Материал: 6282

связи: Alcatel Space( объединение AeroSpatiale и Thomson CSF) и альянс Matra Marconi Space, DASA-Raumfahrt-infrastructur,Darnier Satellitensysteme и Aienia Spazio.

Как показывают различные маркетинговые прогнозы мировой рынок спутниковой связи в ближайшие 5-10 лет будет развиваться значительными темпами. Производство спутников остается относительно стабильным сегментом общего рынка космической промышленности с мировым годовым оборотом порядка 10 млрд. долл. Наиболее быстро будет развиваться рынок услуг спутниковой связи: от 18млрд. долл. в 1997 г. к прогнозируемым 150 млрд. долл. в, 2007 г. В настоящее время услуги спутниковой связи составляют около 2,7 % (22 млрд. долл.) от общего глобального телекоммуникационного рынка услуг связи (800 млрд. долл.). К 2005г. удельный вес спутниковой связи на глобальном рынке услуг возрос до 5,5% (75 млрд. долл.) от общего оборота телекоммуникационного рынка (1200 млрд. долл.). Значительный прирост объема мирового телекоммуникационного рынка (50% за 5 лет) объясняется прежде всего высокими темпами развития мобильной связи и широкополосных услуг мультимедиа.

Абонентская база к 2005г. может вырасти до 30 млн. пользователей, а к 2010г. - до 50 млн. Однако, уход с этого рынка системы Iridium, а также задержки с вводом в

эксплуатацию других глобальных систем могут привести к более осторожным прогнозным оценкам. Существует общее мнение, что только 2-3% общего числа абонентов мобильной связи в ближайшие 10-15 лет выберут для себя персональную спутниковую связи как один из основных видов услуг. Поэтому прогнозное значение 50 млн. абонентов ССС к 2010г. должно учитывать рост общей абонентской базы мобильной связи к этому времени до 1,7-2,5 млрд. человек. В целом эти два прогнозных значения можно характеризовать как достаточно вероятные.

Если принять эту пропорцию (2-3%) абонентов "спутниковой/наземной" мобильной связи, как действующую и для России, то к 2010г. можно прогнозировать число абонентов 250 тыс. (персональная спутниковая связь) и 10 млн. (наземная мобильная связь).

Отметим общую степень условности этих оценок так как они не учитывают темпы развития платёжеспособного спроса и технико-экономические показатели будущих СCC в России, таких как тарифы связи, стоимость терминалов и др.

В 1998г. на геостацонарной орбите находилось примерно 215 коммерческих спутников. По данным МСЭ в период до 2006г. планировалось запустить на орбиту свыше 2700 космических аппаратов (КА) обшей стоимостью более 24 млрд. долл. в том числе около 1000 КА нового поколения, использующие диапазон Ка 20/30 ГГц. Производство спутников связи возросло после 2005г, а к 2015г. общее число запущенных КА может увеличиться до 10-11 тыс.

Общие инвестиции на мировом рынке спутниковых систем за десятилетие 1997-2006 гг. составило около 600 млрд. долл., в том числе в космическом сегменте и средства выведения на орбиту 60-80 млрд. долл., в наземные сети связи - 120-150 млрд. долл., в оборудование абонентского доступа и предоставления услуг (связи, вещание, доступа к Интернету, мультимедиа) - более 400 млрд. долл. Геостационарные широкополосные системы (после неудачи Iridium) получили дополнительные импульсы своего развития. В Европе новые проекты на базе геостационарных спутников реализуются по программам

Eutelsat, MEDSAT, EuroSkyWay и др. в США Fsrolink, Cyberstar, EchoStar, KaStar. На основе новых геостационарных ССС будут развиваться широкополосные системы мультимедийной связи, корпоративные Интернет сети, высокоскоростные сети. Потребности российского рынка на период до 2005г. составляли около 250 стволов, в том числе 45 стволов только для цифрового вещания. Общий ресурс всех КА, предполагаемых к запуску на отечественных спутниках связи, оценивается на уровне 200-220 стволов.

Глобальные системы спутниковой связи (Iridium, Globalstar и ICO), развёрнутые в 1998-2000 гг., позволяют на большом практическом материале всесторонне оценить технико-экономические параметры современных спутниковых технологий связи.

