Основные сведения о стандартах СПР

AMPS (Advanced Mobile Phone Service – усовершенствованная мобильная телефонная служба, диапазон 800 МГц) широко используется в США, Канаде, Центральной и Южной Америке, Австралии; известен также как «североамериканский стандарт»; это очень распространенный стандарт в мире, обслуживающий почти половину всех абонентов сотовой связи (вместе с цифровой модификацией D-AMPS); используется в России в качестве регионального стандарта (в варианте D-AMPS) [1, 2].

Во всех аналоговых стандартах применяются ЧМ для передачи речи и частотная манипуляция для передачи служебной информации. Для передачи информации различных каналов применяется метод множественного доступа с частотным разделением каналов (Frequency Division Multiple Access – FDMA), с полосами каналов в различных стандартах от 12,5 до 30 кГц. Основной недостаток аналоговых систем – относительно низкая емкость, являющаяся прямым следствием недостаточно рационального использования выделенной полосы частот при частотном разделении каналов. Этот недостаток стал очевиден уже к середине 80-х годов, и сразу же значительные силы были направлены на поиск более совершенных технических решений. В результате этих усилий и поисков появились цифровые сотовые системы второго поколения. Переход к цифровым системам сотовой связи стимулировался также широким внедрением цифровой техники в связь в целом и в значительной степени был обеспечен разработкой низкоскоростных методов кодирования и появлением сверхминиатюрных ИС для ЦОС.

Сейчас стандарт AMPS мало распространён в Европе и Азии. 18 апреля 2008 года прекратила свою работу двустандартная сеть AMPS/CDMA-800 Fora Communications (принадлежала Теле2) в Санкт-Петербурге – последняя крупная сеть стандарта AMPS.

Вместе с тем переход к цифровым системам был связан с определенными трудностями. В США аналоговый стандарт AMPS получил настолько широкое распространение, что прямая замена его цифровым оказалась практически невозможной. Выход был найден в разработке двухрежимной АЦ системы, позволяющей совмещать работу аналоговой и цифровой систем в одном и том же диапазоне. Работа над соответствующим стандартом была закончена в 1992 г.; стандарт получил наименование D-AMPS, или IS-54 (IS – сокращение от «промежуточный стандарт»). Его практическое использование началось в 1993 г. В Европе ситуация осложнялась наличием множества несовместимых аналоговых систем. Здесь выходом оказалась разработка единого общеевропейского стандарта GSM (GSM 900 МГц). Еще один вариант цифрового стандарта, схожий с D-AMPS, был разработан в Японии в 1993 г.; первоначально он назывался JDC, а с 1994 г. – PDC (Personal Digital Cellular – «персональная цифровая сотовая связь»).

D-AMPS (Digital AMPS – цифровой AMPS; диапазоны – 800 МГц и 1900 МГц); употребляется наименование NA TDMA («североамериканский TDMA») [1, 2]. Стандарт D-AMPS дополнительно усовершенствовался за счет введения нового типа каналов управления. Цифровая версия IS-54 сохранила структуру каналов управления аналогового AMPS, что ограничивало возможности системы. Новые чисто цифровые каналы управления введены в версии IS-136, которая была разработана в 1994 г. и начала применяться в 1996 г. При этом была сохранена совместимость с AMPS и IS-54, но повышена емкость канала управления и заметно расширены функциональные возможности системы.

Ёмкость сетей сотовой связи, работающих в D-AMPS, ниже, чем в полностью цифровых системах (GSM, CDMA), но всё же значительно выше, чем в аналоговых NMT-450 и AMPS. Этот стандарт проигрывает GSM в возможности свободно менять устаревшие модели телефонов на новые и переносе старого номера в новый телефон. В GSM это делается сменой SIM-карты, в D-AMPS это придётся делать в специальном сервисном центре оператора связи.

D-AMPS не был широко распространён в России, и в настоящее время Россвязьнадзор больше не выдаёт лицензии на этот стандарт связи. Схожая ситуация наблюдается в США и Канаде, где операторы связи прекращают поддержку сетей D-AMPS.

Стандарт DECT для беспроводной телефонии был представлен в 1992 г. Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI). Пионером в разработке DECT считается корпорация Ericsson. В 2000 г. стандарт DECT одобрен для использования в 24 странах.

