Системы спутниковой связи
Системы спутниковой связи предназначены для организации переговоров между абонентами телефонных сетей общего пользования и абонентами, удаленными на большие расстояния, а также с мобильными станциями, устанавливаемыми на самолетах, кораблях, автомобилях. Принцип организации связи с помощью этих систем заключается в передаче сигналов через ретранслятор, который является искусственным спутником Земли (рис. 2.10). Спутниковая связь осуществляется в микроволновом диапазоне. Передающая наземная станция передает сигнал на спутник, где происходит ретрансляция сигнала на приемную наземную станцию или на другой ретранслятор этой системы, в зоне которой находится вызываемый абонент. Обе наземные спутниковые станции имеют магистральный выход в другие сети связи (телефонную сеть общего пользования, сотовую и др.).
Различают три вида наземных станций:
- абонентская станция (персональная, сухопутная, морская и др.);
- стационарные станции сопряжения;
- станции управления сетью.
Последние два вида станций, как правило, объединяют в одну общую [12].
Рисунок 2.10- Система спутниковой связи
Спутниковый (космический) сегмент содержит устройства, обеспечивающие эксплуатацию, телеуправление и контроль за работой систем спутника связи. Прием сигнала с космического сегмента системы и передача на него могут вестись не только через станции сопряжения, но и непосредственно с абонентских устройств (спутниковые абонентские терминалы, GPS-приемники и др.).
С помощью последовательного порта ввода/вывода данных к абонентской станции можно подключать персональный компьютер, факсимильный аппарат, другие внешние устройства и обеспечивать передачу данных, факсимильных сообщений, речи, подвижных изображений.
Абонентские спутниковые станции (рис. 2.11а) имеют небольшие размеры, их направленные антенны ориентируют в сторону спутника, настраивая максимум излучения по встроенным индикаторам. Портативные варианты спутниковых телефонов (рис. 2.11б) оборудованы ненаправленными антеннами и могут функционировать также в наземной сотовой сети в зависимости от модификации. Терминалы, работающие более чем в одном режиме, сначала «проверяют» возможность работы в наземной сети радиосвязи и, если это невозможно, попытаться установить соединение через спутник.
Спутниковые системы связи кроме мобильной связи широко используют для теле- и радиовещания на большие расстояния, обеспечения высокоточной навигации. Безусловным преимуществом спутниковой связи является ее повсеместная доступность. В настоящее время развернуты сети спутниковой связи на базе крупнейших спутниковых систем Inmarsat, Iridium, Globalstar, Thuraya. В нашей стране также действуют системы спутниковой связи, такие как системы Орбита, Сигнал, КОСПАС-САРСАТ и другие. Применение этих систем в деятельности МЧС России будет пояснено в конце данного раздела.
Навигационная информация представляет несомненный интерес для подразделений многих ведомств, включая МЧС России, государственных и коммерческих организаций, занимающихся перевозками ценных или опасных грузов. Радионавигационные системы, позволяющие определить местоположение подвижного объекта, работают по принципу пространственного разделения каналов. Радиосигналы от подвижного объекта принимаются несколькими спутниковыми станциями, и с помощью математических вычислений рассчитываются координаты объекта. В радиолокационной системе месторасположение объекта может быть определено по времени следования передающего и отраженного от объекта сигнала. Объединение двух вышеназванных систем комплексную систему определения месторасположения объекта. Как правило, они создаются на базе существующих спутниковых и наземных систем мобильной связи.
В основу работы таких систем положен следующий принцип. На транспортном средстве устанавливается мобильный блок модема с приемником системы GPS или ГЛОНАСС, который обеспечивает прием и обработку информации со спутниковой навигационной системы. Этот блок с помощью соединительного кабеля подключают к мобильной радиостанции транкинговой или иной системы подвижной связи. В результате такого соединения обеспечивается передача обработанной информации по сети используемой наземной системы связи в главный диспетчерский центр. В главном диспетчерском центре радиостанции имеют соединение с персональными компьютерами. На компьютерах установлено прикладное программное обеспечение (геоинформационная система), позволяющее обрабатывать навигационную информацию и представлять ее в удобном для пользователей виде (рис. 2.12).
Рисунок 2.12- Средства отображения информации
К персональным компьютерам подключены средства отображения информации, на экране которых размещена электронная карта местности. На ней в автоматическом режиме отображается оперативная обстановка, поэтому оперативный дежурный всегда знает, где и в каком состоянии находятся его автомобили или другие подвижные средства (рис. 2.13) .
