Традиционно инфраструктура связи России строилась на кабельных системах, а потому около 100 тыс. населенных пунктов нашей страны до сих пор не имеют никакой оперативной связи с внешним миром, поскольку таковые до них «не дотянулись». Географически такие населенные пункты сосредоточены на севере страны, в Сибири и на Дальнем Востоке. В наши дни связь в этих районах можно обеспечить с помощью С3, не требующих, в отличие от кабельной связи, огромных средств на развертывание наземной инфраструктуры, тем более, что огромные пространства и низкая плотность населения на большей части территории нашей страны делают наземные каналы связи экономически неэффективными. Несмотря на бурный рост сотовых сетей связи различных стандартов, услуги персональной спутниковой связи в этих районах все еще предпочтительнее с финансовой точки зрения.
Понятие персональной спутниковой связи (как в мире, так и в России) с самого начала включало не «чисто» спутниковую связь, а комбинацию С3 с существующими сотовыми системами, при этом основное назначение спутниковой связи – дополнение и расширение возможностей сотовой связи за пределами ее зон покрытия, где создание инфраструктуры других видов связи по экономическим либо технологическим причинам нецелесообразно. Многорежимные абонентские терминалы при работе в зонах сотовой связи автоматически устанавливают соединение с сотовой сетью (одного из стандартов: GSM, AMPS, TDMA, CDMA, PDC), а за ее пределами используют спутниковый ретранслятор (рис. 2-69).
Стационарные спутниковые абонентские терминалы особенно выгодно применять в тех районах, где связь отсутствует вообще, поскольку они обеспечивают (через спутник) подключение к наземным сетям общего пользования (в том числе и телефонным - ТфОП).
Принцип организации персональной спутниковой связи достаточно прост. Если это возможно, терминал ищет наземную сотовую сеть и работает через нее. В противном случае, если наземная сотовая сеть недоступна, переключается в спутниковый режим. Сигналы со спутников направляются на станции сопряжения, связанные с сетями общего пользования, а глобальное покрытие позволяет организовать телефонную связь между любыми населенными пунктами России. Сегодня в нашей стране можно воспользоваться персональной телефонной связью только трех С3 – Inmarsat, Globalstar и ICO. Российская система связи «Гонец» хотя и претендует на роль персональной, но ее терминал может рассматриваться скорее как персональный двусторонний пейджер, да и малое количество КА (всего 6 из 48) не позволяет говорить о какой-либо оперативности связи – слишком велико (в среднем около часа) время доставки сообщения. Таковы реалии и ближайшие перспективы.
Теперь рассмотрим более подробно системы Iridium, Inmarsat, Globalstar и ICO.
2.7.4.2.1. Iridium
Iridium – первая в мире система глобальной персональной спутниковой телефонной связи и пейджинга. То, что она – первая, означает, что и ошибки и недочеты (о которых порой говорится даже слишком много) – они тоже первые. Когда в начале 80-х впервые был объявлен проект Iridium, трудно было даже вообразить, что этот проект будет реализован. Но система работает и заложенные в нее «фантастические» технологические решения постепенно становятся классикой.
В России Iridium использовался около двух лет, после чего было объявлено о банкротстве консорциума. Коммерческую эксплуатацию системы в нашей стране осуществляла операторская компания ОАО «Иридиум-Евразия». По данным этой компании, в 1999 г. сеть Iridium насчитывала около 30 тыс. абонентов в мире, из них 1% - в России. В Iridium (как и системах сотовой связи стандарта GSM) формат TDMA кадра состоит из восьми временных слотов. Но, в отличие от GSM, кадры для радиолиний «вверх» и «вниз», хотя они идентичны по структуре, отличаются по скорости передачи (180 и 400 кбит/c соответственно). Суммарная длительность кадра равна 90 мс. Ширина полосы частот каждого канала составляет 126 кГц (линия «вверх») и 280 кГц (линия «вниз»). На одной частотной несущей в каждый момент может передаваться 29 (4 служебных) и приниматься 64 (9 служебных) каналов.
