Современная спутниковая связь

Современная спутниковая связь является одним из направлений развития радиорелейных коммуникаций. В данном случае это применение орбитальных спутников в качестве ретрансляторов.

Технологии спутниковой связи позволяют использовать один или несколько ретрансляторов для обеспечения качественной передачи радиосигнала на большие расстояния.

Все ретрансляторы можно разделить на две категории:

  • пассивные. В настоящее время практически не используются. Изначально применялись исключительно как передаточное звено между наземной станцией и абонентом, не усиливали сигнал и не преобразовывали его;

  • активные. Такие устройства дополнительно усиливают сигнал и всячески его корректируют, прежде чем отослать его абоненту. Большинство мировых спутниковых систем используют именно такой тип ретрансляторов.

История спутниковой связи

В конце 1945 года мир увидел небольшую научную статью, которая посвящалась теоретическим возможностям улучшения связи (в первую очередь, расстояния между приемником и передатчиком) благодаря поднятию антенны на максимальную высоту.

Автором статьи «Внеземные ретрансляторы» стал английский ученый Артур Кларк. Это положило начало развития нового типа связи.

Какой же принцип работы имелся в виду?

Все довольно просто – на околоземную орбиту ученый предложил вывести большую антенну-ретранслятор, которая принимала бы сигналы от наземного источника и передавала бы его дальше.

Главным преимуществом являлась огромная зона покрытия, которую мог бы контролировать всего один спутник. Это существенно бы повысило качество сигнала, сняло бы лимит с количества принимающих станций и дополнительно не пришлось бы строить наземные ретрансляторы. США заинтересовались проектом в рамках решения проблем с трансатлантической телефонной связью.

Развитие спутниковых систем связи началось с запуска в космос первого аппарата «Эхо-1» (пассивный ретранслятор в виде металлизированного шара) в августе 1960 года.

Позже были разработаны ключевые стандарты спутниковой связи (рабочие частотные диапазоны), которые широко используются во всем мире.

Области применения спутниковой связи

С момента успешной реализации, качество спутниковой связи существенно выросло.

Благодаря внедрению мобильных наземных станций, абонент мог получать радиосигнал вне зависимости от места нахождения спутника в любое время суток, автоматически переходя из одной зоны покрытия к другой, подключаясь к ближайшему ретранслятору в автоматическом режиме.

Применение спутниковой связи можно разделить на несколько условных направлений:

  • магистральная связь. Изначально ставилась задача в передачи большого объема информации (в частности, голосовых сообщений), но со временем при переходе на цифровой формат, такая надобность отпала и сегодня с этой области спутниковую связь вытесняют оптико-волоконные сети;

  • VSAT. Так называемые «небольшие» системы с диаметром антенны до 2.4 метра. Технология успешно развивается, и служит для создания частных каналов связи;

  • подвижная связь (основа телефонии и телевещания);

  • доступ в Интернет.

Для получения большей информации по поводу развития этого направления связи, достаточно посетить профильное мероприятие. Международная выставка «Связь», которая проходит на территории ЦВК «Экспоцентр», является лучшим отраслевым событием международного уровня. Это гарантирует наличие широкой экспозиции и участие известных мировых и отечественных профильных компаний.

Как работает оборудование современной спутниковой связи

Спутниковая связь крепко ассоциируется в сознании многих людей с GPRS-навигаторами и телефонией. По-сути, это изобретение человечества и находит свою нишу в этих областях с точки зрения обывателей.

Сама концепция спутниковой связи зародилась ещё в 1945, однако на тот момент мало кто верил, что подобный канал передачи данных можно будет реализовать в жизни. Однако сейчас Земля окружена множеством спутников, обеспечивающих беспрерывный обмен информацией между сотнями людей и устройств.

Именно благодаря тому, что современная спутниковая связь имеет такое широкое покрытие, возможность совершать звонки из самых отдаленных уголков мира стала реальной. Ни один серьезный турист не рискнет предпринять далекое и опасное путешествие без спутникового телефона.

Также существует понятие спутникового Интернета – он делает возможным доступ к Всемирной паутине даже там, где свет есть исключительно благодаря генераторам.

Используя ресурсы и возможности спутниковой передачи информации, было создано множество вариантов навигаторов для самых различных отраслей.

Фактически современная спутниковая связь состоит всего из трех элементов: передатчика, ретранслятора и приемника. В роли передатчика и приемника выступают различные устройства: мобильные телефоны, вычислительные машины, антенны и так далее.

