В наш век всеобщей информатизации общества, где самым близким примером является
всемирная паутина (Интернет), возникает необходимость правильно ориентироваться
в море поступающей информации, оперативно обмениваться ею. С этой целью компании
создают специализированные сетевые инфраструктуры (потоковая передача аудио и
видеоданных, многоканальная телефонная сеть, охранные системы, локально-вычислительные
сети и т.д.). В основном, для организации канала связи в таких сетях используются
наземные линии: проводные (медные провода, оптоволокно) и беспроводные (радиоэзернет, сотовые сети).
Абсолютно всем наземным каналам связи присущи следующие недостатки: ограниченное
покрытие территории, проблемы модернизации сети (технические и экономические),
отсутствие возможности быстро демонтировать оборудование и развернуть сеть в
другом месте. Поэтому в ряде случаев использование спутниковых систем связи
является наиболее оправданным не только с технической, но и с экономической
точки зрения, а иногда и единственно доступным вариантом обеспечения надежной
и качественной связи.
На сегодняшний день существует большое количество спутниковых систем, основанных
на различных технологиях и предназначенных для различных применений.
Глобальная система определения координат
Одним из самых ярких примеров использования спутниковых технологий является
глобальная система определения координат. Система позволяет с высокой степенью
точности (до нескольких сантиметров) определять местоположение объекта (широту,
долготу и высоту над уровнем моря), направление и скорость его движения.
Достаточно интересным является использование системы многими учеными и
исследователями в качестве источника точного времени. Система GPS (Global
Positioning System) состоит из 24 искусственных спутников Земли, сети наземных
станций слежения за ними и неограниченного количества пользовательских терминалов.
Для определения местоположения GPS-приемник принимает сигналы со спутников,
сравнивает время отправки сигнала со спутника со временем его получения на Земле и
вычисляет точные координаты.
Система GPS работает непрерывно. Для пользования
системой GPS достаточно приобрести GPS-приемник. В зависимости от назначения,
можно выбрать носимые, автомобильные, морские, авиационные модели приемников.
GPS позволяет существенно сократить затраты, связанные с поисковыми работами и
значительно сократить время проведения спасательных операций. Плата за подключение
и абонентская плата за пользование системой GPS не взимается.
ГЛОНАСС – российская система определения координат, полностью аналогична американской
системе GPS. Орбитальная группировка также состоит из 24 спутников, размещенных в трех
орбитальных плоскостях, развернутых друг относительно друга на 120 градусов.
Система ГЛОНАСС сопоставима по точности с системой GPS. Принцип работы идентичен.
Спутниковые охранные комплексы
На основе технологии GPS в настоящее время бурными темпами развиваются спутниковые
охранные комплексы. В автомобильной индустрии классическая многоуровневая охранная
система дополняется каналом связи и системой определения координат автомобиля
с помощью, как классических методов радиолокации, так и на основе GPS.
Разработанных и внедренных охранных систем достаточно много (Cesar Satellite,
Навигатор, АвтоЛокатор, LOJACK и т.д.), но принцип работы, примерно, одинаков.
На транспортном средстве скрытно устанавливается центральный блок, к нему
подключаются различные охранные датчики либо используется уже установленная
штатная сигнализация. В случае внештатной ситуации (угон, нападение и т.д.)
центральный блок по каналу связи передает информацию либо владельцу, либо в
диспетчерский центр. Канал связи может быть организован на основе GSM-сетей,
спутниковых систем связи либо по радиоканалу. Благодаря использованию
GPS-приемника появляется возможность отслеживать местоположение объекта в
режиме реального времени, просматривать пройденный маршрут, места и
продолжительность остановок и многое другое.
Спутниковое телевидение
Другая, наиболее известная область применения спутниковых систем – спутниковое
телевидение. Вспомните спутниковые тарелки (антенны) уютно расположившиеся на
домах Вашего города, они так привычно вписались в общий пейзаж города, что мы
не обращаем на них внимания. Комплект аппаратуры для приема программ с любого
спутника состоит из трех основных элементов: антенна, конвертер, ресивер. Если
не вдаваться в подробности, то принцип работы схож с работой обычной
телевизионной антенны, разница в том, что в роли телевышки здесь выступает
спутник и сигнал от него идет не аналоговый, а цифровой (поэтому и приходится
кроме антенны раскошеливаться еще и на конвертер с ресивером). Зато гораздо
выше качество и количество каналов. Отличительная особенность спутникового
ТВ – возможность приема «закрытых» или коммерческих каналов.
