Проект "Глобалстар". Геодезические спутники (ERS-1,ERS-2)

Проект "Глобалстар".

Практически все стороны жизни современного человека прочно

связаны со средствами коммуникаций, Постоянно возрастающая миг-

рация населения и условия жизни требуют возможности обеспечения

быстрой и надежной связи, которая сегодня устанавливается не

между географическими пунктами, а между людьми. Поэтому фир-

мы-производители систем дальней связи делают все возможное для

удовлетворения непрерывно растущих потребностей в данной облас-

ти, расширяя инфраструктуру проводных, оптоволоконных, спутнико-

вых и радиотелефонных сетей.

Однако до последнего времени не решены проблемы обеспечения

абонентов глобальной персональной телефонной связью, а также

проблемы совместимости сотовых систем подвижной связи различного

типа, что требует создания общедоступной и экономичной глобаль-

ной сети связи. Проект "Глобалстар", инициированный известными

фирмами в области космических систем и комплексных технологий

дальней связи "Loral" и "Qualcomm", предусматривает создание та-

кой сети, используя существующую наземную инфраструктуру провод-

ной и радиотелефонной связи.

Система "Глобалстар" обеспечивает абонентов сравнительно не-

дорогой и надежной телефонной связью, которую можно установить

между любыми (кроме полюсов) точками земного шара. Она состоит

из космического, наземного и абонентского узлов.

В космический узел войдет созвездие из 48 низкоорбитальных

спутников, каждый из которых представляет собой усилитель-рет-

ранслятор высокочастотных сигналов, выведенный на высоту 1406

км. Средний проектный срок службы спутников составляет 7,5 лет.

Спутники находятся на восьми орбитальных плоскостях, по шесть на

плоскость, что гарантирует охват практически всей поверхности

планеты. Использование низкоорбитальных спутников снижает мощ-

ность радиосигнала почти в 100 раз, сокращает задержку в получе-

нии сигнала и устраняет зхо, являющееся серьезной проблемой в

системах связи на геостационарных спутниках. У каждого спутника

имеется шесть сфокусированных лучей, определяющих эллиптические

зоны обслуживания абонентов, при этом каждый из них способен

обеспечить работу как минимум 2800 дуплексных речевых каналов и

каналов передачи данных. В радиоинтерфейсах между спутниками и

Землей используется перспективная цифровая технология СДМА (мно-

гостанционный доступ с кодовым разделением каналов), имеющая целый ряд преимуществ по сравнению с другими технологиями в части

помехозащищенности, меньшего уровня излучаемой мощности, большей

пропускной способности, предотвращения несанкционированного дос-

тупа в сеть и т.д. Каждый из спутников осуществляет связь как с

абонентами, так и напрямую с узловыми станциями. Для линий связи

"спутник - абонент" используется диапазон частот 1,61- 1,626

ГГц; для линий связи "спутник - узловая станция" используются

диапазоны 5,1995-5,216 ГГц (направление "вниз") и 6,525-6,5415

ГГц(направление "вверх"). Межспутниковый обмен информацией в

системе отсутствует.

Спутники для системы "Глобалстар" будут производиться фирмой

"Space Systems Loral", которая представляет собой международный

конгломерат нескольких фирм, совместно работающих над рядом про-

ектов в области космических исследований, а именно: "Alcater",

"Aerospatiale", "Alenia", "Deutche Aerospace".

Наземный узел системы "Глобалстар" состоит из узловых стан-

ций; систем слежения, телеметрии и передачи команд; систем уп-

равления полетом спутников и центра управления сетью. Каждая уз-

ловая станция одновременно поддерживает связь с тремя спутниками

и, кроме того, обеспечивает интерфейс для связи сети системы

"Глобалстар" с АТС местной телефонной сети региона или с центра-

ми коммутации сотовых радиотелефонных сетей, прежде всего стан-

дартов AMPS и GSM. Оборудование системы "Глобалстар" не влияет

на работу наземных сотовых сетей, поскольку в ней используются

другие частоты. Каждая страна будет осуществлять независимый

контроль над своими узловыми станциями и над доступом к телефон-

ной сети находящихся на ее территории абонентов. В функции сис-

темы входит также оперативное обнаружение абонента, посылающего

или принимающего вызов.

