Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ современного состояния существующих систем спутниковой связи .16
1.1. Исходные предпосылки 16
1.2. Краткий анализ рынка спутниковой связи 17
1.3. Краткая характеристика организаций, задсйстнованиых в сфере спутниковой связи 21
1.4. Перспективы развития сферы услуг космической связи. 26
1.5. Направления развития национальных систем спутниковой связи ...3.1.
1.5.1. Федеральное телевещание. 3.1.
1.5.2. Спутниковое радиовещание 3.1.
1.5.3. Услуги VSAT .32
1.6. Текущее состояние активов ФГУП "Космическая связь" и предложения по их развитию 34
1.7. Анализ причин неудач мобильной спутниковой связи на низкоорбитальных спутниках 39
1.8. Выводы по главе 1. .41.
ГЛАВА 2. Принципы и методы построения системы ЕИКП 43
2.1. Методические рекомендации по реализации системы ЕИКП 43
2.2. Концепция создания консолидированного национального оператора спутниковой связи 5.1
2.3. Предложения по совершенствованию нормативно-правового и нормативно-технического обеспечения системы ЕИКП 55
2.3.1. Задачи законодательного обеспечения системі,! ЕИКП 5.5
2.3.2. Предметная область правового регулирования услуг космической связи .56
2.3.3. Законодательство в области оказания услуг космической связи 5.7
2.4. Принципы создания мультисервиспой сети связи 5.9
2.5. Классификация видов услуг спутниковой связи 63
2.5.1. Услуги спутниковой связи первого уровня 64
2.5.2. Услуги спутниковой связи второго уровня 6.5
2.5.3. Услуги спутниковой связи третьего уровня .66
2.6. Выводы по главе 2.. .68
ГЛАВА 3. Технологические особенности создания информационно - телекоммуникационной инфраструктуры ЕИКП 70
3.1. Особенности передачи сигналов в различных диапазонах частот 70
3.2. Текущий орбиталыю-частотный ресурс и постановка задачи его защиты, 72
3.3. Принципы структурирования и выделения частот 74
3.4. Семейство стандартов сжатия MPEG ...78
3.5. Семейство стандартов DVB 79
3.6. Перспективные технологии, 80
3.7. Технлогия создания мультисервисных сетей связи 80
3.8. Выводы по главе 3 82
ГЛАВА 4. М етодологические основы проектирования информационно - телекоммуникационной инфраструктуры ЕИКП 83
4.1. Функциональные составляющие систем спутниковой связи .. 83
4.2. Основные системные принципы создания группировки спутников связи 84
4.3. Технические принципы создания перспективных сетей спутниковой связи и вещания России 85
4.4. Существующие системы спутниковой связи на высокоэллептических орбитах 87
4.5. Орбиты и минимальное число спутников, необходимое для организации глобальной связи.. 89
4.6. Характеристики зон видимости, покрытия и обслуживания 97
4.7. Оценка зоны покрытия 1.02
4.8. Оценка контура ЗХА для геостационарного спутника связи 1.05
4.9. Перспективы развития орбитальной группировки 108
4.10. Выводы по главе 4 112
Заключение 1.1.3
Библиографический список использованной литературы
- Исходные предпосылки
- Концепция создания консолидированного национального оператора спутниковой связи
- Особенности передачи сигналов в различных диапазонах частот
- Функциональные составляющие систем спутниковой связи
Введение к работе
Актуальность темы. Потребности современной и перспективной экономики диктуют
необходимость широкого использования информационных и телекоммуникационных
технологий, которые становятся сегодня основой любых перспективных планов и проектов.
При этом космические средства являются ключевым элементом будущей
инфокоммуникационпой инфраструктуры. Российская ракетно-космическая
промышленность, паука и техника - одна из до сих пор конкурентоспособных отраслей отечественной экономики. Эти предпосылки обусловливают целесообразность создания общенациональной системы единого ипфокоммуникациоппого поля на базе космических технологий (ЕИКП). Такое ноле формируется па базе интегрированных систем фиксированной и подвижной спутниковой связи, космической навигационной системы, системы сбора и распределения широкополосной информации, совокупности геоипформанионных систем мониторинга и контроля территорий, объектов и ресурсов, в том числе - в интересах обороны и национальной безопасности. По отдельности многие из этих систем существуют и сегодня, однако, для обеспечения эффективности работы совокупности этих систем необходима их организационно-техническая интеграция.
Идеология создания единого инфокоммуникационного поля основывается па максимальном использовании имеющегося научно-технического задела в сочетании с максимально быстрым и полным освоением современных решений мирового уровня в области бортовой и наземной радиоэлектроники и алгоритмического обеспечения. При этом закладывается основа для развития повой экономики, принципиально новые возможности для развития регионов и обеспечения интегральной целостности России за счет единого информационного пространства. Развивается конкурентоспособное направление экономики - ракетно-космическое, и параллельно с этим - восстанавливается одна из ключевых отраслей, обеспечивающих научно-техническую и экономическую независимость -отечественная микроэлектронная промышленность.
Разрабатываемая система ЕИКП является системным дополнением к реализуемым сейчас федеральным целевым программам и стратегиям.
