Многоспутниковая низкоорбитальная система связи «Гонец»

ТЕМА 2. Общие принципы построения радионавигационных систем. Лекция 2.3. Многоспутниковая низкоорбитальная система связи «Гонец». Учебные цели: 1. Ознакомиться с назначением и составом системы связи «Гонец». 2. Изучить типы и технические характеристики абонентского оборудования. Учебные вопросы: 1. Назначение, состав, основные услуги МНСС «Гонец». 2. Структура системы. Организация связи в системе. 3. Типы и технические характеристики абонентского оборудования (терминалов). Время: 2 часа. Литература Основная: 1. Яценков В.С. Основы спутниковой навигации. Системы GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС / В.С. Яценков. – М.: Горячая линия – Телеком, 2005. – 271 с. 2. Бикитько Р.В. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. / Под ред. А.И. Петрова, В.Н. Харисова. – М.: Радиотехника, 2010. – 800 с. 1. Назначение, состав, основные услуги МНСС «Гонец». «Гоне́ц» — российская многофункциональная система персональной спутниковой связи (МСПСС), построенная на основе низкоорбитальных спутников. Предназначена для обеспечения передачи информации в цифровом виде между стационарными и подвижными абонентами и может быть использована для первоочередных задач информатизации в регионах, где в настоящее время отсутствует надежная связь. В настоящее время (январь 2012г.) находится в стадии опытной эксплуатации система «Гонец-Д1», представленная спутниковой группировкой из 9 низкоорбитальных космических аппаратов и наземной инфраструктуры, состоящей из центра управления системой и трёх региональных станций в разных регионах России (Европе, Сибири и Дальнем Востоке). В 2006—2015 гг. запланировано развёртывание системы «ГонецД1М», включающей до 18-24 космических аппаратов и до 5-7 региональных станций. Оператором системы является ОАО «Спутниковая система «Гонец», разработчиком и изготовителем космических аппаратов — ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва. Основным назначением системы «Гонец» является передача между абонентами коротких однопакетных сообщений (256 символов и менее). Оборудование и программное обеспечение космических аппаратов и абонентских терминалов спроектировано таким образом, что для работы системы не требуется непрерывное нахождение абонентов в зоне радиовидимости космического аппарата. При отсутствии радиовидимости сообщение буферизуется в абонентском терминале или в космическом аппарате и передаётся при первой представившейся возможности. а) б) в) г) Рис. 1. Возможные способы передачи информации а) абоненты находятся в зоне обслуживания одного спутника, б) абоненты находятся в разных зонах обслуживания, передача осуществляется через наземный ретранслятор, в) и г) абоненты находятся в разных зонах обслуживания, передача осуществляется через межспутниковые каналы связи. Абонентские терминалы системы выпускаются в стационарном и мобильном (для установки на транспортном средстве) исполнении. Основным массогабаритным ограничением абонентского оборудования являются размеры антенны, которая в мобильном исполнении имеет поверхность корпуса прямоугольной формы размером 367x358 мм. Когда отправитель и получатель сообщения находятся в зоне действия одной и той же региональной станции (см. рис. 1), сообщение передаётся непосредственно между их терминалами и космическим аппаратом. Когда регионы отправителя и получателя разные, сообщение передаётся от отправителя через космический аппарат на свою региональную станцию, далее через наземный канал связи на региональную станцию получателя, и далее оттуда через космический аппарат на абонентский терминал получателя. Время доставки сообщения в настоящее время составляет от одной-двух минут, если отправитель и получатель находятся в зоне видимости одного КА, до 6 часов. По мере дальнейшего развёртывания орбитальной группировки, максимальное время доставки сообщения должно сокращаться. Низкая орбита в отличие от геостационарной (1,5 против 40 тыс. км.) требует менее мощного передатчика, что позволяет выпускать компактные и недорогие терминалы даже по сравнению с VSAT. Основными пользователями системы «Гонец» в настоящее время являются как государственные структуры (Пограничные войска ФСБ России, МВД России, Военно-морской флот и др.), так и коммерческие организации и отраслевые предприятия (ОАО РАО «ЕЭС России», ОАО «Алтайэнерго», ФГУП «КЦ «Атомбезопасность», ФГУП «СНПО «Элерон», НИИ Арктики и Антарктики, Государственный институт прикладной экологии, ООО «Экологическая компания Сахалина» и др.). Типичное применение — сбор данных со стационарных или подвижных датчиков в труднодоступных районах (например мониторинг буровых вышек, метеорологических