Мобильная радиотелефонная спутниковая связь

Для того чтобы пользоваться радиотелефонной спутниковой связью, абонент должен заключить договор с компанией-оператором, который предоставляет такую ​​услугу.

Также необходимо приобрести мобильный спутниковый радиотелефон. Это обычно двухстандартный телефон, кроме стандарта спутниковой связи поддерживает еще какой-то из стандартов сотовой связи, например GSM-900/Globalstar.

Абоненту услуги мобильной спутниковой связи обеспечивается качественная телефонная связь (а с недавних пор и видеосвязь) практически с любого участка земного шара. Это достигается непосредственной передачей радиосигнала с телефонного аппарата на один из спутников той или иной глобальной системы связи.

Кроме передачи голоса абонентам предоставляются дополнительные услуги: отправка коротких сообщений, голосовой почты и переадресации, местоопределения, ожидания и удержания вызова, глобальный роуминг и закрытые абонентские группы.

Однако использование технологии спутниковой связи накладывает ряд ограничений. В частности, в спутниковом режиме телефон не работает внутри дома, не отвечает на входящие вызовы при сложенной спутниковой антенне, нестабильно работает тогда, когда есть высокие препятствия (например, на узких улицах с высокими домами, в плотном лесу и т.п.).

Поэтому у абонентов на сегодня пользуются большим спросом двухстандартные телефоны. Когда абонент находится в зоне действия сотовой сети, телефон работает по стандарту сотовой связи, а при отсутствии сети или плохого качества связи можно переключиться в спутниковый режим работы (если абонент находится под открытым небом).

Отличительными чертами современных систем спутникового радиотелефонной связи являются:

  • применение цифровых технологий для передачи речи и данных, повышение качества и надежности связи, расширение спектра услуг;
  • интеграция с традиционными наземными системами мобильной связи (прежде всего с цифровыми сотовыми);
  • совместимость и взаимодействие сетей мобильной спутниковой радиосвязи с телефонной сетью общего пользования на любом иерархическом уровне (местной, внутризоновой, междугородней);
  • многообразие типов абонентских терминалов: стационарные, передвижные, портативные и т.д..

На сегодняшний день в мире насчитывается более 30 национальных и международных (региональных и глобальных) проектов, предоставляющих услуги радиотелефонной спутниковой связи (как удачных, так и не очень). Среди них самые известные: Globalstar, Iridium, ICO (Айко), Inmarsat, Orbcomm, ELLIPSO, Thuraya, а также российские низкоорбитальные «Гонец» и «Сигнал» и геостационарные «Банкир» и «Ямал».

Рассмотрим некоторые из них.

Система Thuraya

Мобильная спутниковая система Thuraya («Турая») является проектом компании Hughes Inc. (HSCI), входящий в состав корпорации Boeing.

Космический сегмент системы состоит из спутника «Турая 1» (запущенного 21 октября 2000). Этот спутник расположен на геостационарной орбите на высоте 36 000 км от экватора, проектный срок эксплуатации спутника - 15 лет. В перспективе предполагается запуск второго спутника, который будет работать в режиме дублера. Зона покрытия системы включает 99 стран Европы, Северной и Центральной Африки, Среднего Востока, Центральной Азии и Индии.

Наземная станция сопряжения с телефонной сетью (gateway), расположенная в ОАЭ, действует как операционный центр для мобильных спутниковых систем.

Система предназначена для предоставления услуг мобильной спутниковой связи (передача голоса, факсов, данных, определение местоположения, аварийные службы). Спутник «Турая» обеспечивает пропускную способность сети до 13 750 одновременно используемых телефонных каналов.

Портативные терминалы Thuraya обеспечивают работу в двух режимах: непосредственно через спутник и через наземную сотовую сеть GSM. Они сравнимы с сотовыми GSM-телефонами по размерам, внешнему виду и качеству передачи голоса.

Абонентские терминалы работают на таких частотах:

  • Земля - ​​космос 1626,5-1660,5 МГц;
  • космос - Земля 1525,0-1559,0 МГц.

Фидерные линии связи:

  • Земля - ​​космос 6425,0-6725,0 МГц;
  • космос - Земля 3400,0-3525,0 МГц.

Как метод доступа используется FDAMA / TDMA, скорость передачи данных - до 9,6 кбит / с.