В функции центра сетевого управления входит регистрация и

проверка вызовов, определение длительности и тарификация разго-

вора и т.д., а также управление базой данных о состоянии сети,

контроль и распределение сетевых ресурсов (каналов связи, час-

тот, спутников).

Контроль над эскадрильей спутников осуществляется с помощью

систем слежения, телеметрии и передачи команд. Данные контроля

орбитальной деятельности спутников посылаются в центры контроля

над сетью, откуда направляются в узловые станции для осуществле

ния сопровождения и других функций.

Из-за постоянного движения спутников и изменения территории

охвата время от времени возникает необходимость передачи обслу-

живания абонента от одного спутника к другому. Для этой цели ис-

пользуются возможности технологии СДМА, позволяющие абонентскому

терминалу одновременно поддерживать связь с двумя или тремя

спутниками, улучшая качество принимаемого суммарного сигнала, и

программными средствами, выбирая оптимальные каналы связи. Окон-

чательная передача абонента (незаметная для него) на обслужива-

ние следующему спутнику происходит лишь тогда, когда абонент

прочно обосновался- на его территории. Абонентские терминалы ос-

нащены всенаправленными антеннами, что облегчает одновременную

связь с несколькими спутниками и снимает необходимость постоянно

направлять антенну на спутник для поддержания связи.

На начальной стадии эксплуатации планируется использование

двух типов абонентского оборудования, входящего в абонентский

узел системы "Глобалстар". Это портативные терминалы для переда-

чи речевых сигналов и навигации, а также передвижные и стацио-

нарные навигационные аппараты. В качестве дополнительно оплачи-

ваемой услуги абонент может обслуживаться как в одиночном режи-

ме, когда абонентский терминал позволяет выходить в сеть "Гло-

балстар". так и в двойном режиме, когда абонент может выходить

дополнительно и в другую наземную сотовую радиотелефонную сеть.

Благодаря использованию технологии СДМА уровень излучения

абонентского терминала будет установлен ниже официально допусти-

мых пределов, принятых в различных странах. Средняя мощность из-

лучения менее 200 МВт.

Каждому абонентскому терминалу системы присваивается индиви-

дуальный номер, который, в отличие от традиционных телефонов, не

зависит от местонахождения абонента (используемая реализация

технологии СДМА предполагает наличие до 4,4 млрд. вариантов раз-

личных кодов).

Услуги сети "Глобалстар" направлены на обслуживание четырех

групп пользователей;

 - проживающих в районах, не охваченных подвижной связью;

 - работающих или проживающих в районах, охваченных подвижной

связью, но часто выезжаюших за пределы территории обслуживания;

 - стационарных абонентов, находящихся в районах, не охваченных телефонной связью;

 - абонентов, нуждающихся в индивидуальной или особой телефонной

связи.

К этим группам потенциальных потребителей относятся различные

государственные и частные организации. в том числе: водители су-

хопутного и водного транспорта, командированные, органы охраны

порядка, спасательные отряды и бригады скорой помощи, поисковые

экспедиции, туристы. сельские отделения частных организаций. не

охваченные местными проводными и сотовыми телефонными сетями,

коммунальные службы, которым необходимо периодически снимать по-

казания счетчиков расхода газа, электроэнергии и воды, службы

охраны природных ресурсов и т,д,

Помимо обычной телефонной связи система "Глобалстар" предос-

тавляет навигационные услуги. Одна из самых простых услуг - оп-

ределение местонахождения абонента, когда тот с помощью своего

терминала рассчитывает свои координаты на основе контрольного

тонального сигнала, посылаемого системой.

Еще один вид навигационных услуг - обеспечение двусторонней

связи с помощью обмена краткими сообщениями. Такой обмен может

использоваться в экстренных случаях, когда абоненту необходимо

дать знать о своем местонахождении службам оперативной помощи

или семье (несчастный случай, поломка автомобиля и т.п.).

Третий вид навигационных услуг включает определение местона-

хождения абонента (расчет координат производится на узловой

станции) и передачу координат определенному заранее кругу або-

нентов. Эти услуги найдут применение в работе диспетчеров транс-

порта, при поиске украденных автомобилей и т.д.