Система связи на основе стандарта DECT обеспечивает покрытие широкой географической зоны, позволяет осуществлять роуминг и динамическую передачу вызовов при переходе пользователя из зоны действия одной БС в зону действия другой и представляет пользователю качество связи, не отличающееся от качества связи на фиксированных линиях.

Стандарт базируется на цифровой радиопередаче данных между БС и радиотелефонами по технологии множественного доступа с временным разделением TDMA (Time Division Multiple Access). Диапазон радиочастот, используемых для приема-передачи, – 1880–1900 МГц. Рабочий диапазон (20 МГц) разделен на 10 радиоканалов, каждый по 1,728 МГц. Обмен информацией производится кадрами; с помощью временного разделения в каждом кадре создаются 24 временных слота; 24 слота обеспечивают 12 дуплексных каналов для приема/передачи голоса. При установлении соединения для разговора используются 2 из 24 временных слота в каждом кадре: один – для передачи голоса, другой – для приема.

Наиболее привлекательной перспективой развития DECT-систем является возможность взаимодействия стандартов DECT и GSM. Оба эти стандарта основаны на цифровой радиопередаче по TDMA технологии, но между ними существует различие в обеспечении мобильности абонента и емкости систем.

Стандарт DECT оптимизирован прежде всего для использования при напряженном трафике, характерном для условий, когда много абонентов размещаются на небольшой площади (заводы, бизнес-центры, выставочные центры и т. п.). Скорость передвижения абонента DECT-систем ограничена пешеходной скоростью человека. Это является существенным требованием к абоненту DECT-систем. Напротив, в стандарте GSM заложена возможность абонента передвигаться на автомобиле или поезде, возможность роуминга в других странах. Но, как уже отмечалось, емкость GSM-стандарта меньше, чем DECT, поэтому невозможно обеспечить напряженный бизнес-трафик без установки дополнительного микросотового GSM-оборудования. Поэтому очень перспективным является совмещение двух стандартов в одном радиотелефоне.

Технология DECT в настоящее время является одной из самых передовых технологий сухопутной подвижной радиосвязи.

EDACS (Enhanced Digital Access Communications System – усовершенствованная система связи с цифровым доступом) – транкинговая система радиосвязи фирмы Ericsson. Система EDACS разрабатывалась с учетом требований документа APS16 для использования различными коммерческими организациями. Системы EDACS выпускаются в различных вариантах на диапазоны частот 30–300, 800 и 900 МГц с разносом каналов связи 25, 30 и 12,5 кГц [1].

Системы EDACS, объединенные между собой при помощи контроллеров узлов связи или интегрированного контроллера узлов связи и диспетчерских пультов управления, образуют сеть EDACS.

В системе EDACS используются два вида радиоканалов: рабочий канал и канал управления. Для каждой радиостанции может быть выделен один рабочий канал. Канал управления служит для обмена цифровой информацией между радиостанциями и устройствами компьютерного управления работой всей системы.

Рабочие каналы используются собственно для обмена информацией между радиостанциями, для ретрансляции сообщений между подвижными станциями (ПС) и центральным диспетчерским узлом.

Упрощенную схему обмена между радиостанциями и узлом радиосвязи можно описать следующим образом [1]:

§ абонентская радиостанция работает в режиме непрерывного прослушивания канала управления, ожидая команду по этому каналу;

§когда МА нужно выйти на связь, он нажимает на кнопку вызова, и его радиостанция посылает по каналу управления на узел радиосвязи цифровое сообщение с требованием предоставить канал связи;

§ получив это сообщение, аппаратура узла связи выделяет свободный рабочий радиоканал посылкой ответного сообщения по каналу управления;

§ получив это сообщение, АТ перестраивает свой передатчик и приемник на выделенный радиоканал, затем этот АТ и аппаратура выделенного радиоканала осуществляют высокоскоростную операцию установления связи;

§ после этого на абонентской радиостанции раздается звуковой сигнал оповещения МА о том, что он может начать разговор.

Все перечисленные операции происходят с весьма высокой скоростью. Благодаря высокой скорости обмена сигналами управления и взаимодействия в системе EDACS, абонент практически не чувствует никакой задержки при переключении с канала на канал. Абоненту представляется, что для него выделен один свободный радиоканал.

Широкая полоса (25/30 кГц) была предусмотрена в системе EDACS с самого начала в расчете на стандартную скорость передачи данных в 9600 бит/с. Эта скорость используется для передачи сигналов управления и взаимодействия, для обмена разговорными сигналами и данными между ПС. Все три режима передачи предусмотрены для каждого широкополосной рабочего канала системы EDACS при связи между радиостанциями во всех конфигурациях.

