Наверное самая ощутимая тенденция развития телефонной связи за последние десять лет – это быстрые темпы прироста численности абонентов сотового метода связи. Уже в течении 26-ти лет, что пролетели со дня появления идеи и вплоть до наших дней, количество абонентов, которые активно используют различные услуги сотовой связи, насчитывает 200 миллионов, тогда как до 2002 годов их число возросло до 550-600 млн. абонентов.

 

рекомендуем техцентр

И все же доступ к эффективному построению качественных сотовых систем есть не в каждом уголке планеты, другой вариант – в особенности это касается вопроса предоставления разного рода телекоммуникационных услуг на территории мало и сложно доступных населенных регионов — это использование спутниковых систем предназначенных для персональной связи (сокращенно ССПС). Задум формирования ССПС полагает в применении тех же методов, что использует сотовая связь, однако с параллельным распределением ретрансляторов ключевых станций на просторах космоса. В итоге территория обслуживания единственной станции в разы возрастает, и возникает вероятность формирования на основе ИЗС - искусственных спутников Земли такой себе глобальной системы, что обеспечивает своих пользователей связью находясь абсолютно в любой месте на планете. Комбинация спутниковых и наземных систем личной связи, их переплетение гарантируют способность исходного приема и дальнейшей передачи голоса, личных данных, факсимильных информационных сообщений в абсолютно любом уголке Земли, при этом имея приемлемую ценовую политику на услуги связи.
Первая и по сей день единая спутниковая система личной связи - Iridium, именно она способна обеспечить пользователя, независимо от его месторасположения, отличной, качественной и надежной телефонией посредством аппарата, чьи габариты и вес совершенно не отличимы от нынешних современных сотовых телефонов. Однако, как известно, технический прогресс никогда не останавливается, а потому даже уникальная ССПС на текущий момент имеет важного конкурента. Данная новая спутниковой система телефонной связи – это Globalstar, далее рассмотрим более детально ее ключевые характеристики, преимущества и особенности.
Globalstar — мировая цифровая система личной связи, что базируется на применении низкоорбитальных спутников. Во время подготовки системы Globalstar удалось применить бесценный опыт в производстве сотовых систем для установления связи, которые имеют кодовое разграничение каналов компании QUALCOMM/FONT>, Inc. В целом, система услуг Globalstar во многом схожа с набором услуг ССПС Iridium, здесь есть и возможность передачи голоса, других данных, пейджинговых сообщений, факсимильных сообщений, а еще можно определить точные координаты объектов, которые перемещаются. Важно обозначить, что такая система функционирует абсолютно для всех абонентов обычной и мобильной связи.
Кроме того, по аналогии с ССПС Iridium, перед процессом установки связи, специальный мобильный терминал системы Globalstar обязан для начала перепроверить вероятность поддержки наземной сотовой связи сети, только при невозможности воплощения подобного действия будет установлена связь посредством спутника. При этом сигнал с терминала абонента (с телефонного устройства пользователя) передается посредством спутника на самую близкую станцию земного связывания, она сможет связать его с необходимым абонентом обыкновенной телефонии, сотовой сети либо с абонентом Globalstar. Тогда как наивысший показатель замедления сигнала не может быть выше 150 мс, а в процессе нахождения соединения данный показатель — 5 с. Благодаря мировому роумингу можно дозвониться к абоненту, используя тот самый номеру телефона, не обращая внимания на его текущее географическое расположение.
Во время передачи голосовых сообщений начальный сигнал трансформируется в форму цифрового кода посредством адаптивного вокодера, что имеет линейные предсказания, формируют уровень трафика 1,2 - 9,6 Кбит за секунду (тогда как усредненная скорость подобного алгоритма равняется 2,4 Кбит за секунду). При том, что вокодеры, размещенные на объектах земных станций, имеют в своем составе эхоподавители. При этом качество передачи, по усредненным оценкам (от MOS), приравнивается к цифровым сотовым. В среднем цифровые данные могут передаваться на скорости - до 9600 бит за секунду, а это существенно выше, нежели ССПС Iridium (на уровне 2400 бит за секунду). При этом возможность ошибки не может превысить показатель 10-6.