В качестве основы для практической реализации этой системы целесообразно рассматривать оператора спутниковой связи Федерального государственное унитарное предприятие "Космическая связь" Минпнформсвязи России (ФГУП "Космическая связь", ГПКС). На его основе должен быть создан многофункциональный национальный оператор космических услуг с функцией заказчика технических средств и инфраструктурных решений, обеспечивающий решение задач единого информационного ноля на всей
территории России.
Задача создания сильного оператора услуг для государственных и коммерческих пользователей и населения ві>тступает хорошим дополнением к обсуждаемым сейчас идеям интеграции "военного" и "гражданского" космоса па базе общего государственного агентства и подконтрольно!! промышленности. Создание диверсифицированного оператора позволяет выстроить каналы возмещения затрат на крупные инфраструктурные проекты за счет средств рынка космических услуг корпоративным и конечным пользователям. Наличие на рынке мощного коммерческого игрока-оператора обеспечит привлечение инвестиций, передачу технологий от зарубежных партнеров, полноценный маркетинг космических услуг на внутреннем и внешнем рынке.
В качестве начального шага реализации системы ЕИКП предлагается осуществить полный ребрединг ФГУП "Космическая связь", диверсификацию бизнеса компании, разработку стратегического плана ее деятельности и позиционирование в качестве "оператора универсальной космической услуги". Исходя из этого в диссертации исследуются организационно-технические и технологические аспекты создания системы ЕИКП.
Создание общенациональной системы единого инфокоммуникационпого поля на базе космических технологий отвечает всем современным требованиям, объединяя в себе удовлетворение потребностей сегодняшнего и завтрашнего рынка, развитие конкурентоспособных отраслей экономики и ликвидацию наиболее нетерпимых из существующих сегодня дефицитов развития отечественной науки и промышленности.
Информационные и телекоммуникационные технологии являются инфраструктурной основой развития высокотехнологичных отраслей промышленности и нроизводства интеллектуальных услуг. Одним из ключевых элементов современной ипфокоммуникациоппой инфраструктуры являются информационные и коммуникационные космические средства. В российских условиях, характеризующихся значительным отставанием в инфраструктурной развитии целого ряда окраинных территорий, развертывание космических средств навигации, мониторинга и связи в ряде случаев является единственной возможностью решения актуальных задач развития.
Следует отметить, что отечественная ракетно-космическая промышленность, наука и техника сегодня относятся к одной из немногих отраслей отечественной экономики высокого передела (не связанной с экспортом природных ресурсов), конкурентоспособных по ряду направлений на мировом рынке. Сегодня это касается, прежде всего, услуг но выведению космических аппаратов и взаимовыгодного сотрудничества по созданию и эксплуатации пилотируемых космических систем,
К важнейшим приоритетам космической деятельности относится создание глобальной
7 интегрированной космической системы, основанной на многофункциональных космических средствах социально-экономического и двойного назначения в интересах решения, в частности, задач связи, ретрансляции, телевещания, навигации, управления космическими аппаратами (КА). Реализуемость такой системы обеспечивается достижением российских технологий космической навигации, долгосрочным устойчивым эволюционным развитием информационных систем в XXI веке. Востребованность определяется необходимостью предоставления потребителям комплексных интегрированных услуг, информационным обеспечением всех сфер жизни и деятельности человека на всей территории страны, необходимостью глобального мониторинга антропогенной деятельности и прогнозирования стихийных явлений и чрезвычайных ситуаций.
Создание ЕИКП обеспечивается рядом взаимоувязанных и взаимодействующих космических и наземных систем. Для их развертывания и совместной эксплуатации сегодня не требуется проведения длительных и дорогостоящих научных исследований. Часть из них разработана и постепенно вводится в эксплуатацию уже сейчас - это прежде всего относится к отечественной глобальной навигационной системе ГЛОНАСС. Для создания остальных требуется решение ряда практических, прикладных проектно-конструкторских задач. Таким образом, в рамках создания ЕИКП речь идет об организационно-технической интеграции существующих систем и их активном развитии уже в качестве интегрированного комплекса.
Центральным элементом системы обеспечения единого поля является система космической связи и передачи данных, доступная как со станций-телепортов, так и с малых терминалов пользователя на основе технологии VSAT или схожих с ней технических решений. Такая система связи не только служит "общей шиной", обеспечивая информационный обмен между ключевыми компонентами системы, по и обеспечивает решение ряда приоритетных задач социально-экономического развития, включая, например, задачу региональной телефонизации или создания сети тслемеди пи неких услуг. В настоящее время задачи фиксированной космической связи решаются российскими операторами па базе отечественных спутников семейств "Экспресс" н "Ямал". При создании системы ЕИКП целесообразно создание базовых космических аппаратов новых поколении с постепенным переходом па отечественную микроэлементную базу, а также существенное наращивание удельной доли приемо-передающих мощностей, работающих в диапазоне, наилучшим образом обеспечивающем работу с малыми пользовательскими терминалами.
Важную роль в составе обеспечивающей системы ЕИКП играет система персональной спутниковой связи на носимые терминалы ("трубки"). С их помощью обеспечивается мобильный доступ к информационным ресурсам, решается задача мобилизации рабочей силы. На принципиально иной уровень поднимается качество обеспечения национальной и
8 общественной безопасности. Персональная спутниковая связь в общем комплексе обеспечивающих средств ЕИКП является неотъемлемым элементом телекоммуникационной инфраструктуры будущего.