Структура сети системы "Глобалстар" показана на рисунке. Сис-

тема разработана таким образом, чтобы наиболее эффективно осу-

ществлять качественную передачу речи и предоставление других ин-

формационных услуг при относительной простоте подключения новых

абонентов. Для еще более полного охвата обслуживаемых территорий

могут быть выведены на орбиту дополнительные спутники. Запуск

спутников намечен на 1997 г., ввод системы в эксплуатацию - на

1998 г.

Данный проект - не единственный в мире. однако только он ори-

ентирован на использование технологии СДМА.

В последние годы во многих странах, обладающих космическими

- 5 -

технологиями, ведутся работы по созданию подобных систем с высо-

тами орбит космических аппаратов от 700 до 2000 км. Наиболее из-

вестен аналогичный проект "Иридиум" (в реализации его принимает

участие НПЦ им. Хруничева), основанный на 66 спутниках, исполь-

зующий в радиоинтерфейсах технологию СДМА, близкую к стандарту

сотовой связи GMM, и планируемый к реализации практически в те

же, что и "Глобалстар", сроки. Существуют также аналогичные рос-

сийские проекты, например, "Гонец" и "Сигнал". Однако на сроки

их реализации существенное влияние оказывает дефицит финансиро-

вания.

Несмотря на сравнительно небольшую (в масштабах планеты) про-

пускную способность систем глобальной персональной связи (в

предлагаемой начальной конфигурации), они уже сейчас заочно на-

чинают конкурировать друг с другом за рынки сбыта путем предва-

рительного сравнения спектра предлагаемых услуг их ориентировоч-

ной стоимости, перспектив развития, привлечения инвесторов и по-

тенциальных пользователей.

Предварительный сравнительный анализ систем "Глобалстар" и

"Иридиум" был приведен в статье Л.Я. Кантора и И,С. Поволоцкого

"Системы персональной подвижной связи через низкоорбитальные

ИСЗ" ("Вестник связи - N% 11, 1994 г.). Основные параметры сис-

тем приведены в таблице.

┌────────────────────────────────────────────────────────┐

│ Проект "Иридиум" "Глобалстар" │

├────────────────────────────────────────────────────────┤

│Число спутников 66 48 │

│Высота орбиты 900 1400 │

│Емкость системы, │

│тыс. каналов 56 65 │

│Срок службы,лет 5 7,5 │

│Стоимость системы,млрд.USD 3,4 1,7 │

│Стоимость терми- │

│нала,USD 3000 750 │

│Предполагаемая оплата │

│за 1мин.разговора │

│(только спутниковый сег- │

│мент), USD 3 0,3 │

└────────────────────────────────────────────────────────┘

- 6 -

Как видно, "Глобалстар* обещает более выгодные условия для

абонента. Это связано с тем. что принятая концепция построения

этой системы предполагает производить всю обработку сигнала на

Земле. опираясь на большое число узловых станций. "Иридиум" же

предполагает производить подавляющее число соединений с исполь-

зованием межспутниковых линий связи, уменьшив до минимума число

наземных станций, что приводит к необходимости иметь сложные

(содержащие коммутационное оборудование, дополнительные следящие

антенны, источники питания и т.д.) и, соответственно, более тя-

желые и дорогие спутники, требующие значительных затрат на их

запуск. Известно, что увеличение сложности всегда приводит к

уменьшению надежности. Более того, малое число наземных узловых

станций приведет к необходимости задействования при прохождении

вызова большого количества наземных телефонных сетей и каналов

межспутникового обмена, что вызовет дополнительные расходы.

В настоящее время проекты "Глобалстар и "Иридиум" получили

положительную оценку Министерства связи РФ для проведения подго-

товительной работы по грядущему их использованию в России, где

благодаря необъятным просторам достаточно "белых" пятен в теле-

коммуникационном обслуживании. По ориентировочным оценкам к 2005

г. в России можно ожидать до 1 млн. пользователей таких систем

связи.

Геодезические спутники (ERS-1,ERS-2).

Летом 1991 года тогдашнее советское правительство дало фран-

цузскому судну "Астролаб" разрешение пройти через закрытое с