CC BY
25
Немытова Е.В. студент 3 курса Белова А.А. студент 3 курса Шилов А.К., к.т.н.
доцент кафедра БИТ Институт компьютерных технологий и информационной безопасности Южный федеральный университет
Россия, г. Таганрог СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Краткая аннотация: в статье рассматриваются основные спутниковые системы связи и их виды. Рассмотрены такие системы как VSAT, SCPC, TES и PES.
Ключевые слова: спутниковые системы связи, радиосвязь, VSAT-станция, SCPC, TES-система, PES.
Brief annotation: the article considers the main satellite communications systems and their types. We consider systems like VSAT, SCPC, TES and PES.
Keywords: satellite communication systems, radio communication, VSAT-station, SCPC, TES-system, PES.
Спутниковые системы связи (сокращенно ССС) известны давно. Их используют для передачи различных сигналов на дальние расстояния. Спутниковая связь быстро развивалась, и со временем отдельные линии спутниковой связи перешли к локальным и глобальным системам.
ССС обладают рядом преимуществ: большая пропускная способность, неограниченные перекрываемые пространства, высокая надежность и качество каналов связи. Этим и объясняется стремительное развитие таких систем. Такие достоинства определяют широкие возможности ССС, делают их уникальным и эффективным средством связи. На данный момент спутниковая связь является основным видом международной и национальной связи на дальние расстояния. По мере развития уже существующих сетей связи расширяется и использование искусственных спутников Земли для организации связи. Многие страны создают собственные национальные сети спутниковой связи.
Все системы делятся на системы 2-ух видов:
1) работающие через спутники на негеостационарных орбитах;
2) работающие на геостационарных орбитах.
Первые используются в основном для военных, научных и метеорологических исследований. Главный их недостаток - невозможность поддержания круглосуточной связи с ЗС. Но при этом, перемещаясь по заданной орбите относительно поверхности Земли, они могут собирать данные с большой площади земной поверхности.
Вторые, в свою очередь, 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 гравитационной и центробежной гравитационной сил, составляет примерно 36 000 км. В теории, один расположенный таким образом спутник обеспечивает качественную связь для трети земной поверхности. На практике же обслуживаемые территории существенно меньше. Особенностью спутников на геостационарных орбитах является значительная временная задержка (примерно 240 мс) в спутниковом канале, которая вызвана необходимостью 2 раза преодолевать расстояние в 36 000 км от ЗС до спутника.
Рассмотрим системы, где применяются такие спутники связи, которые обращаются на орбитах одновременно с вращением Земли. Такое вращение позволяет существенно упростить систему связи. В данном случае каждая земная станция работает континуально с одним и тем же спутником связи. Раньше, когда использовались не синхронные спутники, была необходимость периодического переключения антенной системы каждой земной станции с одного спутника на другой, что в свою очередь вызывало перерывы связи. К тому же, довольно большую часть стоимости ЗС составляла не очень надежная аппаратура слежения. Использование стационарных спутников связи обеспечивает бесперебойную связь, но требует дополнительного запаса рабочего тела для проведения многократных коррекцией орбиты ИСЗ. Принято считать, 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.
ССС также могут различаться и типом передаваемого сигнала (цифровой или аналоговый). Передача информации в цифровой форме обладает рядом преимуществ:
1. простота и результативность объединения многих независимых сигналов и преобразования цифровых сообщений в "пакеты" для удобства коммутации;
2. меньшие энергозатраты по сравнению с передачей аналогового сигнала;
3. относительная нечувствительность цифровых каналов к эффекту накопления искажений при ретрансляциях, обычно представляющему серьезную проблему в аналоговых системах связи;
4. потенциальный способ получения очень малой вероятности ошибки передачи и достижения высокой верности воспроизведения переданных данных путем обнаружения и исправления ошибок;
5. конфиденциальность связи;
6. гибкость реализации цифровой аппаратуры, допускающая
использование микропроцессоров, цифровую коммутацию и применение микросхем с большей степенью интеграции компонентов.
Станции спутниковой связи работают обычно в 2 диапазонах: С-(прием 4 ГГц, передача 6 ГГц) и Ки-диапазоне (прием 11 ГГц, передача 14 ГГц).
Поскольку передача идет в цифровом виде то используется фазовая модуляция. Чем занимаемая полоса уже, тем меньше используется ресурс спутника, следовательно, применяется модуляция QPSK, которая в 1,5 раза эффективнее модуляции BPSK (т.е. с помощью QPSK передается в 1.5 раза больше информации, чем с помощью BPSK).
Для увеличения безопасности приема передаваемого сигнала, требуемая по стандарту SSOG-309 величина ошибок BER 1г10-8, применяются различные методы помехозащитного кодирования. Одним из таких методов является метод прямого исправления ошибок (FEC), при этом методе сообщение делится на некоторые кванты и отдельные кванты передаются повторно.
Разберем несколько систем спутниковой связи.
VSAT-станция спутниковой связи.
