Проект "Глобалстар". Геодезичні супутники (ERS-1, ERS-2)

Проект "Глобалстар".

Практично всі сторонижиття сучасної людини міцно

пов'язані з коштамикомунікацій, Постійно зростаюча мить-

рація населення і умовижиття вимагають можливості забезпечення

швидкої і надійноїзв'язку, яка сьогодні встановлюється не

між географічнимипунктами, а між людьми. Тому фір-

ми-виробники системдалекого зв'язку роблять все можливе для

задоволення безперервнозростаючих потреб в даній облас-

ти, розширюючиінфраструктуру дротових, оптоволоконних, супутник-

вих і радіотелефоннихмереж.

Однак до останньогочасу не вирішені проблеми забезпечення

абонентів глобальноїперсональної телефонним зв'язком, а також

проблеми сумісностістільникових систем рухомого зв'язку різного

типу, що вимагаєстворення загальнодоступної й економічною глобаль-

ної мережі зв'язку. Проект"Глобалстар", ініційований відомими

фірмами в областікосмічних систем і комплексних технологій

далекого зв'язку"Loral" і "Qualcomm", передбачає створення та-

кой мережі, використовуючиіснуючу наземну інфраструктуру провід-

ної і радіотелефонногозв'язку.

Система"Глобалстар" забезпечує абонентів порівняно не-

дорогою і надійноютелефонним зв'язком, яку можна встановити

між будь-якими (крімполюсів) точками земної кулі. Вона складається

з космічного, наземногоі абонентського вузлів.

В космічний вузолувійде сузір'я з 48 низькоорбітальних

супутників, кожен зяких представляє собою підсилювач-РЕТ-

ранслятор високочастотнихсигналів, виведений на висоту 1406

км. Середній проектнийтермін служби супутників складає 7,5 років.

Супутники знаходяться навосьми орбітальних площинах, по шість на

площину, щогарантує охоплення практично всієї поверхні

планети. Використаннянизькоорбітальних супутників знижує мощ-

ність радіосигналу майже в100 разів, скорочує затримку в получе-

нии сигналу і усуваєзхо, що є серйозною проблемою в

системах зв'язку нагеостаціонарних супутниках. У кожного супутника

є шістьсфокусованих променів, що визначають еліптичні

зони обслуговуванняабонентів, при цьому кожен з них здатний

забезпечити роботу якмінімум 2800 дуплексних мовних каналів і

каналів передачі даних.У радіоінтерфейсу між супутниками і

Землею використовуєтьсяперспективна цифрова технологія СДМА (мно-

гостанціонний доступ зкодовим поділом каналів), що має цілий ряд переваг в порівнянні зіншими технологіями в частині

перешкодозахищеності,меншого рівня випромінюваної потужності, більшої

пропускної здатності,запобігання несанкціонованому дос-

тупа в мережу і т.д. Коженіз супутників здійснює зв'язок як з

абонентами, так і безпосередньоз вузловими станціями. Для ліній зв'язку

"супутник -абонент "використовується діапазон частот 1,61 - 1,626

ГГц; для ліній зв'язку"Супутник - вузлова станція" використовуються

діапазони 5,1995-5,216ГГц (напрямок "вниз") і 6,525-6,5415

ГГц (напрямок"Нагору"). Межспутнікових обмін інформацією в

системі відсутня.

Супутники для системи"Глобалстар" будуть проводитися фірмою

"Space SystemsLoral ", яка представляє собою міжнародний

конгломерат декількохфірм, які спільно працюють над низкою про-

ектов в галузі космічнихдосліджень, а саме: "Alcater",

"Aerospatiale","Alenia", "Deutche Aerospace".

Наземний вузол системи"Глобалстар" складається з вузлових стан-

ций; систем спостереження,телеметрії і передачі команд; систем уп-

равленія польотом супутниківі центру керування мережею. Кожна уз-

ловая станція одночаснопідтримує зв'язок з трьома супутниками

і, крім того,забезпечує інтерфейс для зв'язку мережі системи

"Глобалстар" зАТС місцевої телефонної мережі регіону або з центру-

мі комутації стільниковихрадіотелефонних мереж, насамперед стан-

тів AMPS і GSM.Устаткування системи "Глобалстар" не впливає

на роботу наземнихстільникових мереж, оскільки в ній використовуються

інші частоти. Кожнакраїна буде здійснювати незалежний

контроль над своїмивузловими станціями і над доступом до телефон-

ної мережі знаходяться на їїтериторії абонентів. У функції сис-

теми входить такожоперативне виявлення абонента, який надсилає

або приймає виклик.

