низкоорбитальная спутниковая система связи Orbcomm:
Little LEO — системы передачи коротких сообщений (Orbcomm, "Гонец-Д", Faisat, Leo One, E-Sat и др.);
Big LEO — системы персональной радиотелефонной связи и передачи данных (Iridium, Globalstar, ECCO, и др.);
Broadband LEO — широкополосные высокоскоростные системы связи (Teledesic, SkyBridge и др.), ориентированные на предоставление высококачественной голосовой связи, мультимедиа, доступа к удаленным базам данных и к Internet, интерактивной связи с возможностью приема видеоизображений и т.д.
Каждая из этих групп по техническим возможностям оптимизирована для предоставления определенного перечня услуг. Это обстоятельство не исключает возможности предоставления более сложными системами услуг, свойственных менее сложным системам, однако при этом стоимость их реализации существенно выше. В конце 1999 — начале 2000 года первенец низкоорбитального направления развития спутниковых средств связи — система Iridium — столкнулась с неразрешимой проблемой. Возникшая ситуация радикально изменила отношение инвесторов не только к системе Iridium, но и к другим проектам низкоорбитальных систем связи: от чрезмерно восторженного к "приземленному" скептическому. Среди известных (создаваемых и проектируемых) в настоящее время низкоорбитальных систем связи особое положение занимает система Orbcomm. Это первая и пока что единственная развивающаяся система, вступившая в стадию коммерческой эксплуатации с постоянно расширяющейся географией рынка услуг. Эта система предназначена для передачи коротких сообщений (организации систем дистанционного наблюдения, контроля и управления) с возможностью покрытия своими услугами всей поверхности Земли. Ее непосредственные конкуренты — локальные наземные системы связи (сотовые и транкинговые), геостационарные спутниковые системы связи (Eutelsat, Intelsat, Inmarsat и др.) с громоздкими и дорогими абонентскими средствами связи и локальным покрытием, другие низкоорбитальные системы связи. Система Orbcomm обладает рядом преимуществ и недостатков по сравнению с ее ближайшими конкурентами, однако в большинстве случаев она выступает оптимальным дополнением (по техническим и финансовым соображениям) уже существующих систем связи. Так, в частности, при реализации контроля транспортных перевозок предусмотрено взаимодополняющее использование возможностей наземных сотовых систем связи (GSM в Европе либо AMPS на Американском континенте) и системы Orbcomm. Формирование орбитальной группировки системы Orbcomm началось в 1991 году с запуска первого экспериментального космического аппарата (КА) Orbcomm-X. В 1995 году орбитальная группировка была дополнена 2 КА, в 1997 году — 8 КА, в 1998 году — 18 КА и, наконец, в 1999 году — 7 КА. В итоге на орбиту было выведено 36 КА, из которых по состоянию на июль 2000 года задействовано 32 КА. Орбитальная группировка системы Orbcomm организована так, что из 32 действующих космических аппаратов 29 КА находятся на орбитах с наклонением 45°. Эти КА обеспечивают полное покрытие поверхности Земли с достаточно устойчивой связью до 60° северной (районов Санкт-Петербурга и Осло) и южной широты. Оставшиеся 3 КА с наклонением орбит 70° (1 КА) и 108° (2 КА) обеспечивают связью более высокие широты. Таким образом, текущая конфигурация системы Orbcomm покрывает услугами связи всю поверхность Земли, причем наилучшие условия связи обеспечиваются для средних широт 20-50°. В дальнейшем (2000-2001гг.) предусматривается дополнение спутниковой группировки еще 8 КА на экваториальных орбитах. Это дополнение позволит улучшить условия связи для экваториальных широт (до 15-20° северной и южной широты). Орбитальная группировка Little LEO системы связи Orbcomm состоит из КА, которые работают независимо друг от друга, организуя связь между абонентскими терминалами пользователей SC (Subscriber Communicator) и узловыми наземными станциями GES (Gateway Earth Station). GES в свою очередь связаны с региональными центрами управления GCC (Gateway Control Center), которые обеспечивают обработку входящих и исходящих сообщений, взаимодействие с региональными GES и сетями общего пользования PSTN, Internet, X.25 и др. В настоящее время в системе Orbcomm работает 12 GES (одна из которых находится в европейском регионе вблизи города Матера, Италия). 