Система Globalstar

Globalstar («Глобалстар») представляет собой консорциум из международных телекоммуникационных компаний, основанный в 1991 году. Система Globalstar разработана для предоставления высококачественных спутниковых услуг широкому кругу пользователей, включающих голосовую связь, службу коротких сообщений, роуминг, позиционирование, факсимильную связь, передачу данных, а также определения местонахождения и асинхронную передачу факсимильных сообщений и данных со скоростью до 9,6 кбит/с. Также с помощью системы Globalstar возможно не только предоставление услуг мобильной радиотелефонной спутниковой связи, но и построение систем диспетчеризации и корпоративных сетей передачи данных.

Спутниковая группировка Globalstar состоит из 48 основных и 4 запасных спутников, располагающихся на низкой орбите на высоте 1414 км от поверхности Земли.

В системе Globalstar применяются абонентские терминалы нескольких типов:

  • портативные (трубка в руке), аналогичные сотовым телефонам (например, Telit SAT550);
  • мобильные (устанавливаемые на подвижных средствах);
  • стационарные телефонные аппараты, концентраторы, таксофоны.

Портативные и мобильные абонентские терминалы могут поддерживать несколько стандартов - для работы не только в системе Globalstar, но и в сотовых сетях. Так, существуют:

  • Globalstar / AMPS / CDMA - трехрежимные терминалы;
  • Globalstar / GSM - двухрежимные терминалы;
  • Globalstar - одномодовые терминалы.

Портативные спутниковые телефоны Globalstar лишь ненамного крупнее существующих сотовых телефонов и изготавливаются тремя ведущими производителями: Ericsson, Qualcomm и Telital.

Система Iridium

Данная система обеспечивает 100% покрытие поверхности Земли, включая оба полюса. Благодаря 6 орбитальным плоскостям и полярным орбитам связь обеспечивается даже в полярных областях с равным качеством, как и на экваторе. Каждая орбита содержит по 11 спутников. Всего группировка спутников Iridium насчитывает 66 активных спутников на орбите, и еще несколько резервных для замены основных в случае выхода их из строя.  

Спутники находятся на низких околоземных орбитах с наклонением 86,5° на высоте примерно 780 км. Спутники имеют связь друг с другом по радиоканалу работающему в диапазоне Ка. Межспутниковая связь позволяет иметь минимум наземных станций сопряжения, поскольку информацию собранную с других спутников на наземную станцию передает спутник пролетающий над ней в данный момент времени.

Связь между спутниками и абонентскими терминалами осуществляется с помощью TDMA и FDMA систем доступа к радиочастоте, использующих спектр диапазона L с 1616 и до 1626,5 МГц. В данном диапазоне Iridium использует полосу спектра шириной 7,775 МГц.

В качестве внешних антенн абонентских терминалов используется низкопрофильная антенна типа «шайба» с усилением 3 дБ, волновым сопротивлением 50 Ом, с правой круговой поляризацией и КСВ 1.5:1. По своим характеристикам такие антенны очень близки к антеннам разработанным для приема сигналов GPS, таким образом, одна антенна может быть использована одновременно и для передатчика Iridium и приема GPS.

Тип модуляции используемый для связи, как правило, DE-QPSK, хотя DE-BPSK используется по восходящей линии связи (абонент - спутник) для занятия частотного ресурса и синхронизации. Длительность каждого тайм-слота равна 8,28 мс, длительность кадра - 90 мс. Внутри каждого канала FDMA есть четыре временных интервалов TDMA в каждом направлении. Этот метод известен как мультиплексирование с разделением по времени. Независимо от метода используемой модуляции, связь между мобильными терминалами и спутниками осуществляется на скорости 25 килобод.

Каналы отстоят друг от друга на 41,666 КГц, каждый канал занимает полосу в 31,5 КГц – это дает пространство в частотном диапазоне для сдвига частоты из-за эффекта Доплера.

Система спутниковой связи Iridium давно используется в России, несмотря на то, что все необходимые разрешения от российских властей система получила лишь в сентябре 2012 года. С технической точки зрения наличие разрешений и локальная станция сопряжения не требуются, поскольку сигнал поступает от абонента на спутник, а оттуда через другие спутники системы - на головную станцию в США, где и происходит коммутация канала связи с наземными каналами.

В 2012 году правительственная комиссия по федеральной связи и технологическим вопросам информатизации одобрила начало официальной работы в России системы мобильной спутниковой связи Iridium. К этому времени оператор провёл сертификацию абонентского оборудования и получил от Государственной комиссии по радиочастотам разрешение на использование частотного ресурса, а от Федерального агентства связи разрешение на использование нумерации.