У функції центрумережевого управління входить реєстрація та

перевірка викликів,визначення тривалості і тарифікація разг-

злодія і т.д., а такожуправління базою даних про стан мережі,

контроль і розподілмережевих ресурсів (каналів зв'язку, годину-

той, супутників).

Контроль надескадрильєю супутників здійснюється за допомогою

систем стеження,телеметрії і передачі команд. Дані контролю

орбітальної діяльностісупутників надсилаються до центрів контролю

над мережею, звідкинаправляються в вузлові станції для здійснення

ня супроводу та іншихфункцій.

Через постійнеруху супутників і зміни території

охоплення час від часувиникає необхідність передачі обслу-

живания абонента від одногосупутника до іншого. Для цієї мети ис-

користуються можливостітехнології СДМА, що дозволяють абонентського

терміналу одночаснопідтримувати зв'язок з двома або трьома

супутниками, покращуючиякість прийнятого сумарного сигналу, і

програмними засобами,вибираючи оптимальні канали зв'язку. Вікон-

чательного передачаабонента (непомітна для нього) на обслуговуван-

ня наступного супутникувідбувається лише тоді, коли абонент

міцно влаштувався-на йоготериторії. Абонентські термінали ос-

нащени всенаправленимиантенами, що полегшує одночасну

зв'язок з декількомасупутниками і знімає необхідність постійно

направляти антену насупутник для підтримки зв'язку.

На початковій стадіїексплуатації планується використання

двох типів абонентськогообладнання, що входить в абонентський

вузол системи"Глобалстар". Це портативні термінали для переда-

чі мовних сигналів інавігації, а також пересувні й стаціонарів

Нарнії навігаційніапарати. В якості додатково оплачується-

ваемой послуги абонентможе обслуговуватися як в одиночному режі-

ме, коли абонентськийтермінал дозволяє виходити в мережу "Гло-

балстар ". так і вподвійному режимі, коли абонент може виходити

додатково і в іншуназемну стільникову радіотелефонний мережу.

Завдякивикористанню технології СДМА рівень випромінювання

абонентського терміналубуде встановлено нижче офіційно допусти-

екпортувати меж, прийнятих врізних країнах. Середня потужність з-

лучения менше 200 МВт.

Кожному абонентськоготерміналу системи присвоюється індиві-

дуальний номер, який, увідміну від традиційних телефонів, не

залежить від місцезнаходженняабонента (використовувана реалізація

технології СДМАприпускає наявність до 4,4 млрд. варіантів раз-

особистих кодів).

Послуги мережі"Глобалстар" спрямовані на обслуговування чотирьох

груп користувачів;

- проживають у районах,не охоплених рухомий зв'язком;

- працюють абопроживають в районах, охоплених рухомий

зв'язком, але частовиезжаюшіх за межі території обслуговування;

- стаціонарнихабонентів, що знаходяться в районах, не охоплених телефонним зв'язком;

- абонентів, які потребуютьв індивідуальній або особливої вЂ‹вЂ‹телефонного

зв'язку.

До цих группотенційних споживачів відносяться різні

державні та приватніорганізації. в тому числі: водії су-

хопутного і водноготранспорту, відряджені, органи охорони

порядку, рятувальнізагони і бригади швидкої допомоги, пошукові

експедиції, туристи.сільські відділення приватних ...організацій. не

охоплені місцевимидротяними і стільниковими телефонними мережами,

комунальні служби,яким необхідно періодично знімати по-

показання лічильників витратгазу, електроенергії та води, служби

охорони природних ресурсіві т, д,

Крім звичайноїтелефонного зв'язку система "Глобалстар" предос-

тавляет навігаційніпослуги. Одна з найпростіших послуг - оп-

ределеніе місцезнаходженняабонента, коли той за допомогою свого

терміналу розраховуєсвої координати на основі контрольного

тонального сигналу,посиланого системою.

Ще один виднавігаційних послуг - забезпечення двосторонньої

зв'язку за допомогою обмінукороткими повідомленнями. Такий обмін може

використовуватися векстрених випадках, коли абоненту необхідно

дати знати про своємісцезнаходження службам оперативної допомоги

або сім'ї (нещаснийвипадок, поломка автомобіля тощо).