6 GES находятся в различных стадиях создания (одна из которых должна быть размещена вблизи Киева, а другая вблизи Москвы). Заявлено о перспективном строительстве еще 12 GES. Поскольку передача всех сообщений в системе Orbcomm ведется только через GES, то их расположение играет огромную роль в реализации ресурсных возможностей орбитальной группировки. Доставка сообщений может осуществляться как в режиме непосредственной передачи (КА находится одновременно в поле видимости SC и GES), так и с промежуточной записью сообщений на борту КА (режим передачи сообщений Globalgram). В последнем случае время доставки сообщений возрастает до нескольких часов, что неприемлемо для большинства решаемых задач, поэтому оперативность доставки сообщений существенно зависит от расстояния между SC и ближайшей GES. Предельное расстояние между SC и GES, при котором еще возможна непосредственная передача сообщений, составляет 5000 км. Кроме маршрутизации сообщений, GCC выполняет биллинговые функции для зарегистрированных на обслуживаемой территории абонентов сети Orbcomm, поэтому расположение отдельных GCC и связанных с ними GES носит региональный характер. Как уже было сказано выше, в европейском регионе в настоящее время работает одна GES, расположенная вблизи итальянского города Матера. Эта GES и связанный с ней GCC (также расположенный в Италии) являются составными частями наземной инфраструктурой MCS Europe — европейского оператора спутниковой системы связи Orbcomm. По договоренности между MCS Europe и ORBCOMM Maghreb (североафриканским оператором спутниковой системы связи Orbcomm) европейский GCC обслуживает еще одну GES, расположенную вблизи города Касабланка (Марокко). Совместная работа итальянской и североафриканской GES позволяет существенно улучшить качество услуг связи системы Orbcomm для юго-западной Европы и северо-западной Африки. В целом MCS Europe является эксклюзивным оператором услуг системы Orbcomm для всех европейских стран, кроме Украины, России и Белоруссии. Услуги украинским абонентам системы Orbcomm предоставляет оператор ORBCOMM Ukraine, а российским и белорусским абонентам — GPSS. По договоренности между MCS Europe и ORBCOMM Ukraine в настоящее время (в течение периода создания собственной наземной инфраструктуры) украинские абоненты полностью обслуживаются итальянской и североафриканской GES. После строительства киевской и московской GES территория восточной Европы и Ближнего Востока будет охвачена более качественными услугами связи системы Orbcomm. Текущее состояние орбитальной группировки позволяет итальянской GES, а также перспективным украинской и российской GES, находиться на связи с одним либо несколькими КА в общей сложности 86%, 79% и 70% времени в течение суток. Среднее время пребывания КА в зоне радиовидимости итальянской, украинской и российской GES составляет 28.3, 21.4 и 17.1 минут соответственно. Средние перерывы в связи (среднее время ожидания связи) между КА и тремя этими GES составляют 4.6, 5.9 и 7.4 минут, а максимальные перерывы в связи (максимальное время ожидания связи) — 17.8, 19.8 и 27.4 минут соответственно. Для SC, находящихся в районах расположения GES, показатели по суммарному и среднему времени нахождения в одновременной связи с КА и GES, среднему и максимальному времени ожидания связи между SC и GES будут аналогичными. Основное предназначение системы Orbcomm — передача коротких сообщений характерного размера 6-250 байт. Длительность сеансов связи между SC и КА при этом не превышает одной секунды, что существенно меньше усредненных интервалов времени, в течение которых между SC и GES может быть установлена связь). Таким образом, практически все время, в течение которого между SC и GES может быть установлена связь , доступно для передачи сообщений. Исходя из своего предназначения, коммуникационные возможности системы Orbcomm могут быть использованы для создания всевозможных систем дистанционного наблюдения, контроля и управления стационарными и подвижными объектами:
