• RU
  • icon На проверке: 3
Меню

Проект спутниковой линии связи Инмарсат

  • Добавлен: 01.04.2016
  • Размер: 4 MB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Дипломная работа по проектированию сети спутниковой связи с подвижными объектами морского базирования

Состав проекта

icon proekt-sputnikovoy-linii-svyazi-inmarsat.doc

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon proekt-sputnikovoy-linii-svyazi-inmarsat.doc

В настоящее время искусственные спутники Земли широко используются для передачи различных сообщений т.е. для организации телефонных телеграфных факсимильных телевизионных и других каналов связи. Значительную роль играет так же и обеспечение спутниковыми системами связи безопасности навигации и мореплавания.
Широкое распространение спутниковых сетей связи обусловлено следующими свойствами:
Обеспечение области обслуживания значительных размеров вплоть до глобальной полностью охватывающей поверхность Земли;
Обслуживание отдалённых малонаселённых и труднодоступных территорий где развёртывание наземных сетей связи экономически не оправдано либо просто невозможно;
Высокая пропускная способность спутниковых каналов связи при приемлемо высоком качестве передачи;
Обеспечение совместной передачи по общим физическим каналам
существенно разнородных информационных потоков (речь аудио- видео- факс цифровые массивы и т.д.) показатели качества передачи которых значительно различаются.
Большая гибкость спутниковых сетей связи позволяющая в случае необходимости достаточно просто изменять область обслуживания путём изменения пространственной ориентации луча (лучей) бортовых антенн.
Относительно малые сроки развёртывания спутниковых сетей связи и наладки оборудования и аппаратуры.
Среди широкого спектра быстроразвивающихся систем спутниковой связи наибольший интерес как в техническом так и в организационном плане представляет система подвижной спутниковой связи Инмарсат. Созданная в 1979 году как межправительственная организация для удовлетворения потребностей в спутниковой связи и безопасности мореплавания Инмарсат до сих пор обслуживает все возрастающее количество абонентов. Начав с 900 судов в 80-х сейчас организация обеспечивает телефонной факсимильной связью и передачей данных до 64 Кбитс более чем 240.000 судов автомобилей самолетов и отдельных пользователей. Ежемесячный приток клиентов исчисляется тысячами[8].
В данном проекте рассмотрены вопросы о предоставляемых системой Инмарсат услугах и качественных параметрах связи в различных условиях обстановки окружающей пользователя данной системы.
Основы передачи данных по каналам спутниковых систем связи с подвижными объектами
1Принципы построения спутниковых систем связи
Основной принцип создания спутниковых систем связи заключается в размещении ретрансляторов на искусственных спутниках земли (ИСЗ). Следовательно спутниковая система связи представляет собой радиорелейную линию (РРЛ) с одной промежуточной станцией размещенной на ИСЗ (рисунок 2.1). При построении спутниковых систем связи используются идеи и принципы реализуемые в РРЛ.
Рисунок 2.1 – Принцип действия спутниковой системы связи на основе промежуточного спутникового ретранслятора
Первые спутниковые системы связи с активной ретрансляцией сигналов появились в 1962-1963 гг. а спутниковые системы дальней связи – в 1965 году (Интелсат США; Молния-1 СССР). В последующие годы были созданы ведомственные национальные и международные системы которые в зависимости от передаваемой информации можно отнести либо к многофункциональным либо к специализированным. Первые предназначены для одновременного обмена телефонной телеграфной телевизионной радиовещательной и другими видами информации; вторые – ССС для передачи информации одного или двух однородных видов например телевизионного вещания или теле- и радиовещания. К специализированным ССС можно также отнести ряд систем военного и гражданского применения которые предназначены для решения задач определенного рода.[5] Некоторые из таких систем приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Назначение некоторых систем спутниковой связи
Гражданская дальняя связь
Arik Satconn Westar
ATS-6 CTS OTS "Орбита
Связь с объектами военного назначения
NATO DSCS-III Skynet
Связь с морскими объектами
Связь с воздушными судами
Iridium Odyssey Сигнал
Навигация (глобальная)
Исследование космического пространства
METEOSAT TDRSS КОСМОС
LANDSAT Seasat Алмаз
В настоящее время ССС охватывают практически все существующие службы связи они интегрированы со многими другими системами и этот процесс интеграции непрерывно продолжается.
По территориальному признаку все ССС можно разделить на глобальные зона обслуживания которых охватывает весь земной шар; национальные обеспечивающие связь в отдельной стране или в группе близко расположенных стран; региональные обеспечивающие связь в отдельных регионах (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2 – Зоны обслуживания спутниковых систем связи
2Орбиты и спутники расположенные на них
Существующие и разрабатываемые ССС ПО в зависимости от высоты орбиты используемых в них ИСЗ можно подразделить на геостационарные ССС ПО (ССС ГО) ССС ПО на эллиптических орбитах (ССС ЭО) и низкоорбитальные ССС ПО (ССС НО). В ССС ПО находят применение СР с прямой ретрансляцией и с обработкой сигналов на борту.
Основные понятия характеризующие орбиты спутника и их некоторые типы проиллюстрированы на рисунке 2.3 Наибольшее распространение при реализации ССС ПО получили такие типы орбит как геостационарные эллиптические и полярные.
Геостационарная орбита или орбита геостационарного спутника — это круговая (эксцентриситет эллипса е = 0) экваториальная (наклонение — это угол между плоскостью орбиты и плоскостью экватора — i = 0) синхронная орбита с периодом обращения 23 ч 56 мин с движением ИСЗ в восточном направлении.
Рисунок 2.3 - Основные орбиты спутника
Эллиптическая орбита в полярной системе координат описывается уравнением
= p(1 + e cos ) (2.1)
где — модуль радиуса-вектора (расстояние от ИСЗ до центра Земли); — круговая координата ; p — фокальный параметр. Эллиптическая орбита характеризуется перигеем (наименьшей высотой над Землей) и апогеем (наибольшей высотой над Землей).
Низкие круговые орбиты плоскость которых имеет наклонение в пределах от 82 град. до 98 град. называются полярными. Достоинством таких орбит является возможность обслуживания связью больших участков территории Земли в приполярных зонах.
Геостационарный спутник оказывается «зависшим» неподвижным относительно земной поверхности; он располагается над экватором с некоторой неизменной долготой подспутниковой точки. Использование в ССС ПО геостационарных орбит (ГО) обеспечивает следующие достоинства:
– связь осуществляется непрерывно круглосуточно без переходов с одного искусственного спутника Земли на другой и без необходимости отслеживания антеннами положения спутника;
– обеспечивается постоянное значение ослабления сигнала на трассе между ЗС и СР поскольку расстояние от ИСЗ до ЗС имеет стабильное значение;
– практически отсутствует доплеровский сдвиг частоты сигнала излучаемого ИСЗ;
– зона видимости геостационарного спутника — около трети земной поверхности что обуславливает возможность создания глобальной системы связи при использовании трех ИСЗ (рисунок 2.4).
Благодаря указанным преимуществам ГО используют очень широко и в наиболее удобных полосах частот и участках орбиты ГО насыщена спутниками связи уже почти до предела причем наибольшая насыщенность создается спутниками относящимися к фиксированной и отчасти радиовещательной службам. Существующая в настоящее время проблема тесноты орбиты относится прежде всего к этим двум службам. ГО для связи с подвижными объектами используют следующие широко известные ССС: «Горизонт» «Аркос» — Россия: «Инмарсат» «Интелсат» «Евтелсат» — (международные).
Преимущества ИСЗ на ГО при организации циркулярной связи и вещания делают их незаменимым средством для расширения в ближайшем будущем перечня услуг оказываемых населению.
В настоящее время на ГО находится более 300 ИСЗ различных стран (при максимально возможном их числе около 360). Если учесть что не все позиции удобны для размещения ИСЗ в конкретных ССС становится ясно что наращивание емкости орбиты за счет увеличения числа ИСЗ не даст заметных результатов. Более полному использованию ресурсов ГО способствует дальнейшее развитие ССС на ГО с узкими лучами и многократным повторением рабочих частот освоение более высокочастотных диапазонов размещение на одной орбитальной позиции группы из 10÷12 ИСЗ (кластера) действующей во всем выделенном для ССС диапазоне частот или большой орбитальной платформы использование полосы частот или дуги ГО на плановой основе[10].
Рисунок 2.4 – Система спутниковой связи при использовании трёх ИСЗ
Наряду с достоинствами у ССС ГО имеется ряд существенных недостатков. В некоторых случаях значительным неудобством ГО является задержка при распространении сигнала вследствие большого удаления спутника от земли и конечной скорости света. Высота ГО над поверхностью земли составляет 35786 км. Таким образом задержка сигнала с учетом особенностей зоны обслуживания в одном направлении включая линии вверх и вниз составляет от 240 до 270 мс. В типичных линиях задержка составляет порядка 06 с. Влияние такой задержки при разговоре может в лучшем случае проявляться в затягивании пауз а в худшем — сделать его практически невозможным из-за наличия эхо-сигналов на обоих концах линии.
Для уменьшения уровня эхо-сигналов приходиться использовать специальные устройства так называемые эхо-подавители. При передаче цифровых данных в ССС возникающая задержка сигналов не позволяет использовать протоколы с коррекцией ошибок в которых требуется производить обнаружение ошибки и выборочную повторную передачу блоков с обнаруженными ошибками. Задержка при распространении сигнала при связи ИСЗ на низких и средних орбитах намного меньше что позволяет устранить ее последствия.
Вторым недостатком ГО является невозможность охватить удаленные северные и южные районы. Геостационарные спутники уже невидимы в районах расположенных на широтах более 81 град. северной и южной широты. Вследствие возникновения аномалии при распространении сигнала под углами вблизи горизонта даже станции фиксированных служб с большими антеннами часто не могут работать при угле места менее 5 град. Зону устойчивой связи ССС ПО приходится ограничивать областью обслуживания по широте не выше 75 град.
Третьим недостатком ССС ГО является затенение создаваемое высокими строениями в местах плотной застройки. Для обеспечения соответствующего качества обслуживания желательно иметь угол места антенны ЗС не менее 40 град. Такие углы места невозможно обеспечить с геостационарной орбиты даже для широт удаленных от экватора более чем на 45 град.
Наметившаяся в последнее время тенденция к индивидуализации связи при сохранении глобального доступа к информации требует перехода от мобильных к «ручным» ЗС. Однако существующие энергетические ограничения в космическом сегменте и допустимые нормы на уровень излучения ЗС ограничения на ССС и габаритов в «ручных» ЗС не позволяют обеспечивать типовой набор услуг связи на основе ССС ГО с глобальным лучом и требуют перехода к ССС НО.
Организация ССС на эллиптической орбите (ЭО) имеет свои достоинства и недостатки. При движении по ЭО спутник зависает над выбранной зоной обслуживания в течение длительного времени.
Однако высота орбиты спутника в ССС ЭО не может быть выбрана свободно вследствие существования поясов радиации Ван Аллена которые имеют вид двух торроидов с центром в геомагнитной оси Земли на высотах примерно от 1500 до 5000 км и от 13000 до 20000 км. В качестве примеров использования ИСЗ с ЭО можно отметить ИСЗ «Молния» с периодом обращения 12 ч находясь в зоне апогея на протяжении 8 ч имеет угол склонения над Европой более 50 град. и ИСЗ «Тундра» с периодом обращения 24 ч и более вытянутой орбитой на протяжении 12 ч. В таких условиях снижаются замирания от затенений антенны ЗС присущие геостационарным системам при малых углах склонения и не требуются сложные и дорогие самонаводящиеся антенные системы для высококачественной передачи речи. Достаточно иметь фиксированную направленную в зенит антенну которая к тому же менее восприимчива к помехам от наземных систем. Достоинством 24 часовой орбиты можно считать и то что спутник перемещаясь по ней никогда не входит в тень. В этом случае не нужны аккумуляторные батареи большой емкости.
Связь через ИСЗ на высокоэллиптических орбитах лишена всего набора достоинств которым обладает ССС ГО но является подходящим способом организации радиосвязи государств территория или некоторые объекты которых находятся в высоких широтах[6].
Высокоорбитальные ССС (ИСЗ на геостационарных и высокоэллиптических орбитах) требуют использования громоздкого и дорогостоящего оборудования ЗС которые часто недоступны массовому пользователю. Поэтому в последнее время во многих странах проводятся интенсивные работы по созданию ССС с использованием низкоорбитальных спутников-ретрансляторов (ССС НО).
К преимуществам ССС НО по сравнению с ИСЗ на геостационарных орбитах можно отнести следующие:
– значительное уменьшение стоимости запуска ИСЗ поскольку созвездие спутников формируется с помощью вывода на низкую орбиту контейнера и спутники через определенные интервалы времени выбрасываются из него. При этом в качестве ракеты-носителя могут быть использованы межконтинентальные баллистические ракеты военного применения;
– увеличение пропускной способности космического сегмента за счет улучшения энергетического баланса в радиолиниях;
– повышение надежности системы за счет возможности размещения в космосе значительно большего количества СР чем в ССС ГО;
– снижение требований к техническим и эксплуатационным характеристикам антенн ЗС;
– малые расстояния между ИСЗ и ЗС обеспечивают возможность использования приемопередающих устройств с низкой энергетикой и позволяет создать миниатюрные ЗС что существенно расширяет круг потенциальных абонентов;
– лучшее покрытие полярных областей.
ССС НО строятся с использованием ИСЗ на орбитах высотой 700 2000 км и временем обращения вокруг Земли 1 3 часа. ССС НО может представлять собой одиночную космическую станцию или состоять из множества ИСЗ функционирующих как единая коммутационная среда с обеспечением связи по коммутируемым каналам на основе пакетной передачи данных и речи.
Такие системы содержат от нескольких десятков до нескольких сотен спутников и характеризуются относительно высокой степенью резервирования для требуемых областей покрытия. Так космическая часть ССС в состав которой входит до 60 70 СР эквидистантно разнесенных по восходящим узлам орбит способна покрыть всю площадь Земли. Время пролета спутника над абонентом может составлять 10 20 мин. Так при высоте орбит около 900 км наклонение орбит 74 град. зоны радиовидимости абонентами над местным горизонтом 7 град. — радиус зоны обслуживания спутником составляет более 2500 км.
Для обеспечения передачи пакетных данных между подвижными абонентами распределенными по всему миру формируется несколько колец СР с углами наклонения от 50 до 60 град. Эти орбиты будут прецессировать вблизи экватора в пределах от 15 до 30 град. Используя от 6 до 12 спутников на одно орбитальное кольцо можно осуществить полное покрытие поверхности Земли. Таким способом обеспечивается глобальный доступ к сети[7].
ССС НО можно условно разбить на три класса. Первый класс — системы зоновой связи. В этих системах в СР осуществляется прямая ретрансляция радиосигналов. Две ЗС могут связаться между собой когда ИСЗ находится в пределах их видимости. Связь между абонентами осуществляется сеансами по расписанию или по факту приема пилот-сигнала. Системы второго класса — системы с запоминанием информации на ИСЗ и считыванием ее при пролете нужного корреспондента — можно отнести к системам типа электронной почты. Подобные системы применяются если расстояние между абонентами превышает зону обслуживания одного ИСЗ. Радиосигналы от абонента принимаются на ИСЗ где демодулируются и запоминаются в бортовом ЗУ. По команде от бортовой ЭВМ эта информация считывается когда ИСЗ входит в зону радиовидимости корреспондента. Недостатком такой системы является невозможность организации телефонной связи между абонентами. К числу ССС НО первого и второго класса относятся российские системы «Гонец» и «Курьер». Системы третьего класса — системы глобальной связи в реальном масштабе времени с использованием межспутниковой связи или наземных шлюзовых станций относятся к глобальным и универсальным ССС ПО. К числу ССС НО третьего класса относятся международные ССС «Иридиум» и «Глобалстар». Из перечисленных выше ССС ПО наибольший интерес представляют ССС ГО «Инмарсат» и ССС НО «Инмарсат-Р» «Иридиум» «Одиссей» «Глобалстар» и ССС ЭО «Полярная звезда». Анализу ССС ГО «Инмарсат» и будут посвящены последующие разделы.
3Диапазоны спутниковых систем связи
Уже в конце прошлого века специалисты пришли к выводу о необходимости международного регулирования использования диапазона радиочастот. Для этого с целью совершенствования всех видов электросвязи был образован Международный телеграфный союз который в 1932 г. был переименован в Международный союз электросвязи (МСЭ).
Для рассмотрения технических и административных вопросов по инициативе МСЭ созываются Всемирные Административные Конференции по Радиосвязи - ВАКР (World Administrative Radio Conference - WARC) с 1992 г. они называются ВКР которые определяют технические правовые процедурные и эксплуатационные вопросы конкретных радиослужб.
Быстрое развитие спутниковых средств связи с конца 70-х годов потребовало разработки и принятия ряда международных соглашений и норм. В 1977 году состоялась Всемирная административная конференция по радиосвязи (ВАКР-77) на которой был принят действующий ныне Регламент радиосвязи. В соответствии с ним весь земной шар разделен на три Района для каждого из которых выделены отдельные полосы частот[2].
На специальной ВАКР в 1988 году были закреплены позиции действующих спутников на геостационарной орбите и в целях дальнейшего развития для каждой страны предусмотрены позиции спутников на орбите и частоты. Для новых спутников предусмотрены зоны обслуживания только в пределах национальных границ каждой страны.
Оперативная текущая работа проводится в рамках Сектора радиосвязи (МСЭ-Р) образованного в 1992 году на базе Международного консультативного комитета по радио (МККР) и
Международного комитета по регистрации радиочастот (МКРЧ). МСЭ-Р занимается техническими проблемами нормирования систем радиосвязи и разработкой рекомендаций способствующих эффективному использованию частотного диапазона и предотвращению помех между службами связи.
Каждому запуску спутника предшествует публикация о нем информации в специальных бюллетенях МСЭ-Р и согласование (координация) с заинтересованными странами. Эта информация содержит данные об орбите спутника сведения о зонах обслуживания диапазоне частот о максимальной спектральной плотности потока мощности подводимой к антеннам спутниковых и наземных станций об эквивалентной шумовой температуре приемников и т.п. Результаты согласования сообщаются в МСЭ-Р который при отсутствии разногласий регистрирует новый спутник. Период от первой заявки до регистрации обычно длится от полугода до двух лет. Для каждой страны выделены:
позиции спутников на геостационарной орбите с которых возможно вещание на данную страну;
частотные каналы для ретрансляции телевизионных программ;
поперечное сечение основного лепестка диаграммы направленности на уровне половинной мощности;
направленность большой оси эллипса относительно приема в
экваториальной плоскости;
поляризация электромагнитных волн: линейная (вертикальная или горизонтальная) или круговая (левосторонняя или правосторонняя);
максимальная излучаемая передатчиками спутника мощность
в данном диапазоне частот.
План распределения частотных каналов принят в 1977 г. и вступил в силу в 1979 г. План и Регламент радиосвязи пересматриваются и дополняются только на компетентных конференциях которые проводятся регулярно через каждые два года.