Третій виднавігаційних послуг включає визначення місцезнаходження-

ходіння абонента(Розрахунок координат проводиться на вузлової

станції) і передачукоординат визначеному заздалегідь колу або-

нентов. Ці послуги знайдутьзастосування в роботі диспетчерів транс-

порту, при пошукувкрадених автомобілів і т.д.

Структура мережі системи"Глобалстар" показана на малюнку. Сис-

тема розроблена такимчином, щоб найбільш ефективно здійсню-

фонні якіснупередачу мови та надання інших ін-

формаційних послуг привідносній простоті підключення нових

абонентів. Для ще більшповного охоплення обслуговуваних територій

можуть бути виведені наорбіту додаткові супутники. Запуск

супутників намічений на 1997м., введення системи в експлуатацію - на

1998

Даний проект - неєдиний у світі. однак тільки він ори-

ентірован на використаннятехнології СДМА.

В останні роки підбагатьох країнах, що володіють космічними

- 5 -

технологіями, ведутьсяроботи зі створення подібних систем з висо-

тами орбіт космічнихапаратів від 700 до 2000 км. Найбільш з-

вести аналогічний проект"Ірідіум" (у реалізації його приймає

участь НПЦ ім.Хрунічева), заснований на 66 супутниках, викорис-

зующий в радіоінтерфейсутехнологію СДМА, близьку до стандарту

стільникового зв'язку GMM, іпланований до реалізації практично в ті

ж, що і"Глобалстар", строки. Існують також аналогічні рос-

сийской проекти,наприклад, "Гонець" і "Сигнал". Однак на терміни

їх реалізації істотневплив робить дефіцит фінан-

вания.

Незважаючи на порівняноневелику (в масштабах планети) про-

випускним здатністьсистем глобальної персональної зв'язку (в

пропонованої початковоїконфігурації), вони вже зараз заочно на-

чинают конкурувати одинз одним за ринки збуту шляхом поперед-

рітельно порівнянняспектра пропонованих послуг їх оріентіровоч-

ної вартості, перспективрозвитку, залучення інвесторів і по-

потенційних користувачів.

Попереднійпорівняльний аналіз систем "Глобалстар" і

"Ірідіум" бувприведений у статті Л.Я. Кантора і І, С. Поволоцького

"Системиперсональної рухомого зв'язку через низькоорбітальні

ШСЗ "(" Вісникзв'язку - N% 11, 1994 р.). Основні параметри сис-

тим наведені в таблиці.

в”‚ Проект"Ірідіум" "Глобалстар" в”‚

в”‚ Числосупутників 66 48 в”‚

в”‚ Висотаорбіти 900 1400 в”‚

в”‚ Ємністьсистеми, в”‚

в”‚ тис.каналів 56 65 в”‚

в”‚ Термінслужби, років 5 7,5 в”‚

в”‚ Вартістьсистеми, млрд.USD 3,4 1,7 в”‚

в”‚ Вартістьтерми-в”‚

в”‚ налу, USD3000 750 в”‚

в”‚ Передбачуванаоплата в”‚

в”‚ за1мін.разговора в”‚

в”‚ (тільки супутниковийсег-в”‚

в”‚ мент), USD3 0,3 в”‚

- 6 -

Як видно,"Глобалстар * обіцяє більш вигідні умови для

абонента. Це пов'язано зтем. що прийнята концепція побудови

цієї системи передбачаєвиробляти всю обробку сигналу на

Землі. спираючись навелике число вузлових станцій. "Ірідіум" ж

передбачає вироблятипереважна кількість з'єднань з викорис-

зованием межспутніковихліній зв'язку, зменшивши до мінімуму число

наземних станцій, щопризводить до необхідності мати складні

(що містять комутаційнеобладнання, додаткові стежать

антени, джерелахарчування і т.д.) і, відповідно, більш тя-

желие і дорогісупутники, що вимагають значних витрат на їх

запуск. Відомо, щозбільшення складності завжди приводить до

зменшення надійності.Більш того, мале число наземних вузлових

станцій призведе донеобхідності задіяння при проходженні

виклику великогокількості наземних телефонних мереж і каналів

межспутнікових обміну,що викличе додаткові витрати.