Тогда как вероятней всего будущими абонентами Globalstar будут те люди, которые часто путешествуют, имеют высокую потребность в использовании глобальной беспроводной качественной системе коммуникации.
Уже в начале 1991 года для воплощения проекта ССПС Globalstar группа компаний QUALCOMM Incorporated (штат Калифорния, город Сан-Диего), а также Loral Aerospace Corporation (город Нью-Йорк) совместно создали синдикат Globalstar Limited Partnership. Так же в данное объединение также были включены ключевые международные фирмы, что занимаются производством телекоммуникационного оборудования, спутниковых систем, а именно: мировые операторы связи - Vodafone Group – в Великобритании, AirTouch Communications - в США, France Telecom – во Франции, а также компании DACOM – в Южной Корее, Hyundai Electronics Industries – в Южной Корее, Alcatel – во Франции, Alenia – в Италии, Elsag Baily – в Италии. Существенный вклад в процесс воплощения такого проекта сделала группа компаний Alliance. Привлекалась к производству спутниковых платформ американская фирма Space Systems/Loral (штат Калифорния, город Пало Альто). Тогда как французская компания Alcatel Espace (Париж) производит для ИСЗ благотворную нагрузку, включая остронаправленные антенны. А компания QUALCOMM занимается разработкой абонентского оборудования и аппаратуры, а также необходимым оборудованием наземных центров координации, что гарантирует связь спутников вместе с сетями наземного размещения. При том, что в начале 1997 года итальянская фирма Alenia, что находится в Риме, смогла построить, официально ввести в эксплуатацию объект по установке, комплектации, а также испытаниям своих космических аппаратов (сокрашщенно КА). В перспективе фирма Air Touch Communications планирует предоставлять свои услуги связи исключительно для США. А еще в проекте примут участие компании China Telecom (Китай), Airospatial - Франция, DASA - Deutshe Aerospace AG/Daimler-Benz AG, Германия, а также Finmecanica/Elsag Bailey Company – в Италии и прочие. Суммарная цена подобной системы, включительно с наземными и космическими участками, можно оценить условно в 2,6 миллиардов долларов США. А оперативные издержки за год будут насчитывать около 227 миллионов долларов.
В целом телекоммуникационная система Globalstar в своей структуре имеет три главных элемента:
- наземный - наземные координационные станции по контролю и управлению;
- космический сектор - космические аппараты;
- сегмент пользователя - терминалы.
Проанализируем каждый элемент более детально.
Согласно проекту космическая часть имеет 48 базовых ИСЗ, а также 4 вспомогательных (а это существенно меньше, чем у ССПС Iridium), которые находятся на 8-ми орбитах — 6 базовых ИСЗ для каждой орбиты. При этом орбиты — это косые, круговые под углом к экватору — порядка 52° (сравнительно с полярными орбитами, угол наклона которых 86° для ССПС Iridium), а это значительно сужает общие масштабы зоны обслуживания данной системы. Средний срок оборота ИСЗ на орбите приравнивается к 113 минутам. Средняя высота орбит порядка 1414 километров (это выше в 2 раза, если сравнивать со средней высотой для орбит ИСЗ системы Iridium). Тогда как такая огромная высота орбиты объясняется огромной территорией обслуживания своих ИСЗ, а также продолжительным термином службы КА (в среднем до 7,5 лет). Кроме того, это объясняет более высокие издержки для вывода спутника на земную орбиту, высокой долей запаздывания, возможность затухания сигнала.
Структура космического сегмента такова, которая способна гарантировать самое эффективное обслуживание пользователей средних широт. Поскольку в районе средних широт есть доступ как минимум к двум КА. Общая ширина территории обслуживания имеет ограничения 70 ° северной, а также южной широты. Вот по такой причине на территориях Северного полюса или в Антарктиде, в северных районах Гренландии и России, а также в определенных регионах Северного морского маршрута нет возможности применять систему Globalstar. Тогда как система ССПС Iridium не имеет такой проблемы.