Результаты испытаний первых эксплуатационных этапов, хотя и не всегда положительные, подтверждают важное значение правильного выбора стратегических направлений перехода к новому поколению ССС.

Проекты будущих ССС, которые будут развёрнуты в ближайшие 2-5 лет (Ellipso, Costellation, SkyBridge,Teledesic и д.р.), определяют новые технические решения по реализации широкополосных и мультимедийных услуг связи.

Проект Teledesic всё ещё остаётся наиболее амбициозным предприятием, в котором в результате недавних финансовых инициатив Крейга Мак Коу произошел важный поворот в сторону комбинированной схемы ICO-Teledesic.

Для широкополосной спутниковой связи планируется осваивать новые частотные полосы в диапазонах Ka и Ku , которые частично используются для фиксированных телефонных сетей на базе широковещательных спутниковых служб.

Технологии малых низколетящих спутников (Little LEO) будут испытываться в глобальной ССС Orbcomm, а также в ряде проектов региональных спутниковых сетей:

E-Sat , Final Analysis, LEO One.

Новая технология внеземной связи на базе высокоподнятых платформ HAPS (High Altitude Platforms) набирает в последнее время всё более сильную поддержку у разработчиков и региональных администраций связи.

На состоявшейся в мае - июне 2000г. в Стамбуле Всемирной конференции радиосвязи WRC-2000 впервые были приняты принципиальные решения об использовании платформ HAPS в рамках IMT-2000:

платформы HAPS могут использоваться в качестве базовых станций для наземных компонент IMT-2000 в полосах 1885-1980 МГц , 2010 - 2025 МГц и 2110 - 2170

МГц(в Регионах 1 и 3), а также в полосах 1885 - 1980 МГц и 2110 - 2160 МГц (в Регионе 2); использование приложений IMT-2000 основе HAPS , как базовых станций, не должно противодействовать использованию этих полос любой другой станцией, для которой эти полосы были выделены, и в то же время данная радиорегуляция ITU не устанавливает никакого приоритета;

указанные полосы выделены для услуг фиксированной и мобильной связи на совместной первичной основе;

рекомендации ITU-R не касаются вопросов распределения адресов и координации между HAPS и другими. Существуют, в том числе PCS, MMDS и фиксированные службы, работающие в настоящее время в некоторых странах в полосах 188 - 2025

МГц и 2110 - 2200 МГц.

Платформы HAPS определяются новыми рекомендациями ITU как "станция, расположенная на объекте на высоте 20-50 км в определенной, фиксированной позиции относительно Земли". Платформы HAPS предназначены для минимальных сетевых инфраструктур. HAPS позволяют организовывать предоставление услуг с большой зоной покрытия и высокой плотностью расположения абонентов. В настоящее время готовится к запуску первая платформа HAPSпроект Skystation, в котором участвуют Alenia Spazio (бортовые узлы связи) и Thomson CSF(наземная электроника и терминалы).

Новое поколение ССС будет характеризоваться рядом важных отличительных свойств: применение широкополосных спутниковых технологий связи, обеспечивающих высокоскоростную передачу данных; освоение новых диапазонов радиочастот Ka и Ku для работы широкополосных спутников GEO и LEO; значительное расширение спектра услуг связи для конечных пользователей :мобильная персональная связь, доступ к Интернету, передача видеоинформации, видеоконференцсвязь, мультимедийное широковещание, услуги определения местонахождения и т.п.; внедрение новых бортовых систем связи, спутниковых антенн, оптических систем межспутниковой связи, следящих антенн абонентских станций, портативных мобильных терминалов и т.п.; применение стандартных транспортных протоколов, адаптированных к ocoбенностям физических спутниковых каналов: ТСР/IР, АТM и т.д.

Проблемы освоения новых Кu и Ka диапазонов для спутниковой связи имеют сложный технологический характер для всех конфигураций ССС. Пример первой экспериментальной ССС ACTS (США, военные применения), начавшей действовать в 1993 г. в Ка-диапазоне на GEO орбите, показал сложность борьбы с атмосферными эффектами (дождь, влажность, температурные колебания) и необходимость разработки специального компенсационного протокола передачи данных.

