УНИФИКАЦИЯ АБОНЕНТСКИХ СТАНЦИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ

SATELLITE COMMUNICATION SUBSCRIBER STATIONS UNIFICATION

Roman Yaroshchuk

Academy of the Federal Guard Service, Russia, Oryol

Kolinko Alexander Vasilievich

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Academy of the Federal Guard Service, Russia, Oryol

Аннотация. В статье рассматривается направления унификации станций спутниковой связи. Описываются принципы работы и преимущества использования унифицированных станций для повышения взаимозаменяемости и уменьшения количества разнотипных спутниковых средств. Исследование представляет интерес для специалистов в области спутниковой связи и телекоммуникаций. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании новых абонентских станций и модернизации существующих.

Abstract. The article discusses the directions of satellite communication stations unification. It describes the principles of operation and the advantages of using such stations to increase interchangeability and reduce the number of different types of satellite equipment. The research is of interest to specialists in the field of satellite communication and telecommunications. The research results can be used in the design of new subscriber stations and the modernization of existing ones.

Ключевые слова: системы спутниковой связи; VSAT-сети; спутниковая связь.

Keywords: satellite communication systems; VSAT networks; satellite communication.

Спутниковые терминалы, изготовленные по технологии VSAT, доказали свою эффективность при обеспечении связи для временных и удаленных объектов. Они имеют ряд достоинств, среди которых можно выделить быстрый монтаж и ввод в эксплуатацию, небольшие размер и вес, малое энергопотребление [1].

Опыт применения данных устройств показал ряд недостатков. Существует большое количество разнотипных VSAT-станций, которые работают в одинаковых диапазонах частот в различных сетях [2]. Из-за применения в составе станций различного модемного оборудования возникает проблема отсутствия встречной работы и взаимозаменяемости между этими средствами связи. Это означает, что они не могут взаимодействовать, а также не могут быть заменены друг другом при необходимости.

Такая ситуация приводит к неэффективному использованию ресурсов, а также к дублированию функций, т.е. несколько средств связи выполняют одну и ту же функцию, что является избыточным и неэффективным. Кроме того, такая разнотипность и невозможность взаимозаменяемости требует дополнительных затрат на обслуживание и поддержку разных устройств.

Использование унифицированных модульных спутниковых станций позволит избежать указанных недостатков.

Одним из главных достоинств использования данных станций перед однородными является их гибкость и универсальность. Унифицированные станции позволяют создавать настраиваемые конфигурации, которые будут соответствовать конкретным задачам. Таким образом, данные средства связи могут быть адаптированы к различным условиям и требованиям, что позволяет улучшить эффективность работы и сократить издержки.

Рисунок 1. Структурная схема УАССС

Модульная станция состоит из антенного поста и поста оператора. Антенная система включает в себя разборный рефлектор, опорно-поворотное устройство, сменные облучатель с конвертером-усилителем мощности и малошумящим усилителем-конвертером. На посту оператора располагается спутниковый модем и дополнительное оборудование, необходимое для подключения абонентских устройств.

Таким образом, все оборудование станции, за исключением облучателя и радиочастотного блока, подходит для работы в различных диапазонах частот. Данный подход к построению станции позволяет расширить сферу её применения.

На различных частотах сигнал будет иметь разные энергетические характеристики, а значит при различных физико-географических условиях возможно использование одной унифицированной станции. Также БРК функционируют не со всеми диапазонами частот, а значит УАС позволит предоставить связь с помощью большего числа космических аппаратов.

Конвертор-усилитель мощности обеспечивает прием принятого СВЧ-сигнала, первоначальное усиление и преобразование его в промежуточную частоту. После этого сигнал на промежуточной частоте поступает в приемопередающий спутниковый модем аппаратного модуля для дальнейшего преобразования и обработки. После преобразования и обработки сигнала в модеме, в зависимости от установленного для данного направления связи режима работы и скорости передачи информации соответствующие информационные сигналы подаются на оконечные устройства.

Передаваемые информационные сигналы поступают в модем, после обработки на промежуточной частоте подаются на вход конвертора-усилителя мощности. Усиленный сигнал в рабочем диапазоне частот подается на облучатель антенны.

Такой способ обработки сигналов позволяет использовать один и тот же модем для работы в различных диапазонах частот. В комплект станции необходимо включить набор облучателей для работы в диапазонах C, X, Ku. Чем выше частота, тем выше коэффициент усиления антенны. Для расчета данного параметра необходимо воспользоваться формулой:

,                                                                                                (1)

где    - диаметр антенны, м;

   - длина волны, см;

   - коэффициент использования поверхности антенны.

Для того, чтобы наглядно представить результаты расчета, были построены графики на рисунке 2. В качестве исходных данных принималось то, что используемая антенна является однозеркальной. Таким образом было принято, что коэффициент использования поверхности был принят равным 0.6.

а)                                                               б)

Рисунок 2. Графики зависимости коэффициента усиления антенны на передачу (а) и на прием (б) от диаметра рефлектора

Мощность сигнала на выходе антенны в диапазоне C должна быть максимальна, тогда как при других частотах энергетические показатели будут выше. Повышение диаметра рефлектора антенны ведет к увеличению массогабаритных показателей станции, поэтому требуется найти компромисс между этими характеристиками. При равенстве диаметра 1.5 метрам будут обеспечены требуемые параметры.

Модем в составе станции должен работать по технологии коммутации пакетов. Формируемые сигнально-кодовые конструкции должны соответствовать современным стандартам, таким как DVB-S, DVB-S2, DVB-RCS. Таким образом, обеспечится взаимодействие с существующей наземной инфраструктурой.

Многие существующие абонентские станции спутниковой связи не могут обеспечить встречную работу и взаимозаменяемость. Использование унифицированных станций позволяет решить данные проблемы, но требует решение различных технических задач.