На базе космических систем теле- и радиовещания предлагается создать комплекс распределения мультимедийной информации в широкой спектральной полосе, обеспечивающий не только трансляцию центральных телевизионных программ, но и обеспечивающий потребности регионального и местного телевещания, обеспечивающий качественно новый уровень связности отдельных регионов России между собой и с федеральным Центром, наконец, позволяющий реализовать современные концепции телевещания на индивидуальные ангенны, проект "Народный кинотеатр", создать систему доступа к мультимедийным ресурсам для удаленных регионов, обеспечить решение задач дистанционного образования и повышения квалификации.
Важнейшим элементом системы ЕИКП является система глобальной спутниковой навигации. В настоящий момент предлагается уточнить планы окончательного развертывания отечественной системы ГЛОПАСС, направленных на скорейшее введение ее в эксплуатацию по целевому назначению как в военных, так и в гражданских целях, в том числе с учетом принципов и методов, изложенных в данной работе. В рамках создания предлагаемой системы особое значение приобретает создание системы функциональных дополнений к системе ГЛОНЛСС, а также разработка и принятие организационно-технических решений, обеспечивающих создание и обеспечение эксплуатации наземных и космических средств глобальной навигации.
Совместная эксплуатация космических аппаратов для съемок Земли из космоса (средств дистанционного зондирования Земли), систем спутниковой навигации и картографии обеспечивают создание многоуровневой интегрированной геоинформационной системы, объединяющую в единой базе данных информацию о физических свойствах участков территории страны, особенностях се хозяйственного освоения, обеспечивающей привязку вновь создаваемых объектов, учет разноплановых ресурсов и решение многих других задач мониторинга национальной территории России и зоны се экономических интересов.
В отличие от гсоинфорыацнопных систем, обеспечивающих "площадное" покрытие территории страны, на базе космических средств наблюдения и мониторинга предлагается создать также комплекс "точечного" мониторинга - национальную систему мониторинга особо важных и опасных объектов (ресурсов). Ее введение в строй обеспечит оптимизацию и регулирование экономической и оборонной деятельности страны, путем создания действенного инструмента контроля состояния особо важных объектов и использования
9 природных ресурсов, а также решения задач обмена мониторинговой информацией между различными потребителями и источниками информации. Будут также решаться задачи обнаружения, раннего оповещения и парирования чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера. Наконец, появится возможность создания автоматизированных комплексов контроля и охраны особо важных участков и объектов в интересах системы пограничной охраны, атомной энергетики, других отраслей экономики и сфер обеспечения национальной безопасности.
Реализация общенациональной системы единого инфокоммупикационного поля па базе космических технологий позволит решить целый ряд задач за счет как прямых, так и косвенных эффектов.
Предлагаемые решения закладывают основу для развития "повой экономики", построенной на знаниях, рассчитанной па производство наукоемкой продукции и экспорт интеллектуальных услуг. При этом создаваемое ЕИКП послужит основополагающим элементов ряда национальных систем управления, мониторинга и распространения информации. В качестве примера можно привести создаваемое в настоящее время единое информационное пространство транспортного комплекса или федеральную систему оперативного контроля состояния природных ресурсов и экономически важных или опасных объектов Российской Федерации, опытный участок которой строится в рамках ФЦП "Электронная Россия".
Реализация ЕИКП создает принципиально новые возможности для развития регионов и обеспечения интегральной целостности России за счет формирования и поддержания единого информационного пространства. Тем самым будет решена одна из задач Программы социально-экономического развития Российской Федерации на среднесрочную перспективу (2006-2008 годы), предусматривающая формирование единого культурного пространства, обеспечение доступа различных групп граждан к культурным ценностям и информационным ресурсам, предполагающее, в частности, повышение адресности и увеличение разнообразия услуг культуры и информационных услуг и достижение максимального охвата населения страны социально значимым пакетом телераднонрограмм федерального и регионального уровней.
Практическая реализация системы ЕИКП в стратегической перспективе может сыграть ключевую роль в полномасштабном хозяйственном освоении огромных территорий на востоке страны.
Широкополосная связь и Интернет следующего поколения, телемедппина, дистанционное образование, удаленная работа, геоинформационные технологии, сети безлюдных производств - все это становится возможным на обширных евразийских
10 территориях, в том числе и благодаря прикладным спутниковым системам.
Развертывание такой широкомасштабной национальной программы научно-технического характера как создание ЕИКП позволит приостановить "утечку мозгов", восстановить приоритет национальной системы научно-технического образования и создать значительное количество рабочих мест в области высоких технологий.
Дальнейшее развитие получаст конкурентоспособное направление российской экономики - производство ракетно-космической техники и оказание космических услуг. При восстановлении производства национальной элементной базы и выхода через 5-10 лет на конкурентоспособные образцы космической техники, возможен выход па соответствующие международные рынки.
Работы по созданию ЕИКП создают условия для восстапавления одной из ключевых отраслей, обеспечивающих научно-техническую и экономическую независимость Российской Федерации - производство отечественных микроэлектронных компонентов.