Компания Loral планирует уже к 2002 году ввести в эксплуатацию одну из первых коммерческих систем Cyberstar в Ка-диапазоне. ССС Cyberstar разрабатывается как конфигурация 3-х спутниковых GEO (на первом этапе будет использован спутник TBD в Кu-диапазоне). Интересно заметить, что с переходом к высоким частотам (от Кu к Кадиапазону) планируется повысить производительность передачи данных от 400 кбит/с до 30 Мбит/с, а стоимость мобильных терминалов сохранить при этом на уровне 800-900 долл.

В целом проблемы разработки новых технологий ССС могут формулироваться и решаться только на основе долгосрочных (5-10 лет) целевых научно-технических программ. Примеры таких программ, на период 1999 - 2004 гг. дают программы исследований космоса и новых спутниковых технологий, принятые в рамках Европейского космического агентства (ESA), Программы ESA (ARTES, Galileo и ЕОЕР) и Европейской Комиссии (программы ACTS и IST) дают широкую панораму разработок новых ССС.

Общий бюджет ESA на НИР/ОКР составляет на 1999 - 2000 гг. примерно 360 млн. долл. /год. Проект новой спутниковой навигационной системы Galileo оценён в 3 млрд. евро на период 2000-2008 г.г. Создание ССС нового поколения сегодня невозможно без трех важнейших составляющих: Долгосрочных целевых программ, высокого уровня финансирования на государственном уровне и глубокого международного сотрудничества.

Спутниковые системы на основе технологии VSAT.

Как показывает мировой опыт, наиболее перспективным направлением создания и развития корпоративных сетей является применение спутниковых систем, базирующихся на технологии VSAT (Very Small Aperture Terminal), т.е. малогабаритных спутниковых терминалов и антенн диаметром от 1 до 2,5 м.

В настоящее время терминалы VSAT занимают наиболее объемный сегмент на традиционном рынке терминалов спутниковой связи. Ежегодная прибыль от их продаж составляет сегодня около 250 млн. долл., а объем продаж только приемопередающих станций вскоре достигнет отметки 500 тыс. Вместе с этим происходит быстрое уменьшение стоимости VSAT-оборудования (за прошедшее десятилетие цены упали в 5- 10 раз) и снижение тарифов на услуги во VSAT-сетях (современные цифры иногда достигают 3 центов за минуту). А аналитики рынка продолжают утверждать, что такая тенденция сохранится еще в течение 5-10 лет.

Таким образом, дорогостоящие магистральные системы типа «точка-точка», долгое время монополизирующие спутниковые радиоресурсы, сегодня уступили место корпоративным сетям типа «точка-многоточие», состоящим обычно из мощной центральной станции, выполняющей роль концентратора - маршрутизатора, и набора периферийных станций типа VSAT.

Корпоративные VSAT – сети.

Лидером среди мировых поставщиков терминалов VSAT является американская компания Hughes (более половины всех контрактов). Далее следуют компании NEC,

AT&T Tridon, GTE Spacenet, Scientific Atlanta. Эти фирмы в настоящее время активно осваивают ведущие рынки развивающихся стран, в том числе и российский.

Таблица 6.1. Основные характеристики VSAT-станций компании Hughes

Примечание. Н/д - нет данных.

Следует также заметить, что для мирового рынка производителей абонентской аппаратуры VSAT характерна очень жесткая конкурентная борьба, а потому проникновение на него новых производителей крайне затруднено. Наиболее реальный путь для новичков к получению своего "кусочка пирога" - сотрудничество с теми компаниями, которые уже прочно заняли определенную нишу на этом рынке. Вероятно, такой путь будет наименее болезненным и для российских производителей VSATстанций.

Больше всех других VSAT-терминалов в российских сетях связи распространены станции семейства NEXTAR корпорации NEC. В состав типовой абонентской станции NEXTAR входят наружный (ODU) и внутренний (IDU) блоки и двухрефлекторная перенацеливаемая по азимуту и углу места антенна (диаметр зеркала от 1,2 до 3,8 м), разработанная на базе схемы Кассегрейна. Ее важная характеристика - максимальная ветровая нагрузка - 108 км/час.

