CC BY
6
Секция «Автоматика и электроника»
УДК: 621.396.946
АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ НА ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТАХ
А. В. Рыбков, В. В. Бурмакин
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Анализ проблематики спутниковой связи на интернациональных судах торгового флота, а также возможность дополнения или перехода на другие типы связи в виду интегрирования их в различных странах.
Ключевые слова: Спутниковая связь, антенна, беспроводная связь, ретранслятор, развитие, судно.
ANALYSIS OF SATELLITE COMMUNICATION PROBLEMS ON MOBILE OBJECTS
A. V. Rybkov, V. V. Burmakin
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
Analysis of the problems of satellite communication on international merchant ships, as well as the possibility of supplementing or switching to other types of communication in view of their integration in different countries.
Keywords: Satellite communication, antenna, wireless communication, repeater, development, ship.
Спутниковая связь - один из видов радиосвязи, основанный на применении искусственного происхождения спутников Земли в качестве ретрансляторов. Сеть спутниковой связи предполагает наличие двух ее сегментов или частей - это космический сегмент, представляемый космическим аппаратом (искусственный спутник Земли) и земной сегмент - наземные станции (станция спутниковой связи). В данной статье отражено развитие спутниковой связи и ее применение на судах^т, Впервые идею спутниковой связи (далее - СС) представил в 1945 г. английский ученый Артур Кларк. В радиотехническом журнале была опубликована его статья о перспективах ракет, подобных «Фау-2», для запуска спутников Земли в научных и практических целях. Важен последний абзац этой статьи: «Искусственный спутник на определенном расстоянии от Земли будет совершать один оборот за 24 ч. Он будет оставаться неподвижным над определенным местом и в пределах оптической видимости почти с половины земной поверхности. Три ретранслятора, размещенные на правильно выбранной орбите с угловым разнесением на 120°, смогут покрыть телевидением и УКВ радиовещанием всю планету; я боюсь, что те, кто планирует послевоенные работы, не сочтут это дело простым, но я считаю именно этот путь окончательным решением проблемы» [1]
Спутниковую связь часто критикуют за чрезмерную дороговизну сервисов. Безусловно, спутниковую связь нельзя назвать дешевой, но при этом надо отдавать себе отчет в том, что это специфический тип связи, который был разработан, исходя вовсе не из соображений экономии средств. Здесь изначально ставились совсем другие задачи - обеспечение связью труднодоступных мест.[2] Спутники сейчас используются там, где никаких других
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2021. Том 2
вариантов создания качественной и бесперебойной связи просто не может быть, например, на морских судах.
Другое дело, что и в среде спутниковых сервисов существует своя ценовая градация. И в конечном итоге здесь все решают современные технологии: можно использовать разные спутниковые группировки, разные диапазоны, разные модуляции. Прогресс не стоит на месте, и постепенно 1 Мбит спутниковой связи становится все доступнее и доступнее.
Для получения постоянной и хорошей связи на море сегодня применяют известную на берегу технологию VSAT (Very Small Aperture Terminal). Появление, которой связано с экспериментом внедрения сети наземных станций в количестве 25 штук и спутника АТС-1, обеспечивающих телефонную связь на Аляске в конце 60-х. Эксперимент оказался успешным и был продолжен. Самая «маленькая» спутниковая станция на тот момент имела антенну диаметром 9 м [3].
