CC BY
224УДК 621.396.946"313"
СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
М. Ж. Анаров, Н. Б. Утеулиев, Б. А. Сеитов, А. Т. Мурзалиев, Р. Н. Беккулов
АО «Республиканский центр космической связи» Республика Казахстан, 010000, г. Астана, ул. Джангельдина, 34. Е-mail: anarov@rcsc.kz
Современные организации характеризуются большим объемом различной информации, в основном электронной и телекоммуникационной, которая проходит через них каждый день. Поэтому важно иметь высококачественный выход на коммутационные узлы, которые обеспечивают выход на все важные коммуникационные линии. В России, где расстояния между населенными пунктами огромное, а качество наземных линий оставляет желать лучшего, оптимальным решением этого вопроса является применение систем спутниковой связи (ССС).
Ключевые слова: тстема спутниковой связи.
SATELLITE COMMUNICATION SYSTEM
M. Zh. Anarov, N. B. Uteulyev, B. Seitov, A. Murzalyev, R. Bekkulov
JSC "Republican center of space communication" 34, Dzhangeldin str., Astana, 010000, Republic of Kazakhstan. E-mail: anarov@rcsc.kz
Modern organizations are characterized with large volumes of different information, especially electronic and telecommunication, they deal with every day. Therefore, it is important to have a high quality output at switching nodes, which provide access to all important lines of communication. In Russia, where the distances between settlements are great, and the quality of land lines is poor, the optimal solution of this problem is the use of satellite communication systems (SCS).
Keywords: Satellite communication system (SCS).
На сегодняшний день существует большое количество ССС, основанных на различных спутниковых системах, различных принципах и предназначенных для различных применений. Спутниковые системы связи известны давно и используются для передачи различных сигналов на протяженные расстояния. С момента своего появления спутниковая связь стремительно развивалась, и по мере накопления опыта, совершенствования аппаратуры, развития методов передачи сигналов произошел переход от отдельных линий спутниковой связи к локальным и глобальным системам.
Такие темпы развития ССС объясняются рядом достоинств, которыми они обладают. К ним, в частности, относятся большая пропускная способность, неограниченные перекрываемые пространства, высокое качество и надежность каналов связи. Эти достоинства, которые определяют широкие возможности спутниковой связи, делают ее уникальным и эффективным средством связи. Спутниковая связь в настоящее время является основным видом международной и национальной связи на большие и средние расстояния. Использование искусственных спутников Земли для организации связи продолжает расширяться по мере развития существующих сетей связи. Многие страны создают собственные национальные сети спутниковой связи. Все системы можно разделить на системы двух видов: работающие через спутники на негеостационарных и геостационарных орбитах. Негеостационарные спутники используются в основном для военных, научных и метеорологических исследований. Их главная особенность - невозможность поддержания
круглосуточной связи с ЗС. Однако, перемещаясь по заданной орбите относительно поверхности Земли, они могут собирать данные с большой площади земной поверхности. Геостационарные спутники выводятся на такую орбиту в плоскости экватора, при которой их угловая скорость совпадает со скоростью вращения Земли вокруг своей оси. Высота над поверхностью Земли, где выполняются условия постоянства скоростей и равенства центробежной и гравитационной сил, составляет 36 тысяч километров. Теоретически один расположенный таким образом спутник может обеспечить качественную связь для трети земной поверхности. В действительности обслуживаемые территории существенно меньше. Особенностью спутников на геостационарных орбитах является значительная временная задержка (порядка 240 мс) в спутниковом канале, вызванная необходимостью два раза преодолевать расстояние в 36 тысяч километров от ЗС до спутника.