Для ретрансляции по спутниковым каналам согласно Плана распределения частотных каналов и Регламента радиосвязи выделены следующие частотные диапазоны:
от 3400 до 4200 МГц и добавленный к нему диапазон (С-диапазон) от 4500 до 4800 МГц предоставлены спутникам ФСС - спутникам фиксированных средств связи и оба широко используются для передачи программ многофункциональным приемным наземным станциям с антеннами диаметром от 12 до 32 м. В этом диапазоне работают на земные радиорелейные службы связи и радиолокационные станции. Поэтому применяя при передачах эффективную дисперсию можно создавать высокую ППМ благодаря чему в этом диапазоне могут вести прием станции распределительной сети. Распространен в России и в США. Из-за необходимости применения антенн больших размеров (диаметром 20 м и более) а также больших затрат на дополнительное оборудование в Западной и Центральной Европе не получил распространение;
от 107 до 1095; от 112 до 1145 ГГц (Ku-диапазон). Полосы частот выделены спутникам ФСС которые могут вести также ретрансляцию телевизионного вещания при малой (с целью исключения по мех другим системам: радионавигационным радиорелейным и т.д.) плотности потока мощности у земной поверхности (на краю зоны покрытия ППМ в условиях дождя минус 120 дБВтм2);
от 1095 до 112 ГГц; от 1145 до 117 ГГц (Ku-диапазон). Указанные полосы частот также выделены спутникам ФСС при условии что они пройдут процедуру согласования;
от 117 до 1275 ГГц (Ku-диапазон). Полоса частот выделена для спутников Непосредственного Телевизионного Вещания - НТВ (DBS). Освоение этого диапазона частот началось с 1980 г. В нем допускается большая плотность потока мощности у поверхности Земли и частотная полоса его распределена территориально по районам:
а)для Района 1 - территория бывшего СССР Монголия Европа Африка - полоса частот от 117 до 1275 ГГц;
б)для Района 2 - Северная и Южная Америки полоса частот
1 127 ГГц распределена: от 121 до 123 ГГц службам НТВ и ФСС;
полоса от 123 до 127 ГГц службе НТВ. Кроме этого в Районе 2 для службы ФСС выделена полоса частот от 117 до 121 ГГц:
в)для Района 3 - Азия Япония Австралия Океания отведена
основная полоса частот от 117 до 1275 ГГц. Из нее полоса от 122 до 125 ГГц распределена службе ФСС а полоса от 125 до 1275 ГГц – службе НТВ при условии что эта служба будет вести передачи рассчитанные на коллективный прием (с плотностью потока мощности - 111 дБВтм2 на границе зоны покрытия) по Плану согласованному Региональной конференцией. Полоса от 117 до 122 ГГц для этого Района полностью выделена службе НТВ т.е. на границе покрытия ППМ составляет - 103 дБ Втм2.
Для каждой страны выделяется не менее пяти телевизионных каналов в пределах полосы частот 400 МГц в верхней или нижней части диапазона. Для стран с большой численностью населения и большой территорией а также многоязычным странам выделено большее количество частотных каналов с разными поляризациями электромагнитных волн. Например для России выделено 69 каналов. В 2002 г. ВКР (Стамбул) на плановой основе за Россией было закреплено 74 частотных канала на пяти позициях геостационарной орбиты[5].
В настоящее время диапазоны частот от 225 до 230 ГГц; от 41 до 43 ГГц (Ка-диапазоны); от 84 до 86 ГГц (К-диапазон) не используются. Освоение их можно ожидать только в будущем и в первую очередь для передачи телевизионных программ высокой четкости с применением цифровых способов.
Необходимо отметить что частотам для передачи сигналов со спутника на Землю соответствуют частоты сигналов передаваемых с Земли на спутник для ретрансляции. При этом частоты сигналов передаваемых в направлении Земля - спутник выбираются выше чем частоты сигналов передаваемых со спутника на Землю так как большее ослабление на трассе Земля - спутник легче компенсировать увеличением мощности передатчика наземной станции. Это принято записывать дробью где в числителе - частота сигналов излучаемых передатчиком с Земли а в знаменателе - со спутника. Для снижения интерференционных помех сигналы разнесены друг от друга по частоте на далекое частотное расстояние.
4 Передача информации по спутниковым сетям связи.
В ССС осуществляется передача следующих видов информации:
) программ телевидения и звукового вещания и других видов симплексных сообщений циркулярного характера;
) телефонных факсимильных телеграфных сообщений видеоконфенций цифровых передач — симплексных или дуплексных по своему характеру.
В зависимости от типа ЗС и назначения ССС различают следующие службы радиосвязи:
)фиксированную спутниковую службу (ФСС) соответствующую режиму радиосвязи между ЗС расположенных в фиксированных пунктах при использовании одного или нескольких спутников;
)подвижную спутниковую службу (ПСС) соответствующую режиму радиосвязи между подвижными ЗС при использовании одного или нескольких спутников;
)радиовещательную спутниковую службу (РСС) соответствующую режиму циркулярной радиосвязи.
В данном проекте рассматриваются принципы построения и особенности ССС с подвижными объектами (ССС ПО) предназначенных для передачи информации различного характера.
В состав ССС ПО структура которой приведена на рисунке 2.5 независимо от их назначения входят такие компоненты как:
)космическая станция (КС) представляющая собой спутниковый ретранслятор (СР) включающая в себя приемопередающее устройство антенны для приема и передачи радиосигналов а также ряд систем обеспечения энергоснабжения ориентации антенн и солнечных батарей коррекции положения ИСЗ на орбите и т.д.;
)абонентские ЗС обеспечивающие дуплексный обмен информацией;
)центральная (координирующая) ЗС (ЦЗС) обеспечивающая контроль за режимом работы СР и соблюдением ЗС важных для работы ССС параметров (излучаемой мощности несущей частоты вида поляризации характеристик модулирующего сигнала и т.д.);
)центральная ЗС системы управления и контроля ИСЗ (ЦУС) обеспечивающая управление всеми техническими средствами размещенными на ИСЗ и контроль за их состоянием;
)соединительные наземные линии (СНЛ) обеспечивающие подключение ЗС к источникам и потребителям передаваемой информации;
)центр управления (ЦУП) ССС представляющий орган осуществляющий руководство эксплуатацией ССС и ее развитием.
Рисунок 2.5 – Общая структура системы спутниковой связи с подвижными объектами.
По принципу построения ССС ПО делятся на три типа:
-«точка—точка» (рисунок 2.6 а) — простейший случай дуплексной линии связи между двумя удаленными станциями;
-«звезда» (рисунок 2.6 б) — для многонаправленной радиальной передачи трафика между центром сети и периферийными (удаленными) пунктами связи;
-«каждый с каждым» (рисунок 2.6 в) — для обеспечения прямых связей между любыми пунктами сети связи.
Рисунок 2.6 – Типы построения систем спутниковой связи с подвижными объектами
Сеть типа «точка—точка» обеспечивающая дуплексную связь между двумя удаленными пунктами наиболее эффективна при больших расстояниях между ними или при их расположении в труднодоступных регионах а также при большой величине трафика между пунктами.
В наиболее распространенных сетях типа «звезда» обеспечивается многонаправленная радиальная передача трафика между центральной земной станцией сети (ЦЗС) и удаленными периферийными абонентскими ЗС по энергетически выгодной схеме: малая ЗС—большая ЦЗС обладающая антенной большого диаметра и мощным передатчиком. ССС ПО подобного рода широко используются для организации информационного обмена между большим числом не имеющих взаимного трафика удаленных терминалов и центральным офисом фирмы транспортных или финансовых учреждений. Аналогично построены телефонные сети для обслуживания так называемых удаленных абонентов которым обеспечивается выход на телефонную коммутирующую сеть общего пользования (ТФОП) через ЦЗС подключенную к одному из наземных центров коммутации каналов.
Функции контроля и управления в сети типа «звезда» обычно сосредотачиваются в ЦУС. ЦУС выполняет служебные функции необходимые для установления соединений между абонентами сети и поддержания рабочего состояния всех периферийных терминалов. Такая централизованная система управления экономически целесообразна для сетей с большим числом упрощенных и дешевых периферийных терминалов[8].
По вариантам маршрутизации соединений через СР ССС ПО подразделяются на одно- двух- трехскачковые и кольцевые с использованием межспутниковых линий связи или наземных шлюзовых станций. ССС ПО с односкачковым соединением через СР (рисунок 2.7 а) используются для обеспечения связи двух ЗС в случае закрепленных каналов или запроса ЗС с ЦЗС при предоставлении каналов по требованию (ПКТ).
ССС ПО с двухскачковым соединением через СР (рисунок 2.7 б) предназначены для обеспечения связи между двумя ЗС находящихся в составе сети обслуживаемой одной ЦЗС. При этом ЗС работают в режиме «один канал на несущую» (ОКН) а ЦЗС выполняет функции коммутации соединяя ЗС друг с другом по требованию а также обеспечивая выход на наземные сети связи (НСС).
ССС ПО с трехскачковым соединением через СР (рисунок 2.7 в) предназначены для обеспечения связи между ЗС расположенными в зонах обслуживания разными ЦЗС. В перечисленных выше ССС ПО используется один СР который может размещаться на ИСЗ с различной высотой орбиты.
При построении ССС ПО на основе использования нескольких СР размещаемых на созвездии низкоорбитальных ИСЗ в зависимости от назначения и технических характеристик в ее составе имеются межспутниковые каналы связи (МКС) (рисунок 2.7 г) или наземные шлюзовые станции (ШС) (рисунок 2.7 д). Подобные ССС ПО предназначены для обеспечения региональной или глобальной связи абонентских терминалов по принципу «каждый с каждым»[11].
В последние годы преимущественное развитие получило использование в ССС цифровых методов передачи в связи с тем что при этом обеспечивается высокая помехоустойчивость стабильность параметров каналов гибкость при построении ССС различной конфигурации и модернизации режимов их работы. Появляется возможность более полного использования пропускной способности каналов и повышения технико-экономических показателей ССС в сравнении с аналоговыми методами передачи.
Рисунок 2.7 - Варианты маршрутизации соединений ССС ПО через СР
Для передачи по цифровым каналам аналоговые сигналы подвергаются аналого-цифровому преобразованию. К наиболее распространенным видам аналого-цифрового преобразования можно отнести импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ) дифференциальную и адаптивно-дифференциальную ИКМ дельта-модуляцию адаптивную дельта-модуляцию. Исследования показали что качественные показатели речи в междугородных каналах обеспечиваются при ИКМ со скоростью передачи 64 Кбитс методы низкоскоростного кодирования позволяют снизить эту скорость до 32 Кбитс а при использовании вокодерной обработки до 24÷48 Кбитс 4.
Эффективным средством повышения пропускной способности ССС при обеспечении телефонной связи является реализация оптимальных методов модуляции кодирования многостанционного доступа а также статистическое уплотнение основанное на использовании естественных пауз в разговоре двух абонентов.
Границы частотного диапазона используемого в ССС ПО определяются большим количеством факторов из которых наиболее важными являются допустимые размеры антенн ЗС и СР особенности распространения радиоволн и существующей практикой распределения частотного ресурса между различными службами.
Распределение частотных полос выделяемых ССС ПО находится в стадии формирования в связи с решениями Всемирных административных конференций по радиосвязи (ВАКР 92 95) для реализации ССС ПО выделены дополнительные полосы (таблица 2.2):
Таблица 2.2 – Полосы частот используемых для работы ССС ПО
7 138 МГц; 148 1499 МГц;
2 273 МГц; 40015 401 МГц;
2 315 МГц; 367 390 Мгц.
- при использовании маломощных передатчиков и низкоскоростных передач;
25 1544 МГц; 1610 16265 МГц
- в направлении Земля-Космос (З-К);
70 2010 МГц; 2483 2520 МГц
- в направлении Космос-Земля (К-З);
- в направлении З-К для фидерных линий ССС ПО;
- в направлении К-З для фидерных линий ССС ПО;
- для фидерных линий ССС ПО в обоих направлениях;
4 157 ГГц; 193 196 ГГц;
- для межспутниковых каналов связи
Достижимый на современном уровне науки и техники энергетический потенциал ЗС и СР позволяет при построении ССС ПО реализовать низкоскоростные до R=32 Кбитс и среднескоростные до R=2048 Кбитс передачи информации.
В связи с большой стоимостью космического сегмента при построении ССС ПО применяют такие принципы построения сети связи которые обеспечивали бы возможность использования одного СР для большого количества наземных абонентов[9].
Распределение ресурсов СР (мощности и полосы) в зависимости от особенностей ССС может осуществляться несколькими способами:
)формированием на ИСЗ нескольких стволов за счет использования нескольких СР работающих в различных частотных диапазонах;
)разделением каналов для обеспечения многостанционного доступа в стволе;
)динамическим распределением и предоставлением каналов или групп каналов для их коллективного использования на основе методов распределения запросов.
В ИСЗ как правило устанавливается несколько независимых СР. Каждый СР имеет входной фильтр который ограничивает прием сигналов желаемой полосой частот. Распределение ресурсов каждого СР то есть формирование его независимых каналов можно осуществить путем использования ортогональных структур сигналов а для обеспечения многостанционного доступа (МД) используются: частотное уплотнение (МДЧУ) временное уплотнение (МДВУ) и кодовое уплотнение (МДКУ).
При МДЧУ формирование каналов достигается путем разделения полной полосы СР между различными группами несущих и ограничения частотной полосы передачи для каждой несущей выделенным поддиапазоном. СР работает в режиме близком к линейному поэтому мощность выделенная для каждой несущей приблизительно обратно пропорциональна количеству каналов в СР. МДЧУ может использоваться для передачи как аналоговых так и цифровых сигналов. Экономически целесообразно использовать МДЧУ для группообразования на линиях дальней телефонной связи которые обслуживают запросы поступающие с большой скважностью не требующие высоких скоростей передачи данных что требуется при уплотнении трафика большого числа пользователей одной ЦЗС а также в тех случаях когда полный трафик исходящий от ЗС невелик и имеет небольшую интенсивность.
В случае МДВУ формирование каналов осуществляется путем временного разделения всей выделенной полосы рабочих частот и мощности между различными запросами. Для успешной передачи сообщений передачу через ИСЗ в любое заданное время должна вести только одна ЗС поэтому требования к управлению мощностью здесь минимальны. При временном разделении каналов используется кадровая структура что в отличие от методов непрерывной передачи подразумевает необходимость общесетевой синхронизации всех ЗС и использование пакетов с цифровыми сигналами. Время предоставляемое ЗС для синхронной передачи зависит от общей синхронизации устанавливаемой или непосредственно лидером — ведущей станцией или косвенным путем с учетом задержки распространения сигнала на трассе З-К которая обычно измеряется ЗС принимающей свою собственную передачу.
С помощью методов кодирования с различной избыточностью или простых изменений вида и параметров модуляции системы МДЧУ и МДВУ можно приспособить к различным условиям распространения и к ЗС приемные характеристики которых могут различаться на 10÷15 дБ. В случае МДВУ один пакет может содержать сообщения предназначенные для станций с различными скоростями приема.
Для ССС разработаны различные методы распределения пропускной способности СР по запросам. Эти методы разделяют на две группы: методы коммутации каналов предназначенные для обработки телефонных сообщений и методы коммутации пакетов предназначенные для обработки данных. Во второй группе выделяют три способа: случайный доступ неявное резервирование и явное резервирование.
В ССС с коммутацией каналов и временным уплотнением пропускная способность СР распределяется по каналам путем организации многостанционного доступа с частотным уплотнением (МДЧУ). Все каналы системы кроме одного служебного динамически перераспределяются по запросам станций.
Служебный канал используется по способу МДВУ. Таким образом каждой станции в кадре служебного канала постоянно выделяется один временной сегмент. Когда на интерфейс ЗС по линии наземной связи поступает новый запрос на соединение (вызов) эта станция посылает на собственном сегменте служебного канала требование на выделение двухстороннего канала т.е. пары каналов из совокупности перераспределяемых каналов МДЧУ. При наличии хотя бы одного свободного канала между вызывающей и вызываемой станциями устанавливается полная дуплексная связь. По окончании соединения любая из пары станций освобождает канал путем посылки сигналов в собственном сегменте служебного канала.
В системе с МДВУ каждому каналу в пределах кадра выделяется временной сегмент. В каждом кадре каналы распределены на группы причем каждой абонентской станции выделена своя группа. Количество каналов в каждой группе периодически перераспределяется так что ЗС с большой пропускной способностью могут использовать большое количество каналов.
При создании ССС с коммутацией пакетов потребовались разработки новых методов распределения пропускной способности СР с коммутацией пакетов и множественным или многостанционным доступом абонентских станций к спутниковой системе. Метод организации связи получивший название метода «коммутации пакетов» (КП) предполагает разделение входного информационного потока на небольшие сегменты или пакеты данных которые перемещаются по сети связи или сети передачи данных аналогично письмам в почтовой системе но с гораздо большей скоростью. Использование этого метода обеспечивает значительное повышение эффективности системы по сравнению с системами коммутации каналов но имеют более сложную систему управления. Последнее обстоятельство стало и технически и экономически преодолимо за последнее десятилетие благодаря бурному развитию микросхем и микропроцессорной техники[7].
Особенностью спутниковой связи обусловленной самим принципом этого вида связи является возможность одновременного доступа к СР сигналов нескольких ЗС. Пропускная способность СР оказывается при этом несколько ниже чем в односигнальном режиме работы. В зависимости от метода разделения сигналов на приеме различают три основных способа многостанционного доступа (МСД): с частотным разделением каналов (МДЧР) с временным разделением (МДВР) и с кодовым разделением (МДКР). МДЧР является наиболее простым и распространенным методом используемым как в аналоговых так и цифровых ССС. При МДЧР каждая ЗС передает свои сигналы в отведенном на участке полосы пропускания СР. Основной недостаток МДЧР — уменьшение пропускной способности по сравнению с односигнальным режимом вызванное необходимостью уменьшения на 4 6 дБ мощности выходного усилителя ретранслятора из-за появления интермодуляционных помех. Кроме того необходимо обеспечить высокую стабильность частоты и мощности сигнала излучаемого каждой ЗС. В системах с МДЧР передача может осуществляться как многоканальными сигналами так и одноканальными с использованием принципа передачи «один канал на несущей» (ОКН). Метод ОКН применяют в основном в сети станций с небольшим числом каналов. Основное преимущество метода состоит в возможности реализации принципа предоставления каналов по требованию (ПКТ). Метод МДЧР широко используется в ССС «Интерспутник» «Инмарсат» «Интелсат» и национальных ССС многих стран.
МДВР нашел применение в связи с реализацией цифровых методов передачи. При этом каждой ЗС для излучения сигналов выделяется определенный периодически повторяемый временной интервал. Интервалы излучения всех станций взаимно синхронизованы в силу чего перекрытие их не происходит. В каждый момент времени через СР проходит сигнал только одной станции и отсутствует нелинейное взаимодействие сигналов разных ЗС в усилителе СР. Метод МДВР получает развитие для передачи данных большого числа абонентских станций подключенных к сети цифровой телефонной связи когда с помощью аппаратуры уплотнения каналов осуществляется организация передачи через ЦЗС.
МДКР основан на одновременной передаче в полосе частот СР сигналов нескольких станций модулированных информационным сигналом и кодовым сигналом в виде длинной псевдослучайной последовательности. При приеме информации используют методы когерентной обработки и согласованной фильтрации что обеспечивает высокую помехоустойчивость и помехозащищенность. Использование при МДКР сигналов с большой базой позволяет существенно снизить уровень мощности излучаемой СС и СР и улучшить показатели ЭМС.