Существенно важная особенность спутниковых систем личной связи, которая способна повлиять на качественные характеристики соединения, общую доступность системы, - это показатель наименьшего угла возвышения ИСЗ прямо над земной поверхностью. А в случае значительного угла возвышения телекоммуникационные сигналы, что идут по траектории спутник – Земля, обязаны проходить через гораздо меньшую прослойку атмосферы земли, что воздействует на процесс затухание сигнала, тогда как остальные возможные земные препятствия: постройки, растительности, горы, - способны проявлять меньшую степень влияния. Показатель наименьшего угла возвышения высчитывает количество необходимых спутников в такой системе. При том, что полярные орбиты определяют оптимальное количество спутников опираясь на необходимость для покрытия экваториальных территорий, поскольку перекрещивание орбит в районе полюсов может стать причиной переполнения в данных участках емкости системы. Для ССПС Iridium наименьший угол возвышения в районе экватора приравнивается к 8°, тогда как для Globalstar в приближенных к экватору районах самый наименьший угол возвышения насчитывает 15-20°, это повышает качественный уровень обслуживания своих пользователей.

рекомендуем техцентр
В целом, ИСЗ Globalstar – это ретранслятор, что обладает функцией преобразования частот, он выполняет прием всех сигналов в масштабах зоны обслуживания, модификацию, а также последовательную передачу наземным станциям. Тогда как большинство операций по переработке вызовов, коммутации, трансформации сигналов, деление каналов происходит на Земле, именно здесь выполнение подобного функционала гораздо дешевле, тогда как необходимая аппаратура легко доступна для дальнейшего технического обслуживания, а также ее можно очень легко заменить, модернизировать. Благодаря отсутствию необходимости обработки сигнала пребывая на КА, отсутствие в Globalstar отдельных линий межспутниковой связи (если сравнивать с ССПС Iridium), КА проявляется себя как более надежная и упрощенная система.
Спутники Globalstar обладают трехосной стабилизирующей системой. Общий вес ИСЗ — 450 кг. А мощность солнечных батарей - 1100 Вт. Тогда как мощность системы передачи ИСЗ в средне приравнивается одному киловатту. По причине оперативного регулирования используемой мощности устройства ретранслятора на борту канала согласно условиям приема урезаются энергетические возможности ИСЗ.
Чтобы установить качественную связь с наземными телекоммуникационными станциями (через использование фидерных линий коммуникации) необходимо на спутниках установить пару рупорных антенн (одна – прием сигнала, вторая – отвечает за передачу), которые функционируют в частоте С-диапазона (на 5091 - 5250 МГц - это линия “наверх” Земля-ИСЗ, а также на 6875 - 7055 МГц – это линия “вниз” ИСЗ-Земля). Такой диапазон благодаря использованию левой, правой окружной поляризации способен применяться два раза.
А линия коммуникации ИСЗ для пользователей мобильных сетей служит для использования L-диапазона (на 1610 - 1626,5 МГц) пребывая на линии “навверх” пользователи-ИСЗ, а также S-диапазона (на 2483,5 - 2500 МГц) пребывая на линии “вниз” ИСЗ-пользователей. Важно отметить, что антенны L-, S-диапазонов – это активные ФАР, иными словами фазированные решетки с антенами, что оборудованы 16-ю лучами. Каждый из лепестков (лучей) обладает своим сектором обслуживания земной поверхности, их площадь около 2,9 млн. км 2. Множество лучей формируют сектор обслуживания ИСЗ, что по форме очень напоминает окружность, диаметром порядка 7600 км. А приемная антенна (с L-диапазоном) имеет 61 конструкцию. Передающая ФАР (с S-диапазоном) активизируется 91-м печатным элементом усиления у каждого мощность порядка 4 Вт. Суммарная мощность ИСЗ для S-диапазона – около 400 Вт, при этом способна очень постепенно перераспределяться между лепестками.
Дабы усилить телефонные каналы Globalstar планируется применение объединенных способов многостанционного доступа, что имеют кодовое и частотное распределение каналов (МДКР, МДЧР). А суммарная полоса частот, которые в ширину - 16,5 МГц, отводится с целью установления коммуникации в S- и L-диапазонах, разделяется 13-ю поддиапазонами, ширина которых 1,25 МГц, а в каждом, кроме того, выполнено кодовое усиление сигналов сразу от нескольких (около 50) абонентов. Дабы такой сигнал абонента трансформировался в широколинейный сигнал, мощностью 1,25 МГц.