Оборудование наружного блока состоит из трех компактных влагонепроницаемых блоков: МШУ, преобразователя частоты и усилителя мощности. В условиях низких температур применяется дополнительный обогреватель, что позволяет эксплуатировать станцию в условиях северных районов страны (при температурах ниже 50С).

МШУ обеспечивает коэффициент усиления 72 дБ при шумовой температуре 60 K, а выходная мощность передатчика составляет от 5 до 20 Вт.

Станция может быть сконфигурирована для работы как в режиме с предоставлением каналов по требованию DAMA, так и в режиме с закрепленными каналами PAMA. Требуемый тип соединения устанавливается оператором.

Таблица 6.2. Основные характеристики блока NEXTAR ODU

VSAT-сеть на базе станций NEXTAR обычно состоит из двух взаимно независимых по способу доступа сетей: NEXTAR AA/TDMA и NEXTAR BOD, построенных на разных принципах разделения ресурса спутникового ретранслятора. Такой принцип построения сети нашел отражение и в структуре VSAT-станции. В состав земной станции NEXTAR входят два внутренних блока: BOD IDU и AA/TDMA IDU.

Блок AA/TDMA IDU расположен рядом с оконечной аппаратурой обработки данных DTE (data terminal equipment); он поддерживает протокол X.25 и имеет три синхронных интерфейса RS-232 (скорость 1,2-19,2 кбит/с).

Плата голосового канала (VO CH Card) поддерживает три вида телефонных интерфейсов: 2W FXS, 2W FXO и 4W E&M. Режим двухпроводного интерфейса FXS обеспечивает прямую телефонную или факсимильную связь (скорость от 0,3 до 9,6 кбит/с). Режим FXO обеспечивает эмуляцию связи с местной или учрежденческой АТС, при этом может использоваться как импульсный, так и тоновый набор номера.

Алгоритм кодирования программно загружается из системы управления сетью в каждую плату VO CH. Стандартно поддерживаются два алгоритма кодирования речи -

ADPCM, G.721 (со скоростью 32 кбит/с) и LD-CELP, G.728 (16 кбит/с). Передача информации осуществляется со скоростью 64 кбит/с (BPSK) и 128 кбит/с (QPSK).

Плата свободного канала (CL CH Card) имеет один синхронный интерфейс, который может поддерживать скорость передачи данных от 9,6 до 2048 кбит/с. Стандартный синхронный интерфейс соответствует спецификации RS-449/442. Интерфейсы V.35 или G.703 реализуются с помощью соответствующих дополнительных плат.

Оборудование центральной Hub-станции, обычно называемой шлюзом, способно обслужить до 3 тыс. абонентских станций или до 8 тыс. каналов, а информационная нагрузка может достигать 16 тыс. вызовов в час.

Принципы построения центральной ЗС сходны с теми, которые использованы в абонентской станции NEXTAR - она тоже состоит из трех частей: антенн, высокочастотных блоков и сетевого оборудования, включающего модемы, контроллеры и систему управления сетью. На Hub-станции используются антенны большого диаметра (от 4,5 до 11 м) с системой автоматического слежения за спутником. Количество антенн (обычно две-три) зависит от числа одновременно отслеживаемых спутников.

В состав радиочастотной части Hub-станции входят МШУ, преобразователи частоты, усилители мощности. Однако в отличие от абонентских станций все перечисленные компоненты оборудования имеют 100%-ное резервирование по схеме 1+1 для обеспечения высокой надежности. Интерфейс между радиочастотным и сетевым оборудованием обеспечивается по каналу на промежуточной частоте 140 МГц.

Четырехканальный модем представляет собой функционально законченный блок, который кроме канальных плат (VO CH Card или CL CH Card) имеет модем ОКС (общего канала сигнализации) и блок питания. Полностью укомплектованная стойка из шести модемов дает возможность организовать 24 канала.

Система управления сетью, реализованная на базе шлюза, построена как локальная сеть с одним сервером и несколькими рабочими станциями операторов. Первичный DAMA-контроллер (PDC) управляет процессом установления соединений с абонентскими