Кроме того использование ССС МДКР обеспечивает устойчивость связи к замираниям и конфиденциальность передаваемой информации. МДКР является наиболее перспективным способом МСД широкое внедрение которого временно сдерживается сложностью его реализации.
5 Характеристики и параметры некоторых международных ССС
5.1 Низкоорбитальная система связи Iridium
Система Iridium относится к классу низкоскоростных персональных систем радиотелефонной связи. Её отличительными особенностями являются совместимость с наземными сетями сотовой радиотелефонной связи предоставление полного набора услуг (наряду с радиотелефонной связью) возможность круглосуточной связи в любое время суток в режиме реального времени наличие корректируемой орбитальной группировки которая обеспечивает глобальное покрытие земной поверхности без мертвых зон в наиболее обжитых районах мира. Система является международной и для предоставления и реализации её услуг на территории России и стран СНГ создана операторская компания "Иридиум Евразия". Ведущим звеном которой выступает ракетно-космическая компания РФ - Государственный космический научно-производственный Центр (ГКНПЦ) им. Хруничева который не только участвует в проекте как инвестор но и осуществляет запуски КА Iridium с помощью ракетоносителя "Протон".
Система Iridium предоставляет абонентам следующие виды услуг:
-речевую связь со скоростью передачи 24 кбитс. Продолжительность переговоров 30 с (без прерывания связи) обеспечивается с вероятностью 98%. Время установления связи аналогично времени соединения абонентов наземной сотовой связи и не превышает 2 с. Максимальная задержка сигнала при международной связи – 410 мс для 90% вызовов для местной и зоновой связи – в среднем 240 мс;
-прозрачную передачу данных с переменной длиной сообщения и скоростью передачи 24 кбитс с вероятностью ошибки в радиоканале не хуже . Предусмотрена также возможность передачи коротких сообщений определяющих местоположение и статус абонента;
-обмен факсимильными сообщениями со скоростью 24 кбитс;
-персональный вызов как с помощью специальных приемников (пейджеров) так и портативных радиотелефонных терминалов;
-определение местоположения координат пользователей без специальной радионавигационной аппаратуры путем измерения разности между реальным и ожидаемым временем прихода сигналов.
В состав системы Ir сегмент станций сопряжения пользовательский сегмент и средства вывода спутников на орбиту. Структура системы Iridium показана на рисунке 2.8.
Рисунок 2.8 - Структура системы Iridium
Наземная инфраструктура управления системой включает в себя основной и резервный центры управления а также земные станции предназначенные для передачи команд и телеметрической информации. Средства центра управления обеспечивают контроль функционирования каждого КА и всей системы Iridium в целом. Системой управляет два территориально разнесенных центра управления находящихся на территории США. Основной центр управления (ЧендлерАризона) выполняет анализ работоспособности элементов системы и контроль за работой всех КА входящих в орбитальную группировку.
В наземный сегмент входит также система управления и контроля сети Iridium которая обеспечивает глобальное администрирование сети включая планирование запусков отслеживание работоспособности КА сбор и анализ телеметрической информации с КА. Первая станция расположена на севере штата Вирджиния (США а вторая (резервная) - в Риме (Италия).
Наличие межспутниковых линий в Iridium не требует большого числа станций сопряжения (СС). На первом этапе образовано 20 СС в том числе по две в США и России.
Орбитальная группировка системы Iridium состоит из 66 основных КА выведенных на орбиту высотой 780 км над поверхностью Земли и 6 резервных КА (высота орбиты около 645 км). Спутники на основной орбите находятся в шести равноудаленных друг от друга орбитальных плоскостях по 11 КА в каждой плоскости. Угловой разнос между КА в одной плоскости составляет 327°. Сосед-ние орбитальные плоскости разнесены примерно на 316° а разнос между первой и шестой плоскостями составляет 221°. Вид орбиты – квазиполярная круговая с наклонением 864°. Период обращения -100 мин 28 с[19].
Каждый КА формирует зону обслуживания диаметром 4700 км и площадью около 19 млн. км2. Зоны обслуживания спутников разделены на сотовые ячейки (до 48 на один КА).
Конфигурация орбитальной группировки выбрана управляемой что позволяет наиболее эффективно осуществить глобальное обслуживание абонентов. Система с заданной конфигурацией обеспечит 100%-ный охват поверхности Земли в течение 995% времени.
Между КА организуется межспутниковая связь. Любой спутник может одновременно связаться с четырьмя другими спутниками:
-двумя спутниками расположенными впереди и позади в той же орбитальной плоскости;
-двумя спутниками находящимися слева и справа в соседних орбитальных плоскостях.
В КА использована трехосная стабилизация на основе автономной навигационной подсистемы со встроенными датчиками астроориентирования. Эта подсистема периодически с шагом 025 мс формирует данные с точностью ± 025° о пространственном положении и ± 20 км – по местоположению.
Выходная мощность панелей солнечных батарей равна 1430 Вт. Напряжение первичного электропитания СЭП – 22 36 В. Мощность потребления оборудования L диапазона – 230 Вт. В качестве буферного источника питания использована 22-элементная никель-водородная аккумуляторная батарея емкостью 48 Ач. Она обеспечивает автоматическое поддержание напряжения питания до выхода КА из зоны тени.КА – 690 кг. Расчетный срок службы – 5 лет.
На КА установлены три группы антенн:
-шесть фазированных антенных решеток формирующих 48 парциальных лучей на прием и передачу в диапазоне 1616 16265 МГц;
-четыре антенны для организации связи со станциями сопряжения
в диапазоне 194 196 ГГц и 291 293 ГГц;
-четыре волноводно-щелевые антенны для межспутниковой связи
в диапазоне 2318 2338 ГГц.
Диаграммы направленности АФАР задают программным способом что позволяет независимо изменять параметры каждого луча. Это дает возможность избежать перекрытия зон обслуживания смежных КА особенно при их смещении к полюсу.
Вид поляризации: правая круговая в фидерной и абонентской линиях и вертикальная в межспутниковых линиях.
На КА использована 48-лучевая антенная система состоящая из шести активных фазированных антенных решеток каждая из которых формирует восемь лучей. Один луч высвечивает на поверхности Земли зону обслуживания диаметром порядка 600 км. В совокупности 48 лучей формируют квазисплошную подспутниковую зону диаметром более 4000 км.
В системе применена комбинация частотного и временного методов многостанционного доступа МДЧРМДВР. Для разделения смежных лучей используют различные частоты (метод МДЧР). В каждой парциальной зоне (соте) формат многостанционного доступа – МДВР. Каждая 8-лучевая структура обеспечивает возможность многократного использования частот.
Связь по радиолинии "Абонент-КА" осуществляется по 64 каналам (из них 9 каналов сигнализации). Разнос между каналами равен 160 кГц полоса частот каждого канала – 126 кГц. В радиолинии "КА-Абонент" организовано 29 каналов (4 – для сигнализации) с разносом 350 кГц и полосой частот каждого канала – 280 кГц.
Кадры МДВР для радиолиний "Абонент-КА" и "КА-Абонент" идентичны по структуре но различаются скоростью передачи. Скорость передачи информации в линии "Абонент-КА" составляет 180 кбитс а линии "КА-Абонент" – 400 кбитс. Метод модуляции – квадратурная фазовая манипуляция со сдвигом и сглаживанием фазы по закону приподнятого косинуса (QPSK).
Каждый абонент работает в пакетном режиме используя метод передачи "один пакет на несущую". Кадр МДВР состоит из восьми временных окон (сегментов). Длительность кадра равна 90 мс. Время передачи пакета составляет 828 мс.
Для устранения внутрисистемных помех предусмотрен защитный временной интервал длительностью 2248 мс. Такой защитный интервал уменьшает эффективность МДВР до 73%.
Одним из ключевых аспектов в системе Iridium является механизм перехода абонента из луча в луч (из одной соты в другую) а также с одного КА на другой. При максимальном времени пребывания абонента в зоне радиовидимости одного КА порядка 8 – 10 мин и при 48 лучах на каждом КА интенсивность переходов может составить до одного раза в минуту. С учетом того что в соседних лучах использованы разные рабочие частоты процедура перехода в новую зону (соту) должна повлечь за собой и смену рабочей частоты абонентского терминала т.е. в системе применен достаточно сложный алгоритм переключения рабочих частот наземных терминалов[10].
В системе Iridium организованы абонентские фидерные и межспутниковые линии связи а также каналы для обмена командно-телеметрической информацией.
Для связи с подвижными абонентами в Iridium выделен L-диапазон (1610 16265 МГц). Учитывая тот факт что в полосе частот 1610 1616 МГц работает на первичной основе российская навигационная система "Глонасс" (24 спутника каждый из которых имеет отдельную несущую с разносом 5625 кГц) а полоса 16105 16135 МГц выделена для радиоастрономических служб то указанные участки спектра для работы Iridium исключены. Исходя из этого в системе выбран диапазон частот 1616 16265 МГц. Однако и в оставшейся части диапазона служба Iridium вынуждена работать на вторичной основе. Это означает что она не должна создавать помех для служб с первым приоритетом частоты которым уже присвоены или могут быть присвоены в ближайшее время.
В абонентских станциях применяют антенны типа "четырехзаходная спираль" с коэффициентом усиления 1 3 дБ. Антенна обеспечивает прием радиосигналов в секторе углов 360о по азимуту и 10° 90° по углу места. Максимальная ЭИИМ абонентской станции – 59 88 дБВт. Добротность приемника GT лежит в пределах от -238 до -218 дБК (шумовая температура составляет 553 К). Пороговое отношение сигналшум равно 31 дБ при вероятности ошибки 10-6.
Основные характеристики абонентских фидерных и межспутниковых линий приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3- Основные характеристики абонентских фидерных и межспутниковых линий системы Iridium
Диапазон частот ГГц
Скорость передачи кбитс
Связь по фидерной линии между КА и станцией сопряжения (СС) осуществляется в диапазоне частот 194 196 ГГц. Каждый КА Iridium обеспечивает возможность работы в дуплексном режиме одновременно по двум линиям связи (с двумя СС или станциями управления КА) в каждой из которых передачу можно выполнять по шести каналам. Скорость передачи информации в фидерной линии – 125 Мбитс. Разнос между каналами равен 15 МГц. В фидерной линии использовано помехоустойчивое кодирование что обеспечивает вероятность ошибки на бит не хуже 10-4.
На спутнике применены антенны типа АФАР. Коэффициент усиления в максимуме диаграммы направленности составляет 18 дБ в линии "СС-КА" и 215 дБ в линии "КА-СС". Шумовая температура приемных устройств фидерной линии равна 1454 К.
Для обеспечения устойчивой работы фидерных линий во время дождя или выпадения других атмосферных осадков предусмотрен энергетический запас который равен 13 дБ в линии "КА-СС" и 26 дБ – в линии "СС-КА".
Пропускная способность линии "КА-СС" составляет 1300 дуплексных каналов. В фидерной линии как и в межспутниковой линии используется метод статистического уплотнения каналов (DSI) с коэффициентом сжатия 22.
Межспутниковая связь в Iridium организуется в Ка – диапазоне частот (2318 2338 ГГц). Планом частот предусмотрено размещение в полосе 200 МГц восьми отдельных частотных полос для исключения взаимных помех между каналами.
Скорость передачи информации в линии связи "КА-КА" составляет 25 Мбитс. Разнос между частотными каналами – 25 МГц. В канале межспутниковой связи используется код с прямым исправлением ошибок. Вероятность ошибки на бит не хуже 10 -6.
В МСЛ применена волноводная щелевая антенная решетка с механическим сканированием в азимутальной плоскости. Ширина диаграммы направленности в угломестной плоскости равна 5° коэффициент усиления антенны – 36 дБ.
Пропускная способность каждой из четырех МСЛ – 600 каналов. С учетом того что в ретрансляторе использовано сжатие с коэффициентом 22 максимальное число каналов передаваемых одновременно по МСЛ равно 1300.
Командно-телеметрическая линия (КТЛ) обеспечивает передачу на спутник команд управления КА и прием телеметрической информации необходимой для контроля состояния и режимов работы бортовых систем.
КТЛ работает в штатном и нештатном режимах полета КА. Связь в обоих режимах осуществляется в Ка диапазоне частот. В штатном режиме используют метод четырехкратной фазовой манипуляции и обеспечивают высокоскоростной обмен информацией с КА.
Нештатный режим предназначен для управления КА на начальном участке его выведения на орбиту а также в случае отказа системы стабилизации КА или других нештатных ситуаций приводящих к невозможности использования связных линий.
Для уменьшения влияния быстрого изменения фазы сигнала (за счет вращения или "кувыркания" КА в случае нарушения его стабилизации) применяют метод частотной манипуляции с некогерентной обработкой на приеме.
Относительно большой энергетический запас в командно-телеметрической линии необходим для обеспечения устойчивой работы радиолинии в условиях энергетических потерь обусловленных изрезанностью диаграммы направленности бортовой антенны. Передача команд и прием телеметрической информации происходит на скорости 1 кбитс при использовании на КА ненаправленной антенны с квазикруговой диаграммой направленности.
Особенности организации связи и пропускная способность каналов. В системе Iridium используются такие типы каналов:
- информационный который предназначен для дуплексной телефонной связи передачи данных и факсимильных сообщений (максимально допустимая вероятность ошибки при сквозной передаче речи не хуже 10-2 ожидается что реально достоверность передачи информации будет находиться в пределах 10 –3 10 –4);
-циркулярный канал предназначенный для передачи с КА на терминалы служебных и синхронизирующих сигналов в том числе номеров свободных каналов в каждой зоне обслуживания;
-несколько видов служебных каналов: от абонента к КА от КА к абоненту.
Связь между абонентами в сети осуществляется через станции сопряжения (СС). Первоначально пользователь регистрируется в одной из СС расположенной в ближайшем географическом регионе. База данных с указанием местоположения всех абонентов системы Iridium хранится на каждой СС а обобщенная база данных – в центре управления сетью.
Если в регионе отсутствует наземная сотовая система радиотелефонной связи то радиотелефонный терминал Iridium напрямую связывается с ближайшим КА а далее - с нужным абонентом или другой СС. Вследствие того что в Iridium имеются межспутниковые линии то нет необходимости чтобы СС находилась одновременно в зоне радиовидимости нескольких КА.
Радиотелефонный терминал обеспечивает работу в двух режимах: режиме сети Iridium и режиме сотовой сети одного из стандартов (GSM AMPS и др.). Первоначально абонент делает попытку установить связь через наземную сотовую сеть. Если его попытка неудачна тогда он входит в связь через спутниковую сеть.
Принимая вызов абонента станция сопряжения прежде всего определяет принадлежит ли данный абонент системе Iridium. Если да то тогда местоположение вызываемого абонента находится с помощью собственной базы данных. После этого задается направление маршрутизации вызова и формируется маршрутный заголовок. Эти данные передаются на КА где с их помощью выбирается положение коммутатора на спутнике.
В системе Iridium станции сопряжения предназначены для организации доступа пользователей к системе и обеспечения сопряжения с наземными коммутируемыми телефонными сетями общего пользования. Взаимодействие станции сопряжения с ТФОП в каждой стране или регионе осуществляется с учетом национальной системы нумерации и вида сигнализации. Сигналы начала и окончания разговора тональные посылки вызова сигналы оповещения и индикации условий разговора передаются по каналу сигнализации.
Средняя пропускная способность при использовании полосы частот 105 МГц составляет 80 каналов на один луч (55 каналов на линии "вверх" и 25 – на линии "вниз"). Максимальная пропускная способность на один КА при 48 лучах составляет 3840 симплексных каналов. В случае же двусторонней связи между абонентами количество каналов будет сокращено до 1100.
Глобальная пропускная способность системы Iridium определяется следующим образом. Каждый из 66 КА используя 48 лучей формирует на поверхности Земли в каждый момент времени 3168 зон. С учетом того что одновременно активными могут быть только 70% от числа зон то общее число активных зон сократится до 2150. Теоретически максимальная пропускная способность составит 172000 дуплексных каналов. Следует отметить что реальная пропускная способность может оказаться существенно ниже указанной[9].
Одной из составляющих снижения реальной пропускной способности является практически отсутствие абонентов севернее 80° с.ш. и южнее 55° ю.ш. в результате чего из 66 КА одновременно могут быть использованы не более 46 .
5.2 Среднеорбитальная спутниковая система связи Odyssey
Система персональной спутниковой связи Odyssey предназначена для организации радиотелефонной связи передачи данных и коротких сообщений о местоположении подвижных объектов.
Зонами обслуживания системы являются территория континентальной части США с прибрежными районами Европа Азия и акватория Тихого океана. Для глобального покрытия Земли использованы средневысотные круговые орбиты. Космический сегмент системы Odyssey состоит из 12 КА выведенных в орбитальные плоскости высотой 10354 км и наклонением 50°. В каждой плоскости находится по четыре КА. Период обращения каждого из них составляет около шести часов при угловой скорости полета около 1 градмин. Над большинством регионов суши одновременно в зоне видимости ЗС появляется не менее двух КА причем хотя бы один из них будет не ниже 300 над горизонтом. Вся система обеспечит обслуживание абонентов на территории Земли между 70° с.ш. и 70° ю.ш. При ширине диаграммы направленности спутника равной 40е один КА обеспечит охват зоны диаметром свыше 7 тыс. км[10].
Отличительная особенность системы Odyssey – квазистатичное покрытие поверхности Земли. Каждый спутник имеет многолучевую антенну создающую непрерывную сотовую структуру покрытия на поверхности Земли. Лучи КА Odyssey направляются только на сушу а также в наиболее судоходные акватории мирового океана. По мере движения космических аппаратов по орбите система позиционирования лучей следит за тем чтобы последние образовывали географически неподвижную сотовую структуру на обслуживаемой территории. Переключение зон обслуживания происходит в том случае если углы над горизонтом под которыми наблюдается КА с земных станций становятся недопустимо малы.
Радиовидимость двух спутников обеспечивает возможность работы наземным терминалам под сравнительно высокими углами места. В случае если связь организуется через один спутник (второй в этот момент не используется) то рабочий угол места станции в 30° гарантирован в 95% времени. Такие высокие углы места позволяют избежать дополнительного энергетического запаса радиолинии на потери распространения в ближней зоне (деревья здания и другие преграды). На спутнике установлен "прозрачный" ретранслятор с преобразованием частоты т.е. без обработки информации на борту. Маршрутизацию и обработку сообщений выполняют станции сопряжения через которые пропускается весь региональный трафик.
Для передачи информации используют широкополосные сигналы и многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (МДКР).
Информацию от абонентских терминалов принимают в диапазоне частот 16100 16265 МГц (L-диапазон). Передачу от КА на абонентский терминал – в диапазоне частот 24835 25000 МГц (S-диапазон). ЭИИМ в канале "спутник - терминал" составляет 242 дБВт. В радиолиниях L- и S-диапазонов используют круговую поляризацию. Антенная система каждого из КА создает на земной поверхности 61 узкий луч. Для каждого из лучей выбирают одну пару несущих частот. Коэффициент повторного использования частот равен примерно шести. Ширина полосы частот в каждом приемном луче равна 1135 МГц а в передающем – 165 МГц. Участок спектра шириной 515 МГц на линии "абонент - спутник" выделен для организации многостанционного доступа с временным разделением каналов.