Узкополосный канал EDACS (12,5 кГц) служит для обмена сигналами управления и взаимодействия, а также для передачи данных, но не цифровых разговорных сигналов. Групповой вызов является стандартным для системы EDACS. Такой вызов может быть для всех абонентов или для отдельных групп. Групповой вызов может относиться к любому числу радиостанций.

Каждая радиостанция системы EDACS снабжена своим адресом, однозначно идентифицирующим ее, что позволяет обращаться к каждой из них индивидуально. Индивидуальный вызов позволяет вести переговоры между отдельными станциями, и эти переговоры не прослушиваются никем из других абонентов системы.

Экстренный вызов формируется нажатием на кнопку экстренного вызова на радиостанции. Важным преимуществом системы EDACS оповещение об экстренном вызове не только диспетчера, но и всех абонентов данной группы.

Система EDACS может обслуживать 16000 абонентов, объединенных в 2048 групп. Дальнейшее развитие инфраструктуры до уровня 3 возможно за счет увеличения количества контроллеров узлов связи, диспетчерских пультов управления (до 30).Системы и сети EDACS рассчитаны на использование как аналоговых, так и цифровых радиостанций, обеспечивающих передачу РС в цифровой форме в режиме защиты информации (Voice Guard). Повышенная надёжность и защищённость системы обусловлена её ориентацией на применение службами общественной безопасности. При выходе из строя оборудования управляющего канала функции управления передаются другому доступному голосовому каналу.

Обеспечиваются такие режимы связи: передача аналоговых РС с ЧМ, передача РС в цифровой форме с возможностью защиты Voice Guard, передача данных в цифровой форме, передача сообщений абонентам ТфОП. Во всех режимах передача сигналов управления осуществляется со скоростью 9,6 кбит/с.

С появлением открытого стандарта цифровой транкинговой связи TETRA система утратила прежнюю актуальность.

В 1992 году ETSI был утвержден общеевропейский стандарт ETS 300-133 или ERMES (European Radio Message System). В 1994 году МСЭ рекомендовал использовать ERMES в качестве международного стандарта в пейджинговой радиосвязи. Основное достоинство стандарта состоит в том, что он полностью совместим с европейским стандартом GSM сотовой радиосвязи.

Этот стандарт поддерживает буквенно-цифровой пейджинг с использованием символов кириллицы. СПР на основе высокоскоростного протокола ERMES предоставляют пользователям возможность передачи цифровых сообщений (20–1600 знаков), буквенно-цифровых сообщений (400–900 символов) или произвольного набора данных объемом до 64 кбит.

Цифровые сети ERMES обладают высокой помехоустойчивостью, поскольку в передаваемом протоколе используется ЦК с избыточностью, что позволяет проводить коррекцию ошибок (искажение символов) в принятой информации. Кроме того, протокол обмена позволяет осуществлять роуминг, то есть абонент может использовать свой пейджер в странах, охваченных сетями ERMES.

Для приема сообщений в стандарте ERMES применяют пейджеры со сканирующим по частоте приемником. Процедура сканирования радиоканалов осуществляется до тех пор, пока не будет обнаружена и принята информация, адресованная данному абоненту. Стандарт ERMES в настоящее время не развивается.

Общие тенденции, связанные с интеграцией СПР идентичного назначения, расширением зоны обслуживания, развитием услуг связи и взаимодействием с современными цифровыми сетями связи, привели к необходимости разработки в рамках ETSI общеевропейского стандарта на транкинговые СПР, получившего название TETRA (TransEuropean Trunked RAdio). Стандарт TETRA базируется на технических решениях и рекомендациях стандарта GSM. ETSI представляет стандарт TETRA и системы связи на ее основе как новое поколение PMR, следующее за аналоговыми транкинговыми PMR. TETRA ориентирована на тех профессионалов, кому необходимы передача речи с высоким качеством, речи и данных, пакетная передача данных с возможностью шифрования..

Основными элементами сети транкинговой связи стандарта TETRA, как и известных PMR, являются: центр коммутации СПР, базовые станции (БС), диспетчерский пульт управления, мобильные станции.