Наземный сегмент этой системы состоит из 12 станций сопряжения, которые размещены по всему миру; одна из них расположена в Москве на территории ГКНПЦ им. Хруничева. Станция сопряжения связана с телефонной сетью на верхнем уровне через международные центры коммутации (МЦК).
Motrola изготовила портативный спутниковый терминал со сменными картриджами, которые обеспечивают его использование в качестве сотового аппарата (для каждого стандарта: GSM, AMPS, TDMA, CDMA – свой картридж). Средняя мощность абонентского передатчика 0,57 Вт, чувствительность приемника – 118,4 дБм. Штатная батарея рассчитана на непрерывную работу до 2 ч в режиме разговора, и до 16 ч в режиме ожидания.
Каждый спутниковый телефон имеет свой модуль идентификации абонента (SIM-карту), содержащий единый в системе номер телефона, данные об абоненте, блокирующие коды и т.д.
Кроме телефонных трубок Motorola выпустила автомобильный и офисный терминалы, которые обеспечивали весь спектр услуг спутниковой телефонной связи. Автомобильный имел выдвижную антенну, а офисный – выносную. Последний представлял собой многофункциональный телефонный адаптер массой до 1,5 кг и габаритами 240х200х64 мм.
17 марта 2000 года было объявлено о прекращении этого проекта и обслуживания абонентов, однако, буквально через неделю после этого объявления, жители России получили возможность персональной связи через сеть Globalstar, которую мы рассмотрим в раздел 2.7.4.2.3.
2.7.4.2.2. Inmarsat
Международная организация спутниковой связи, которая сегодня насчитывает 86 стран-участниц, обеспечивает работу (по состоянию на 1999 г.) более чем 143 тыс. земных пользовательских станций спутниковой связи Inmarsat. Система Inmarsat базируется на среднеорбитальной группировке спутников. За 20 лет своего существования она, пожалуй, единственная из всех прошла все этапы развития и внедрения подвижной спутниковой связи, «опробовала» абонентское оборудование практически любого типа (начиная от первых судовых станций, весивших до 200 кг, до современных портативных терминалов не тяжелее 15 кг). Следует отметить, что за прошедшие годы тарифы и цены на оборудование снижались неоднократно. Сейчас портативный мобильный терминал стоит примерно 2 тыс. долл., а одна минута разговора через него – не более 3 долл.
ГУП «Моссвязьспутник», представляющее в Inmarsat интересы России, является не только административным органом системы Inmarsat, но и эксклюзивным провайдером ее услуг в нашей стране. Услуги (в том числе телефонная и факсимильная связь со скоростью 2,4-9,6 кбит/с и высокоскоростная передача данных в зональном луче со скоростью 56/64 кбит/с) предоставляются через береговые станции Inmarsat с единым для всех зон действия (океанских регионов) российским кодом доступа 015.
В настоящее время ГП «Моссвязьспутник» готово приступить к реализации в рамках проекта Inmarsat-М4 новой услуги, которая позволит интегрировать международные и корпоративные информационные сети с глобальной спутниковой связью, впервые обеспечив высокоскоростную передачу данных (64 кбит/с) практически в любой точке земного шара.
2.7.4.2.3. Globalstar
Другая низкоорбитальная система глобальной персональной спутниковой связи, которая начала действовать на территории России – это Globalstar. Территорию России она охватывает почти полностью – до 70° с.ш. включительно (это около 700 км севернее полярного круга). Официальной датой старта работы сети Globalstar было объявлено 11 октября 1999 г., когда в Женеве на всемирной выставке «Телеком-99» было сделано более 30 тыс. пробных звонков с использованием средств системы через станции сопряжения в Италии (оператор Elsacom) и Франции (оператор TE.SA.M). Опытная эксплуатация российского сегмента началась в марте 2000 г.