Мы будем рассматривать системы, где применяются спутники связи, обращающиеся на орбитах синхронно с вращением Земли. Это позволяет существенно упростить систему связи. В этом случае каждая земная станция работает непрерывно с одним и тем же спутником связи. Ранее, при использовании несинхронных спутников, существовала необходимость периодического переключения антенной системы каждой земной станции с одного спутника на другой, что естественно вызывало перерывы связи. К тому же значительную часть стоимости ЗС составляла не очень надежная аппаратура слежения. Использование стационарных спутников связи обеспечивает беспере-
Решетневскуе чтения. 2013
бойную связь, но требует дополнительного запаса рабочего тела для проведения многократных коррекций орбиты ИСЗ. Считается, что этот дополнительный запас рабочего тела для коррекции орбиты является сравнительно небольшой платой за простоту эксплуатации системы и отсутствие перерывов связи. Земные станции при использовании стационарных спутников упрощаются за счет отказа от сложной и дорогой системы слежения. Спутниковые системы связи могут различаться также и типом передаваемого сигнала, который может быть цифровым или аналоговым. Передача информации в цифровой форме обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами передачи. К ним относятся:
- простота и эффективность объединения многих независимых сигналов и преобразования цифровых сообщений в «пакеты» для удобства коммутации;
- меньшие энергозатраты по сравнению с энергозатратами на передачу аналогового сигнала;
- относительная нечувствительность цифровых каналов к эффекту накопления искажений при ретрансляциях, обычно представляющему серьезную проблему в аналоговых системах связи;
- потенциальная возможность получения очень малых вероятностей ошибок передачи и достижения высокой верности воспроизведения переданных данных путем обнаружения и исправления ошибок;
- конфиденциальность связи;
- гибкость реализации цифровой аппаратуры, допускающая использование микропроцессоров, цифровую коммутацию и применение микросхем с большей степенью интеграции компонентов.
У8ЛТ-станция спутниковой связи - станция спутниковой связи с антенной малого диаметра, порядка 1.8...2.4 м. У8ЛТ-станции используются для обмена информацией между наземными пунктами, а также в системах сбора и распределения данных. ССС с сетью земных станций типа У8ЛТ обеспечивают телефонную связь с цифровой передачей речи, а также передачу цифровой информации. При передаче телефонного трафика спутниковые системы образуют групповые тракты (совокупность технических средств, обеспечивающих прохождение группового сигнала, т. е. несколько телефонных подканалов объединяются в один спутниковый) и каналы передачи (совокупность средств, обеспечивающих переду сигналов из одной точки в другую). Каналы и групповые тракты ССС широко используются на участках магистральной и внутризоновой телефонных сетей, в ряде случаев на местных линиях связи ССС позволяют организовать прямые закрепленные каналы и тракты между любыми пунктами связи в зоне обслуживания ИСЗ, а также работать в режиме незакрепленных каналов, при котором спутниковые каналы и тракты могут оперативно переключаться с одних направлений на другие при изменении потребностей трафика на сети, а также использоваться наиболее эффективно - полнодоступными пучками. К настоящему времени создано несколько ССС с использованием У8ЛТ. Одной из типичных систем такого рода является система, организованная на базе геостационарных спутников. У8ЛТ, работающие в составе данной системы,
установлены в ряде стран, в том числе и в России. Привлекательной особенностью станций VSAT является возможность их размещения в непосредственной близости от пользователей, которые благодаря этому могут обходиться без наземных линий связи. Вообще станциями VSAT называются станции, обладающие определенными характеристиками, описанными в рекомендациях 725-729 ММКР.
Кроме систем с закрепленным каналом, эффективных при постоянной передаче информации на высоких скоростях (10 кбит/сек и более), существуют системы, использующие временное, частотное, кодовое или комбинированное разделение канала между многими абонентскими ЗС. Еще одним параметром, позволяющим классифицировать ССС, является использование протокола. Первые спутниковые системы были беспротокольными и предлагали пользователю прозрачный канал.