станций, транспорта) или передача конфиденциальной информации между удалёнными абонентами. ССС «Гонец» обеспечивает предоставление следующих услуг: - передача любых данных в цифровой форме – телекс, текст, изображение, обмен информацией между базами данных, между компьютерами, сбор телеметрических данных от необслуживаемых датчиков, определение местоположения подвижных объектов; - засекречивание пользовательской информации по отдельному требованию заказчика. К областям применения относятся: - глобальная связь с абонентами, расположенными на территории со слаборазвитой инфраструктурой связи; - передача экстренных сообщений и координация работ в районах стихийных бедствий; - передача медицинской информации; - сбор информации от необслуживаемых датчиков; - обмен информацией между базами данных и связь типа «компьютеркомпьютер»; - обмен научной и образовательной информацией; - обмен деловой информацией. Система «Гонец» предназначается как для использования внутри России, так и для предоставления услуг зарубежным пользователям. 2. Структура системы. Организация связи в системе. В состав ССС «Гонец» входит три сегмента: - космический сегмент; - сегмент земных станций (ЗС), обслуживающих различные категории абонентов; - сегмент управления, состоящий из центра управления системой (ЦУС) и центров управления ретрансляцией сообщений (ЦУР). Рис. 1. Структура системы «Гонец» АТ-М – малогабаритные (портативные) абонентские терминалы, АТ-С – стационарные абонентские терминалы, ЭТ- абонентские терминалы, предназначенные для экологического мониторинга, РС – региональные станции, устанавливаются в районах с развитой инфраструктурой связи, ВЦ- вычислительный центр, КИС – командно-измерительная система, ЦС – центральная станция. Характеристики спутников Гонец-Д1 Гонец-М Вес, кг 240 270 Кол-во каналов на аппарате, Земля-борт / борт-Земля 1 / 1 16 / 2 Объем бортового ЗУ, Мбайт 1.5 8 Мощность системы электропитания, Вт 120 Срок активного существования, лет 1.5–2 5–7 Коррекция орбиты нет есть Параметры орбиты Высота орбиты, км 1400 Наклонение, ° 82.5 Период обращения, мин 113 Диаметр зоны покрытия одного спутника, км 5000 В настоящее время группировка состоит 9 спутников. Полностью развёрнутая система должна состоять из 45 спутников. В каждой из 5 орбитальных плоскостях разнесённых друг от друга на 36° должно находиться по 9 спутников. Рис. 1. Региональные наземные станции системы и зоны их радиовидимости Таблица 1. Характеристики спутников связи системы «Гонец» Система Число спутников, шт. общее (плоскостей * спутников на плоскости) Максимальное/среднее время ожидания сеанса связи, час Скорость передачи информации, кбит/сек Диапазон частот, МГц Вероятность ошибки на символ Кодирование Протокол доступа ГонецД1 Гонец-Д1М Гонец 6 (2 * 3) 12 (3 * 4) 48 (6 * 8) 2.5/1.5 1.3/0.8 2.7 1.2; 2.4; 4.8; 9.6 1.2– 64 259.5– 265.2 10−4 300/400 10−5 Сверточное Блочное (k=7, r=1/2) TDMA ALOHA 300/400 10−5 Сверточное (k=7, r=3/4) ALOHA Пропускная способность системы, 2 10 Мбит/сут Количество пользователей, тыс. 4–10 Точность определения местоположения GPS/автономно, 2-3/м 103 104 100–200 1500 2-3/800 2-3/400 Основные характеристики земных станций: 3. Типы и технические характеристики абонентского оборудования (терминалов). Линейка спутниковых терминалов системы «Гонец» включает в себя устройства, предназначенные для обеспечения связи на различных объектах, как мобильных, так и стационарных. Модификации спутниковых терминалов подразделяются на «обслуживаемые» - предполагается работа с терминалом пользователя и «необслуживаемые» - работающие в автоматическом режиме, без участия оператора. В соответствии с предполагаемым местом размещения, спутниковые терминалы «Гонец» делятся на «мобильные» и «стационарные». Мобильные терминалы имеют встроенный приемник ГЛОНАСС/GPS и позволяют получать и отправлять координатно-временные данные с заданной периодичностью в центры мониторинга пользователей. Помимо мониторинга местоположения, спутниковые терминалы «Гонец» позволяют обеспечить персональную связь (передачу текстовых сообщений), передачу телематических данных с объектов мониторинга, а также отправку тревожных сообщений. Все терминалы «Гонец» имеют альтернативный канал связи GSM, что обеспечивает экономию средств пользователя: при нахождении в зоне обслуживания GSM, терминал задействует доступную наземную сеть, при нахождении вне такой зоны – спутниковый канал «Гонец». Помимо этого, достигается большая надежность связи за счет наличия в терминале двух каналов связи. Носимые спутниковые терминалы «Гонец» укомплектованы заряжаемыми батареями. Базовые характеристики абонентских терминалов 0,3 - 0,4 ГГц