Если сравнить с узкополосными сигналами, широкополосные дают возможность кардинально упростить основные требования к развязке, что располагается между соседними лепестками многолучевой антенны. При этом, эти сигналы гарантируют легкую и плавную перегрузку, это означает, что во время превышения фиктивного уровня загрузки не произойдет отказ, единственное – немного понизится на непродолжительное время уровень качества передачи сигналов, а это, как правило, допустимый момент. Использование МДКР дает возможность красиво разрешить вопрос переключения абонента, что подключен к заходящему спутнику, заменить на восходящий. Сразу же, когда случается понижение показателя пилот-сигнала в процессе функционирования абонента в любом луче, терминал после команды сопряженной станции сразу же автоматом переходит на 2-х канальный режим функционирования, где обеспечивается параллельный прием, а также когерентное суммирование сигналов сразу же с 2-х различных лучей либо же с разных спутников. Спустя определенное время приходит команда для отключение первого лепестка, а также происходит обмен данными исключительно посредством второго лепестка. Некоторое время сообщение от данного абонента может и приниматься, передаваться параллельно с 2-х спутников, тогда как земные станции занимаются обработкой общего сигнал, благодаря чему переключение спутников становиться практически незаметным для абонентов. Подобная новая технология — это вариант когерентного соединения сигналов сразу же нескольких спутников одновременно в одном пользовательском приемном агрегате — при этом возможно уменьшение влияния процесса затенения от реальных помех на земной поверхности. Среди минусов МДКР нужно назвать то, что применение широкополосных сигналов существенно затрудняет формирование пользовательских терминалов, а также повышает период вхождения в сектор связи.
Благодаря МДКР, протоколу речевой деятельности, а также использования многолучевой антенны гарантируется вторичное применение частот, после чего все ИСЗ могут параллельно ретранслировать порядка 2000 каналов телефонии. Тогда как на один миллион км FONT>2 всей земной поверхности ИСЗ Globalstar параллельно подает только пару десятков каналов коммуникации, это в очередной раз выступает подтверждением того факта, что системы спутниковой персонализированной связи по сравнению с наземными сотовыми не предназначаются для широкого применения в густонаселенных территориях.
Что касается наземного элемента ССПС Globalstar, то в его структуре имеются земные станции координации, управленческие центры по контролю орбитальной организации - Satellite Operations Control Center, а еще наземные центры – Ground Operations Control Center. При этом Центр контроля и регулирования орбитальной группировки, основываясь телеметрическими данными проводит контроль текущего состояния ИСЗ, измеряет параметры орбит, в случае нужды раздает необходимые команды. А еще, Центр контроля и регулирования наземных средств ответственен за формирование планов, размещение системных ресурсов, общее наблюдение за ее работой. В перспективе такие Центры будут размещаться в США, а также они будут находится в постоянной связи друг с дружкой, с остальными земными системными станциями посредством специализированной сети для удобной передачи данных - Globalstar Data Network или GDN.
Так как Globalstar в некоторой мере направлена на объединение с ныне действующими наземными телекоммуникационными объектами и структурами, станции координации – это ее главные элементы коммуникации. По факту земные координационные станции – это определенные шлюзы, которые выполняют функции обеспечения главного интерфейса с ныне действующими и перспективными системами телекоммуникаций, включительно с наземными телекоммуникационными сетями общего пользования, также сотовыми системами коммуникации, что расположены в районе обслуживания ИСЗ. Абсолютно все типы вызовов, - местные, международные, - способны обрабатываться и распределяться на координационной станции. И в этом и полагает региональный принцип формирования связи – в обязательном порядке существует выход всех абонентов к самой близкой координационной станции, в затем — переход на имеющуюся фиксированную сеть либо коммуникацию с абонентами. Следовательно, в процессе организации определенного соединения принимают активное участие земные станции. Так как главную часть трафика на территории каждого района, как правило, имеют местные вызовы – порядка 80%, подобное решение является достаточно рациональным, упрощает связь с пользователями сетей всеобщего пользования, при этом сокращая трассу для главного потока соединений, кроме того дают возможность превратить систему в часть общенациональной сети для каждой страны либо отдельного региона, а это так само способно привлечь операторов связи, следовательно они получают дополнительную прибыль.