Реализация системы ЕИКП делает Россию одним из ведущих игроков на мировом рынке космических услуг. При этом следует иметь в виду, что по имеющимся оценкам в период до 2008 г. продолжится слияние глобальных операторов спутниковой связи с региональными. Некоторые региональные будут поглощены, другие войдут в союзы или альянсы с глобальными операторами и будут дополнять их на внутренних рынках. Прогнозируется, что к 2010 г. останется 4-5 групп операторов, каждую из которых возглавит один из ныне действующих глобальных операторов. При реализации такой схемы развития, отечественный оператор спутниковой связи мог бы войти в альянс с одним из ведущих мировых операторов на благоприятных условиях.
Наконец, реализация ЕИКП позволит решить идеологическую задачу по восстановлению престижа отечественной науки, техники и инженерного дела, прежде всего -внутри страны.
Появление новых задач создания единого ипфокоммуникационпого поля предопределяет изменение традиционных подходов к организации космической связи, в том числе, к поиску новых принципов и методо» построения ЕИКП. Сказанное в определенной мере относится и к разработке технологических аспектов космической связи, в том числе, принципов защиты орбитальпо - частотного ресурса, структурирования и выделения частот заказчикам космической связи, а также - концептуальных положений нормативі і о-право во го и нормативно-технического обеспечения системы единого ипфокоммушпеацнонного поля па базе космических технологий. В этой связи особую актуальное!ь приобретает научная задача разработки концептуальной модели системы единого ипфокоммуникационпого ноля на базе космических технологий.
Настоящая диссертационная работа является продолжением и развитием научных исследований по созданию ЕИКП, которые проведены при непосредственном участии автора и под его руководством.
Тема диссертации утверждена на ученом Совете Московской академии рынка труда и информационных технологий на основании результатов работ, выполненных на кафедре "Радиосистемотсхники", а также - разработки проекта модернизации отрасли услуг космической связи. Данный проект был передан на рассмотрение в организации и ПИИ, задействованные в сфере космической связи или являющиеся крупными абонентами спутниковой связи. Осуществлению диссертационной работы также способствовала заинтересованность ряда предприятий - заказчиков в космической связи.
Таким образом, тема кандидатской диссертации является актуальной.
Целью работы является решение научной задачи по созданию информационно-телекоммуникационной инфраструктуры (ИТИ) национального многофункционального оператора космической связи на основе разработки методов совершенствования управления и анализа функционирования систем спутниковой связи (ССС), обеспечивающих сбор и распределение широкополосной информации.
Объектом исследования являются комплекс систем фиксированной и подвижной спутниковой связи, космической навигационной системы, системы сбора и распределения широкополосной информации, геоинформационные системы мониторинга и контроля территорий, объектов и ресурсов.
Предметом исследовании являются принципы и методы создания ИТИ многофункционального оператора космической связи и системная интеграция ССС на базе ИТИ.
На основании анализа современных проблем, отечественных и зарубежных научных работ по теме исследований и в соответствии с целью диссертационной работы сформулированы следующие задачи исследований:
Анализ состояния существующих систем спутниковой связи и уточнение предъявляемых к ним требований.
Формулирование основных направлений развития и совершенствования ССС.
Разработка ситуационной модели системы единого инфокоммупикационного поля на базе космических технологий.
Выработка предложений по модернизации существующих ССС и по созданию общенациональной системы единого пнфокоммуннкацнонпого поля на базе
12 космических технологий. 5. Разработка принципов определения основных показателей системы ЕИКП и её математических моделей.
Разработка принципов и методов построения системы единого нифокоммуникационного поля в диссертационной работе проиллюстрирована на примере ФГУП "Космическая связь", являющегося российским национальным и международным оператором услуг космической связи.
Методы исследований. При решении перечисленных выше задач в работе были использованы методы математического моделирования, математической статистики и прикладные методы теории распространения радиоволн.
Научная новизна работы: Научная новизна диссертационной работы заключается в комплексной разработке и обосновании принципов построения единого нифокоммуникационного ноля на базе космических технологий, включая анализ существующих технологий ССС и разработку методов, обеспечивающих повышение эффективности за счет увеличения объемов распределяемой информации и повышения пропускной способности:
Исходные предпосылки
Двумя основными способами реализации глобальной (межконтинентальной) связи являются спутники - ретрансляторы и оптоволоконные кабели. Оптоволоконные кабели стали недорогим и наиболее падежным способом обеспечения высокоскоростной передачи данных между двумя точками, причем увеличение достигнутой пропускной способности опережает повышение спроса, приводя к уменьшению стоимости оборудования. Спутники-ретрансляторы по-прежнему имеют преимущество в обеспечении универсального доступа, что важно при теле- и радиовещании в малонаселенных районах, причем системы на основе ничкоорбитальпых спутников представляют альтернативное средство подвижной связи абонентов, находящихся в любом районе Земли. Однако оптоволоконные системы для создания новых линий связи требуют нескольких месяцев или лет, а новые спутниковые линии связи развертываются в течение минут.
Внедряемые новые технические и технологические решения обеспечивают как повышение качества услуг кабельной и спутниковой связи, так и снижение их стоимости. Хотя для межконтинентальной связи стоимость систем на основе подводных оптоволоконных кабелей существенно ниже, чем систем спутниковой связи с аналогичной пропускной способностью, но при незначительном трафике в малонаселенных районах спутниковая связь становится дешевле. В результате многолетнего развития оптоволоконные системы обеспечили линии связи и передачи данных в направлениях "Восток-Запад", а спутниковые системы - линии связи "Север-Юг" и "город-деревня". Кроме того, в пекоторы областях деятельности требуется параллельное применение оптоволоконных и спутниковых каналов связи. Так, например, для повышения живучести и надежности передачи информации в интересах Минобороны требуется использование каналов связи различной физической природы. Сочетание систем оптоволоконной, беспроводной и спутниковой связи, дополняющих друг друга в зависимости от района применения и потребностей абонентов, является перспективой развития систем глобальной связи.