На современных судах используется все более сложное оборудование, которому необходимы для нормальной работы мощные каналы передачи данных. Все это приводит нас к закономерному появлению технологии широкополосной передаче данных (ШПД) на морских судах, которая в данном случае и является технологией «морской VSAT».[4]
Использование спутниковой связи на северных морских путях связано с определенными трудностями: нужны большие тарелки, мощные транспондеры, системы корректировки направления антенны, - в результате решения становятся очень дорогостоящими. Судно постоянно находится в движении, поэтому необходимо постоянно наводить антенну на геостационарный спутник, висящий в одной точке. А поскольку на море качка, антенна должна также корректировать и все движения корпуса судна, - у оборудования имеется достаточно сложная гироскопическая система, включающая мотор-редукторы с высокой производительностью. Конечно, существуют определенные допуски, но они столь малы, что система корректировки антенны остается постоянно загруженной. [5]
Если же говорить конкретно о Северном морском пути, то угол стояния там достигает величины 5°. Чтобы был понятен масштаб проблемы, отметим здесь, что, по принятым в некоторых регионах стандартам качества, угол наклона должен быть не меньше 20°, а некоторые спутниковые операторы устанавливают, в качестве минимума для морских решений VSAT, значение в 10°. Затем, когда мы говорим об угле в 5°, необходимо еще помнить и о таком факторе, как морская качка: на верхней амплитуде антенна может как-то настроиться на спутник, а вот на нижнем витке амплитуды антенне, чтобы настроиться на спутник, по сути дела, необходимо «просвечивать землю» (в данном случае - воду). [6]
Далее, спутники имеют определенную зону покрытия, которая постоянно пересекается судами. Поэтому оборудование «морского VSAT» должно понимать, когда судно выходит из зоны покрытия одного спутника и попадает в зону другого, - тогда приемо-передающая аппаратура перенастраивается, перенаправляет антенну и входит в другую сеть. Наконец, спутники имеют свои точки терминации - так называемые спутниковые хабы. Например, у российских спутников таких хабов три - в Москве, Иркутске и Хабаровске. При изменении точки терминации клиент должен оставаться в той же самой сети. И если в России это не так сложно сделать, поскольку имеются федеральные операторы связи, то с глобальным покрытием задача сложнее - оператору приходится собирать данные с разных континентов. На это способны только глобальные операторы связи. [5]
Постоянное развитие других беспроводных технологий заставляет задуматься об их повсеместном внедрении в систему морских коммуникаций. Многим может казаться невозможным использованием беспроводных сетей на судне: мы привыкли к тому, что стандартные 3G или LTE-роутеры обеспечивают нормальное подключение в лучшем случае на расстоянии пары километров. Однако специализированное морское оборудование может обеспечить значительно более хороший радиус действия.
Такое оборудование, как правило, включает морскую антенну разнесенного приема и модем/маршрутизатор. Специфика используемой антенны объясняется возможными
(Секция «Автоматика и электроника»
отражениями сигнала, вызываемыми портовой инфраструктурой, самим судном, другими объектами и поверхностью воды. А модем/маршрутизатор обеспечит большую дальность действия и лучшую производительность.
Следует также учитывать и длину кабеля, соединяющего модем и антенну: чем она меньше, тем сигнал более сильный и стабильный, а вероятность его потери — ниже даже на большем расстоянии от берега.
Безусловными плюсами использования на судне беспроводных технологий являются:
• Время подключения: 3G, Wi-Fi и 40-антеннам требуется меньше времени для установления связи, чем спутниковому оборудованию
• Сравнительно невысокая стоимость
• Простота установки и настройки оборудования
Однако существует и несколько ограничений, к которым относятся, например:
• Малая зона покрытия
• Различие инфраструктуры и предоставляемых сервисов в разных странах
Эти и другие ограничения легко снимаются в случае комбинирования на борту судна оборудования для подключения к 3G, Wi-Fi и 4G-сетям и спутниковых антенн. Использование обеих технологий позволит объединить их преимущества и обеспечить себя в плавании лучшими из всех существующих возможностей всегда оставаться на связи и иметь бесперебойный доступ ко всем необходимым именно вам сервисам.[7]
Библиографические ссылки
1. Головин О. Предыстория космической радиосвязи [Электронный ресурс]. - URL: http://www.computer-museum.ru/connect/clarke.htm (дата обращения: 09.09.2018).
2. cyberleninka.ru [электронный ресурс] URl: https://cyberleninka.ru/article/n/razvitie-sputnikovoy-svyazi-na-sudah/viewer
3. Современное судовое оборудование средств электронной навигации, ГМССБ и береговая единая система контроля и управления судоходством: Монография / А.Н. Маринич, А.В. Припотнюк, Ю.М. Устинов и др.; под ред. Ю.М. Устинова. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2007. - 261 с
4.Connect-wit.ru [электронный ресурс] URL:https://www.connect-wit.ru/orange-zapuskaet-kompleksnuyu-sistemu-sputnikovoj-svyazi-na-sudah.html
5. orange-business.com [электронный ресурс] URL: https://www.orange-business.com/ru/blogs/get-ready/korporativnye-seti/podrobnoe-intervyu-pro-sputnikovuyu-svyaz-na-sudah
6. st-b.ru [электронный ресурс] URL: https://st-b.ru/pages/teoriasvazi/006.html
7. seacomm.ru [электронный ресурс] URL: https://seacomm.ru/dokumentacija/4763/
© Рыбков А. В., Бурмакин В. В., 2021