Если посмотреть с другой точки зрения, поскольку в системе функционируют многие земные координационные станции, по сути соединения начинают зависеть от общего функционирования наземных сетей. Чтобы глобально покрыть всю земную поверхность (а именно, в рамках 700 Roman"> северной широты — 700 южной широты), учитывая национальные границы, а также при оптимальном сокращении наземного трафика, разработчики Globalstar считают, что понадобиться порядка 150-210 координационных станций, включительно с 9-ю станциями, которые будут располагаться на землях России. Среднестатистическая координационная станция имеет 4 одинаковые отслеживающие параболические антенны, диаметр рефлектора которого - 5,5 м, оборудованы правой, левой окружной системой поляризации. Данный агрегат можно оценить в 5,5 миллионов долларов. При том, что в районе соединения земной станции вместе с наземными коммуникациями всеобщего пользования применяется стандартизированное устройство сопряжения Т-1/Е-1, а также системные сигнализации типа R1, R2, №7.

рекомендуем техцентр
Последний элемент системы - сегмент пользователя Globalstar в структуре содержит такие ключевые виды терминалов:
- стационарные – таксофоны, телефонные устройства;
- мобильные – их можно устанавливать в авто либо в многих других видах транспорта;
- портативные – подобный с сотовыми.
Поочередный порт для ввода/вывода информации разрешает подключать к пользовательским терминалам ноутбуков, стационарных компьютеров, смартфонов, факсимильных аппаратов и остальных внешних аппаратов, которые облегчают процесс передачи информации либо факсимильных сообщений. Рассчитан адаптивный порядок управления степенью силы передатчика терминала.
Мобильные и портативные терминалы оборудованы ненаправленными антеннами, способны работать даже в наземной сотовой системе связи по типу GSM, AMPS, либо IS-95. Планируется, что компания QUALCOMM будет предлагать производство мобильных и портативных терминалов в трех вариантах: однорежимные – Globalstar, с двумя режимами - Globalstar/GSM, с тремя режимами - Globalstar/AMPS/IS-95. Тогда как терминалы Globalstar, которые функционируют более, нежели в однорежимном порядке, для начала должны перепроверить способность функционирования в наземной телекоммуникационной сети личной радиосвязи, исключительно в тех случаях, когда это невозможно, система пытается установить соединение посредством спутника. Во время перехода данного рода терминалов от функционирования в порядке сотовой сети к рабочему режиму системы Globalstar автоматом не выполняется переключение. В то время, как абонент не пребывает в районе функционирования сотовой сети, прерывается связь, дабы ее наладить нужно заново запрашивать соединение, однако теперь в системе ССПС Globalstar.
Общий вес переносного терминала — порядка 350 г, тогда как его габариты 190 х 60 х 30 милиметров, мощность – около 0,6 Вт. А заряда аккумулятора во время функционирования в порядке системы Globalstar должно хватать больше, нежели на 8-9 часов в дежурном приеме, а еще на час в разговорном режиме. Учитывая, что в режиме обычной сотовой связи его продолжительность работы возрастает на 12 часов находясь в условиях дежурного приема, или на 2 часа в разговорном (иногда и больше); в таком режиме все терминалы Globalstar обязаны потреблять, как правило, меньшее количество энергии, нежели в аналоговых сотовых устройствах, и, потому продолжительность функционирования их аккумуляторов тоже немного большая.
Учитывая, что мобильные телекоммуникационные терминалы разняться от портативных терминалов существованием вспомогательных усилителей мощности, а также внешней антенной. Тогда как сила мобильного терминала редко способна превысить 3 Вт.
А стационарные аппараты Globalstar могут предоставлять услуги связи и для отдаленных территорий, в которых нет сотовых систем, а также наземных коммуникаций. Подобные терминалы служат для работы исключительно для ССПС Globalstar. Их оборудовали усилителями, а также внешней антенной, что имеет усиление +7дБ, они имеют равную изотропно-излучаемую силу в 3,2 Вт.