Таким образом, спутниковая связь обеспечивает: более быстрое предоставление услуг: с момента возникновения необходимости в связи спутниковая сеть (антенна, модем и кабельная сеть) развертывается быстрее, чем наземная оптоволоконная сеть (несколько недель против месяцев), а дополнительная пропускная способность в спутниковой сети может быть получена почти сразу же;
4- лучшие характеристики сети: спутниковые соединения обеспечивают более высокое качество связи путем непосредственного подсоединения к телепорт) сети Интернет без использования перегруженных местных линий связи и многочисленных изменений маршрута при передаче данных; меньшую стоимость сети: спутники позволяют доставить данные в обширные географические районы без преодоления препятствий в виде наземной инфраструктуры или географических преград, что обеспечивает неизменную стоимость связи, не зависящую от расстояния. Кроме того, пропускная способность спутниковых линий легко подстраивается под реальную скорость передачи данных абонента, что позволяет платить за предоставление соответствующих ресурсов.
С коммерческой точки зрения спутниковая связь охватывает главным образом услуги связи, долгосрочную аренду ретрансляторов, производство наземного оборудования и производство спутников. Очевидно, что для выработки научно-технических решений в области спутниковой связи определяющим является понимание текущего состояния рынка и тенденций её развития, а также получение выгод от реализации этих тенденций.
Спутниковая связь представляет собой самый крупный и быстро развивающийся сегмент космической промышленности с годовым (2000 г.) доходом 67,57 млрд. долл. США (вся космическая промышленность - 80,47 млрд. долл.) и ростом (2000 г.) в 17% (вся космическая промышленность - 16%). Доходы четырех секторов спутниковой связи, а именно предоставление услуг связи, долгосрочная аренда ретрансляторов, производство наземного оборудования и производство спутников составило в 2000 г. 26,76; 8,74; 17,5 и 14,56 млрд. долл. США соответственно.
В 1996-2002 гг. рост рынка космической связи определялся главным образом спросом на услуги связи. Предоставление (в розницу и но подписке) услуг связи являлось основой расширения сегмента спутниковой связи, причем в число этих услуг в этот период входили услуги непосредственного телевизионного вещания, спутниковой подвижной связи и передачи данных и услуги па основе применения абонентских терминалов класса VSAT (Very Small Aperture Terminal). В 1999 г. 32,6% всей пропускной способности геостационарных ИСЗ-ретрансляторов использовалось для обеспечения телефонной связи и передачи данных, 44,9% - видеоданных (в том числе непосредственного телевещания), а 22,4% вообще не использовалось (считается, что этот резерв на случай разовой аренды). Непосредственное телерадиовещание являлось наиболее доходным (9 из 26,76 млрд. долл. В 2000 г.), причем наблюдался рост в 23%. Другими факторами, влияющими на тенденции развития спутниковой связи как сегмента космической промышленности, явились глобальное прекращение регулирования рынка связи, ввод в эксплуатацию систем подвижной связи на основе негеостационарпых спутников, а также появление сети Интернет (с коммерческой деятельностью, осуществляемой через Интернет, и сетями Интернет) в качестве основы повышения спроса на спутниковую передачу данных.
Производство наземного оборудования по доходам занимает второе место. Это производство приемных и передающих терминалов (включая терминалы класса VSAT), абонентских терминалов подвижной спутниковой связи и передачи данных, а также приемников и антенн непосредственного телевизионного вещания. Рост доходов этого сектора в 2000 г. составил 14%.
Производство спутников является третьим (по доходам) сектором спутниковой связи, причем анализировавшиеся доходы этого сектора отражали только связанные с производством коммерческих (в 2000 г. — более 8,5 млрд. долл.) или гражданских правительственных (в 2000 г. - более 6 млрд. долл.) спутников. Число запущенных или находившихся в производстве коммерческих геостационарных ИСЗ-ретрансляторов ежегодно в 1996..,2001 г. составляло 22...29 штук, а в 2002 г. достигло 33 штук. Рост доходов составлял 11%.
Долгосрочная аренда ретрансляторов является четвертым по доходам сектором спутниковой связи, Компании - операторы часто сдают в долгосрочную аренду или продают доступ данных. Кроме того, некоторые компании могут действовать в качестве посредников между компаниями - операторами и провайдерами услуг, выполняя функции брокеров или спекулянтов. При этом различают провайдеров пропускной способности геостационарных ИСЗ-ретрансляторов, операторов непосредственного вещания и провайдеров услуг подвижной связи. Рост доходов составлял 15%.
В настоящее время рынок услуг космической связи находится на этапе стабилизации, которому предшествовал до этого период бурного развития, связанный с развертыванием пизкоорбитальных спутниковых систем связи, ростом спроса па коммуникационные услуги. В период роста коммерциализации космического рынка обьем коммерческого сегмента стал превышать величину рынка государственных организаций. При этом коммерческий сегмент рынка доминирует на рынке в целом и растет с темпами прироста в 9-20 %в 1999-2002 гг. (рис. 1).