Масса космического аппарата составляет 2500 кг. Срок активного существования КА – 15 лет. Мощность солнечных батарей в конце расчетного срока существования составит 46 кВт. Выведение спутников на орбиту осуществляется ракетой-носителем Atlas НА попарно.
Два спутника одновременно обслуживающих какой-либо из регионов обеспечивают радиотелефонную цифровую связь с общей емкостью 6 тыс. телефонных каналов. Для стационарных пользователей пропускная способность одного КА составляет более 10 тыс. каналов (режим передачи данных со скоростью 64 кбит). Для связи со станциями сопряжения на борту КА предусмотрены следящие направленные антенны с карданным подвесом. Работа фидерных линий осуществляется в К-диапазоне.
В системе не предусмотрено межспутниковых связей. Весь трафик в конкретном регионе пропускается через станции сопряжения которые связаны между собой магистральными линиями связи.
В задачи СС входит приемпередача регионального трафика обеспечение сопряжения с телефонной сетью общего пользования управление межлучевой коммутацией прием и обработка телеметрии с борта КА. При связи персональных пользователей с абонентами телефонных сетей общего пользования максимальная задержка составляет примерно 100 мс что вполне приемлемо для слухового восприятия.
Каждый из обслуживаемых регионов имеет по одной станции сопряжения. В глобальной системе предусмотрено семь станций сопряжения. На каждой СС установлено четыре следящие параболические антенны диаметром 7 м. Три антенны используют для одновременной работы со спутниками. Четвертая антенна служит для переретрансляции трафика с одного на другой спутник при условии их одновременного нахождения в зоне радиовидимости СС. Основные характеристики станций сопряжения приведены в таблице. 2.4.
Вследствие острой направленности бортовых антенн и высокой чувствительности приемных устройств спутников Odyssey в абонентских станциях используют передатчики с малой выходной мощностью. Выпускают две модификации абонентских терминалов: с выходной мощностью передатчика персонального терминала до 05 Вт и мобильного до 5 Вт. Коэффициент усиления антенны типа четырехзаходной спирали равен 25 дБ. Энергетический запас на линии связи "Земля-КА" составляет 6 10 дБ.
Таблица 2.4 – Основные характеристики станции сопряжения системы Odyssey
Характеристики станций сопряжения
Общая ширина полосы МГц
Ширина полосы канала МГц
Коэффициент усиления антенны дБ
Ширина луча по уровню 3 дБ мин
Шумовая температура приемника К
Радиотелефонный терминал обеспечивает возможность работы не только в системе Odyssey но и в наземных сотовых сетях. Доступ к наземной сотовой сети является приоритетным. После определения свободных частот в этой сети в адрес базовой станции посылается вызов. В случае невозможности соединения с базовой станцией (вызов блокируется или все частоты заняты) терминал автоматически посылает запрос на спутник системы.
В ответ на запрос абонентскому терминалу автоматически назначается пара частот (передачи и приема) для работы в одном из лучей. Двухрежимный радиотелефонный терминал обеспечивает работу в сотовых сетях стандартов GSM ТОМА CDMA PHS.
Речь передается со скоростью 42 кбитс. Вероятность ошибки в речевом канале составляет не более 10-3. Данные передаются со скоростью от 24 до 64 кбитс. Вероятность ошибки на бит - не более 10-5 . Для коррекции ошибок применяется сверхточное кодирование.
Предусмотрены модификации терминалов Odyssey которые предоставят возможность приема сообщений персонального радиовызова с буквенно-цифровой индикацией (пейджинг) работу в режиме электронной почты передачу коротких цифровых сообщений. Связь со стационарными пользователями и доступ в Интернет организуется со скоростью 64 кбитс.
Координаты абонентского терминала определяют по собственным сигналам системы Odyssey. Относительно большое для средневысотной орбитальной группировки количество спутников позволяет на значительной территории наблюдать созвездие из двух или трех спутников под большими углами места. Это делает возможным определение местоположения только по сигналам КА Odyssey[8].
5.3 Система спутниковой связи «Инмарсат»
Международная ССС «Инмарсат» существует с 1982 г. и в настоящее время объединяет 67 стран. По первоначальному замыслу система предназначалась для обеспечения глобальной телефонной и телеграфной связи передачи данных с целью повышения безопасности мореплавания и эффективности управления морскими судами.
ССС «Инмарсат» представляет собой систему геостационарных искусственных спутников Земли служащих в качестве ретрансляторов (СР) сообщений между судами оборудованными специальными станциями спутниковой связи и специальными береговыми станциями и сетями телефонной и телеграфной связи. В ССС «Инмарсат» судовые (СС) и береговые (БС) станции соответствуют земным (ЗС) и центральным земным (ЦЗС) станциям. ССС «Инмарсат» — полностью автоматизированная система обеспечивающая высокие показатели надежности оперативности и качества связи.
На первом этапе развития ССС «Инмарсат» с 1982 по 1990 г.г. использовались СР установленные на ИСЗ первого поколения «Инмарсат-1» услуги связи обеспечивались в «Стандарте-А» с использованием методов цифровой и аналоговой обработки информации.
На втором этапе развития ССС «Инмарсат» начиная с 1991 г. после вывода второго поколения геостационарных ИСЗ «Инмарсат-2» используются СР обладающие большим энергетическим потенциалом и расширен перечень предоставляемых услуг связи за счет ввода таких стандартов системы как «В» «С» «Аэро» «М».
Бурный рост категорий и числа абонентов нуждающихся в услугах систем связи с подвижными объектами потребовал дальнейшей перестройки ССС «Инмарсат» с целью повышения ее пропускной способности и широкого использования малогабаритных мобильных терминалов. Эти тенденции реализованы в рамках третьего этапа развития ССС «Инмарсат» когда после запуска в 1994-1995 гг. четырех геостационарных ИСЗ «Инмарсат-3» в СР дополнительно увеличены энергетический потенциал и пропускная способность системы.
В рамках дальнейшего развития ССС «Инмарсат» планируется в ближайшие годы с целью обеспечения услуг персональной спутниковой связи навигации и пейджинга реализовать «Проект 21» который основан на использовании СР «Инмарсат-Р» размещаемых на созвездии низкоорбитальных ИСЗ и переходе к портативным (ручным) терминалам.
Развитие ССС «Инмарсат» осуществляется гармонично на основе принципов преемственности и сохранения ранее введенных стандартов по услугам связи. С учетом вышесказанного в данном подразделе в качестве базового варианта при изложении материала по принципам построения ССС «Инмарсат» используется описание «Стандарта-А»[2023].
Рисунок 2.9 - Система спутниковой связи «Инмарсат-А»
В систему «Инмарсат» входят космическая часть состоящая из действующих и запасных геостационарных спутников с СР и командно-измерительного комплекса (КИК); парк судовых станций (СС); береговая часть включающая в себя береговые станции (БС) и эксплуатационный контрольный центр (ЭКЦ).
Система «Инмарсат» обслуживает три больших области — Атлантический океанский район (АОР) Индийский океанский район (ИОР) и Тихоокеанский район (ТОР) над которыми находится по одному действующему и по два запасных ИСЗ. Границы обслуживания районов показаны на рисунке 2.10. В пределах от 75 град. южной широты до 75 град. северной широты угол возвышения спутника составляет не менее 5 град. благодаря чему гарантируется надежная связь. Как видно из рисунка 2.10 спутники «Инмарсат» охватывают также значительную часть Северного Ледовитого океана и морей Антарктиды[19].
Рисунок 2.10 – Границы зон обслуживания системы «Инмарсат»
В каждом океанском районе может находиться любое число СС и несколько БС образующих сеть причем одна из БС выполняет функции координирующей станции сети (КСС). Структурная схема одной из сетей «Инмарсат» показана на рисунке 2.11.
В системе «Инмарсат» для автоматизации процессов связи по телефонным и телеграфным каналам трем районам (сетям) всем БС и СС присвоены номера — идентификаторы (ИД).
В ССС «Инмарсат-А» на первом этапе использовались спутники трех типов: Марисат Марекс и Интелсат МСS.
Каждый ИСЗ имеет по два СР один из которых принимает сигналы от СС в диапазоне 16 ГГц и передает БС в диапазоне 4 ГГц другой принимает сигналы от БС в диапазоне 6 ГГц и передает СС в диапазоне 15 ГГц.
Управление ИСЗ осуществляется из центров оборудованных командно-измерительными комплексами (КИК) которые регулируют работу всех подсистем спутников корректируют при необходимости местонахождение спутников на орбите их ориентацию в пространстве.
Рисунок 2.11 Структурная схема сети «Инмарсат»
СС рассчитаны на круглосуточную работу. Антенна каждой СС в период работы автоматически удерживается в направлении на один из спутников СС «Инмарсат» и станции непрерывно ведут автоматический дежурный прием. В случае поступления от любой из БС сети вызова СС автоматически настраивается на указанный в вызове канал и вырабатывает сигнал судовому оператору. Переданное с берега сообщение может быть принято и без участия оператора. Работающая СС всегда готова к передаче запроса на установление с берегом двусторонней связи.
БС служат промежуточным звеном между ИСЗ ССС»Инмарсат» и береговыми абонентами с которыми они могут соединяться по международным и национальным телефонным и телеграфным сетям а также сетям передачи данных и интегрального обслуживания. БС должны удовлетворять специальным требованиям ССС «Инмарсат» согласно которым их функциями являются:
– прием и обработка сообщений сигнализации передаваемых СС при установлении связи (запросов);
– формирование и передача сообщений сигнализации СС (вызовов);
– коммутация подключенных к БС телефонных и телеграфных каналов;
– ретрансляция телефонных и телеграфных сообщений в направлении судно-берег и обратно;
– ведение списка СС допущенных к системе «Инмарсат»;
– учет времени занятия каналов и оформление счетов на оплату за предоставленные услуги судовым и береговым абонентам.
Зарубежные БС рассчитаны для обслуживания одного из океанских районов; БС «Одесса» и «Находка» обслуживают по два океанских района.
Связь между СС находящейся в одном из океанских районов и любым береговым абонентом может быть организована через каждую БС данной сети.
Если БС является координирующей то она выполняет ряд дополнительных функций к которым относятся: ретрансляция сообщений сигнализации которыми обмениваются СС и БС при установлении связи; слежение за занятостью телефонных каналов сети и оперативное их распределение по запросам судовых и береговых абонентов; учет СС ведущих связь в текущее время; измерение частот уровней и других параметров сигналов излучаемых ИСЗ; запись передаваемых сообщений сигнализации для целей последующего их анализа; регулировка мощности излучения ИСЗ.
Эксплуатационный контрольный центр (ЭКЦ) выполняет следующие функции: контроль характеристик космического сегмента; реализацию планов ввода в эксплуатацию новых технических средств и планов развития системы; испытания вводимых в эксплуатацию СС и БС; передачу всем СС БС и КСС информации о состоянии системы[8].
5.3.1 Система спутниковой связи «Инмарсат-А»
В ССС «Инмарсат-А» имеется четыре типа радиолиний: фидерные линии: БС-ИСЗ (З-К); ИСЗ-БС (К-З); пользовательские (абонентские) каналы СС-ИСЗ (З-К); ИСЗ-СС (К-З).
Доступ СС к СР осуществляется в режиме частотного разделения (МДЧР) с выделением канала на одну несущую (ОКН) по запросу через береговую станцию (БС) в центре управления (координации) сетью (КСС).
В системе предусмотрено четыре зоны обслуживания которые образованы с учетом реального трафика регионов планеты. Это атлантическая (западная и восточная) тихоокеанская зоны и зона Индийского океана. В каждой зоне находится по одной КСС а общее количество БС составляет более 20. В зависимости от местонахождения абонентов и степени использования инфраструктуры наземных сетей связи в ССС «Инмарсат» используются «односкачковые» и «двухскачковые» линии связи.
Односкачковый вид связи реализуется при необходимости установления контакта СС с БС или БС с СС. В случае необходимости установления контакта двух СС или других типов подвижных ЗС приходится использовать двухскачковый вид связи с переприемом через БС. В ССС используется централизованный принцип управления доступом что позволяет гибко управлять ресурсами системы.
В системе «Инмарсат» имеются каналы следующих типов: двусторонние каналы сигнализации телеграфные каналы телефонные каналы служебные телеграфные и телефонные каналы каналы для передачи пилот-сигналов.
Каналы сигнализации предназначены для передачи коротких формализованных сообщений — запросных посылаемых СС и вызывных посылаемых БС и КСС. За каждой БС и КСС закреплено по одному каналу сигнализации причем канал закрепленный за КСС является общим для всей системы и на нем непрерывно ведут дежурный прием все БС и СС.
За каждой БС закреплено по 22 телеграфных канала которые распределяются ею по запросам СС или береговых абонентов. Телеграфные каналы могут исполь
зоваться как в дуплексном так и в симплексном режимах в направлении берег-судно.
Телефонные каналы число которых зависит от типа ИСЗ работающего в данной сети распределяются КСС по запросам БС или СС. Телефонные каналы также могут использоваться как в дуплексном так и в симплексном режимах в направлении берег-судно.
Служебные телеграфные и телефонные каналы служат для обмена служебной информацией между БС КСС и ЭКЦ. В каждой сети имеется по одному двустороннему каналу для передачи пилот-сигналов служащих для определения дрейфа частот обоих СР ИСЗ. По измеренной частоте принятых пилот-сигналов БС смещают частоты своих передатчиков и приемников таким образом чтобы скомпенсировать дрейфы частот в ИСЗ.
Для установления связи по инициативе судна СС посылает по каналу сигнализации на БС запрос который содержит тип требуемого канала и другие данные необходимые для установления связи. Эти данные вводятся оператором в СС непосредственно перед установлением связи или заблаговременно.
Если запрашивается телексный канал то вызываемая БС находит свободный канал и посылает КСС сообщение сигнализации с указанием номера выделенного канала. Это сообщение КСС ретранслирует по общему каналу сигнализации вызывающей СС. Приняв его СС настраивает передатчик и приемник на выделенный канал и устанавливает с запрашиваемой БС соединение. Далее БС соединяет СС с сетью «Телекс» через которую СС вызывает нужного ей берегового абонента и ведет с ним связь по действующим в данной сети правилам. Все описанные выше процессы происходят автоматически.
Если судно запрашивает телефонный канал то запрос переданный им поступает в КСС которая выделяет свободный телефонный канал и транслирует его номер по общему каналу сигнализации запрашивающей СС и запрашиваемой БС. Обе станции получив это сообщение сигнализации автоматически настраивают свои передатчики и приемники на выделенный телефонный канал и устанавливают по нему соединение. После этого СС подключается к телефонной сети через которую вызывает берегового абонента и ведет с ним связь по действующим в данной сети правилам.
Аналогичным образом осуществляется соединение с СС по инициативе берегового абонента. Вызов судна по требованию БС производится по общему каналу сигнализации на котором все СС ведут автоматический дежурный прием. Симплексные телефонные и телеграфные сообщения могут быть переданы на суда которым они адресованы в отсутствие судового оператора. Каждая СС системы «Инмарсат» может быть соединена с любым береговым абонентом сети «Телекс» или международной телефонной сети через любую БС данного океанского района. Предусмотрена также возможность связи между двумя судами[10].
Для работы каждой из трех сетей «Инмарсат-А» выделены определенные диапазоны частот (таблица 2.5).
Таблица 2.5 Рабочие частоты сети «Инмарсат-А»
Направление передачи
Основные параметры характеризующие энергетику радиолиний ССС «Инмарсат-А» для СР установленных на ИСЗ первого поколения приведены в таблице. 2.6.
Таблица 2.6 - Основные параметры радиолиний «Инмарсат-А»
В пределах этих диапазонов для организации каналов всех типов на каждом участке радиолиний БС-ИСЗ ИСЗ-СС СС-ИСЗ и ИСЗ-БС могут использоваться 339 частот номинальные значения которых кратны 25 кГц. Каждому номинальному значению f в системе «Инмарсат» присвоен номер N. Между ними установлено следующее соотношение:
f =a+0025N N=1 339 (2.2)
где число a зависит от участка канала для которого определяется частота. Для участков СС-СР и СР-СС оно имеет соответственно значения al=16365 МГц и a2=15350 МГц. Для участков БС-СР и СР-БС a зависит от типа используемого спутника.
Часть частот используемых системой «Инмарсат» постоянно закреплена за БС. Для каналов сигнализации и телеграфных каналов направления БС-СС всем КСС постоянно выделена общая пара частот с номером 110 обозначаемая TDM0 а каждой БС — своя пара частот обозначаемая ТDМ1 TDM2 ТDМ7. Организация многостанционного доступа к этим каналам основана на использовании метода временного уплотнения (МДВУ) сигналов.
Для каналов сигнализации направления СС-БС используются общие для всей системы две пары частот с номерами 84 и 258 обозначаемые RA-1 и RA-2. Доступ к этим каналам свободный т. е. сообщения сигнализации могут передаваться по ним в произвольные моменты времени. Частота с номером 258 служит для дублирования передач с целью повышения надежности сигнализации.
Для телеграфных каналов направления СС-БС за каждой БС закреплена одна пара частот — ТDМА1 TDМА2 ТDМА7. Метод многостанционного доступа к каналам — параллельный с временным разделением (ВР) сигналов.
Постоянно закрепленными являются также частоты для передачи пилот-сигнала и служебной связи между БС имеющие соответственно номера 101 и 108 и обозначения AFC и OW.
Телефонные каналы и каналы для высокоскоростной передачи данных организованы по принципу «один канал — на одну несущую частоту» (ОКН). Номиналы частот для их работы назначаются оперативно КСС при каждом поступлении запроса на установление связи. Номера назначаемых частот берутся с таким расчетом чтобы разнос между частотами был не менее 50 кГц для телефонной связи и не менее 150 кГц для высокоскоростной передачи данных что необходимо для исключения взаимных помех.
В общих каналах связи типа КСС-СС КСС-БС БС-СС передача информации осуществляется на фиксированных частотах двухпозиционной фазовой манипуляцией 2-ОФМ с канальной скоростью R=1200 битс с использованием временного уплотнения и кодирования на основе использования блочного кода Боуза-Чоудхури-Хоквингема (БЧХ (63 57) где n=63 — общее число символов в блоке а k=57 — число информационных символов в блоке)[7].
Формат кадра общего канала связи ССС «Инмарсат-А» приводится на рисунке 2.12 где использованы следующие обозначения: ЗБ — запасные биты; СинхрС — синхрослово; С — сигнализация; НСС — номер СС; ВС — вид сообщения; ТК — тип канала; НК — номер канала; П — приоритетность; ИС — источник сообщения; НБС — номер БС; ПБ — проверочные биты.
Рисунок 2.12 - Формат кадра общего канала связи ССС «Инмарсат-А»
Кадр длительностью Tк1=029 с состоит из 25 пакетов. Кадровая синхронизация передачи осуществляется пакетом СинхрС состоящим из 20 бит. Вызывные сообщения сигнализации передаются:
– субпакетом С состоящим из 63 бит и включающим в себя субпакет НСС определяющий номер вызываемой СС или группы СС;
– субпакетом ВС определяющим вид данного вызывного сообщения;
– субпакетом ТК определяющим тип канала (например телефон телеграф передача данных и т.п.);
– субпакетом НК указывающим номер временного окна и частотной пары выделяемой по команде КСС на данный сеанс СС и БС;
– субпакетом П устанавливающим приоритетность сообщения;
– субпакетом ИС определяющим класс ИС (например является ли источником сообщения СС или БС);
– субпакетом НБС определяющим номер БС с которой устанавливается связь;
– субпакетом ПБ служащим для защиты от ошибок.
