости спутника составляет 14 ми­нут; после этого спутник «уходит» за линию горизонта и, для обеспечения непрерывности связи, на смену ему должен приходить следующий, за ним – третий и т.д. Таким образом, количество спутни­ков будет определяться отношением периода обращения спутника вокруг Земли к пе­риоду нахождения спутника в зоне видимости.

С увеличением высоты орбиты увеличивается время видимости спутника, соответственно, уменьшаются требования к численности орбиталь­ной группировки, однако, из-за увеличения дальности связи требуется более сложное и дорогостоящее оборудование. Численность орбитальной группировки определяется компромис­сом между стоимостью и объёмом оказываемых услуг и простотой и стоимостью подвижного спутникового терминала.

Обеспечение связи абонента, находящегося в зоне видимости одного спутника, с абонен­том, находящимся в зоне видимости другого спутника, организуется посредством связи между спутниковыми ретрансляторами (по цепочке, пока информация не дойдёт до спутнико­вого ретранслятора второго абонента). В некоторых системах эту функцию выполняют шлюзо­вые станции, транслирующие информацию с одного спутника на другой.

Наземный сегмент включает:

- центр управления системой;

- центр запуска КА;

- центр управления связью;

- шлюзовые станции.

Центр управления системой осуществляет слежение за КА, расчёт их координат, сверку и коррекцию времени, диагностику бортовой аппаратуры, передачу командной информа­ции и т.д. функции управления осуществляются на основе телеметрической информа­ции, получаемой от каждого КА группировки. Благодаря использованию территори­ально разнесённых контрольно-измерительных станций, центр управления системой с доста­точно высокой оперативностью выполняет:

- контроль запуска и точность вывода КА на задан­ную орбиту,

- контроль состояния каждого КА,

- контроль и управление орбитой каждого КА, разре­шение нештатных ситуаций,

- вывод КА из состава орбитальной группировки.

 

Рис. 91. Организация систем спутниковой связи

 

Центр запуска КА определяет программу запуска, осуществляет сборку ра­кеты-носителя, установку полезной нагрузки КА, предстартовую проверку; после запуска ра­кеты-носителя - траекторные измерения на активном участке полёта, которые передаёт в центр управления системой для корректировки последующей траектории.

Центр управления связью планирует использование ресурса спутника, посредством шлюзо­вых станций контролирует и управляет связью. В нормальных условиях работы орбиталь­ной группировки связь со шлюзовой станцией и пользовательскими терминалами осущест­вляется автономно. В нештатных ситуациях (неработоспособность КА, оборудования спутникового ретранслятора или шлюзовой станции) центр переходит в режим поддержания связи с повышенной нагрузкой, или проводит реконфигурирование сети.

Абонентский сегмент определяется номенклатурой предоставляемых спутниковой систе­мой связи услуг: связь абонентов спутниковой сети с абонентами спутниковой сети, ТфОП, пейджинговых и сотовых сетей, определение местоположения (координат) абонентов.

Абонентское оборудование разделяют на переносные спутниковые терминалы (весом до 700 г) и мобильные терминалы (весом порядка 2, 5 кг). Спутниковые телефоны оборудованы антенной, не требующей ориентации на спутниковый ретранслятор. При установлении связи (что занимает порядка 2 с) система автоматически определяет свободный канал и закрепляет его за абонентом на период сеанса связи. Как правило, в телефонах используется временное или частотное уплотнение каналов, хорошо зарекомендовавшее себя в сотовой связи. Некото­рые спутниковые телефоны способны работать с сотовыми сетями связи (устанавливается соответ­ствующая SIM-карта).