Концепция создания консолидированного национального оператора спутниковой связи
Предоставляет вещательным компаниям, телекоммуникационным операторам и корпоративным клиентам прямой доступ к ресурсам глобальных и региональных систем спутниковой связи: LM1, "Экспресс-А", "Экспресс-АМ", "Евтелсат", "Ямал-200". Компания предлагает комплексные услуга спутниковой связи в рамках альянсов с операторами, поставщиками наземного оборудования и разработчиками телекоммуникационных технологий.
В декабре 2005 г. МОКС "Интерспутник" и ФГУП "Космическая связь" достигли договоренности об объединении усилий в области совместного продвижения услуг спутниковой связи, предоставляемых компаниями, на международные рынки.
Совместная деятельность двух компаний также предусматривает сотрудничество в области международно-правовой защиты и использования орбиталыю-частотного ресурса сторон и выработку совместной программы действий по привлечению инвестиций для создания, вывода на геостационарную орбиту и последующей коммерческой эксплуатации новых спутников связи для третьих стран. ФГУП "Морсвязьспутпик" ФГУП "Морсвязьспутпик" является оператором береговых земных станций спутниковой системы связи ИНМАРСАГ и предоставляет комплекс разнообразных услуг в области связи и навигации, включая предоставление услуг подвижной спутниковой связи на всех видах транспорта.
ФГУП "Морсвязьспутпик" организует работы по прикладным проектам с использованием технологии спутниковой связи, включая следующие: ? Глобальная автоматизированная система мониторинга морских и смешанного (река-море) плавания судов "Виктория" ? Доступ к средствам Интернет ? Высокоскоростная передача данных (HSD) ? Широкополосный доступ R-BGAN/BGAN ? Услуги мультисервисной сети фиксированной спутниковой связи к стандарте DVB-RCS ФГУП "Морсвязьспутпик" осуществляет поставку, установку, ввод в -эксплуатацию, аренду и гарантийное обслуживание оборудования спутниковой связи.
В декабре 2005 года ФГУП "Морсвязьспутпик" объявил о начале предоставления услуг глобальной спутниковой широкополосной связи в сегментах подвижной и фиксированной связи (VSAT-сеть на основе стандарта DVB-RCS). Взаимодействие с "Морсвязьспутииком" может оказаться критически важным при формировании универсального пакета предложения спутниковых услуг, включающего в том числе и услуги подвижной спутниковой связи. ОАО Тазком"
ОАО Тазком" создало и эксплуатирует систему спутниковой связи и вещания "Ямал" в составе трех спутников ("Ямал-100", "Ямал-201" и "Ямал-202") и наземной инфраструктуры (три телепорта, центр цифрового спутникового телевидения, центр управления полетом, крупная сеть земных станций в регионах России).
Компания удерживает около 20% российского рынка спутниковой емкости. Па мировом рынке Тазком" позиционируется как спутниковый оператор, в то время как в пределах России компания является также провайдером телекоммуникационных услуг.
Среди клиентов "Газкома" - государственные структуры (10% от общей потребляемой спутниковой емкости), корпоративные и коммерческие сервис-провайдеры (51%), коммерческие телевизионные компании (22%). Крупным пользователем услуг "Газкома" является его основной акционер "Газпром" (17%) от общей потребляемой спутниковой емкости). Четверть дохода "Газкома" от операторской деятельности генерируется на международном рынке.
Через спутники "Ямал" транслируется свыше 60 российских (центральных и региональных) и зарубежных телеканалов (за 2005 год количество транслируемых каналов удвоилось). Таким образом, треть используемой емкости этих спутников занято телевизионными приложениями.
Сейчас компания приступила к созданию следующих двух спутников "Ямал-300", которые планируется вывести на орбиту в конце 2007 года. В период до 2015 года Тазком" намерен превратить систему спутниковой связи "Ямал" в полномасштабную Космическую Информационную Систему.
Можно констатировать, что ФГУП "Космическая связь" и ОАО Тазком" имеют практически параллельно отстроенные космические и наземные сегменты.
Российская телевизионная и радиовещательная есть (РТРС)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российская телевизионная и радиовещательная сеть" (РТРС) находится в ведении Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (в системе Министерства культуры), что не в последнюю очередь обуславливает периодическое возникновение конфликтов между этим предприятием и Министерством информационных технологий и связи, а также наличие у РТРС самостоятельных планов развития, в том числе - в части спутникового сегмента сети, которые сталкиваются с критикой, в том числе - со стороны ФГУП "Космическая связь".
Вещание общероссийских телевизионных и радиопрограмм ведется через Федеральный центр распределения телерадиопрограмм (ФЦРТ), расположенный в Москве, и через региональные передающие центры РТРС, образующие наземную передающую сеть. Доставка сигналов телевизионных и радиопрограмм из Москвы в регионы производится по спутниковым и наземным канатам связи.
Наземное вещание телевизионных и радиопрограмм в регионах России осуществляют 77 республиканских, краевых, региональных, территориальных и областных рздиотелепередающих центров (РТПЦ), которые являются региональными филиалами РТРС. Планами развития РТРС предполагается формирование в России современной, гибкой, технически и экономически эффективной сети доставки и трансляции государственных и коммерческих тслерадиопрограмм.