Далее в кадре передаются 22 пакета каждый из которых соответствует каналу с передачей информации соответствующей двум телеграфным знакам.
В канале сигнализации типа СС-БС запросные сообщения передаются на фиксированной частоте четырехпозиционной фазовой манипуляцией ФМ-4 с канальной скоростью R=4800 битс с использованием временного уплотнения информации и кодирования на основе использования блочного кода БЧХ (63 39).
Формат кадра сигнализации ССС «Инмарсат-А» приводится на рисунке 2.13 где СН — синхронизация несущей частоты; ТС — тактовая синхронизация; СинхрС — синхро-слово; ИП - информационное поле; ПБ - проверочные биты; НБС - номер БС; П - приоритетность; ВЗ - вид запроса; ТК - тип канла; НС - наземная станция; НСС - номер СС; ОР – океанский регион
Рисунок 2.3 - Формат кадра сигнализации ССС «Инмарсат-А»
Кадр длительностью Tк2=358 мс состоит из 5 пакетов. Начинается кадр с преамбулы включающей в себя пакеты СН и ТС. Далее следует пакет кадровой синхронизации. Запрос передается в пакете ИП который по своей структуре имеет сходство с пакетом С рассмотренным выше.
В телеграфном канале типа СС-БС информация передается на выделенной частоте на основе использования ФМ-4 с R=4800 битс и временного разделения каналов с параллельным доступом при котором на одной выделенной частоте параллельно могут вести передачи до 22 СС.
Формат кадра телеграфного канала типа СС-БС приводится на рисунке 2.14 где ТС – тактовая синхронизация; СинхрС – синхрослово; ИП – информационное поле; КП – канальная посылка; ЗП – защитный промежуток.
Рисунок 2.14 - Формат кадра телеграфного канала типа СС-БС
Кадр длительностью Tк3=174 с состоит из 22 временных сегментов в каждом из которых передается канальная посылка длительностью Tкп=377 мс. Для исключения столкновения нескольких посылок в одном временном сегменте предусмотрены ЗП учитывающие особенности размещения СС в зоне обслуживания ССС «Инмарсат-А». Структура пакетов обеспечивающих синхронизацию в телеграфном канале типа СС-БС идентична со структурой в канале сигнализации СС-БС.
Для передачи информации в одном кадре используется 72 бита составляющих 12 телеграфных знаков.
Для организации телеграфного канала типа БС-СС используются ресурсы общего канала связи типа БС-СС с выделением для этих целей одного из 22 временных окон.
Для преобразования телеграфных сообщений в передаваемый сигнал и обратного преобразования принятого сигнала в телеграфное сообщение служит Международный телеграфный код № 2 (МТК-2). Выбор этого кода для системы «Инмарсат» обусловлен тем что он используется в международной сети «Телекс» с которой взаимодействуют все БС.
В системе «Инмарсат» семиэлементные кодовые последовательности МТК-2 выдаваемые телеграфными аппаратами преобразуются в шестиэлементные кодовые последовательности (рисунок 2.15). Перед информационными посылками вместо стартовой и стоповой передается посылка сигнализации которая служит для внутриполосной сигнализации. Цифра 0 в этой посылке означает что следующие за ним 5 бит являются кодовой комбинацией телеграфного знака. Цифра 1 означает что последующие 5 бит являются командой линейной сигнализации причем в этом случае они могут быть только либо нулями либо единицами.
На приемном конце шестиэлементные кодовые последовательности преобразуются в зависимости от значения первого элемента в сигналы линейной сигнализации либо в стартстопные семиэлементные кодовые последовательности МТК-2 по которым телеграфные аппараты воспроизводят принятые сообщения.
Для установления дуплексной телексной связи по запросу берегового абонента БС посылает на КСС сообщение вызова которое ретранслируется ею по общему каналу ВУ судовой станции. Затем БС и СС автоматически обмениваются по назначенному каналу сигналами соединения и стандартными служебными последовательностями принятыми в сети «Телекс». Далее следует передача в любом направлении одного или нескольких телексных сообщений по окончании которых происходит обмен сигналами отбоя и уведомление КСС об окончании связи. Установление дуплексной телексной связи по инициативе судового абонента происходит аналогично за исключением того что первоначальный запрос на БС передает СС. Установление симплексного телексного соединения осуществляется без включения передатчика СС.
Рисунок 2.15 – Преобразование кодовых последовательностей
В телефонных каналах типа СС-БС и БС-СС передача речевой информации осуществляется с использованием частотной модуляции (ЧМ) на выделенной для конкретного сеанса паре частот благодаря реализации доступа на основе МДЧРОКН с предоставлением канала по требованию.
Входными и выходными сигналами в телефонных каналах являются токи тональной частоты с границами спектра от 300 Гц до 3400 Гц.
Ширина спектра ЧМ-сигнала составляет порядка 30 кГц а полоса пропускания одного канала телефонной связи выбирается равной fк=50 кГц.
Использование телефонных каналов возможно в двух режимах: с компандированием и без компандирования. В первом режиме телефонные каналы обычно работают для передачи речи во втором — для передачи данных и факсимиле. Компандирование — это сжатие динамического диапазона уровней передаваемого сигнала что улучшает отношение сигналшум. На приемном конце восстанавливается первоначальный сигнал путем экспандирования (расширения) его динамического диапазона. Сжатие и расширение динамического диапазона посредством устройств называемых компрессором и экспандером осуществляется с задержкой равной примерно длительности слога. Поэтому данный вид компандирования называют слоговым. Особенность телефонных каналов системы «Инмарсат» состоит в возможности появления отраженного сигнала (эхо) в результате которого говорящий абонент слышит свой голос с задержкой равной времени прохождения сигнала к другому абоненту и обратно. Причиной возникновения эха является несовершенство устройств перехода четырехпроводной системы «Инмарсат» к двухпроводным телефонным линиям с которыми может быть соединена БС или СС. Для устранения эха применяют эхозаградитель который работает следующим образом. При передаче часть энергии поступающая через дифференциальную систему ДС ответвляется в усилитель-выпрямитель УД который выдает напряжение на заграждающее устройство ЗУ закрывающее цепь обратного направления. Такой же эхозаградитель может использоваться и на противоположном конце канала[8].
Для установления по инициативе берега дуплексной телефонной связи БС получив запрос берегового абонента посылает КСС запрос по форме изображенной на рисунке 2.12 Затем КСС назначает номер канала и сообщает его СС и БС по общему каналу ВУ по той же форме. После этого СС и БС настраиваются на назначенный канал и обмениваются сигналами дистанционного управления набора номера и тональной сигнализации. Далее следует разговор (передача данных факсимиле и т. д.) по окончании которого происходит обмен сигналами отбоя и уведомление КСС об окончании связи. Установление дуплексной телефонной связи по инициативе судна происходит аналогично отличие лишь в том что первоначальный запрос на БС посылает не береговой абонент а СС. Передача на судно симплексного телефонного сообщения осуществляется без включения передатчика СС и следовательно БС не получает подтверждения о приеме сообщения.
Некоторые модели СС системы «Инмарсат-А» имеют дополнительные устройства для передачи в направлении СС-БС двоичных данных с канальной скоростью R=64 Кбитс. В канале высокоскоростной передачи данных используется выделенная для этого несущая 4-ОФМ (QPSK) временное уплотнение информации сверточное кодирование с относительной скоростью 78 и скремблирование.
Форматы кадров в данном канале связи по своей структуре сходны с каналом сигнализации типа СС-БС.
В систематизированном виде основные характеристики ССС «Инмарсат-А» приведены в таблице 2.7.
Таблица 2.7 – Основные характеристики ССС «Инмарсат-АВ»
Стандарты ССС «Инмарсат»
(75° ю.ш.— 75° с.ш.)
Объекты размещения СС (ЗС)
речь факс телекс передача данных
Продолжение таблицы 2.7
Частотный диапазон СС (ЗС)
Тип антенны ЗС и ее размеры
зеркало диаметр (08 12) м
Эффективно-излучаемая мощность ЗС (ЭИИМ) дБВт
Добротность ЗС (GT) дБК
Частотный разнос каналов кГц
Потребляемая СС (ЗС) мощность при -передаче Вт
Габариты СС (ЗС) см3
1×1430×1430 (морской вариант)
×60×30 (морской вариант)
Напряжение питания СС (ЗС)
– от сети переменного тока В
– от сети постоянного тока В
Скорость передачи информации при
– телефонной связи битс
– факсимильной связи битс
– передаче данных битс
БЧХ в канале сигнализации
Сверточн. код с относит. скоростью 12 34
Вид модуляции в канале передачи речиданных
Общая масса комплекта СС (ЗС)
– морской вариант кг
– портативный вариант кг
Климатические условия функционирования СС (ЗС)
– температура окруж. среды
Стоимость за услуги связи
(32 36)долмин (6 102)долмин (6 102) долмин
RS 232C X. 25 X. 400 RS 232C X. 25 X. 400 Телекс ТФОП Телекс ТФОП
Количество абонентов по прогнозу на 2000 г.
5.3.2 Система спутниковой связи «Инмарсат-В»
В результате совершенствования ССС «Инмарсат-А» («Стандарт-А») с 1993 года в эксплуатацию введена ССС «Инмарсат-В» («Стандарт-В») которая предназначена для обеспечения таких же услуг связи как и в ССС «Инмарсат-А» а именно: для телефонной телексной факсимильной связи передачи данных и сообщений типа группового вызова. ССС «Инмарсат-В» реализована на основе СР размещаемых на ИСЗ первого и второго поколений и модернизированных СС (ЗС).
Структура ССС «Инмарсат-В» идентична структуре ССС «Инмарсат-А». Отличительной особенностью ССС «Инмарсат-В» является переход к цифровой обработке информации при обеспечении всех видов услуг связи. При выборе методов цифровой обработки для построения ССС «Инмарсат-В» преследовались такие цели как повышение пропускной способности и надежности связи унификация принципов построения и повышение уровня технологичности аппаратурной реализации. Увеличение пропускной способности ССС «Инмарсат-В» достигается за счет повышения эффективности использования мощности излучения СР и частотного ресурса пакетного режима работы с активацией канала передачи речевым сигналом[22].
При работе ССС «Инмарсат-В» со вторым поколением ИСЗ выделенные частотные диапазоны расширены по сравнению с ССС «Инмарсат-А» (таблица 2.8).
Таблица 2.8- Рабочие частоты сети «Инмарсат-В»
Основные параметры характеризующие энергетику радиолиний ССС «Инмарсат-В» для СР установленных на ИСЗ второго поколения приведены в табл. 2.9.
Таблица 2.9 - Основные параметры радиолиний «Инмарсат-В»
Повышение эффективности использования мощности излучения СР и частотного ресурса достигается благодаря применению четырехпозиционной фазовой манипуляции 4-ОФМ адаптивного кодирования и декодирования по Витерби с прямым исправлением ошибок. Данные меры обеспечивают экономию мощности излучения СР около 5 дБ а также уменьшение частотного разноса каналов до 20 кГц при сохранении качества передачи речевых сигналов эквивалентного качеству получаемому в ССС «Инмарсат-А».
При переходе в ССС «Инмарсат-В» к использованию СР установленных на спутниках второго поколения пропускная способность возрастает в 25 раза и составляет порядка 750 телефонных каналов.
Для обеспечения всех перечисленных выше услуг связи необходимо использовать целый набор цифровых радиоканалов структура взаимодействия и номенклатура которых представлены на рисунке 2.16 где приняты следующие обозначения: 1 — радиоканал КСС-СС; 2 — радиоканал СС-КСС; 3 — радиоканал КСС-БС; 4 — радиоканал БС-КСС; 5 — канал сигнализации СС-БС; 6 — канал сигнализации БС-СС; 7 — канал передачи данных СС-БС; 8 — канал передачи данных БС-СС; 9 — канал телефонной связи СС-БС; 10 — канал телефонной связи БС-СС.
БС через свои интерфейсы обеспечивает связь СС с абонентами различных наземных сетей: телефонной (ТФОП) передачи данных (СПД) интегрального обслуживания (ЦСИО) и «Телекса»[10].
Рисунок 2.16 – Структура цифровых радиоканалов «Инмарсат-В»
В результате унификации номенклатура радиоканалов может быть представлена 4 классами:
– общие каналы к которым относятся такие каналы как 1 (КСС-СС) 3 (КСС-БС) 4 (БС-КСС) 6 (БС-СС);
– каналы сигнализации 2 (СС-КСС) 5 (СС-БС);
– каналы передачи данных телекса и факса 7 (СС-БС) 8 (БС-СС);
– каналы телефонной связи 9 (СС-БС) 10 (БС-СС).
Общие каналы функционируют на фиксированных частотах и предназначены для передачи информации о состоянии и ресурсах КСС и БС а также информации для управления связью и контроля качества ее обслуживания. Передача информации осуществляется двухпозиционной фазовой манипуляцией 2-ОФМ с канальной скоростью R=6 Кбитс с использованием временного уплотнения сверточного кодирования и относительной скоростью 12 и полосой пропускания радиоканала равной 10 кГц.
Формат кадра общего канала связи ССС «Инмарсат-В» приводится на рисунке 2.17 где СинхрС — синхрослово; ИП — информационное поле; НК — номер кадра в электронной доске объявлений КСС (БС); С — сигнализация; СИ — служебная информация; ИК — информационные каналы.
Длительность кадра Tк1 составляет 0264 с. Пакет СС состоит из 32 бит и предназначен для обеспечения кадровой синхронизации. Пакет НК состоит из 8 бит и предназначен для уточнения просмотра позиций приводимых на различных страницах электронной доски объявлений КСС (БС). Пакет С состоит из 96 бит и по своей структуре имеет сходство с пакетом С детализированным на рисунке 2.12.
Пакет СИ состоит из 96 бит разбитых на 16 временных окон по 6 бит для передачи телеграфных знаков. Далее в ИП расположено 6 ИК по 96 бит каждый в которых передается информация для управления связью конкретных СС и контроля ее качества. Каналы сигнализации так же как и общие каналы функционируют на фиксированных частотах и предназначены для запроса связи с соответствующими абонентами ССС «Инмарсат-В». Передача информации осуществляется на основе использования относительной четырехпозиционной фазовой манипуляции ОФМ-4 с канальной скоростью R=24 Кбитс а также временного разделения со случайным доступом или тактированной АЛОХОЙ сверточного кодирования с относительной скоростью 12 и полосой пропускания радиоканала равной 20 кГц.
Рисунок 2.17 - Формат кадра общего канала связи ССС «Инмарсат-В
Формат кадра канала сигнализации ССС «Инмарсат-В» приводится на рисунке 2.18 где Пр — преамбула; СинхрС — синхрослово; ИП — информационное поле; ПБ — проверочные биты; ПД — поле данных; Т — телекс; Ин — идентификатор.
Кадр имеет длительность Tк2 равную 2376 с разбит на 16 временных сегментов каждый из которых имеет интервал Tв1=148 5 мс. Внутри каждого временного сегмента передается пакет длительностью Tп=863 мс который по своему составу имеет сходство с сообщением запроса приведенным на рисунке 2.3 для ССС «Инмарсат-А».
Для организации телексной связи один из пакетов разбивается на два временных окна длительностью Tв2=7425 мс внутри которых располагаются пакеты длительностью Tт=332 мс. Каждый из данных пакетов имеет структуру сходную с пакетами в других временных сегментах и отличается только количеством бит отдельных составляющих[11].
Рисунок 2.18 - Формат кадра канала сигнализации ССС «Инмарсат-В»
Каналы передачи данных телекса и факса функционируют на выделенных для конкретных сеансов связи несущих частотах и предназначены для обмена соответствующей информацией между абонентами ССС «Инмарсат-В».
Передача информации осуществляется на основе использования ОФМ-4 с канальной скоростью R=24 Кбитс сверточного кодирования с относительной скоростью 12 при организации связи в ССС на основе многостанционного доступа с частотным разделением каналов организацией одного канала на несущей и предоставлением каналов по требованию (МДЧРОКНОКТ) и полосой пропускания радиоканала равной 20 кГц.
Формат кадра канала передачи данных в ССС «Инмарсат-В» приводится на рисунке 2.19 где Пр — преамбула; СинхрС — синхрослово; ИП — информационное поле; ПКС — пакет кадровой синхронизации; С — сигнализация; ПОС — пакет окончания сеанса связи; ПД — пакет данных.
Кадр имеет длительность Tк3=80 мс и состоит из ИП и КС. ИП состоит из четырех пакетов каждый из которых состоит из двух компонент: С и ПД. В начале каждого сеанса за счет передачи ПР осуществляется синхронизация по несущей и тактовой частотам. Для исключения явлений проскальзывания каждый кадр заканчивается ПКС. Каналы телефонной связи имеют высокую степень унификации с каналами передачи данных. Наиболее существенное отличие состоит в уменьшении избыточности при кодировании и переходе к относительной скорости кодирования 34 что обусловлено более низкими требованиями к вероятности ошибочного решения на один бит при передаче речевой информации.
Рисунок 2.19 - Формат кадра канала передачи ССС «Инмарсат-В»
Формат кадра телефонного канала в ССС «Инмарсат-В» приведен на рисунке 2.20 где Пр — преамбула; СинхрС — синхрослово; ИП — информационное поле; ПКС — пакет кадровой синхронизации; С — сигнализация; ПОС — пакет окончания сеанса связи; ПД — пакет данных.
Рисунок 2.20 - Формат кадра телефонного канала ССС «Инмарсат-В»
В систематизированном виде основные характеристики ССС «Инмарсат-В» приведены в таблице 2.7
5.3.3 Система спутниковой связи «Инмарсат-С»
С 1991 года функционирует ССС «Инмарсат-С» которая предназначена для обслуживания абонентов размещающихся на малых судах катерах яхтах и т.п. различных наземных транспортных средствах вдали от регионов с развитой инфраструктурой связи.
Структура ССС «Инмарсат-С» идентична структуре ССС «Инмарсат-А». Отличительной особенностью ССС «Инмарсат-С» является использование облегченного малогабаритного относительно недорогого терминала (СС) с малой мощностью потребления электроэнергии. Создание такой СС приводит к необходимости снижения излучаемой мощности передатчика и возможности использования ненаправленной антенны что делает напряженным энергетический баланс в радиолинии СС-СР. И это ко всему прочему дает нам основания для энергетического расчета радиолинии именно этого стандарта.
В ССС «Инмарсат-С» для обеспечения энергетического баланса всех радиолиний при котором достигается необходимый уровень достоверности передаваемой информации приходится накладывать существенные ограничения на полосу пропускания радиоканала скорость передачи информации а также принять такие меры как кодирование с перемежением и многократной передачей информационных кадров по запросу БС в случае искажения информации во время сеанса связи[18].
Энергетические затруднения при реализации ССС «Инмарсат-С» сказываются на номенклатуре предоставляемых услуг связи среди которых остаются:
– телексная связь для передачи сообщений с коммутацией переприемом и накоплением через наземные сети коммутации пакетов и системы «Телекс» и «Электронная почта»;
– передача сообщений от «станции к станции» минуя наземные сети связи;
– опрос абонентских станций и формализованный сбор данных;
– передача сообщений группового вызова и электронных сообщений.