Ретранслятор же представлен в виде спутника, который принимает входящий сигнал от земной станции (или устройства) и в широковещательном режиме передает его на всю видимую область. Далее в силу вступает техническое и программное обеспечение, которое заботится о том, чтобы данная информация попала точно к адресату. Исключение составляют случаи, когда сигнал должны получить все приемники. Например, спутниковое телевидение.

Для большей пропускной способности ретранслятора были внедрены следующие системы множественного доступа (МД):

  1. МД с частотным разделением. Каждый пользователь получает свою частоту.

  2. МД с временным разделением. Пользователь имеет право принимать или передавать данные только в определенный промежуток времени.

  3. МД с кодовым разделением. Каждому пользователю выдается код. Он накладывается на данные так, что сигналы различных пользователей не смешиваются даже при передаче на одной частоте.

В целом, все вышеприведенные системы гарантируют многократное использование частот, что повышает эффективность и пропускную способность.

При передаче информации также учитывается поглощение волн в атмосфере и размеры принимающей антенны – для каждого определенного случая используется своя частота.

Международная спутниковая связь

Международная спутниковая связь – это вид радиорелейной коммуникации, которая основана на применении искусственных спутников земли, как ретрансляторов. Связь происходит между станциями, находящимися на земле, что в свою очередь бывают стационарными и подвижными. Технология позволяет передавать радиосигнал на любое расстояние, даже самое масштабное.

На сегодняшний день самым распространенным видом является активный ретранслятор. Он значительно усиливает и корректирует поступающий сигнал перед тем, как он дойдет до абонента. Большинство спутниковых систем мира используют именно такой вид спутников.

Начало такой технологии было положено английским ученым Артуром Кларком, который написал статью «Внеземные ретрансляторы». Принцип заключался в том, что антенну необходимо было вывести на максимально дальнее расстояние на околоземной орбите, что позволяло бы принимать сигналы от наземных источников и передавать их дальше. Главной особенностью являлось то, что один спутник мог контролировать достаточно большую зону покрытия земного шара.

Первым пассивным ретранслятором был аппарат «Эхо-1», который был запущен в космос в 1960-м году. Это положило начало дальнейшему стремительному развитию международной спутниковой связи.

Области применения международной спутниковой связи

С того момента, как в космос был запущен первый искусственный спутник, качество технологии значительно улучшилось. Сегодня человечество не представляет повседневной жизни без мобильного телефона (который победоносно вытеснил домашние стационарные), без видео чатов, помогающих общаться с человеком на расстоянии в реальном времени, без телевидения и т.д.

Современное использование международной спутниковой связи разделяют на следующие ключевые направления:

  • магистральная связь;

  • система подвижной спутниковой связи;

  • VSAT (небольшая система с антенной диаметром до 2.4 м, служащая для создания частного канала);

  • мобильная сеть;

  • Интернет (с помощью данной системы работает большинство современных технологий).

Международная спутниковая связь является одним из тематических направлений тематического мероприятия, которое ежегодно проходит в стенах Центрального выставочного комплекса «Экспоцентр».

Сотни экспонентов из многих развивающихся стран приезжают в столицу Российской Федерации с целью представить свои разработки и поделиться новыми идеями.

Тематическое разнообразие охватывает все категории связной отрасли:

  • интернет-технологии;

  • программное обеспечение;

  • сети для передачи данных;

  • стартапы;

  • телекоммуникационная инфраструктура;

  • услуги в области IT-технологий;

  • связное оборудование и современные технологии.

Возможности современной международной спутниковой связи

Современная высокотехнологическая международная спутниковая связь предоставляет возможности:

  • обмениваться информацией;

  • управлять и координировать воздушные и морские судна, а также наземный транспорт;

  • способность передавать большие объемы информации на другой край света;

  • получать высокое и стабильное качество сигнала;

  • осуществлять безопасные коммуникации и т.д.

Новинки спутниковой связи Российской Федерации

Спутниковая связь оказывает неизбежное влияние на развитие разных индустриальных сфер, экономический рост государства и уровень жизни наций.

На сегодня формирование рыночного сегмента спутниковой связи невообразимо без сообщения с наземной сетевой системой. Любые изменения структуры сети могут основательно воздействовать на качество работы спутников.

Спутниковая связь имеет следующие последние нововведения:

  • оптически-волоконные сети обусловили частичное вытеснение спутниковых магистралей;

  • распространение антенных станций VSAT (Very Small Aperture Terminal);

  • усовершенствование энергетической вооруженности космических аппаратов и их способности пропускать дистанционные сигналы с точек земли;

  • спутники широких полос действия, оснащенные ретранслятором;

  • средства с большими диапазонами частот;

  • освоение орбит средней высоты.