Особенности передачи сигналов в различных диапазонах частот
Создание информационно-управляющих систем, как правило, производится при наличии ограничений на располагаемые ресурсы. Переходной период отечественной экономики ещё более подчеркивает особую важность орбиталыю - частотного ресурса, наличие которого является необходимым условием для существования и развития национальных систем спутниковой связи и вещания. Отставание в проведении своевременной международной координации частот, поддержании и вводе в эксплуатацию реально действующих сетей ведет к потере Российской Федерацией частотного ресурса в заявленных орбитальных позициях и ограничению возможностей развития спутниковой связи России в определенных направлениях и диапазонах частот.
Использование различных частот для систем радиосвязи и вещания, включая спутниковые, строго регламентируется международными организациями. Это необходимо для достижения совместимости различных систем, а также для предотвращения взаимных помех при работе различных служб. В 1977 году состоялась Всемирная административная радиоконференция (WARC-77) по планированию вещательной спутниковой службы, на которой был принят ныне действующий Регламент радиосвязи. В соответствии с ним вся территория Земли разделена на три района, для вещания в каждом из которых выделены свои полосы частот: о район 1 включает Африку, Европу, Россию, Монголию и страны СНГ; о район 2 охватывает территорию Северной и Южной Америки; о район 3 - это территории Южной и Юго-Восточной Азии, Австралия и островные государства Тихо-Океанского региона.
В соответствии с этим регламентом для систем спутниковой связи выделено несколько диапазонов частот, каждый из которых получил условное обозначение буквой латинского алфавита (см. таблицу 1). Большинство действующих систем спутниковой связи на базе геостационарных спутников работают в диапазонах С (6/4 ГГц) и Ки (14/11 ГГц). Ка-диапазоп в пашей стране пока применяется менее широко, но идет его бурное освоение в Америке и Европе. Эффективность приемных зеркальных антенн пропорциональна числу длин волн, укладывающихся в ее поперечнике. Следовательно, при одинаковой эффективности размеры антенн уменьшаются с увеличением частоты. Если для приема в диапазоне С требуется антенна диаметром 2,4 - 4,5 м, то для диапазона Ки ее размер уменьшится до 0,6 - 1,5 м, для диапазона Ка он может быть уже 30 - 90 см, а для Ки диапазона - всего 10 - 15 см.
При одинаковых размерах антенна в диапазоне Ки имеет коэффициент усиления примерно па 9.5 дБ больше, чем в диапазоне С. Обычно, ЭИИМ спутников в диапазоне С не превышает 40-42 дБ, тогда как в диапазоне Ки передки уровни ЭИИМ 50-54 дБ для систем фиксированной спутниковой связи, и даже 60-62 дБ для спутников систем НТВ. По тем же причинам, коэффициент усиления приемных антенн на спутниках-ретрансляторах в диапазоне Ки выше, чем в диапазоне С. В результате, размеры антенн и мощность передающих устройств земных станций в диапазоне Ки в большинстве случаев меньше, чем в диапазоне С. Например, для работы со спутником "Горизонт" в диапазоне С требуются земные станции с антеннами не менее 3,5 м и передатчиком около 20 Вт. В то же время, земные станции с такой же пропускной способностью для работы со спутником "Intelsat" (Intelsat) в диапазоне Ки могут оснащаться антеннами диаметром 1.2 м и передатчиком 1 Вт. Стоимость первой станции примерно в два раза выше, чем второй при одинаковых пользовательских характеристиках. В пользу диапазона Ки говорит также факт, что полоса частот, выделенных МСЭ для систем спутниковой связи в этом диапазоне более чем два раза превышает полосу в диапазоне С.
К недостаткам диапазона Ки следует отнести повышенные, по сравнению с диапазоном С, потери во время дождя, что требует создания запаса по усилению антенны для их компенсации. Это ограничивает применение диапазона Ки в регионах с тропическим и субтропическим климатом. Для большинства же районов России необходимый запас не превышает 3-4 дБ, для создания которого достаточно увеличить диаметр антенны на 20-30% сравнении с регионами с сухим климатом.
В этой связи большинство сетей спутниковой связи па базе VSAT предпологается строить в диапазоне Ки. Передача в С-диапазоне может покрывать значительную область земной поверхности, что делает спутники особенно пригодными для сигналов широковещания. С другой стороны, сигналы С-диапазона, являются относительно слабыми и требуют развитых и достаточно дорогих антенн на ЗС. Важная особенность сигналов С-диапазона - их устойчивость к атмосферному шуму. Атмосфера земли почти прозрачна для сигналов в диапазоне 4/6 ГГц. Этим же фактором обусловлено то, что сигналы С-диапазона более всего подходят для наземных двухточечных микроволновых передач, портящих более слабые спутниковые сигналы, Данное обстоятельство заставляет размещать ЗС, использующие при передаче С-диапазон, за много километров от городских центров и мест плотного проживания населения.