Основные параметры характеризующие энергетику радиолиний ССС «Инмарсат-С» для СР установленных на ИСЗ второго поколения приведены в таблице 2.10.
Частотный диапазон ССС «Инмарсат-С» совпадает с частотным диапазоном ССС «Инмарсат-В». Для обеспечения услуг связи в ССС «Инмарсат-С» требуется набор цифровых радиоканалов подобный набору каналов используемому в ССС «Инмарсат-В». Отличия состоят в том что в ССС «Инмарсат-С» отсутствуют телефонные каналы и каналы передачи данных а интерфейсы обеспечивают стыки только с СПД и системой «Телекс». Общие каналы ССС «Инмарсат-С» по своему назначению и особенностям функционирования сходны с общими каналами ССС «Инмарсат-В». Общие каналы типа КСС-СС и БС-СС работают в диапазоне частот 1530 1548 МГц а общие каналы межстанционной сигнализации БС-КСС и КСС-БС работают в диапазоне частот 3600 3623 МГц. Передача информации осуществляется на основе 2-ОФМ с канальной скоростью R=1200 битс с использованием временного уплотнения сверточного кодирования с относительной скоростью 12 перемежения и полосой пропускания радиоканала равной 5 кГц.
Таблица 2.10 - Основные параметры радиолиний «Инмарсат-С»
Формат кадра общего канала связи ССС «Инмарсат-С» приводится на рисунке 2.21 где ПКС — распределенная часть пакета кадровой синхронизации; СИ — служебная информация; ИП — информационное поле.
Рисунок 2.21 - Формат кадра общего канала связи ССС «Инмарсат-С»
Длительность кадра Tк1 составляет 864 с. Каждый кадр состоит из 64 пакетов в каждом из которых имеется 162 бита. Первые два пакета кадра являются опорными поскольку в них передаются бюллетени описывающие статистические эксплуатационные характеристики общего канала связи для КСС или БС. Остальные пакеты в кадре используются для передачи различной информации. В каналах сигнализации ССС «Инмарсат-С» передача информации осуществляется на основе ФМ-2 с канальной скоростью R=1200 битс с использованием таких режимов МДВР как случайный доступ тактированная АЛОХА с резервированием и без резервирования временных сегментов сверточного кодирования с относительной скоростью 12 и полосой пропускания 5 кГц[9].
Формат кадра канала сигнализации ССС «Инмарсат-С» приводится на рисунке 2.22 где СинхрС — синхрослово; ИП — информационное поле; ПБ — проверочные биты; ЗП — защитный промежуток.
Рисунок 2.22 - Формат кадра канала сигнализации ССС «Инмарсат-С»
Длительность кадра Tк2 составляет 864 с. Каждый кадр разбит на 28 временных сегментов. В каждом сегменте передается один субкадр состоящий из 316 бит. Субкадры в соседних временных окнах разделены ЗП длительность которых Tзп равна 45 мс. Для функционирования каналов передачи данных в зависимости от величины текущего трафика выделяется различное количество несущих частот. При этом передача информации осуществляется на основе 2-ОФМ с начальной скоростью R=1200 битс с использованием МДВР сверточного кодирования с относительной скоростью 12 и полосой пропускания 5 кГц.
Формат кадра канала передачи данных ССС «Инмарсат-С» приводится на рисунке 2.23 где СН — синхронизация несущей; ТС — тактовая синхронизация; СинхрС — син-хрослово; ИП — информационное поле.
Рисунок 2.23 - Формат кадра канала передачи ССС «Инмарсат-С»
Длительность кадров в данном канале является переменной
где N0 4 Tск=1024 R=085 с. В кадре максимальной длины содержится 5120 бит. Перед началом каждого кадра передается преамбула состоящая из пакетов СН и ТС. Максимальный размер сообщения за один сеанс связи длительностью
где Tнс Tкс — моменты начала и конца сеанса связи не должны превышать 32 Кбайта. В систематизированном виде основные характеристики ССС «Инмарсат-С» приведены в таблице 2.11.
Таблица 2.11 - Основные характеристики ССС «Инмарсат-СМ»
малые суда и наземный малые суда и наземный транспорт
речьфакс передача данных
Частотный диапазон СС (ЗС)
спираль высота 042 м макс. диаметр 012 м
Скорость передачи информации при - телефонной связи битс
- факсимильной связи битс
- передаче данных битс
Сверточн. код с относит. скоростью 12
Общая масса комплекта СС (ЗС)
Потребляемая СС (ЗС) мощность при
– от сети переменного тока В
0×35×45 (портативный вариант)
Продолжение таблицы 2.11
Стоимость за услуги связи
RS 232C X. 25 X. 400
RS 232C X. 25 X. 400 ТФОП
5.3.4 Система спутниковой связи «Инмарсат-М»
Система «Инмарсат-М» («Стандарт-М») разрабатывалась с целью обеспечения услуг прежде всего телефонной связи на основе использования компактных мобильных земных станций (ЗС) абонентами размещающимися на морских и сухопутных подвижных объектах а также индивидуальными пользователями. Система «Инмарсат-М» введена в эксплуатацию в 1993 г. и в ней наряду с телефонной связью предусмотрены факсимильная связь и передача данных. Структура ССС «Инмарсат-М» идентична структуре ССС «Инмарсат-А».
Использование в «Стандарте-М» компактных мобильных ЗС потребовало целого комплекса мер для достижения необходимых для устойчивой связи энергетических характеристик радиолиний ЗС-СР и СР-ЗС. В системе «Инмарсат-М» используются СР установленные на ИСЗ второго и третьего поколения обладающих повышенным энергетическим потенциалом. С целью повышения характеристик помехоустойчивости системы «Инмарсат-М» потребовалось также уменьшение полосы пропускания одного радиоканала до 10 кГц. Принципы управления доступом и протоколы сигнализации в «Стандарте-М» сходны с принятыми в «Стандарте-В». Для обеспечения телефонной связи из-за двухкратного уменьшения полосы пропускания канала связи в «Стандарте-М» по сравнению со «Стандартом-В» возникла необходимость в использовании в связи с чем появилась необходимость перехода от адаптивного кодирования к вокодерной обработке[2021].
Основные параметры характеризующие энергетику радиолиний ССС «Инмарсат-М» для СР установленных на ИСЗ второго поколения приведены в табл. 2.13. В связи с тем что по оптимистическим прогнозам к 2000 г. количество абонентов ССС «Инмарсат-М» может составить порядка 600 тысяч то при переходе к третьему поколению ИСЗ частотный диапазон дополнительно расширен (таблица 2.12).
Таблица 2.12 - Рабочие частоты сети «Инмарсат-М»
Таблица 2.13 - Основные параметры радиолиний «Инмарсат-М»
Для обеспечения предоставляемых ССС «Инмарсат-М» услуг связи требуется набор цифровых каналов номенклатура которых и структура взаимодействия аналогичны набору цифровых радиоканалов используемому в ССС «Инмарсат-В».
Общий канал связи ССС «Инмарсат-М» идентичен общему каналу связи ССС «Инмарсат-В». Отличие между другими каналами в стандартах «В» и «М» обусловлены в основном скоростями передачи информации и форматами кадров. В канале сигнализации ССС «Инмарсат-М» передача информации осуществляется на основе использования 4-ОФМ с канальной скоростью в Кбитс полосой пропускания канала равной 10 кГц сверточным кодированием с относительной скоростью 34 с доступом на основе частотного разделения каналов выделением одного канала на несущую и закреплением несущей за каналом сигнализации (МДЧРОКН)[8].
Формат кадра канала сигнализации ССС «Инмарсат-М» приводится на рисунке 2.24 где СН — синхронизация несущей; ТС — тактовая синхронизация; С — сигнализация; СИ — служебная информация; ПОС — пакет окончания сеанса связи.
Рисунок 2.24 - Формат кадра канала сигнализации ССС «Инмарсат-М
Кадр имеет длительность Tк2=240 мс и состоит из четырех подкадров каждый из которых имеет длительность Tпк=60 мс. Каждый подкадр содержит пакеты синхронизации по несущей и тактовым частотам сигнализации и служебной информации после чего начинается информационное поле разбитое на три информационных пакета в каждом из которых содержится по 128 бит. С целью увеличения пропускной способности и экономии ресурсов в ССС «Инмарсат-М» канал сигнализации может одновременно использоваться для передачи данных и телефонной связи.
Для обеспечения такой унификации каналы передачи данных и телефонной связи имеют одинаковую структуру принцип действия и основные параметры с каналом сигнализации. Форматы кадров каналов передачи данных и телефонной связи ССС «Инмарсат-М» приведены на рисунок 2.25 и 2.26 Сравнительный анализ форматов каналов сигнализации передачи данных и телефонной связи показывает что имеющиеся несущественные различия обусловлены спецификой передаваемой в каналах информации и могут быть учтены путем организации соответствующих режимов работы канала. В систематизированном виде основные характеристики ССС «Инмарсат-М» приведены в таблице 2.11
Рисунок 2.25 – Формат кадров каналов передачи данных «Инмарсат – М»
Рисунок 2.26 - Форматы кадров каналов телефонной связи «Инмарсат-М»
Энергетический расчет спутниковой линии
1 Особенности энергетики спутниковых линий. Цели расчета
Линии спутниковой связи состоят из двух участков: Земля — спутник и спутник — Земля. В энергетическом смысле второй участок является более напряженным из-за ограничений на массу габаритные размеры и энергопотребление бортового ретранслятора лимитирующих его мощность.
Задача расчета состоит в определении вероятности ошибки при передаче сигнала по спутниковой линии связи системы «Инмарсат-С». При условии что приемная станция находится на судне в северных широтах Тихого океана а бортовой ретранслятор на геостационарной орбите с известной подспутниковой точкой.
Основная особенность спутниковых линий — наличие больших потерь сигнала обусловленных затуханием (ослаблением и рассеянием) его энергии на трассах большой физической протяженности. Помимо этого основного затухания в пространстве сигнал в линиях спутниковой связи подвержен влиянию большого числа других факторов таких как поглощение в атмосфере фарадеевское вращение плоскости поляризации рефракция деполяризации и т. д. С другой стороны на приемное устройство спутника и земной станции кроме собственных флуктуационных шумов воздействуют разного рода помехи в виде излучения Космоса Солнца и планет.
Другим немаловажным фактором для взятых в расчет условий является то что приемная станция находится на судне. И вследствие неоднородности водной поверхности находится в движении не только в горизонтальной как в случае с наземными мобильными станциями но и в других плоскостях. Это обстоятельство напрямую выводит нас на зависимость качества приема от угла места и направленных свойств антенны.
2 Определение географических координат (широта и долгота) точки приема
При определении данных параметров будем исходить из того что точка приема должна попадать в зону обслуживания спутника (рисунок 2.10) и тем не менее находиться на её границе для наибольшего увеличения радиотрассы. Выбор района Тихого океана был сделан исключительно из практических для автора соображений.
На рисунке 3.1 отмечена возможная точка нахождения судовой станции «Инмарсат-С» которая имеет приблизительные координаты: 740 северной широты и 1650 восточной долготы. Для расчетов нам будет достаточно точности до градусов т.к. будем иметь ввиду что объект находится в движении.
Рисунок 3.1 Точка нахождения судовой станции «Инмарсат-С»
Выбранная точка попадает в зону обслуживания одного из спутников-ретрансляторов системы «Инмарсат» «Inmarsat-2F3»[8].
Таблица 3.1 - Состав космического сегмента и точки стояния КА системы «Инмарсат»
Атлантический восточный
Атлантический западный
lnmarsat-2F4 (55° з.д.)
lnmarsat-2F2 (155°з.д.) Marecs B2 (152° з.д.)
Inmarsat-2F1 (645°в.д.)
Inmarsat-2F3 (178°в.д.)
Зная спутник-ретранслятор нужно определить его основные параметры прежде всего эффективную изотропную излучаемую мощность в направлении поверхности Земли.
Таблица 3.2 - Основные характеристики Inmarsat-2F3
Спутниковая платформа
Размах панели с солнечными батареями м
70 (общая) 1440(L) + 115(C)
глобальный L-диапазона;
глобальный GPSГлонасс
Количество эквивалентных телефонных каналов
Стоимость КА млн. дол.
3 Расчет наклонной дальности азимута и угла места судовой станции
Для решения задачи энергетического расчета радиолинии необходимо знать геометрические соотношения определяющие взаимное расположение земной станции и спутника. Например для правильной ориентации антенны земной станции необходимо знать ее угол места и азимут α.
Азимут – это угол отсчитываемый в горизонтальной плоскости по часовой стрелке от направления на Северный полюс до направления от земной станции на спутник.
Угол места – это угол отсчитываемый в вертикальной плоскости от касательной к точке приема до направления от земной станции на спутник.
Наклонная дальность – это расстояние от земной станции до спутника.
Для определения наклонной дальности воспользуемся формулой:
где = 6378 км – радиус Земли;
H = 35786 км – высота геостационарной орбиты;
- долгота судовой станции;
- долгота подспутниковой точки;
- широта судовой станции.
Значение угла места найдем как:
Рассчитаем наклонную дальность азимут и угол места для судовой станции:
4 Расчет энергетических параметров спутниковой линии связи
4.1 Расчет мощности сигнала на входе судовой станции
Мощности сигнала на входе судовой станции определяется как:
где - уровень сигнала на входе земной станции дБВт;
- эквивалентная изотропно-излучаемая мощность (ЭИИМ) на выходе спутника дБВт;
- коэффициент передачи (по мощности) волноводного тракта (КПД тракта) судовой станции дБ;
- коэффициент усиления антенны относительно изотропного излучателя земной станции дБ;
- ослабление сигнала в тракте распространения на участке от спутника до земной станции дБ.
Ослабление сигнала в тракте распространения рассчитываются как:
где - потери энергии сигнала в свободном пространстве дБ;
- дополнительные потери энергии сигнала дБ.
Затухание энергии сигнала в свободном пространстве определяемое уменьшением плотности потока мощности при удалении от излучателя:
где d – наклонная дальность км;
Дополнительные потери определяются как:
где - потери энергии сигнала в атмосфере дБ;
- потери энергии сигнала из-за рефракции и неточности наведения антенны дБ;
- поляризационные потери энергии сигнала дБ.
4.2 Расчет дополнительных потерь
4.2.1 Потери энергии сигнала в атмосфере
Потери энергии сигнала в атмосфере находятся как:
где - затухание радиоволн в спокойной атмосфере дБ;
- затухание радиоволн в дожде дБ.
Затухание радиоволн в невозмущенной атмосфере обусловлено в основном поглощением кислородом и водяным паром тропосферного слоя а также ионосферой.
На частотах выше 1 ГГц ионосферные потери становятся весьма малыми (менее 00025 дБ) и их можно не учитывать. Значение может быть определено по рисунку 3.2 в зависимости от частоты радиосигнала и угла места.
Рисунок 3.2 – Зависимость потерь радиосигнала в спокойной атмосфере от частоты
Свой вклад в общее ослабление радиосигналов в атмосфере могут вносить находящиеся в ней частицы различных веществ воды в виде гидрометеоров (дождь снег туман град облака) а также пыли и дыма. Ослабление в данном случае обусловлено рассеянием и поглощением части энергии электромагнитных колебаний. Затухание радиосигналов пропорционально относительному размеру частиц по отношению к длине волны их концентрации и диэлектрической проницаемости. Частицы пыли и дыма благодаря их малым относительным размерам и низкой диэлектрической проницаемости практически никакого влияния на ослабление сигналов в рассматриваемом диапазоне частот не оказывают. Влияние кристаллов льда в виде ледяных облаков сухого снега и града не ощущается поскольку диэлектрическая проницаемость льда существенно ниже чем воды. Влияние водяных облаков и тумана так же мало из-за малого размера и концентрации частиц в этих образованиях (диаметр капель менее 02 мм). В наибольшей степени радиосигналы ослабляются крупными частицами мокрого снега и града однако в большинстве регионов эти природные явления наблюдаются весьма редко поэтому обычно их влиянием пренебрегают. Существенное влияние па ослабление сигналов оказывает дождь[3].
Затухание сигнала в дожде определяется с использованием рисунка 3.3.
Рисунок 3.3 – Зависимость потерь радиосигнала в дожде от частоты
Потери энергии сигнала в атмосфере согласно формуле (3.8):
4.2.2 Потери энергии сигнала из-за рефракции и неточности наведения антенны
Рефракция - это искривление траектории сигнала при прохождении через атмосферу (ионосферу и тропосферу). Величина ионосферной рефракции обратно пропорциональна квадрату частоты и становится пренебрежимо малой при частоте большей 4 ГГц. Тропосферная рефракция не зависит от частоты и составляет десятые доли градуса.
При автоматическом наведении антенн по максимуму приходящего сигнала или как в нашем случае использование ненаправленных антенн влияние рефракции практически исключается. Еще одна составляющая потерь — потери из-за неточности наведения антенн земных станций на ИСЗ. Этот вид потерь строго говоря носит пока никем не описанный для данных условий характер и может существенно увеличить общие потери. Пока примем его за 1 дБ и вернемся к нему в дальнейшем. Отметим так же что влияние рефракции пренебрежимо мало в диапазонах 64 ГГц и выше.
4.2.3 Поляризационные потери энергии сигнала
Поляризационные потери можно разделить на три составляющие: потерь связанные с эффектом Фарадея несогласованностью поляризаций антенн и с деполяризацией сигналов в атмосфере.
С влиянием атмосферы связаны эффект Фарадея и вытекающее из него следствие — фазовая дисперсия сигналов. Как известно эффект Фарадея обусловлен тем что при распространении линейно поляризованной волны через атмосферу под действием магнитного поля Земли происходит расщепление этой волны на две составляющие которые распространяются в ионосфере с различными скоростями. Следовательно между ними появляется фазовый сдвиг который приводит к повороту плоскости поляризации суммарной волны. Эффект Фарадея приводит к заметному изменению направления вектора поляризации на частотах ниже 5 ГГц; на частотах выше 10 ГГц с этим явлением можно не считаться. Во избежание этого на частотах ниже 10 ГГц в спутниковых системах используется исключительно круговая поляризация.
Потери вызванные несогласованностью поляризации возникают в результате изменения взаимной ориентации антенн ЗС и спутника что имеет решающее значение при использовании линейной вертикальной или горизонтальной поляризации. Возникающие при этом потери могут доходить до 10 дБ однако использование круговой поляризации позволяет сделать эту составляющую поляризационных потерь пренебрежимо малой[11].
Потери из-за деполяризации радиоволн в осадках обусловлены несферичностью формы и особенностью траекторий падения капель дождя что приводит к различному влиянию осадков на вертикальную и горизонтальную составляющие радиоволн с круговой поляризацией. Эффект деполяризации радиоволн с линейной поляризацией вызывает намного меньшие потери чем в случае с круговой. Очевидно также что этот вид потерь носит статистический характер связанный со статистикой выпадения дождей в связи с чем такой же характер будут носить и результирующие поляризационные потери.
В целях снижения результирующих поляризационных потерь в полосах частот ниже 10 ГГц используют только круговую поляризацию.