В стандарте TETRA используется временное разделение каналов связи (ТDМА) с четырьмя временными окнами (пакетами), что позволяет обеспечить одновременно передачу четырех речевых каналов на несущую. Разнос соседних радиоканалов составляет 25 кГц, как и в обычных PMR системах связи.

Требуемый уровень излучения в соседнем канале – минус 60 дБ. Дуплексный разнос радиоканалов для передачи и приема равен 10 МГц.

Передача сообщений осуществляется мультикадрами (Multiframe). Один мультикадр содержит 18 простых ТDМА кадров и имеет длительность 1,02 с. Один ТDМА кадр в мультикадре – контрольный. ТDМА кадр содержит четыре пакета (time slots), его продолжительность составляет 56,67 мс. Один пакет занимает временной интервал, равный 14,167 мс, и содержит 510 бит, 432 из них (два блока по 216 бит) относятся к информационному сообщению. В середине каждого пакета содержится синхропоследовательность, которая применяется для синхронизации пакета и как тестирующая (обучающая) последовательность для адаптивного канального эквалайзера в приемнике. Пакеты линии «вверх» (uplink) содержат также интервал PA (Power amplifier), предназначенный для установления уровня излучаемой мощности по первому передаваемому пакету, и защитный интервал (GP – Guard Power) в конце для исключения перекрытия соседних пакетов [1].

При организации каналов связи для обслуживания многих абонентов применяются две схемы уплотнения TBD: статистическое временное уплотнение (STM) и статистический многостанционный доступ (STMA).

Передача четырех речевых каналов в полосе 25 кГц (в два раза меньше, чем в узкополосной ЧМ-системе) стала возможной благодаря использованию в стандарте TETRA низкоскоростного кодера. Это позволило увеличить в 4 раза эффективность использования частотного ресурса, по сравнению с GSM, однако привело к ухудшению качества передаваемой речи.

Стандарт TETRA разрабатывался с учётом требований служб безопасности и правоохранительных органов. В связи с этим стандарт предусматривает возможность шифрования и защиту от несанкционированного доступа. TETRA является современным стандартом радиосвязи и на конец 2009 года использовался в 114 странах мира.

 

GSM (Global System for Mobile communications – глобальная система мобильной связи, диапазоны – 900, 1800 и 1900 МГц) – один из самых распространенных стандартов мира, обслуживающий более трети всех абонентов. Разработка нового общеевропейского стандарта цифровой сотовой связи началась в 1985 году. Специально для этого было создана специальная группа – Group Special Mobile (GSM). Современная расшифровка GSM появилась позже.

Успешное практическое решение проблем обеспечения непрерывности связи при перемещении абонентов из соты в соту (handover) и определения местоположения абонента в сети в 80-х гг. определило лавинообразное развитие СПР.

При разработке общеевропейского стандарта Северной группой мобильной телефонии (NMT) была поставлена цель добиться для мобильных систем такой же надежности функционирования, что и в обычных ТфОП. Особенно это касалось приёма и передачи цифровой информации, необходимой, в частности, для набора номера и учёта продолжительности связи. Также требовалось создать мобильный телефон, максимально приближенный по использованию к обычному телефону. Требование того, что вызывающая сторона не обязана знать, где в данный момент находится вызываемый абонент, привело к появлению процедуры, позже названной роумингом. Она позволяла связываться с абонентом по одному номеру независимо от того, в какой из стран Европы он находится.

Мобильная телефонная станция (МТС), расположенная в автомобиле или грузовике, соединяется по радиоканалу с ближайшей БС, которая затем по фиксированному (кабельному или радиорелейному) каналу соединяется с центром коммутации (ЦК), в результате чего обеспечивается соединение между АТ. Система имеет выход сигнала в обычную ТфОП.

Разрабатываемая система мобильной радиосвязи должна была удовлетворять следующим критериям: высокое качество передачи речевой информации при низкой стоимости оборудования и предоставляемых услуг; возможность поддержки портативного оборудования пользователя; поддержка ряда новых услуг и оборудования передачи данных; использование SIM-карт для обеспечения доступа к каналу и услугам связи; закрытие радиоинтерфейса от прослушивания и шифрование передаваемых сообщений; аутентификация абонента и идентификация его оборудования по криптографическим алгоритмам; автоматический роуминг абонентов различных сетей GSM в национальном и международном масштабе.

К 1987 г. были определены основные характеристики системы, а в 1988 г. приняты основные документы стандарта.