Работа с картой полностью автоматизирована: можно на персональном компьютере выделить несколько окон и в каждом организовать слежение за одним, несколькими или всеми подвижными объектами.
Рисунок 2.13- Отображение картографической информации
Программа работы с картой сама может выбирать необходимый масштаб, переходит с листа на лист и т.п. Кроме картографической информации на устройство отображения может выводиться текстовая и табличная информация (рис 2.14), например, номер и принадлежность и транспортного средства, скорость движения, расстояние до административного центра или населенного пункта и другие данные.
Вся передаваемая и принимаемая диспетчерским персоналом информация записывается на цифровой магнитофон, при необходимости может быть воспроизведена и восстановлена.
Рисунок 2.14- Отображение текстовой информации
Спутниковая связь в системе связи МЧС России предназначена для обеспечения телефонной и факсимильной связи, передачи данных оперативным группам, находящимся в зоне чрезвычайной ситуации со слаборазвитой сетью связи общего пользования или в условиях ее полного разрушения, а также навигационного сопровождения и контроля состояния транспортных средств МЧС России в ходе решения гуманитарных задач и задач по предупреждению и ликвидации ЧС [13].
Для решения этих и других задач по предотвращению и ликвидаций чрезвычайных ситуаций, решаемых МЧС России, подсистемами РСЧС используются в той или иной мере все перечисленные выше системы спутниковой связи.
Станции спутниковой системы Inmarsat BGAN, установленные на мобильных объектах, позволяют создать общее информационное пространство между этими объектами и Автоматизированной информационно-управляющей системой (АИУС) РСЧС. Это позволяет, например, обеспечить видеосвязь с оперативными группами, работающими в зоне чрезвычайной ситуации.
Спутниковая система Globalstar находит применение в сегменте предоставления телефонных переговоров, а также предоставления услуг, аналогичных
GSM сотовой связи. Широкое распространение спутниковых телефонов системы Globalstar в деятельности МЧС России объясняется их возможностью работать не только в спутниковой , но и в сотовой сети (GSM, CDMA, AMPS). Такая универсальная возможность телефонной связи делает не обязательной прямую видимость между телефоном абонента и спутником связи.
Спутниковая система Thuraya хотя функционирует на территории России недавно, но находит применение и в деятельности МЧС России. Спутниковый телефон системы Thuraya обеспечивает работу в спутниковом и в сотовом режиме GSM с поддержкой все основных услуг и передачи данных.
Основные характеристики систем подвижной спутниковой связи, используемых МЧС России, представлены в приложении 9.
Система спутниковой связи КОСПАС-САРСАТ предназначена для поиска и спасения людей, работающих или отдыхающих в экстремальных условиях. Суть ее заключается в том, что абонентам выдаются специальные аварийные радиомаяки (радиобуи). В случае опасности сигнал радиомаяка может быть принят спутником, находящимся в данный момент в зоне видимости.
Одним из перспективных способов увеличения на территории страны объектов АИУС РСЧС является применение решений фиксированной спутниковой связи. Наибольшее распространение из сетей фиксированной спутниковой связи для использования в интересах МЧС России получили VSAT-сети. Множество абонентских станций, входящих с состав этих сетей, размещается в труднодоступных районах, чем обеспечивается интерактивный доступ к распределенным информационным ресурсам. На территориях со слаборазвитыми традиционными сетями связи могут быть развернуты небольшие VSAT-сети с размещением центральных станций в региональных центрах. Через центральную станцию абонентские станции могут получать доступ в другие сети связи. Использование VSAT-сетей представляется перспективным для организации доступа в Интернет. Этот доступ актуален, в частности, при обеспечении видеоконференций в ходе дистанционного обучения специалистов функциональных и территориальных подсистем РСЧС.
Станции спутниковой связи системы VSAT с автоматическим наведением на спутник позволяет обеспечивать качественную спутниковую связь из зоны чрезвычайной ситуации. Эта станция входит в состав подвижного пункта спутниковой видео трансляции (рис. 2.15) и обеспечивает передачу голосовой информации, факсимильной связи, передачи данных, видеоконференцсвязь.
Рисунок 2.15- Подвижной пункт спутниковой видео трансляции
Дальнейшее совершенствование ведомственной сети спутниковой связи связано с оснащением современными малогабаритными станциями оперативных подразделений МЧС России и оптимизацией аренды орбитально-частотного ресурса на спутниковых ретрансляторах отечественного и зарубежного производства.