Таким образом дополнительные потери определяемые по формуле (3.7) составят:
Суммарное ослабление сигнала в тракте распространения рассчитанное по формуле (3.5):
Коэффициент усиления антенны относительно изотропного излучателя судовой станции учитывая что используется коническая спиральная антенна высотой 014 м найдем по формуле 3.9[12]
где - высота антенны м;
Коэффициентом передачи (по мощности) волноводного тракта судовой станции можно пренебречь. Так как приемник и антенна терминала «Инмарсат-С» в нашем случае TT-3026LM находится в сборе с приемником.
Мощность сигнала на входе земной станции определяемая по формуле (3.4) составит:
4.3 Расчет тепловых шумов на входе приемника земной станции
Полная мощность шума на входе приемника земной станции определяется как:
где - постоянная Больцмана ВтГц×К
- эквивалентная (энергетическая) шумовая полоса приемника Гц;
- суммарная эквивалентная шумовая температура приемной станции приведенная к облучателю антенны К.
Шумовая полоса приемника определяется как:
где В – скорость передачи Битс;
М – вид применяемой модуляции (2-ОФМ).
Шумовая полоса приемника:
Значение суммарной эквивалентной шумовой температуры приемного устройства входящей в (3.10) определяется шумами антенны волноводного тракта приемной станции и собственными шумами приемника. Для практических расчетов все составляющие суммарной шумовой температуры удобно пересчитать к облучателю приемной антенны:
где ТА — результирующая шумовая температура антенны К;
Т0 = 290 К - физическая температура окружающей среды;
- коэффициент передачи (по мощности) волноводного тракта приемной станции от облучателя антенны до входа приемника;
ТПР - собственная шумовая температура приемника К.
В свою очередь для приемной антенны земной станции и спутника:
где - шумовая температура обусловленная шумами атмосферы и зависящая от угла места ;
- шумовая температура обусловленная тепловым излучением Земли;
- шумовая температура обусловленная шумами космического происхождения;
— коэффициент учитывающий усредненный уровень боковых и задних лепестков диаграммы направленности антенны.
Шумовая температура атмосферы определяется излучением спокойной атмосферы и влиянием осадков. Это явление объясняется законом термодинамического равновесия согласно которому среда (атмосфера осадки) излучает такое же количество энергии которое поглощает. Таким образом эта составляющая носит статистический характер связанный с потерями в спокойной атмосфере и дождях зависит от частоты и угла места. Шумовую температуру атмосферы определяем по рисунку 3.4 – зависимость шумовой температуры атмосферы (с учетом осадков) от частоты и угла места.
Рисунок 3.4 - Зависимость шумовой температуры атмосферы от частоты и угла места
Шумовая температура Земли строго говоря тоже зависит от угла места однако в практических случаях может быть положена равной 290 К.
Шумы космического происхождения определяются в основном излучениями Галактики Солнца и Луны. При этом усредненная температура шумов Галактики пренебрежимо мала в полосах частот 64 ГГц и выше и не превышает 10 К на частотах более 2 ГГц при любых углах места. В то же время излучение Солнца может полностью нарушить связь при попадании в главный лепесток диаграммы направленности антенны. Однако влияние этого явления можно свести к минимуму с помощью предварительного учета взаимного расположения спутника и Солнца. Излучение Луны оказывает еще меньшее влияние так как ее шумовая температура на несколько порядков ниже шумовой температуры Солнца. Таким образом в большинстве практических случаев составляющая может быть положена равной нулю[5].
Шумовая температура приемника обусловлена его собственными тепловыми шумами зависит от типа приемника и в основном определяется шумовой температурой входного малошумящего усилителя.
Шумовую температуру приемника судовой станции зная коэффициент усиления антенны можно найти из добротности приведенной в технических характеристиках самого терминала (таблица 2.5.3.7).
G ТПр = 0005; ТПр = G0005 = 5040005 = 1008К
В связи с расположением приемника и антенны в одном корпусе .
Коэффициент учитывающий усредненный уровень боковых и задних лепестков диаграммы направленности антенны примем равным единице исходя из того что спиральная антенна имеет сферическую диаграмму направленности.
Рассчитаем суммарную эквивалентную температуру судовой станций:
Полная мощность шума на входе приемника судовой станции:
4.4 Расчет отношения сигналшум приведенного ко входу приемника
Отношение сигнал-шум на входе судовой станции определяется по формуле (3.14):
Оценка стоимости объекта интеллектуальной собственности
В данном дипломном проекте произведены исследования факторов влияющих на качество связи систем спутниковой связи с подвижными объектами. Данная работа включает в себя основную теорию подробное исследование существующих стандартов ССС «Инмарсат» практический расчет энергетических параметров радиолинии на примере системы «Инмарсат-С» при использовании её на судах рассмотрение вопросов наведения антенн судовых станций и пр.
Экономический эффект от данной работы проявляется в экономии трудовых материальных и финансовых ресурсов за счет сокращения затрат труда и сроков внедрения. В данном дипломном проекте проблематично выполнить сравнительную оценку работы в силу отсутствия базы сравнения. Поэтому производится только расчет затрат на проведение работ согласно методике Н.С. Кичайкина и Е.И. Чернышевской.
Для определения затрат используется метод экспертных оценок. При определении затрат методом экспертных оценок совместно с затратным методом проводится оценка трудозатрат несколькими экспертами и на основании полученных данных производится расчет средней оценки.
В данном дипломном проекте в качестве экспертов выступают студент выполняющий работу и руководитель дипломного проекта. Для оценки времени на разработку дипломного проекта необходимо определить этапы его создания: анализ литературы анализ требований анализ полученной информации написание.
На основании оценок затрат времени определяется средняя оценка по формуле 4.1:
где: t – среднее время полученное на основании экспертных оценок дн;
tр – затраченное время по оценке руководителя дн;
tа – затраченное время по оценке автора дн.
Оценка времени производится по трем критериям: a m bi – наибольшая возможная величина затрат для i-й компоненты программного обеспечения.
Результаты расчета средней оценки затрат времени приводится в таблице 4.1.
Используя средние оценки рассчитываются математические ожидания величин затрат и стандартные отклонения по каждому этапу разработки программы и коэффициенты вариации.
Математические ожидания затрат времени рассчитываются по формуле 4.2.
Таблица 4.1 – Оценка затрат времени на исследование в днях
Разработка плана исследования
Теоретическое исследование стандартов ССС «Инмарсат»
Практический энергетический расчет радиолинии
Анализ итогов расчетов и всей исследовательской работы
Оформление результатов исследования
Стандартное отклонение рассчитывается по формуле 4.3.
После расчета математического ожидания по каждому этапу определяется общая величина математического ожидания как сумма математических ожиданий всех этапов (формула 4.4):
Общая величина стандартного отклонения определяется как корень из суммы квадратов стандартных отклонений по всем этапам (формула 4.5):
Для оценки согласованности мнений экспертов рассчитывается коэффициент вариаций по формуле:
где i – стандартное отклонение на i-том этапе
МОi – математическое ожидание затрат времени на i-том этапе.
Если V≤03 то мнения экспертов согласованы.
Результат определения затрат времени на данное исследование по методу экспертных оценок математическое ожидание затрат времени стандартное отклонение и коэффициент вариаций приводится в таблице 4.2
Таблица 4.2 – Затраты времени математическое ожидание затрат времени стандартное отклонение и коэффициент вариаций
Средняя величина затрат времени дн
Математи-ческое ожидание затрат времени дн
Стандартное отклонение дн
Коэффициент вариаций
Так как общий коэффициент вариаций V=026 т.е. меньше 03 то считается что мнения экспертов полностью согласованы.
Себестоимости объекта интеллектуальной собственности включает в себя:
Затраты на заработную плату
Оплату машинного времени
Расчет себестоимости объекта интеллектуальной собственности осуществляется по формуле 4.7.
где З – среднемесячная зарплата работника университета согласно планового экономического отдела СибГУТИ равная 5528 рублям;
m – количество рабочих дней в месяце (m = 21 день);
К – коэффициент учитывающий отчисления в виде единого социального налога (26%) и отчисления в фонд предупреждения травматизма (02%) в сумме получается 262% К = 1262;
t1 – общее время затраченное на анализ дни;
t0 – время затраченное на расчеты и составлении отчета о проделанной работе с использованием компьютера дни;
Кн – коэффициент учитывающий накладные расходы организации (отопление освещение уборка и так далее) (Кн = 05-08 для учебных заведений);
Смч – себестоимость часа машинного времени (Смч = 25 руб.).
Себестоимость работы составит:
Цена разрабатываемого программного продукта с учетом рентабельности 20% будет определяться по формуле 4.8.
Ц=С*(1+(Р100)) (4.8)
где Ц – цена программы руб;
С – себестоимость предлагаемого программного продукта руб;
Р – рентабельность (Р=20%)
Ц= *(1+(20100))=262956 руб
Цена разрабатываемого программного продукта с учетом НДС будет определяться по формуле 4.9.
где ЦНДС – цена программы с учетом НДС.
ЦНДС=262956 *118=31029 руб
Довольно таки большие затраты на работу обусловлены высокими затратами времени и обработки теоретического материала. Но данная работа дает более глубокое понятие о работе ССС «Инмарсат» в целом и применении судовой станции системы «Инмарсат-С» на море в частности. Тем самым давая основания для боле глубокого исследования наведения всенапрвленных антенн в морских условиях.
Безопасность жизнедеятельности
1 Основные положения
Радиосвязь является одним из важнейших средств обеспечения безопасности мореплавания охраны человеческой жизни на море и оперативно-диспетчерского руководства работой флота и береговыми предприятиями[16].
При технической эксплуатации судовых средств радиосвязи следует руководствоваться: прилагаемыми заводами-изготовителями к аппаратуре техническими описаниями и инструкциями формулярами принципиальными схемами и эксплуатационными документами на установку и монтаж аппаратуры радиосвязи.
Для технической эксплуатации судовых средств радиосвязи на каждом судне должны храниться: технические описания и инструкции по эксплуатации; формуляры; принципиальные схемы и эксплуатационные документы на установленные средства радиосвязи; лицензия судовой радиостанции; вахтенный журнал радиостанции; журнал учета технического осмотра и ремонта оборудования; план-график проведения профилактических работ; Правила техники безопасности на судах морского флота; Правила по конвенционному оборудованию морских судов технической эксплуатации средств радиосвязи на судах ММФ.
Лица обслуживающие судовые средства радиосвязи обязаны знать и выполнять действующие Правила техники безопасности на судах морского флота. Кроме этого следует руководствоваться Правилами технической эксплуатации судового электрооборудования.
2 Организация и общие принципы технического обслуживания
К технической эксплуатации судовых средств радиосвязи допускаются лица имеющие квалификацию и диплом соответствующие требованиям Регламента радиосвязи прошедшие проверку знаний в БЭРНК и имеющие заключение служб связи и электрорадионавигации об их соответствии квалификации.
Для обеспечения технически грамотного и безаварийного обслуживания судовых средств связи судовые радиоспециалисты обязаны знать: принципиальные электрические схемы схемы электрических соединений чертежи установки и монтажа всех судовых средств радиосвязи технические описания и инструкции по эксплуатации прилагаемые к аппаратуре заводами-изготовителями Правила техники безопасности на судах морского флота Правила по конвенционному оборудованию морских судов и другие регламентирующие документы.
В период плавания обслуживающий персонал обязан:
обеспечивать нормальную работу судовых средств связи;
строго соблюдать регламентированные режимы работы осуществляя за ними постоянный контроль;
устранять все замеченные неполадки в работе радиооборудования;
при открытии вахты проверять в действии исправность всей радиоаппаратуры состояние источников питания и антенных устройств. Закрытие вахты при неисправной радиоаппаратуре не допускается. Судовые радиоспециалисты обязаны принимать все меры к устранению обнаруженных неисправностей;
в случае аварии судна приведшей к обесточиванию радиорубки или выходу из строя основных средств радиосвязи ремонт которых не может быть произведен в судовых условиях или если ликвидация повреждения займет больше времени чем позволяет аварийная обстановка обслуживающий персонал должен включить резервную (аварийную) аппаратуру для передачи имеющейся корреспонденции после чего приступить к устранению неисправности сообщив о ней капитану либо лицу его замещающему.
Начальник радиостанции судна обязан:
обеспечивать эффективное использование всех судовых средств радиосвязи находящихся на гарантийном обслуживании;
точно выполнять инструкции по эксплуатации и обслуживанию судовых средств радиосвязи;
производить изучение и проверку эксплуатационных особенностей средств радиосвязи выявлять дефекты и неисправности в их работе фиксировать в формулярах количество часов наработки на отказ вышедших из строя элементов;
своевременно составлять обоснованный рекламационный акт установленной формы;
при технической эксплуатации судовых средств радиосвязи в период гарантийного обслуживания судоремонтным заводом судовая администрация должна вызывать специалистов судоремонтного завода для устранения возникших неисправностей;
ремонт судовых средств радиосвязи после окончания гарантийного срока обслуживания[17].
Основными признаками исправного технического состояния аппаратуры являются:
соответствие технических параметров и характеристик данным указанным в формуляре на радиоаппаратуру;
безотказность в работе систем автоматики блокировки сигнализации и контроля;
четкость срабатывания всех механизмов вращения переключения коммутации а также надежность крепления и амортизации;
соответствие сопротивления изоляции антенн и внешнего монтажа установленным нормам.
Формуляры на аппаратуру судовых средств радиосвязи ведутся обслуживающим персоналом за которым она закреплена. В формуляры вносятся следующие сведения:
неисправности возникающие в процессе эксплуатации (указываются дата и время выхода из строя характер неисправности причина неисправности количество часов наработки на отказ принятые меры по устранению неисправности расход ЗИПа);
проведенное техническое обслуживание (указываются дата вид технического обслуживания замечания о техническом состоянии);
периодический контроль основных параметров согласно регламенту технического обслуживания на радиоаппаратуру;
конструктивные и схемные изменения произведенные в процессе эксплуатации и ремонта (указываются дата проведения изменения кем разрешено изменение содержание проведенных работ отклонение параметров после проведенных изменений);
итоговый учет работы аппаратуры по годам (указываются год количество отработанных часов за год количество отработанных часов с начала эксплуатации);
замена составных частей за время эксплуатации (указываются снятая часть - наименование и обозначение заводской номер количество отработанных часов причина выхода из строя; вновь установленная часть - наименование и обозначение заводской номер дата замены).
3 Правила техники безопасности при работе с судовыми средствами радиосвязи
Лица обслуживающие средства радиосвязи должны знать и точно выполнять Правила техники безопасности на судах морского флота и правила техники безопасности указанные в заводских инструкциях по эксплуатации радиоаппаратуры.
Все ремонтные и регулировочные работы следует производить при выключенных источниках питания и лишь после полного разряда всех конденсаторов радиоустройства. Выполнение работ при включенной аппаратуре допустимо только в присутствии не менее двух человек. При этом необходимо пользоваться защитными средствами: резиновыми ковриками инструментом с изолированными ручками диэлектрическими перчатками и т.д. испытанными на диэлектрическую прочность.
Работать электрическим инструментом (дрель паяльник и т.д.) разрешается только в диэлектрических перчатках и обуви или стоя на диэлектрическом коврике.
При проведении ремонтных и наладочных работ с периферийными устройствами необходимо у прибора с органами включения питания вывесить запрещающую табличку "Не включать - работают люди".
Запрещается эксплуатация радиоаппаратуры в раскрытом виде. При работе средств радиосвязи (радиопередатчики радиоприемники усилители источники питания и т.д.) все блоки должны находиться на своих штатных местах зажимные винты должны быть завернуты крышки закрыты а боковые стенки установлены на свои места[17].
Замена плавких предохранителей должна производиться при включенном питании. Запрещается ставить предохранители рассчитанные на большую силу тока чем предусмотрено схемой.
Все корпуса приборов должны быть заземлены на корпус судна.
Все работы в антенном посту судового терминала спутниковой связи должны производиться после отключения питания и полной остановки маховиков гироплатформы.
При необходимости проведения работ в антенном посту необходимо соблюдать осторожность при работе с вращающимися частями антенны и выполнять правила техники безопасности при работе на электроустановках напряжением до 1000 В.
В случае возгорания радиоаппаратуры необходимо пользоваться только углекислотными огнетушителями. При пожаре следует включить аварийную сигнализацию затем приступить к его ликвидации.
Для снижения уровня напряженности электромагнитных полей ВЧ УВЧ и СВЧ представляющих большую опасность для здоровья обслуживающего персонала и членов судового экипажа следует:
экранировать и размещать радиопередатчики в отдельных экранированных помещениях;
осуществлять дистанционное управление радиопередатчиками:
экранировать фидеры антенн;
использовать экранированные коммутаторы для коммутации электромагнитной энергии или коммутаторы размещенные в экранированных помещениях с дистанционным управлением;
шунтировать металлическими перемычками переходные контакты в антенных и верхнепалубных сооружениях;
использовать защитные экраны и индивидуальные защитные очки ОРЗ-5 с пленкой двуокиси олова а также защитную одежду из ткани с микропроводом при необходимости проведения работ в зоне излучения антенн с интенсивностью выше допустимой.
Каждая радиостанция должна быть снабжена одним комплектом: защитные очки и защитная одежда.
Категорически запрещается:
проверять наличие напряжения в цели "на искру";
производить пайку под напряжением;
ремонтировать аппаратуру включенную в электросеть в сырых помещениях имеющих токопроводящие полы;
брать кинескоп за горловину при его снятии и установке.
При приготовлении электролита и его заливке в аккумуляторные батареи защищать глаза кожу и одежду от попадания твердой щелочи и раствора для чего необходимо надевать защитные очки резиновые перчатки и резиновый фартук.
4 Требования безопасности при эксплуатации антенно-мачтовых сооружений
Работы по монтажу и эксплуатации антенно-мачтовых сооружений (устройств) (АМС) разрешаются лицам не моложе 18 лет прошедшим медицинский осмотр допущенным к работе на высоте и прошедшим специальную подготовку.
Запрещается поднимать на мачты и башни и проводить какие бы то ни было работы во время грозы или приближении ее при сильном ветре гололеде дожде и снегопаде.
Опасной зоной вокруг опор (мачт башен) при работах на них во время гололеда считается зона граница которой отстоит из основания опоры на 13 ее высоты. На это расстояние запрещается подходить к основанию опоры. В гололедных районах при размещении зданий проходов проездов в пределах опасной зоны следует предусматривать меры защиты людей от гололеда (ограждения предупредительные знаки и т. п.)
Нельзя проводить работы на мачтах башнях антеннах фидерных линиях и в антенных павильонах находящихся под напряжением выше 12 В. Перед работой на АМС должен быть отключен фидер антенны от антенного переключателя или передатчика выключен общий рубильник и вывешены плакаты «Не включать! На антенне работают!».
Работать на опорах антеннах фидерах можно только при отключенных фидерах от данного передатчика. На месте работ должны быть также установлены переносные заземления обеспечивающие минимальное наведение ЭДС от других АМС находящихся под напряжением. При работе на АМС необходимо пользоваться брезентовыми рукавицами или кожаными перчатками чтобы уберечь руки от ожога. На фидерных опорах и порталах с несколькими фидерами из которых хотя бы один находится под напряжением должны работать не менее двух человек. Противофазные провода участка фидера передающей антенны на которой ведутся работы должны быть закорочены между собой с обеих сторон и заземлены.