Все эти инновационные приспособления привели к возможности обработки множества сигналов в космосе посредством между лучевых коммутаторов.

Благодаря последним механизмам передачи изображений видеофайлов бесплатное онлайн общение стало привычным для нынешнего времени.

Рыночные сегменты спутниковой связи Российской Федерации

Спутниковая связь в РФ в экономическом отношении разделяется на три больших сегмента рынка информационных технологий и коммуникаций.

  1. Первый сегмент основан благодаря соединению наземных станций на территории государства с развивающимися в положительной динамике спутниковыми комплексами Global Star, Inmarsat, Ellipse. Из них формируются компактные терминалы личной связи, сопрягающиеся с мобильными устройствами телерадиовещания. Спутники системы локализуются над океанами для качественного снабжения интернет-сигналами больших радиусов земли. В системе имеется телефон, который настроен на один из спутников. Терминалы связи с крупными антеннами улавливают сигнал и раздают его  абонентам в любой точке земли.

  2. Во втором сегменте сделан акцент на производство малых спутниковых наземных терминалов (VSAT), предназначенных для формирования корпоративных сетей с защищенным доступом. Ныне на территории РФ по данным «Национального союза спутниковой связи» насчитывается таких станций около 3,2% от общего количества в мире (500 тысяч).

  3. В третьем сегменте изобретаются и внедряются в производство спутники, станции малого формата и их системы, обуславливающие телерадиовещание, дистанционные онлайн коммуникации. Стоимость оборудования для данной рыночной ниши в разы ниже терминалов предыдущих двух сегментов. Учитывая географическое преимущество малых населенных пунктов относительно всей площади страны, телевизионная инфраструктура приносит максимальную прибыль среди всех видов контактов.

На российском рынке коммуникации имеют немаловажное значение для экономического развития зоны, где распространяются сигналы, обрабатываемые многорежимными терминалами.

Сигнал из сети удаленного управления RAT (Remote Administration Tool) разделяется на коды в каналах CDMA (Code Division Multiple Access) и путем сканирования облегчает проведение поисковых вызовов в циклах, соединенных между собой в отдельный RAT. С этими районами выгодно сообщать места, где отсутствует прием сотового сигнала.

Многорежимные терминалы абонентов беспроводной связи способны повысить эффективность межсетевого переключения, увеличить доступ к различным услугам.

Ситуация рынка спутниковой связи в России

Спутниковая связь является динамично развивающимся направлением передачи информации на большие расстояния.

Для успешной передачи сигнала необходимо специальное оборудование:

  • космический спутник (активный ретранслятор);

  • наземный передатчик (станция);

  • терминалы абонентов.

Схема очень простая – наземная станция подает определенный сигнал на спутник, где он усиливается и перенаправляется в рамках своего покрытия на приемные антенны абонентов.

Главная особенность состоит в том, что для устойчивого и качественного приема не нужны дополнительные расходы на строительство наземных ретрансляционных станций и других объектов инфраструктуры.

Спутниковая связь в России существенно уступает в развитии и распространению по сравнению с аналогичной отраслью в других развитых странах мира. Это вызвано небольшим количеством крупных операторов и слабым развитием сетей VSAT (малые наземные станции для спутниковой связи).

Специалисты подсчитали, что при должном уровне развития этих систем рынок спутниковой связи может стабильно обеспечивать прирост около 15% ежегодно. Это колоссальные цифры, если учесть стоимость расходов на создание и расширение системы VSAT.

На сегодняшний момент спутниковая связь РФ представлена десятком крупных операторов, каждый из которых предоставляет свои услуги в определенных регионах страны.

Главная проблема развития отрасли – отсутствие новых спутников на орбите, которые могли бы решить все вопросы с областями покрытия и качеством сигнала, обеспечив полностью потребности рынка связи в нашей стране.

Запуск новых ретрансляторов и увеличение числа импортных спутников сможет существенно увеличить возможности профильных отраслей.

Российская спутниковая связь имеет четыре основных потребительских сектора:

  • корпоративный. Сюда входят крупнейшие государственные и частные учреждения, которые обладают развитой внутренней инфраструктурой в рамках нашей страны. Если брать по отраслям, то это металлургия, все виды транспорта, оборонная промышленность, сельское хозяйство, банковский сектор и многие другие потребители;

  • мультимедийный. Главные потребители – центральные и региональные телевещательные компании, которые используют спутниковую связь для трансляции сигналов;

  • телекоммуникационный. Здесь основная группа потребителей состоит из провайдеров услуг, которые используют доступ в Интернет через спутник;

  • частные потребители.