Корпорация Globalstar планирует предложить услуги своей связи по сравнительно более низким ценам, нежели доступные ныне посредством системы Iridium. Кроме того, планируется дифференциация цен, зависимо от уровня сервиса, а также от географического региона: 0,35; 0,53; 1; и 3 доллара за одну минуту разговора. Тогда как усредненная цена одноминутного соединения на текущий момент пребывает в рамках 0,35-0,65 доллара США, а также оплата услуг наземных линий коммуникаций. Потому самая ожидаемая тарификация подобного портативного терминального аппарата от фирмы QUALCOMM будет более низкой, нежели спутникового аппарата Iridium, приблизительно составит порядка 700 долларов. При этом Globalstar L.P. уверена, что принятая политика ценообразования сможет помочь максимально быстрой популяризации услуг, позволит ей сформировать достаточно широкий диапазон постоянных абонентов. Так, прогнозы показывают, что в ближайшие годы количество пользователей ССПС Globalstar может достичь 2,7 миллионов, в более дальней перспективе ожидается, что такая система будет способна обслуживать 14 миллионов абонентов.
Существуют объективные причины думать, что сразу после запуска в эксплуатацию системы Globalstar, ликвидации монополизации на рынке услуг персонализированной спутниковой связи компании ССПС Iridium, стоимости услуг, а также цены на телекоммуникационное оборудование данной компании резко упадут.
Российский рынок так же попадет в число регионов, где предполагается применение системы Globalstar, поскольку данный рынок постоянно становиться более доступным и открытым для иностранных производителей услуг. Важно, что в РФ требования абонентов к уровню, качества услуг за последние годы выросли, возникли те потребители, которые готовы платить за услуги ССПС. Запланированный российский рынок компанией Globalstar будет составлять около 7,5 % общемирового показателя. Проект российской системы ССПС Globalstar сформировал институт “Гипросвязь” по специальному заказу от “АО Ростелеком”. Согласно данным проекта на текущий момент на российской территории в процессе строительства пребывают три координационных станции - в Хабаровске, Москве и Новосибирске, уже в средине 2005 года удалось построить 9 координационных станций, которые смогут обслужить порядка 260 000 абонентов. Важно отметить, что национальный оператор, а также эксклюзивный поставщик связи Globalstar в РФ - ЗАО “ГлобалТел”, что учрежден в 1996 году Globalstar Ltd., а также “АО Ростелеком”.
На текущий момент синдикат Globalstar подписал соглашения с лучшими провайдерами телекоммуникационных услуг для более чем 100 стран мира. Тогда как коммерческая работа по предоставлению таких услуг связи уже началась с первой половины 1999 года. Самые первые восемь космических аппаратов удалось вывести на земную орбиту в самом начале 1998 г., в процессе были задействованы ракеты-носители типа (РН) Delta II, однако 09.09.1998 года очередная попытка запуска двенадцати космических устройств Globalstar посредством РН “Зенит” закончилась безуспешно. По такой причине начало коммерческого введения в строй ССПС Globalstar решили перенести на третий квартал 1999-го. И уже под конец 1998 – начало 1999 года было запланировано выполнить три запуска спутников Globalstar посредством применения РН “Союз” (во время каждого запуска по 4 ИСЗ), а уже ближе к маю месяцу 1999 года — сформировать орбитальную группу, что состоит из 32 ИСЗ, необходимую для запуска ССПС. До конца 1999 стоял план сформировать полную организацию ИСЗ, в их структуре располагалось 48 базовых, 4 вспомогательных. При этом общее количество запусков, что предполагалось выполнить – 5, посредством РН “Союз” (4 КА), 6 запусков на РН Delta II (4 КА), два запуска РН “Зенит”.
Уже в конце 2004 года, тогда как система успешно разработала свой ресурс, Globalstar взяла курс на обновление существующей аппаратуры 1-й генерации на более новую и модернизированную аппаратуру от Globalstar-II, что способна обеспечить гораздо более скорую передачу данных, усовершенствует качественные характеристики работы, а также сформирует большее количество каналов.

рекомендуем техцентр