Сейчас эксплуатацией и предоставлением услуг Globalstar в нашей стране занимается компания «ГлобалТел». В настоящее время процесс формирования орбитальной группировки практически завершен: 48 спутников выведено на круговые орбиты высотой 1414 км. Последний старт ракеты-носителя Delta в начале февраля 2000 г., когда на орбиту были запущены четыре резервных КА, закончил этап формирования этой группировки.
Спутники Globalstar имеют простые ретрансляторы без обработки сигналов, что обуславливает их малый вес (450 кг), высокую надежность, длительный срок жизни (7,5 года), а также более низкую стоимость по сравнению с другими проектами аналогичного назначения. Межспутниковые линии связи не предусмотрены. Принятый бортовым ретранслятором поток транслируется на Землю в диапазоне частот: 6875,95 – 7052,9 МГц (передача) и 5091 – 5250 МГц (прием).
Проект Globalstar будет иметь свыше 50 станций сопряжения по всему миру, из которых уже построена половина. Центр управления связью и полетами располагается на территории США, а Центры управления национальных поставщиков услуг – на территории страны сервис-провайдера. В России предусмотрено три станции сопряжения: в Москве (Павловский Посад), Новосибирске и Хабаровске. Каждая станция сопряжения связана с сетью общего пользования РФ и интегрирована с действующими стационарными и сотовыми сетями. На территории РФ сеть Globalstar имеет выделенный код негеографической зоны DEF («город ГлобалТел» – код 954). Российским станциям сопряжения присвоен статус междугородных станций национальной сети, и они подключены к телефонной сети через узлы автоматической коммутации и МКЦ.
Технологической основой Globalstar является стандарт CDMA (см. раздел ???), что обеспечивает (как показала практика) высокое качество речи и лучшую защищенность от прослушивания по сравнению с другими системами. Речевой кодек с линейным предсказанием и переменной скоростью от 1,2 до 9,6 кбит/с обеспечивает среднюю скорость передачи (с учетом шумоподавления) 2,4 кбит/с. На станциях сопряжения Globalstar применяются декодеры с эхоподавителями.
Использование технологии CDMA в сочетании с непрерывным охватом каждого региона несколькими спутниками позволяет осуществить плавную эстафетную передачу сигнала со спутника на спутник и сводит к минимуму потери из-за экранирования сигналов городскими строениями и рельефом местности.
Абонентское оборудование системы Globalstar представлено многорежимными «трубками» и стационарным телефонным аппаратом.
2.7.4.2.4. ICO
Международная система спутниковой связи ICO построена на основе средневысотных спутников, а ее название происходит от английского сокращения ICO – Intermediate Circular Orbit. Разработку системы осуществляет компания ICO Global Communications – международная организация, которая выделилась из Inmarsat в январе 1995 г. В нее входит более 50 компаний-инвесторов из 46 стран, в том числе ряд национальных операторов сотовой связи. Штаб квартира организации расположена в Лондоне. Сеть ICO (см. «Сети», 1998, № 2, с 66) станет одним из первых реальных поставщиков услуг персональной связи в диапазонах частот 1980 – 2100 и 2170 – 2200 МГц. Глобальный охват обеспечит орбитальная группировка из 10 спутников на высоте 10390 км. Максимальное время пребывания КА в зоне радиовидимости 6 ч. Предусмотрены также два резервных КА.
К настоящему времени несколько КА уже запущены с помощью комплекса «Морской старт» в течение 2000 - 2002 гг. Наземная структура строится на базе сети ICONET (ICO network), которая объединяет 12 спутниковых узлов доступа SAN (Satellite Access Mode), размещенных в разных странах мира. Большинство из них уже смонтировано и готово к вводу в эксплуатацию (рис. 2-70). Сегмент управления системой состоит из двух центров управления полетами и двух центров управления сетью, размещенных в Лондоне и Токио. Российские узлы SAN создаются в центральной части страны и в районе Новосибирска. В качестве базового терминала в системе ICO используют мобильный двухрежимный терминал, совмещенный с сотовым телефоном со встроенным ЗУ для хранения данных и внешним портом.