Стандарт GSM, продолжая совершенствоваться технически, в 1989 г. пошел на освоение частотного диапазона 1800 МГц. Отличие от исходной системы GSM 900 не столько техническое, сколько маркетинговое: более широкая рабочая полоса частот в сочетании с меньшими размерами ячеек (сот) позволяет строить сотовые сети значительной емкости. В основу этой системы был заложен расчет на массовую СПР с относительно компактными и недорогими АТ. Соответствующее дополнение к исходному стандарту GSM 900 было разработано в Европе в 1991 г. Система получила название DCS 1800 (Digital Cellular System – цифровая система сотовой связи; первоначально использовалось также наименование PCN – Personal Communications Network – «сеть персональной связи»), начала использоваться с 1993 г., а в 1996 г. было принято решение именовать ее GSM 1800.

В США диапазон 1800 МГц оказался занят, поэтому была выделена полоса частот в диапазоне 1900 МГц, которая получила в США название диапазона PCS (Personal Communications Systems – «система персональной связи»), в отличие от диапазона 800 МГц, за которым сохранено название сотового (cellular).

Разработчики стандарта с самого начала стремились обеспечить совместимость сетей GSM и ISDN (Integrated Service Digital Network) по набору предлагаемых услуг. Кроме обычной телефонной связи пользователю GSM предоставляются разнообразные услуги передачи данных. Абоненты GSM могут осуществлять обмен информацией с абонентами ISDN, обычных ТфОП, сетей связи с коммутацией каналов, используя различные методы и протоколы доступа. Уникальной возможностью GSM является двунаправленная передача коротких сообщений SMS (Short Message Service).

В настоящее время стандарт GSM активно развивается, и уже сегодня пользователю может быть представлена услуга высокоскоростной пакетной передачи данных (GPRS) или доступа в Интернет. GSM на сегодняшний день является наиболее распространённым стандартом связи. По данным ассоциации GSM (GSMA), на него приходится 82 % мирового рынка мобильной связи, 29 % населения земного шара использует глобальные технологии GSM. В GSMA в настоящее время входят операторы более чем 210 стран и территорий.

Все перечисленные выше цифровые системы второго поколения основаны на методе множественного доступа с временным разделением каналов (Time Division Multiple Access – TDMA).

Однако в 1993 гг. в США был разработан стандарт системы сотовой связи на основе метода множественного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access – CDMA) – стандарт IS-95 (диапазон – 800 МГц). Он начал применяться с 1996 гг. в Гонконге, США, Южной Корее. В Японии в 1992 гг. была разработана и с 1995 г. начала широко использоваться система PHS диапазона 1800 МГц (Personal Handyphone System – «система персонального ручного телефона»).

Достоинства CDMA:

1. Высокое качество голосовой связи.

2. Обеспечение высокого уровня информационной безопасности, что является свойством самой системы.

3. Широкий охват местности, устойчивая работа в зданиях и тоннелях. Для покрытия той же территории в CDMA нужно в 2–3 раза меньше БС, чем в GSM.

4. Низкое энергопотребление телефонов.

5. Высокая пропускная способность системы.

К недостаткам системы можно отнести более высокую стоимость базовых станций.

По состоянию на ноябрь 2009 года 308 операторов в 116 странах предоставляли услуги стандарта CDMA2000.

Некоторые сведения о ПСС

Спутниковые системы связи и передачи данных способны обеспечить необходимую быстроту развертывания и реконфигурации системы, надежность и качество связи, независимость тарифов от расстояния. По спутниковым каналам, обладающим высоким коэффициентом готовности, передаются практически любые виды информации. Сегодня ППС стали неотъемлемой составной частью мировых телекоммуникационных магистралей, связавших страны и континенты [1, 7].

Они успешно используются во многих странах мира и заняли свое достойное место во Взаимоувязанной сети связи России.

В России разрабатываются несколько проектов ППС («Ростелесат», «Сигнал», «Молния Зонд»). Российские предприятия участвуют в нескольких международных проектах персональной спутниковой связи («Iridium», «Globalstar», ICO и др.). В настоящее время прорабатываются конкретные условия применения ППС на территории Российской Федерации и их сопряжения с Взаимоувязанной сети связи России.