Если на одной опоре или одном портале находятся несколько фидерных линий передающих антенн и проходят они более чем в один ярус а нижний ярус находится под напряжением то работать на верхнем ярусе запрещается.
В тех случаях когда на опоре мачте башне находится постоянно действующее оборудование нескольких радиопредприятий работы на АМС проводятся также по нарядам которые выписывает каждое предприятие для работы на своем оборудовании но при обязательном согласовании с головным предприятием на балансе которого находится опора мачта башня. Работы на АМС разрешается проводить только в дневное время суток (за исключением аварийных случаев). Для подъема людей и грузов на металлические и железобетонные мачты и башни применяются лифты и специальные подъемные приспособления (люльки лебедки с ручным или электрическим приводом) которые отвечают требованиям безопасности изложенным в ПТБ при сооружении и эксплуатации радиопредприятий[15].
Подъем на деревянные опоры высотой до 16 м разрешается с обязательным применением предохранительного пояса и после проверки натяжения оттяжек и вертикальности мачт. Применение предохранительного пояса тоже обязательно и при подъеме на люльке или по лестнице для прикрепления к люльке или конструкции мачты башни во время подъема и работы. Подниматься и работать на АМС должны обязательно в защитных касках и специальной обуви (сапоги ботинки без металлических гвоздей и подковок).
Освещение исключительно важно для здоровья человека. С точки зрения безопасности труда зрительная способность и зрительный комфорт чрезвычайно важны.
Недостаточное освещение вызывает зрительный дискомфорт выражающийся в ощущении неудобства или напряженности. Длительное пребывание в условиях зрительного дискомфорта приводит к отвлечению внимания уменьшению сосредоточенности зрительному и общему утомлению. Кроме создания зрительного комфорта свет оказывает на человека психологическое физиологическое и эстетическое воздействие. Свет — один из важнейших элементов организации пространства и главный посредник между человеком и окружающим его миром. Неудовлетворительная освещенность в рабочей зоне может являться причиной снижения производительности и качества труда получения травм.
Для того чтобы обеспечить условия необходимые для зрительного комфорта в системе освещения должны быть реализованы следующие предварительные требования:
однородное освещение;
оптимальная яркость;
соответствующая контрастность;
правильная цветовая гамма;
отсутствие стробоскопического эффекта или мерцания света.
Освещение подразделяется на естественное искусственное и совмещенное. Естественный свет лучше по своему спектральному составу чем искусственный создаваемый любыми источниками света. Для оценки использования естественного света введено понятие коэффициента естественной освещенности (КЕО) и установлены минимальные допустимые значения КЕО. При недостатке освещенности от естественного света используют искусственное освещение создаваемое электрическими источниками света. По своему конструктивному исполнению искусственное освещение может быть общим общим локализованным и комбинированным.
Кроме минимально-допустимой величины КЕО и доли общего освещения в комбинированном освещении в соответствии с нормами (СНиП 23-05-95) устанавливается величина минимально-допустимой освещенности (это основной нормируемый параметр)[14].
Шум звукового диапазона на производстве приводит к снижению внимания и увеличению ошибок при выполнении работы. В результате снижается производительность труда и ухудшается качество выполняемой работы. Шум замедляет реакцию человека что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.
Шум влияет на весь организм человека. Он угнетает центральную нервную систему вызывает изменения скорости дыхания и пульса способствует нарушению обмена веществ возникновению сердечно-сосудистых заболеваний язвы желудка гипертонической болезни может привести к профессиональному заболеванию. Шум с уровнем звукового давления до 30 45 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звука до 40 70 дБ создает дополнительную нагрузку на нервную систему вызывает ухудшение самочувствия и при длительном воздействии может стать причиной неврозов.
Нормирование шума звукового диапазона осуществляется двумя методами: по предельному спектру уровня звука и по дБА.
Первый метод является основным для постоянных шумов. По этому методу устанавливаются предельно допустимые уровни (ПДУ) звукового давления в девяти октавных полосах со среднегеометрическими значениями частот 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Гц. В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 шум на рабочих местах не должен превышать установленные значения.
Для тонального и импульсного шума допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ меньше значений указанных в ГОСТ 12.1.003-83.
ПДУ инфразвукового давления установлено СНиП 2.2.41.8.583—96. Общий уровень звукового давления для работ различной степени тяжести не должен превышать 100 дБ для работ различной степени интеллектуально-эмоциональной напряженности — не более 95 дБ.
Нормы для ультразвука определены ГОСТ 12.1.001—89. Для ультразвука распространяющегося воздушным путем допустимые уровни звукового давления (УЗД) установлены для диапазона частот 125 100 кГц. ПДУ звукового давления изменяются от 80 дБ для частоты 125 кГц до 110 дБ для диапазона частот 315 100 кГц.
Вибрация относится к вредным факторам обладающим высокой биологической активностью. Внутренние органы человека можно рассматривать как колебательные системы с упругими связями. При совпадении собственных частот внутренних органов человека и отдельных частей его тела с частотой вынужденной вибрации возникает явление резонанса при котором резко возрастает амплитуда колебаний органов и частей тела. При этом могут возникнуть болевые ощущения в отдельных органах а при очень высоких уровнях вибрации — даже травмы разрывы связок артерий. При частотах вибрации менее 16 Гц кроме явлений резонанса у человека возникает подавленное состояние чувство страха тревоги угнетается центральная нервная система.
Нормирование вибрации осуществляется по ГОСТ 12.1.012—90 и СНиП 2.2.42.1.8.566—96. Устанавливаются допустимые значения виброскорости и виброускорения а также их логарифмические уровни. Допустимые значения устанавливаются отдельно для общей и локальной вибрации.
7 Электромагнитные поля и излучения
Длительное воздействие на человека электромагнитных полей (ЭМП) промышленной частоты (50 Гц) приводит к расстройствам которые субъективно выражаются жалобами на головную боль в височной и затылочной области вялость расстройство сна снижение памяти повышенную раздражительность апатию боли в сердце нарушение ритма сердечных сокращений. Могут наблюдаться функциональные нарушения в центральной нервной системе а также изменения в составе крови.
Воздействие ЭМИ радиочастотного диапазона (РЧ-диапазона) определяется плотностью потока энергии частотой излучения продолжительностью воздействия режимом облучения (непрерывное прерывистое импульсное) размером облучаемой поверхности тела индивидуальными особенностями организма. Воздействие ЭМИ может проявляться в различной форме — от незначительных изменений в некоторых системах организма до серьезных нарушений в организме. Поглощение организмом человека энергии ЭМИ вызывает тепловой эффект. Начиная с определенного предела организм человека не справляется с отводом теплоты от отдельных органов и их температура может повышаться. В связи с этим воздействие ЭМИ особенно вредно для тканей и органов со слаборазвитой сосудистой системой и недостаточным кровообращением (глаза мозг почки желудок желчный и мочевой пузыри). Облучение глаз может привести к ожогам роговицы а облучение ЭМИ СВЧ-диапазона — к помутнению хрусталика — катаракте.
Нормирование ЭМИ РЧ-диапазона осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.006-84. Для диапазона частот от 300 МГц до 300 ГГЦ допустимая плотность потока энергии за рабочий день (рабочую смену) не должна превышать значения 200 (мкВтсм2)×ч.
8 Электробезопасность
Электрический ток оказывает на человека термическое электролитическое биологическое и механическое воздействие.
Термическое воздействие тока проявляется ожогами отдельных участков тела нагревом до высокой температуры органов что вызывает в них значительные функциональные расстройства.
Электролитическое воздействие в разложении различных жидкостей организма (воды крови лимфы) на ионы в результате чего происходит нарушение их физико-химического состава и свойств.
Биологическое действие тока проявляется в виде раздражения и возбуждения живых тканей организма судорожного сокращения мышц а также нарушения внутренних биологических процессов.
Действие электрического тока на человека приводит к травмам или гибели людей.
Наиболее опасен ток промышленной частоты - 50 Гц. Постоянный ток и ток больших частот менее опасен и пороговые значения для него больше. Для постоянного тока пороговый неотпускающий ток — 50 80 мА; для тока с частотой 50 Гц – 10 15мА.
Предельно допустимые напряжения прикосновения и токи для человека устанавливаются ГОСТ 12.1.038—82 при постоянном тока и частотой 50 Гц. Для переменного тока частотой 50 Гц допустимое значение напряжения прикосновения составляет 2 В а силы тока — 03 мА; для постоянного тока — 8 В и 1 мА. Указанные данные приведены для продолжительности воздействия тока не более 10 мин в сутки[14].
Для защиты от поражения электрическим током применяются следующие технические меры защиты.
Электрическая изоляция токоведущих частей. От состояния изоляции токоведущих частей в значительной мере зависит безопасность обслуживания электроустановок. Качество изоляции характеризуют ее сопротивлением току утечки. Регулярно контролируют ее сопротивление или проводят испытания изоляции повышенным напряжением. Первый способ используют в сетях напряжением и до и выше 1000 В а второй - выше 1000 В.
Блокировки являются эффективным средством защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям. В электротехнических установках радиовещания и радиосвязи применяют электрическую и механическую блокировки. Блокировкой оборудуют двери ограждения и шкафов причем электрическая и механическая блокировки должны быть независимы.
Электрическую блокировку нужно строить по принципу самоконтроля заключающегося в том что схема в нормальном состоянии должна находиться под напряжением. При этом любое нарушение (пропадание питания обрыв плохой контакт и т. д.) будут вызывать срабатывание блокировки и отключение напряжения с электроустановки.
Сигнализация безопасности не является средством устранения опасности непосредственной защиты. Однако она привлекает внимание к наличию опасности и позволяет принять меры предосторожности. Осуществляют сигнализацию безопасности как правило с помощью ламп.
Применение малых напряжений 50 и 12 В для питания переносного электроинструмента переносных светильников паяльников. Источниками малого напряжения наиболее часто являются специальные трансформаторы имеющие повышенную изоляцию между обмотками.
Защитное заземление - это преднамеренное соединение с землей нетоковедущих металлических частей электротехнического оборудования. Защитное заземление снижает до безопасного значения напряжение на корпусе относительно земли возникающее на нетоковедущих частях электроустановок при замыкании на корпус при повреждении изоляции токонесущих проводников. Заземляющее устройство содержит заземлитель- электроды соединенные между собой и находящиеся в непосредственном соприкосновении с землей и заземляющие проводники соединяющие заземляющие части электроустановки с заземлителем.
При этом не допускается последовательное включение заземляющего оборудования т. е. такое соединение при котором корпус одного электроаппарата соединен с шиной непосредственно а корпус другого - с корпусом первого электроаппарата.
Зануление — преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки могущих оказаться под напряжением с глухозаземленной нейтралью. Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание. Это вызывает срабатывание защиты и тем самым автоматически отключает от сети поврежденную электроустановку.
Защитное отключение - достаточно эффективная мера защиты людей от опасности поражения электрическим током при прикосновении к поврежденной электроустановке. Его можно применять как самостоятельную защитную меру когда устройство заземления или зануления затруднено по каким-либо причинам. Принцип работы устройства защитного отключения заключается в том что оно постоянно контролирует выбранный параметр например сопротивление изоляции и отключает электроустановку от сети при отклонении значения этого параметра от заданного.
Использование электрозащитных средств. Электрозащитные средства изолируют человека от токоведущих или заземленных частей а также от земли. Их делят на основные и дополнительные.
Основные электрозащитные средства имеют изоляцию способную длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановки и поэтому позволяют касаться токоведущих частей находящихся под напряжением. К ним в электроустановках напряжением выше 1000 В относятся изолирующие штанги изолирующие и электроизмерительные клещи указатели напряжения. В электроустановках напряжение до 1000 В основными электрозащитными средствами являются диэлектрические перчатки и слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками.
К дополнительным защитным средствам в электроустановках напряжением выше 1000 В относятся диэлектрические перчатки; боты; ковры; изолирующие подставки и накладки; переносные заземления; оградительные устройства; плакаты и знаки безопасности. В электроустановках с напряжением до 1000 В дополнительными защитными средствами являются диэлектрические галоши и ковры; переносные заземления; изолирующие подставки и накладки; оградительные устройства; плакаты и знаки безопасности.
Средства индивидуальной защиты к которым относятся защитные очки рукавицы каски предохранительные монтерские пояса и страховочные канаты хотя и не защищают непосредственно от действия электрического тока но предотвращают травмы в результате воздействия брызг металла при возникновении дуги падениях человека в результате потери равновесия при судорожных сокращениях мышц ушибах о выступающие предметы и т. п. Для защиты от электромагнитных излучений применяют халаты или костюмы из радиотехнической ткани с металлизированной нитью а для защиты от воздействия СВЧ энергии кроме того и очки стекла которых покрыты отражающей СВЧ светопрозрачной пленкой[15].
9 Пожарная безопасность
Меры противопожарной защиты можно разделить на пассивные и активные.
Пассивные меры сводятся к архитектурно-планировочным решениям. При проектировании здания необходимо предусмотреть удобство подхода и проникновения в помещения пожарных подразделений снижение опасности распространения огня между этажами отдельными помещениями и зданиями конструктивные меры обеспечивающие незадымляемость зданий противопожарные разрывы преграды для распространения огня выполнение конструкция здания из трудногорючих материалов и т. д.
Активные меры заключаются в создании автоматической пожарной сигнализации установке систем автоматического пожаротушения снабжении помещений первичными средствами пожаротушения и др.
Тушение пожара осуществляется следующими основными способами:
изоляция очага горения от воздуха или поступления горючего
снижение концентрации кислорода в воздухе до значения при котором не может происходить горение (разбавление);
охлаждение очага горения до температуры ниже температуры воспламенения (самовоспламенения вспышки) — (охлаждение);
торможение скорости химических реакций окисления (ингибирование);
механический срыв пламени в результате воздействия на него струи газа или жидкости (механический срыв).
К огнетушащим веществам относят воду подаваемую в очаг горения сплошной струей или в распыленном состоянии и обеспечивающую главным образом охлаждающий эффект; воздушно-механическую пену оказывающую в основном изолирующее действие; инертные газы (углекислый газ азот водяной пар) оказывающие разбавляющее действие; галогенуглеводородные составы обладающие свойствами химических ингибиторов; порошковые составы обладающие универсальными огнетушащими свойствами; комбинированные составы (сочетание порошковых и пенных составов водогалогенуглеводородные эмульсии).
Учитывая высокую электропроводность воды ее нельзя применять для тушения пожаров на электроустановках находящихся под напряжением.
Для тушения электроустановок находящихся под напряжением используют углекислотные и порошковые огнетушители.
Углекислотные огнетушители марок ОУ-2А ОУ-5 ОУ-8 заполнены углекислым газом находящимся в жидком состоянии под давлением 6 7 МПа. После открытия вентиля в раструбе огнетушителя диоксид углерода переходит в твердое состояние и в виде аэрозоля выбрасывается в зону горения.
Модернизированным вариантом углекислотного огнетушителя является углекислотно-бромэтиловый огнетушитель марок ОУБ-3 ОУБ-7. Эти огнетушители заряжены составом состоящим из 97 % бромистого этила 3 % сжиженного диоксида углерода и сжатого воздуха вводимого для создания рабочего давления. Такие огнетушители используют для тушения электрооборудования и радиоэлектронной аппаратуры.
Порошковые огнетушители марок ОПС-6 ОПС-10 ОПС-100 заряжены порошком и снабжены специальным баллоном в котором под давлением 15 МПа находится сжатый газ (азот или воздух) предназначенный для выталкивания порошка из огнетушителя. Такие огнетушители применяют для тушения небольших очагов загорания щелочных щелочноземельных металлов кремнийорганических соединений а также для тушения небольших электроустановок под напряжением.
Целью данного дипломного проекта было исследование факторов влияющих на качество связи спутниковых систем связи с подвижными объектами.
В дипломном проекте рассмотрены основные принципы построения систем спутниковой связи. Даны основные понятия о международных системах спутниковой связи. Подробно исследованы стандарты спутниковой системы связи «Инмарсат».
Произведен практический энергетический расчет радиолинии на примере системы «Инмарсат-С» при условии нахождения судовой станции в северных широтах Тихого океана.
На основании расчетов и взяв во внимание условия эксплуатации сделаны выводы о целесообразности более глубокого рассмотрения вопросов наведения антенн судовых станций спутниковой связи.
Список используемой литературы:
В.И. Каганов В.К. Битюгов. Основы радиоэлектроники и связи: Учебное пособие для вузов – М.: Горячая линия – Телеком 2006. – 542 с.: ил.;
Телекоммуникационные системы и сети. Т.2: Учеб. пособие Катунин Г.П. Мамичев Г.В. Попантонопуло В.Н. Шувалов В.П. – Новосибирск: ЦРИС 2000. – 624 с.;
Мордухович Л.Г. Степанов А.П. Системы радиосвязи. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь 1987. – 192 с.: ил.;
Маковеева М.М. Радиорелейные линии связи: Учебник для техникумов. – М.: Радио и связь 1988. – 312 с.; ил.;
Радиорелейные и спутниковые системы передачи: Учебник для вузов А.С. Немировский О.С. Данилович Ю.И. Маримонт и др. Под ред. А.С. Немировского. – М.: Радио и связь 1986. – 392 с.: ил.;
Спутниковая связь и вещание: Справочник. – 2-е изд. перераб. и доп.Г.Б. Аскинази В.Л. Быков М.Н. Дьячкова и др.; Под ред. Л.Я. Кантора. – М.: Радио и связь 1988. – 344 с.: ил.;
Силкер Дж. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ.Под ред. В.В. Маркова. – М.: Связь 1979. – 592 с. ил.;
Дятлов А.П. Системы спутниковой связи с подвижными объектами: Учебное пособие. Ч.1. Таганрог. ТРТУ. 1997. 95 с.;
Михайлов В.Ф. Космические системы связи: Учеб. пособие В.Ф. Михайлов В.И. Мошкин И.В. Брагин; ГУАП. СПб. 2006. 174 с.: ил.;
Спутниковые сети связи: Учебное пособие В.Е. Камнев В.В. Черкасов Г.В. Чечин. М.: «Альпина паблишер» 2004. – 536 с.: ил.;
Сухорукова И.Ю. Тарасов С.С. Проектирование цифровых систем спутниковой связи: Учебное пособиеМТУСИ. – М. 2006. – 42 с.;
Юрцев О.А. Рунов А.В. Казарин А.Н. Спиральные антенны. М. «Сов. радио» 1974 224 с.;
Справочник по антенной технике: Справ. В 5 т. Т. 1. Л.Д. Бахрах Л.С. Бенинсон Е.Г. Зелкин и др; Под ред. Я.Н. Фельда Е.Г. Зелкина. – М.: ИПРЖР 1997. – 256 с.: ил.;
Девисов В.А. Охрана труда: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М 2004. – 400 с.: ил.;
Охрана труда на предприятиях связи: Учебник для вызов Баклашов Н.И. Китаева Н.Ж. Короткова Н.А. Шемарина А.А.; Под редакцией Баклашова Н.И. – М.: Радио и связь 1985. – 280 с.: ил.;
РД 31.81.10-91 - «Правила техники безопасности на судах морского флота»;
РД 31.65.06-85 - «Правила технической эксплуатации средств радиосвязи на судах министерства морского флота»;

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 16 часов 21 минуту
up Наверх