В даний часпроекти "Глобалстар і" Ірідіум "отримали

позитивну оцінкуМіністерства зв'язку РФ для проведення підго-

товітельних роботи погрядущому їх використанню в Росії, де

завдяки неосяжнимпросторам достатньо "білих" плям в теле-

комунікаційномуобслуговуванні. За орієнтовними оцінками до 2005

р. в Росії можна чекатидо 1 млн. користувачів таких систем

зв'язку.

Геодезичнісупутники (ERS-1, ERS-2).

Влітку 1991 рокутодішнє радянське уряд дало фран-

цузское судну"Астролаб" дозвіл пройти через закрите з

1922 для західногофлоту Баренцове море на півночі Радянсько-

го Союзу. Північносхідномупрохід через Баренцове море, Карські

Ворота і море Лаптєвих доБерингову протоці скорочує шлях з Єв-

ропи в Японію на 20 днівв порівнянні з торговим шляхом через Су-

ецкій канал. Відстаньвід Нової Землі до Берингової протоки,

рівне приблизно 5.600 кілометрів, можнаподолати тільки в років-

неї час, та й то лишеза допомогою криголамів, причому навіть влітку

суду нерідко на цілімісяці вмерзают в Паковий лід. Северовос-

точний прохід теж шукалиблизько 300 років: у 1878-79 роках він був

вперше покірний А. Е.Норденшельдом.

"Льодовавахта "судна" Астролаб "розташовувалася не як при

Амундсену, на щоглі в такзваному "вороняччям гнізді", і не на

капітанському містку, ависоко в небі.

Всього лише за десятьднів до того, тобто 17 червня 1991 року,

був виведений на орбітугеодезичний супутник ERS-1. Головною зада-

чий супутників,сконструйованих на замовлення Європейського косми-

чеського агентства (ESA) іучасників консорціуму під руководс-

твом фірми Дорніер,дочірнього підприємства DASA (Deutsche Aerona-

utics and SpaceAdministration), повинні були стати спостереження за

океанами і покритими льодомчастинами суші, щоб представити клі-

матологам, океанограф іорганізаціям з охорони навколишнього сере-

ди дані про цімалодосліджених регіонах. Супутник був осна-

щен найсучаснішоюмікрохвильової апаратурою, завдяки кото-

рій він готовий до будьпогоду: "очі" його радіолокаційних приладів-

рів проникають крізь тумані хмари і дають чітке зображення по-

поверхні Землі, черезводу, через сушу, - і через лід. Теорія-

тічеськи він повинен бувпредставити ідеальну карту льодової обста-

новки. А пересуваннясудна "Астролаб" повинно було перевірити ще раз

її в суворих умовахполярного моря.

Основним інструментомсупутника є Synthetic Aperture

Radar SAR, який ведеспостереження по смузі шириною в 100 ки-

лометров паралельно земноїорбіті. SAR посилає мікрохвильові їм-

пульс на Землю. Завідбитим луна-сигналів можна судити про тип

і структурі, а також і проступеня віддаленості земної поверхні.

За даними, які супутникERS-1 посилає під час свого польоту

над полярним морем наЗемлю, ESA і норвезьким NERSC (Nansen En-

vironmental andRemote Sensing Center) були складені карти ле-

довой обстановки.... Черезсупутники зв'язку Inmarsat ці карти були

відправлені на"Астролаб" по факсу. На них можна розрізнити чисті

води і льодовуповерхню, а крім того, карти дають відомості про

віці і товщині льоду.Це важливо для визначення курсу, тому

що свіжий лід легшерозколоти, ніж багаторічний, а тонкий - лег-

че, ніж товстий. Судно"Астролаб" і його супроводжуючі шукали

шляху по цих картах.

Щоб дані можна буловикористовувати для визначення курсу,

вони повинні бутиактуальними. Вченим допомогло те, що полярна

траєкторія веде супутникичерез полюс на невеликій відстані:

їм вдавалося за декількагодин обробити що представляються ERS-1

дані і нанести їх накарти. Цей супутник в якості "льодової

вахти "був новим,невипробуваним. Так що команда судна "Астролаб"

звіряла дані на картахльодової обстановки з тим, що було вид-

але за допомогою бортовогообладнання, - а видно було зовсім ньому-

ного. Тому що видимістьна море, нерідко покритому завісою ту-

мана, становила часомне більше 200 метрів. Зате супутникові

хмар.Алеповерхню океану.програмне забезпечення.т.д.).Вонивод.суші.супутником.змінами.супутників.

можливостіінтенсивно.Іенергії.