Сеть персональной cпутниковой cвязи (CПCC) включает в себя: космический сегмент (орбитальную группировку (ОГ), состоящую из нескольких спутников–ретрансляторов (СР)); наземный сегмент; пользовательский (абонентский) сегмент, осуществляющий связь при помощи абонентского спутникового терминала (АСТ); наземные сети связи, с которыми через интерфейс связи сопрягают шлюзовые станции (ШС) космической связи.

Технические вопросы, связанные с использованием частот и расположением СР на орбитах, обеспечивающих отсутствие взаимных помех друг другу, решаются в рамках МККР и МКРЧ.

В состав любого связного космического аппарата (КА) входят радиоэлектронное оборудование бортового радиотрансляционного комплекса; центральный процессор; антенные системы; система ориентации и стабилизации и т. п. СР ОГ, как правило, размещаются равномерно на определенных орбитах. Число спутников в ОГ определяется из следующих соображений. Если спутник движется по орбите с некоторой скоростью, то время, в течение которого его можно наблюдать из некоторой точки земной поверхности, ограничено. поскольку спутник из зоны видимости. Для поддержания непрерывной связи необходимо, чтобы в тот момент, когда первый спутник покидает зону обслуживания, на смену ему приходил второй, за ним – третий и т. д.

Глобальные СПСС должны держать в поле зрения своих антенн всю поверхность планеты постоянно. Это напоминает принцип сотовой СПР, только роль БС в этом случае играют спутники. Для надежного охвата всей территории необходимо иметь большое количество КА. С увеличением высоты орбиты уменьшается необходимое количество КА, так как увеличивается время и зона видимости КА, что обусловливает снижение стоимости ОГ, но при этом усложняются и удорожаются АСТ из-за увеличения дальности связи. Таким образом, число КА в ОГ определяется на основе компромисса между стоимостью и желаемым объемом услуг связи и ценой АСТ.

Для обеспечения связи на всей территории Земли соседние КА должны связываться между собой и передавать информацию по цепочке, пока она не дойдет до адресата.

Эту задачу выполняют наземные шлюзовые станции (ШС).

Наземный сегментсостоит из центра управления системой (ЦУС), центра запуска КА, центра управления связью и ШС. ЦУС осуществляет слежение за КА, расчет их координат, контроль и управление орбитой отдельного КА, сверку и коррекцию времени и т. д. [1].

Центр управления связью планирует использование ресурса спутника, координируя эту операцию с ЦУС, осуществляет через национальные ШС анализ и контроль связи, а также управление. В нормальных условиях работы ОГ связь с ШС и пользовательскими терминалами осуществляется автономно. В случае вывода отдельного КА из ОГ или при выходе из строя элементов ШС центр переходит в режим поддержания связи с повышенной нагрузкой, а в особых случаях предусматривается также возможность реконфигурирования сети.

ШС состоит из нескольких приемопередающих комплексов, в каждом из которых имеется следящая параболическая антенна. Применение нескольких приемопередающих комплексов позволяет без нарушения связи переходить последовательно от одного КА к другому. Для управления большим потоком информации в состав ШС включены быстродействующие компьютеры, в которых имеется банк данных АСТ. Основной задачей ШС является организация дуплексной телефонной связи, передача факсимильных сообщений, а также данных больших объемов.

Состав пользовательского сегмента определяется номенклатурой предоставляемых СПСС услуг (связь абонентов, имеющих АСТ, между собой; дуплексная связь абонентов с АСТ, с абонентами ТфОП, пейджинговых и сотовых сетей и т. д.).

В последнее время большое внимание уделяется созданию СПСС на основе технологии VSAT, позволяющей изготовлять АСТ с диаметром антенн до 2,5 м. Даже при малой скорости (64 кбит/с) VSAT терминал обеспечивает одновременную передачу нескольких телефонных разговоров, поддерживает обмен данными и факсимильными сообщениями. При необходимости эта скорость может быть увеличена до 512–2048 кбит/с. Большинству пользователей СПСС обычно необходима не высокая скорость передачи данных, а возможность подключения АСТ к различной периферийной аппаратуре.

Все системы глобальной СПСС предлагают примерно одинаковый набор услуг: передача речи, факсимильных сообщений, данных, пейджинг, определение местоположения абонента, глобальный роуминг.