Спутниковая связь в мире постоянно развивается и совершенствуется, благодаря чему услуги стали не только востребованными, но и существенно доступнее для рядового потребителя.

Российские и зарубежные компании спутниковой связи постоянно проводят модернизацию оборудования (преимущественно речь идет о наземных станциях), а также разрабатывают и внедряют новые более мощные и точные спутники.

ГЛОНАСС – мощная отечественная система

Спутниковая связь ГЛОНАСС является своеобразной визитной карточной России. История основания начинается еще с декабря 1976 года.

Первые летные испытания начались уже с 1982 года, а уже в 1993 году после распада Союза систему официально приняла на баланс Россия, начав плодотворную работу над развитием сотовой связи и глобального позиционирования.

Далеко не все годы были для ГЛОНАСС успешными – после полного развертывания в 95-м году, на момент 2001 года из-за слабого финансирования и небольшого срока службы отдельных компонентов, из рабочих 24 спутников на орбите оставалось функционировать только 6 ретрансляторов.

За прошедшие годы оборудование было полностью модернизировано, количество спутников составило 26, внедрены новейшие технологические разработки. В конце 2015 года вся система перешла в фазу заключительных испытаний Минобороны РФ.

Основные составляющие центров и станций спутниковой связи

Спутниковая связь является одной из наиболее прогрессивных технологий 20-го века. Свое начало этот вид передачи радиосигнала берет с 1945 года, когда английский ученый и писатель Артур Кларк опубликовал свою научную статью «Внеземные ретрансляторы», в которой изложил основы теории будущей технологии. Ученый предположил, что новый вид обмена информацией станет своего рода эволюцией системы радиорелейной связи.

Для этого необходимо просто поместить ретранслирующее устройство на максимальную высоту, тем самым увеличив зону охвата и радиус распространения сигнала.

В качестве основных преимуществ теоретические изыскания выявляли следующее:

  • улучшение качества связи в областях с неразвитой инфраструктурой;

  • возможность минимизировать затраты на постройку системы наземных ретрансляторов;

  • решение проблемы транслирования сигнала на любые расстояния.

Около 10 лет на труд Кларка никто не обращал внимания, пока теоретическими разработками не заинтересовались ученые из США, которые увидели решение проблемы трансатлантической связи. С 1960 года началось не только масштабное изучение технологии, но и ее практическое внедрение с первым спутником-ретранслятором «Эхо-1».

Комплекс спутниковой связи для своего успешного функционирования должен состоять из нескольких ключевых компонентов:

  • спутник-ретранслятор (обязательно необходимо использовать активный спутник, который сможет усиливать сигнал от источника и передавать на большее расстояние без искажений);

  • земная станция спутниковой связи (это и есть основной источник нашего сигнала, который будет передаваться конечному потребителю через космический ретранслятор);

  • абонент. Это может быть не только физическое лицо, которое пользуется спутниковым телефоном, но и профильные организации (провайдеры, корпоративные потребители услуг).

Немного нюансов и особенностей о наземных станциях спутниковой связи

Все станции спутниковой связи можно разделить на две основные категории:

  • стационарные. Фактически это строение, которое оснащено необходимой приемо-передающей аппаратурой;

  • мобильный (передвижной) комплекс.

Если с первым вариантом примерно все ясно, то вторая категория комплексов вызывает ряд вопросов.

В первую очередь стоит заметить, что передвижные центры спутниковой связи в своей основе являются определенным видом транспорта, который оборудован специальными устройствами для приема и передачи сигнала.

Тип транспортного средства может быть любым, но наибольшее распространение получил грузовой автотранспорт и микроавтобусы.

Основная задача таких комплексов заключается в обеспечении качественной связью в условиях отсутствия инфраструктуры. Фактически – это дополнительные ретрансляторы, которые автоматически переключаются от одного спутника к другому, пытаясь найти наиболее сильный сигнал.

Создание сети спутниковой связи ГЛОНАСС

Система ГЛОНАСС  была разработана еще в конце 1970-х годов в Советском Союзе, а применяться она начала 12 октября 1982 года, был запущен первый ее спутник.

ГЛОНАСС – это система спутниковой связи, которая используется в целях навигации. Основная цель ее – определение места нахождения объекта с максимальной точностью в трехмерной системе координат, а также его скорости и вектора движения.