VSAT-станция - станция спутниковой связи с антенной малого диаметра (1.8 ... 2.4 м). VSAT-станция используется для обмена информацией между наземными пунктами, а также в системах сбора и распределения данных. ССС с сетью земных станций типа VSAT 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) и каналы передачи (совокупность средств, обеспечивающих передачу сигналов от 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:
1. организовать прямые закрепленные каналы и тракты между любыми пунктами связи в зоне обслуживания ИСЗ
2. работать в режиме незакрепленных каналов (спутниковые каналы и тракты оперативно переключаются с одних направлений на другие при изменении потребностей трафика на сети).
В настоящее временя разработаноо несколько ССС с использованием VSAT. Одной из систем такого рода является система на базе геостационарных спутников. Такие 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. Кроме систем с закрепленным каналом, эффективных при постоянной
передаче информации на высоких скоростях (>10 кбит/с), существуют системы, использующие временное, частотное, кодовое или комбинированное разделение канала между многими абонентскими ЗС.
Еще одним параметром для классификации ССС является использование протокола. Первые спутниковые системы были беспротокольными и предлагали пользователю прозрачный канал. Недостаток таких систем - передача информации пользователя без подтверждения ее доставки принимающей стороной. В этом случае качество ССС определяется качеством спутникового канала, и передача больших файлов через спутниковые системы затруднена, если не сказать, что невозможна. Современные ССС используют протокол, повышающий стойкость связи при сохранении высокой скорости обмена информацией между абонентами. SCPC
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.
Рис 1. Схема работы SCPC-системы.
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. 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 странам бывшего СССР. В целом следует отметить, что SCPC-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.
TES-система
TES-система предназначена для обмена телефонной и цифровой информацией в сетях, построенных по принципу "mesh" ("каждый с каждым"). Это значит, что возможна телефонная связь между любыми двумя абонентами сети, также, абонентам обеспечивается выход в международную сеть общего пользования через телепорт (Gateway) в Берлине. В простейшей структуре связь обеспечивается по одному телефонному или факсимильному каналу. Абоненту предоставляется дополнительная возможность организации передачи цифровой информации между двумя станциями, входящими в сеть. Сеть работает по принципу DAMA: абонент не имеет строго закрепленного за ним спутникового канала, а этот канал предоставляется ему по первому требованию, причем с высокой (>99%) вероятностью. Этот способ позволяет уменьшить число арендуемых спутниковых каналов и обеспечить приемлемые цены для абонентов. В общем, использование TES-системы является самым оперативным и действенным способом доступа в международную телефонную сеть, а также хорошим средством связи с теми областями, которые обладают либо неразвитой инфраструктурой связи, либо не имеют её вовсе.
ИГ
Рис 2. Структура TES-системы.
Система PES
Система персональных земных станций (Personal Earth Station) PES -спутниковая диалоговая пакетно-коммутируемая сеть, которая предназначена для обмена телефонной и цифровой информацией в рамках ССС с топологией типа "звезда", с возможностью полного дуплекса. Система располагает крупной и дорогой центральной станцией (HUB station) и многими небольшими и недорогими периферийными станциями PES или remote. Большая эффективная излучаемая мощность и высокое качество приема центральной станции делает возможным применение на PES малых антенн диаметром 0,5-1,8 м и маломощных передатчиков мощностью 0,5-2 Вт. Это значительно снижает стоимость абонентской ЗС. В отличие от других вышеназванных систем, в PES передача информации всегда идет через HUB. С точки зрения энергетики системы и ее стоимости оптимально расположение центральной ЗС в центре зоны освещения спутника. Например, в сети, работающей через спутник INTELSAT-904, центральная
ЗС расположена в Москве.
Рис 3. Структура PES-системы. Использованные источники:
1. Сомов А. М., Корнев С. Ф. Спутниковые системы связи: Учебное пособие для вузов / Под ред. А. М. Сомова. - М.: Горячая линия-Телеком, 2012. - 244 с.
2. Кукк К. И. Спутниковая связь: прошлое, настоящее, будущее. / М.: Горячая линия-Телеком, 2015. - 256 с.
Нестеренко К.В.
магистрант Институт права ФГБОУВО «Самарский государственный экономический университет» Россия, г. Самара ЮРИДИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И ПРАВОВАЯ ПРОЦЕДУРА
Аннотация. Статья посвящена таким понятиям как юридический процесс и процедура, характерным особенностям правовой процедуры как элементам юридического процесса.
Ключевые слова: юридический процесс, юридическая процедура, правовое регулирование, нормативность, динамизм.
Annotation. This article discusses the concept of the legal process and the process of law, the legal relationship between the concepts of processes and procedures specific to the legal procedures as part of the legal process.
Keywords: legal process, process, regulation, speaker.
Гарантией для осуществления эффективного правового регулирования общественных отношений является «правовая процедура».
Процедурные отношения всегда сопровождают связи между людьми и их объединениями в различных сферах жизни. Процедурные механизмы характерны для правового регулирования в целом, для нормотворчества. Следовательно, претворение в жизнь практически всех разновидностей норм права нуждается в процедурах [1, с.80]. Правовая процедура имеет огромное