Стоит отметить,
что в данный момент все большее распространение получает оборудование,
которое позволяет принимать ТВ и подключаться к сети Интернет, работая с
одним спутниковым комплектом. Подробнее смотрите описание работы
VSAT-систем.
Глобальные спутниковые системы связи (ГССС)
Примерами ГССС являются системы: Globalstar, Inmarsat, Thuraya, Iridium.
Первоначально системы предназначались для организации подвижной и стационарной
телефонии там, где нет никаких линий связи. В дальнейшем появилась возможность
выхода в Интернет, передачи аудио-, видеоинформации и т.д. Системы стали
мультисервисными. Обобщенный принцип работы для всех систем: спутник, принимая
сигнал абонента, транслирует его на ближайшую наземную станцию сопряжения.
Наземная станция сопряжения авторизует его и маршрутизирует его по наземным
сетям либо по спутниковому каналу до пункта назначения - это может быть
абонент этой же либо другой спутниковой сети, сотовых сетей, телефонной сети
общего пользования и т.д. Подробно про работу
ГССС Globalstar
Вы можете посмотреть
здесь.
Между собой системы отличаются размерами и стоимостью абонентских терминалов
(самые дорогие в системе Inmarsat, самые дешевые в системе Thuraya), стоимостью
трафика, зоной покрытия и техническим особенностями построения самой системы
(например, в системе Inmarsat используются геостационарные спутники,
в системе Globalstar – низкоорбитальные).
Система VSAT
В настоящее время одной из активно развивающихся спутниковых систем является
система VSAT (Very Small Aperture Terminal). На основе данного вида оборудования
возможно построить полноценные мультисервисные сети для предоставления таких
услуг как: доступ в Интернет; телефонная связь; объединение локальных сетей
территориально разделенных пользователей; резервирование существующих каналов
связи; сбор данных, диспетчерское управление и удаленный мониторинг
производственных процессов (SCADA); организация аудио-, видеоконференций;
спутниковое телевидение и многое другое.
Эта система находит применение в работе банковских и финансовых организаций,
сетей розничной и оптовой торговли, промышленных предприятий и частных лиц.
Преимущества сети спутниковой связи на базе VSAT: быстрое развертывание сети,
высокое качество связи, простота реконфигурации, надежность, простое перемещение
абонентских терминалов.
Сеть спутниковой связи на базе VSAT включает в себя три основных элемента:
центральная управляющая станция (ЦУС), спутник-ретранслятор и абонентские
VSAT терминалы.
Абонентский VSAT терминал - это небольшая станция спутниковой связи,
предназначенная, главным образом, для надежного обмена данными по спутниковым
каналам. Состоит станция из антенно-фидерного устройства (чаще всего применяют
диаметр антенны от 0,9 до 2,4 метров), наружного внешнего радиочастотного блока
и внутреннего блока (модема).
VSAT системы подразделяются на односторонние (абонентский терминал только
принимает данные со спутника, еще такие системы называют комбинированными)
и двусторонние (абонентский терминал может как принимать, так и передавать
данные через спутник). Комбинированные системы используют спутниковый канал
совместно с наземными линиями связи (через которые осуществляется передача
данных). Двусторонние системы могут обходиться только спутниковым каналом,
но, при желании, можно использовать и существующие наземные линии связи.
Рассмотрим кратко работу двусторонней VSAT-системы на примере выхода в Интернет.
Запрос от абонентского терминала через спутник направляется на ЦУС оператора.
ЦУС по наземным линиям связи (чаще всего по оптоволокну) осуществляет поиск
необходимой информации в сети Интернет и, получив ее, через тот же спутник
отправляет информацию на абонентский терминал.
Развитие технологий спутниковых систем связи направлено на дальнейшее
снижение стоимости абонентских терминалов, уменьшение антенн и мощности
их передатчиков при улучшении характеристик каналов связи. Качественным
скачком в развитии спутниковых технологий может стать технология переноса
функций управления сетью с центральной земной станции на сам спутник
("HUB на борту"). При этом существенно сократится временная задержка,
связанная со временем прохождения сигнала к спутнику и обратно, что
положительным образом скажется на качестве связи.