Недостатком таких систем являлась, например, передача информации пользователя без, как правило, подтверждения ее доставки принимающей стороной. Иначе говоря, в подобных системах не оговорены правила диалога между участниками обмена информацией. В этом случае качество ССС определяется качеством спутникового канала. При типичных значениях вероятности ошибки на символ в пределах 10Л..10-7 передача больших файлов через спутниковые системы, даже с использованием различных помехоустойчивых кодов, затруднена, если не сказать что невозможна. Современные ССС используют протокол, повышающий надежность связи при сохранении высокой скорости обмена информацией между абонентами. Так, например, для рассматриваемой ниже системы передачи данных типа PES™ (Personal Earth Station - персональная земная станция) вероятность ошибки на символ не превышает 10-9 для 99 % времени связи.
В настоящее время в России сетей и земных станций типа VSAT в строгом их понимании мало, но их число будет расти, так как наша страна наряду с большой протяженностью обладает плохо развитой инфраструктурой связи, особенно на периферии. При выборе столь сложной аппаратуры следует обращать внимание на многие факторы, одним из важнейших является то, насколько распространена аппаратура данного типа в мире, сколько времени на рынке существует фирма, занимающаяся разработкой подобной техники. Это позволит гарантировать надежность работы системы, обеспечить связь с другими системами.
В России и в Европе существуют сети VSAT-станций, работающих на принципе SCPC. Стандартный вариант связи SCPC, где используется связь по принципу «point-to-point» («точка-точка»), - это две VSAT-станции, соединенные спутниковым каналом и расположенные у пользователей (см. рисунок). При наличии такого канала пользователи могут устанавливать связь друг с другом в любой момент. Чаще приходится иметь дело с конфигурацией сети типа «звезда» (принцип «центр с каждым»), когда имеется одна станция в головном офисе (отделении, представительстве и т. п.) и несколько станций в удаленных отделениях, филиалах.
Схема работы SCPC-системы
При использовании данной схемы возможна организация потоков цифровой информации со скоростью от 32 кбит/сек до 8 Мбит/с и обеспечение телефонной, телефаксной связи между центром и периферией. Данная система открывает возможность выхода через спутниковые станции на международный телепорт в Берлине и далее в любую страну мира. Кроме этого, возможно получение прямого московского номера и через телепорт в Москве возможно ведение телефонных переговоров по странами бывшего СССР. В целом сле-
дует отметить, что 8СРС-система является очень мощной альтернативой арендованных некоммутируемых каналов, ведомственных линий и т. п. Весьма привлекательна она как средство передачи больших объемов информации с высокой скоростью. Вследствие использования спутниковых цифровых каналов она является некритичной к дальности и помехозащищенной.
© Анаров М. Ж., Утеулиев Н. Б., Сеитов Б. А., Мурзалиев А. Т., Беккулов Р. Н., 2013
УДК 621.37
РАЗРАБОТКА СВЧ-ПРИЕМНИКА ДЛЯ ДОПЛЕРОВСКОГО ЛОКАТОРА
К. А. Артемьев, Д. С. Кудинов
Сибирский федеральный университет Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79. E-mail: KArtemevSFU@gmail.com
Описывается устройство СВЧ-приемника на основе логарифмического усилителя AD8313. Приведены структурная схема и внешний вид устройства. Предлагаемый приемник может быть использован в различных аэрокосмических системах.
Ключевые слова: доплеровский локатор, СВЧ-приемник.
DEVELOPMENT OF UHF RECEIVER FOR DOPPLER LOCATOR
K. A. Artem'ev, D. S. Kudinov
Siberian Federal University 79, Svobodnyi prosp., Krasnoiarsk, 660041, Russia. E-mail: KArtemevSFU@gmail.com
The article describes UHF receiver on the basis of the logarithmic amplifier AD8313. The block diagram and appearance of the device are presented. The receiver can be used in various aerospace systems.
Keywords: doppler locator, UHF receiver.
Использование эффекта Доплера находит широкое применение в решениях практических и исследовательских задач. При работе с небольшими объектами
для повышения точности приходится увеличивать диапазон частот, что приводит к усложнению радиоприемного оборудования и в некоторых случаях