- сопровождения автомобильных, железнодорожных, водных и авиаперевозок; контроля нефтепроводов, ; контроля нефтепроводов, газопроводов и;
- контроля и управления удаленных, труднодоступных либо особо опасных объектов государственной и частной собственности;
- промышленного мониторинга и мониторинга окружающей среды и т.д
В отличие от существующих на сегодняшний день аналогичных решений на базе геостационарных средств связи (систем Eutelsat, Intelsat, Inmarsat и др.), предлагаемые Orbcomrn-решения используют более дешевое (от 800$ за комплект SC) и компактное абонентское оборудование. Это позволяет удовлетворить потребности большего числа пользователей, в том числе за счет появившейся возможности оснащения спутниковыми средствами связи легкового автотранспорта. Причем оснащение легкового автотранспорта не влечет за собой изменение его конструкции и может быть выполнено скрытно. Целесообразность использования Оrbсоmm-средств связи определяется индивидуально для каждой создаваемой системы, в основном исходя из соответствия реального времени ожидания связи и допустимыми задержками в обслуживании различных категорий пользователей. Некоторые виды услуг могут предоставляться пользователям с использованием Orbcomm-средств связи без ограничений практически для всех рассматриваемых территорий. Предоставление же других услуг возможно без ограничений лишь в течение интервалов времени одновременного нахождения одного либо нескольких КА Orbcomm в зонах радиовидимости SC и GES. Повышение качества услуг (уменьшение задержек в обслуживании) достигается за счет совместного использования Orbcomm-средств связи и службы коротких сообщений SMS (Short Messages Service) сотовых сетей связи. Для территорий, охваченных услугами сотовой связи, использование SMS-услуг связи носит приоритетный характер, а Orbcomm-средств связи — вспомогательный (дополняющий). Как правило, в условиях городской застройки (особенно многоэтажной) минимальные углы места КА, при которых система Orbcomm обеспечивает связь, не меньше 15°, поэтому возникают длительные задержки в обслуживании SC. Сотовые же системы обладают достаточно полным покрытием и устойчивой связью в таких условиях с задержками в обслуживании, не превышающими одной минуты. Для стационарных объектов, находящихся за пределами зон обслуживания сотовых сетей связи, а также подвижных объектов, регулярно покидающих зоны действия сотовых сетей связи в большинстве случаев целесообразно использование Orbcomm-средств связи в качестве основного либо вспомогательного. Как уже было сказано выше, в европейском регионе услуги спутниковой системы связи Orbcomm интегрируются с услугами наземных сотовых сетей связи стандарта GSM, и прежде всего, GSM-900. В странах, обслуживаемых MCS Europe, такая интеграция осуществляется в рамках систем GEOCOMM и ТК SAT. На Украине были разработаны и в настоящее время внедряются системы мониторинга стационарных SiNet и подвижных CTNet-объектов. Обе системы позволяют использовать в различном сочетании следующие каналы передачи данных:
- телефонная сеть общего пользования (коммутируемые линии); ; выделенные некоммутируемые телефонные;
- моночастотный и мультичастотный радиоканалы;
- сотовая сеть стандартов GSM-900 (DCS-1800);
- сеть спутниковой связи Orbcomm;
- сети Internet и Х-25.
Базовые версии обеих систем разработаны и функционируют с использованием в качестве стандарта сотовой связи GSM-900 и/или DCS-1800, однако технически возможна полная адаптация систем для работы в стандартах CDMA и D-AMPS. Таким образом, в зависимости от различных территориальных и технико-экономических условий эксплуатации систем SiNet и CTNet всегда имеется возможность рационального построения сети с произвольным выбором требуемых компонент и каналов передачи данных. Индивидуальные пожелания пользователей могут быть реализованы на базе предлагаемых средств связи Orbcomm и GSM, других сопутствующих средств связи как в рамках существующих централизованных систем мониторинга (SiNet, CTNet и т.д.), так и в рамках локальных систем пользователей.
По материалам реферата слушателя 3 курса ИКСИ. Преподаватель — Сергей Кунегин.
Сетевые решения. Статья была опубликована в номере 01 за 2002 год в рубрике технологии