К 2006 году на территории России предусматривается строительство двух станций сопряжения со спутниковой системой IRIDIUM (на 300 тыс. абонентов) и девяти станций сопряжения с системой GLOBALSTAR (на 260 тыс. абонентов). Назначение этих систем и набор предоставляемых ими услуг – телефонная и факсимильная связь, ПД, ПР, определение местоположения абонента, международный роуминг. Качество услуг будет соответствовать качеству услуг, предоставляемых системами стандарта GSM.

Система GLOBALSTAR разработана корпорациями Qualcomm, Loral.

В состав ОГ системы Globalstar входят 48 низкоорбитальных СР, размещенных на восьми круговых орбитах, и 8 резервных КА. Высота орбит над поверхностью Земли составляет 1414 км. Параметры орбиты выбраны так, чтобы обеспечить максимальную частоту обслуживания абонентов в средних широтах. Полярные области (выше 70° с. ш. и 70° ю. ш.) ОГ не обслуживаются [1].

Для охвата заселенной территории земного шара планируется построить порядка 50 станций сопряжения, обеспечивающих максимальное покрытие земной поверхности космическим сегментом системы. На первом этапе развития системы построено 38 станций сопряжения. В России находятся в эксплуатации 3 таких станции: в Московской области, в Новосибирске и в Хабаровске. Эти станции обеспечивают предоставление услуг подвижной связи с высоким качеством обслуживания практически на всей территории России. Система «Globalstar» эксплуатируется в России с мая 2000 года.

В системе Globalstar не предусмотрены межспутниковые связи, однако она рассчитана на постоянное двукратное покрытие земной поверхности, которое позволяет: обеспечить непрерывную связь при переходе абонента из зоны действия одного луча в зону действия другого луча одного и того же спутника и из зоны действия одного спутника в зону действия другого; значительно повысить надежность связи с мобильный абонент (МА) благодаря устранению эффекта затемнения приемной антенны терминала абонента складками рельефа местности за счет когерентного сложения сигналов нескольких спутников, а также сигналов, отраженных от различных препятствий на земной поверхности [4].

Высокое качество телефонной связи достигается благодаря применению широкополосных шумоподобных сигналов (ШПС) с кодовым разделением каналов. Это позволяет использовать один и тот же диапазон частот в каждом из 16 лучей, которые формируются с помощью многолучевых бортовых антенн. Для формирования ШПС используются коды Уолша. Все сигналы формируются одним источником, но каждый имеет свой определенный временной сдвиг относительно пилот-сигнала. При применении ШПС отраженные от посторонних объектов сигналы суммируются с основным сигналом с помощью многоканальных приемников, что значительно повышает помехозащищенность системы и позволяет исключить щелчки в AСT, которые могут быть слышны при переходах из зон.

Пропускная способность каждого канала очень высока благодаря кодовому разделению сигналов и переменной скорости передачи цифрового потока (1200–9699 бит/с), позволяющей обеспечить передачу сигналов служебной информации в паузах речи. Точность определения координат абонентов без участия ШС составляет 10 км, а с участием ШС и СР может достигать 300 м.

ШС состоит из четырех идентичных приемопередающих комплексов, каждый из которых оснащен следящей параболической антенной диаметром 3,4 м. Отсутствие межспутниковых связей в системе Globalstar приводит к значительному росту количества ШС (до нескольких сотен). Задачами ШС являются организация и поддержание каналов связи, а также обеспечение службы определения координат АСТ. Приемники ШС измеряют уровень сигнала, принимаемого от каждого AСT, сравнивают его с пороговым, а затем передают на AСT команду на увеличение или уменьшение его мощности. Эта процедура позволяет выровнять уровни сигналов на входе приемника СР и продлить срок работы батарей AСT [2].

В 2007 году в системе GLOBALSTAR было запущено 8 запасных спутников с целью улучшения качества связи. Также с 2010 года предполагается ввод в эксплуатацию спутников второго поколения, которые будут предоставлять услуги связи по крайней мере до 2025 года.

Система Archimedes разрабатывается под эгидой ESA как системы подвижной радиотелефонной связи и цифрового радиовещания c КА на высокоэллиптической орбите.

Зона обслуживания будет охватывать Европу, Дальний Восток и большую часть Северной Америки (севернее 40° с.ш.).

Разработку системы IRIDIUM компания Motorola начала в конце 80-х годов. В 1993 году для реализации проекта был образован международный консорциум Iridium Inc., преобразованный в 1996 в Iridium LLC.