Приемниками спутниковой связи ГЛОНАСС оснащаются самые разные устройства – от баллистических ракет, военных и гражданских самолетов и судов до автомобилей и смартфонов.

Разработка системы ГЛОНАСС проводилась по заказу Минобороны СССР, и первоначально система предназначалась для нужд военных и разведывательных ведомств. С 1993 года было решено расширить сферу ее применения за счет гражданских пользователей.

Сегодня система широко применяется для навигации и управления потоками наземного, водного и воздушного транспорта, контроля грузоперевозок, а также для других целей (контроля рыболовства и охоты, проведения геодезических съемок, в сфере нефтегазодобычи, строительства и т.д.).

Сейчас проект курируется Роскосмосом и ОАО «Российские космические системы». Он является одной из двух глобальных навигационных систем, действующих в мире на сегодняшний день. Вторая система – американская NAVSTAR GPS.

Как работает спутниковая связь ГЛОНАСС

В основе системы – 24 основных спутника и несколько резервных. Эти спутники расположены на высоте 19400 км и движутся по орбите в трех плоскостях.

В отличие от американских спутников системы GPS, во время нахождения на орбите и движения по ней они не синхронизируются вращением нашей планеты, что делает их более стабильными и позволяет существовать в течение длительного времени без корректировок. Однако по сроку службы спутники GPS превосходят ГЛОНАСС.

Спутники обмениваются сигналами с приемниками и базовыми станциями сети ГЛОНАСС. Чтобы точно определить координаты объекта, необходимо, чтобы он принимал сигнал как минимум 4 спутников.

Приемник, установленный на навигационном устройстве, принимает сигналы с точным местонахождением спутников. Приемник сравнивает время, когда были отправлены эти сигналы, с временем их получения, и на основании этого определяет расстояние до каждого из спутников.

Имея 3 координаты (по оси x, y и z), объект может точно определить свое местоположение, а сравнивая изменения этих показателей во времени – вектор и скорость движения.

Точность работы системы ГЛОНАСС

Точность, с которой определяется положение объекта в пространстве, а также скорости и вектора его движения, может различаться в зависимости от расположения спутников и объекта с устройством ГЛОНАСС относительно друг друга, также затруднять работу системы может пасмурная погода.

Искажать сигнал могут и высотные здания в городе, затрудняя его продвижение и отражая его. Кроме того, точность сигнала может быть намеренно искажена. Спутники используют два типа сигналов – открытые и защищенные, обладающие повышенной точностью. Защищенные сигналы используются военными ведомствами и правительством.

Открытые спутники – это те, которые используют большинство гражданских устройств для навигации. В определенных местах (например, рядом с важными военными или правительственными объектами) могут быть созданы искусственные ограничения точности определения местоположения объектов.

На сегодняшний день система ГЛОНАСС уступает по точности системе GPS – это связано, в частности, с тем, что у последней спутники расположены не в 3 плоскостях на орбитах, а в 4, и это позволяет системе осуществлять полное покрытие земного шара.

ГЛОНАСС покрывает только 60% Земли, зато обеспечивает полное покрытие территории России и стремительно развивает свои возможности. Это дает право полагать, что в будущем ГЛОНАСС по точности и территории покрытия выйдет на уровень GPS и даже, возможно, обойдет американскую систему.

Больше о спутниковой связи ГЛОНАСС можно узнать на ежегодной выставке «Связь».

Современное оборудование для приема и передачи спутниковой связи на выставке

Современная спутниковая связь служит замечательным способом передачи информации, однако выдвигает повышенные требования к аппаратуре.

Выставка «Связь» предоставляет возможность ознакомиться с самыми последними разработками и предложениями от различных производителей оборудования для спутниковой связи.

В стенах «Экспоцентра» выставлен широкий ассортимент образцов различной ценовой категории, так что любой желающий сможет найти наиболее оптимальный вариант с точки зрения качества и цены.

Выставка «Связь» проводится на протяжении более трех десятков лет и служит мощным двигателем в эффективном развитии данной технической области.

Узнать о новых разработках в области спутниковой связи России и мира на выставке

Международная выставка «Связь» - это уникальное событие. В рамках масштабной экспозиции ведущие отечественные и зарубежные компании покажут последние достижения в области спутниковой связи и навигации – специалисты различного уровня увидят последние версии высокоточного и эффективного оборудования, новаторские технологии и современное программное обеспечение.

Международная спутниковая связь является одним из направлений профильной отраслевой выставки, где посетители увидят последние актуальные отраслевые решения от зарубежных партнеров проекта.

Основы и виды спутниковой связи
Российская спутниковая связь