Передача в Аи-полосе имеет противоположные свойства. Луч при такой передаче сильный, узкий, что делает передачу идеальной для двухточечных соединений или соединений от точки к нескольким точкам. Наземные микроволновые сигналы никоим образом не влияют на сигналы А и-полосы, и ЗС А -полосы могут быть размещены в центрах городов. Естественная большая мощность сигналов Агмюлосы позволяет обойтись меньшими, более дешевыми антеннами ЗС. К сожалению, сигналы Aw-полосы чрезвычайно чувствительны к атмосферным явлениям, особенно туману и сильному дождю. Хотя подобные погодные явления, как известно, воздействуют на небольшую область в течение краткого времени, результаты могут быть достаточно серьезны, если такие условия совпадают со временем наибольшей нагрузки.
Функциональные составляющие систем спутниковой связи
Основная идея создания систем спутниковой связи заключается в следующем: промежуточный ретранслятор системы связи размещается на искусственном спутнике Земли. Спутник движется по достаточно высокой орбите длительное время без затрат энергии на это движение. Энергоснабжение бортового ретранслятора и других систем спутника осуществляется от солнечных батарей, работающих почти все время иод лучами ничем не затемненного Солнца. На достаточно высокой орбите ИСЗ "видит" очень большую территорию - около одной трети поверхности Земли, поэтому через его бортовой ретранслятор могут непосредственно связаться любые станции, находящиеся на этой территории. Трех ИСЗ может быть достаточно для создания почти глобальной системы связи. В тоже время современные технические средства позволяют сформировать достаточно узкий луч, чтобы при необходимости сконцентрировать энергию передатчика ИСЗ на ограниченной площади, например на территории небольшого государства. Это создает возможность эффективно использовать ИСЗ также и для обслуживания небольших зон.
Принятая земной станцией информация поступает но наземной соединительной линии к потребителю программ (или на телевизор, если это станция индивидуального приема).
Земная станция имеет в своем составе специальный комплекс, который служит для наведения антенн на ИСЗ; в пего входят привод, перемещающий антенну, аппаратура наведение, управляющая его движением. В простых приемных станциях антенна обычно неподвижна (имеется лишь механизм установки в несколько фиксированных положений (позиционер). Более сложные земные станции, предназначенные для дуплексной связи и работающие в нескольких стволах ИСЗ, строятся по более сложной схеме, и включают: ? антенну с комплексом наведения, используемую обычно одновременно для приема и передачи; ? фильтр разделения приема и передачи; ? малошумящнй усилитель; и устройство сложения (фильтр сложения) сигналов передатчиков различных столов; устройство разделения (фильтр разделения) принимаемых сигналов различных стволов; и передающее устройство ствола; приемное устройство ствола; а каналообразующую аппаратуру ствола; аппаратуру соединительных линий.
Рассмотрим основные элементы радиотехнического комплекса космической станции, входящего в систему спутниковой связи. Этот комплекс состоит из двух основных частей -антенн и бортового ретранслятора.
На борту современных связных ИСЗ обычно устанавливают несколько приемных и передающих антенн. Это объясняется необходимостью сформировать различные зоны обслуживания с целью привести в соответствие излучение антенн с размещением земных станций на поверхности Земли, чтобы не рассеивать энергию бесполезно на тс районы, где она не используется. Высокая направленность приемных и передающих антенн ИСЗ способствует также уменьшению взаимных помех с другими системами связи -спутниковыми и наземными, повышает эффективность использования геостационарной орбиты. Сигнал, принятый антенной КС. поступает на входное малошумящее устройство, в качестве которого на ИСЗ применяют смесители, усилители на малошумящих ЛБВ или транзисторах. Принятый сигнал усиливается на частоте приема, промежуточной частоте и частоте передачи. В современных ИСЗ часто осуществляется пе двух-, а однократное преобразование частоты, непосредственно с входной в выходную, при этом усилитель ПЧ отсутствует. В схеме могут применяться устройства разделения, коммутации, объединения сигналов, цель которых - подать сигналы, адресованные тем или иным ЗС, па передающие антенны с соответствующей зоной обслуживания. Перспективные системы с быстродействующей переориентацией узкого луча антенны (с коммутацией луча), что позволяет осуществлять связь со многими ЗС через остронаправлепные антенны, пе увеличивая числа антенн на борту ИСЗ, многократно использовать полосу частот.
В состав космических станций входят также резервные элементы и устройства переключения па резерв; этим схемы достаточно сложны, поскольку степень резервирования различна для различных элементов тракта в зависимости от их надежности, важности для жизнеспособности ИСЗ. срока службы. В некоторых случаях на космической станции выполняется более сложная обработка сигналов, например преобразование вида модуляции, регенерация сигналов, передаваемых в дискретной форме.
В качестве основных, для формирования новой программы развития государственной орбитальной группировки спутников связи гражданского назначения, были положены следующие принципы: S обеспечение экономической независимости Российской Федерации в сфере спутниковой связи. J обеспечение развития в Российской Федерации рынка услуг связи: государственного и коммерческого теле- и радиовещания, DTH, передачи сигналов ТфОП, потоков данных, IP трафика и доступа в Internet, услуг подвижной связи, мультисервисных VSAT сетей, сетей частных пользователей и т.д. J сохранение и развитие орбитально-частотпого ресурса для обеспечения независимого развития рынка услуг связи в России. S укрепление международных экономических и политических позиций России на рынке телекоммуникаций, освоение перспективных зарубежных рынков. обеспечение услугами связи территорий, не обслуживаемых геостационарными спутниками (создание глобальной системы связи на базе спутников на высокоэллиптических орбитах).