Система Iridium разработана для связи в любое время между далеко разнесенными на территории земного шара переносимыми в руке станциями без какой-либо априорной информации об их расположении. Система обеспечит создание телефонной сети с цифровой коммутацией и глобальный тональный набор номера, позволяющий связываться с любым ТА в мире. Пользователь получит возможность послать вызов с номера портативного ТА и получить прямое соединение с абонентом. В системе предусмотрен глобальный роуминг. Система обеспечивает 100 % покрытия поверхности Земли, включая полюса.

Система Iridium состоит из четырех основных сегментов: ОГ, сегмента управления и контроля, станций сопряжения и абонентских средств. Через КА сигнал от АСТ пользователя передается на одну из земных станций сопряжения и далее отправляется в ТфОП или сотовые сети [1].

АСТ Iridium обладают хорошей способностью к интеграции. В городах, где существуют сотовые системы связи различных стандартов, нет необходимости использовать спутниковую связь. В этом случае телефон будет работать как сотовый при помощи специально предназначенных для этого сотовых компонентов. В аппаратах производства Motorola это специальные картриджи, обеспечивающие работу в стандартах GSM, TDMA, AMPS, CDMA.

Несмотря на одни и те же несущие каналы, в работе пейджинга и телефонии системы Iridium есть некоторые отличия. Для отправления сообщений на пейджер используется максимальная мощность сигнала, благодаря чему пейджер отлично принимает как на улице, так и в помещении. При поездке в другую страну или в другой конец России для получения сообщений абонент должен уведомить оператора о своем местонахождении, так как земной шар поделен на значительное количество областей и сигнал на пейджер посылается только в три из них. В режиме телефонной связи система сама определяет местонахождение абонента.

Особенностью системы является использование группировки из 77 спутников на низкой орбите, что предотвратит задержки, существующие в других системах при разговорах. Низкоорбитальные КА системы связи Iridium позволяют использовать маломощные переносимые в руке АТ. Наземные ШС обеспечивают интерфейс с коммутируемой ТфОП и определяют маршрут прохождения вызова. В системе имеется центр оперативного управления системой связи и ОГ.

Система Iridium работает аналогично существующим сотовым системам. Фактически двухрежимная телефонная трубка будет иметь возможность работать на частотах, выделенных сотовым системам и системе Iridium с обеими архитектурами связи. После набора номера и посылки вызова сначала будет сделана попытка использовать канал местной сухопутной сотовой системы. Сигнал будет передаваться через КА Iridium только тогда, когда наземная сотовая система недоступна. ШС будут маршрутизировать вызовы через КА ОГ и при необходимости использовать существующую наземную инфраструктуру. В таком виде система Iridium будет дополнять существующие системы.

Система Iridium предоставляет абонентам целый ряд услуг: цифровая голосовая связь, всемирный роуминг, прием-передача факсов и данных со скоростью 2,4 кбит/сек, определение местоположения [5]. АСТ Iridium автоматически регистрируется в зонах уверенного приема сотовых систем различных стандартов, сохраняя при этом свой номер.

На конец 2009 года сеть Iridium насчитывала около 400 000 абонентов.Коммерческие продукты и сервисы Iridium предоставляются в более чем 100 странах.

Система ODYSSEY разработана фирмами TRW и Teleglobe Inc.

В число услуг системы Odyssey входят передача речи, данных, радиовызов, определение местоположения и доставка сообщений. Odyssey обеспечит экономичный подход в предоставлении связи. ОГ из 12 спутников, расположенных в трех наклоненных под углом 55° орбитальных плоскостях на высоте 10354 км, обеспечит непрерывное покрытие заданных регионов. В США в любой момент времени из любой точки всегда будут видны два спутника. Благодаря этому, обеспечиваются большие углы места при прямой видимости и минимизируются эффекты экранирования рельефом местности, деревьями и зданиями [5].

Каждый спутник формирует многолучевую диаграмму направленности антенны, полностью покрывающую сотами заданный регион.

Переносимый в руке экономичный терминал системы Odyssey совместим с сотовыми системами. В нем будет также обеспечена защита от многолучевых замираний. На континентальной части территории США большая часть функций управления спутниками и связью будет размещена в двух ШС: одна на Восточном побережье, другая на Западном.

Логическое расширение СПСС, направленное на включение персональной связи, предполагает использование переносимых в руке АСТ. Эти терминалы должны использовать антенны с широкой диаграммой направленности, позволяющей принимать спу