В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Развитие мирового телекоммуникационного и IT-рынка основано на том факте, что объем информации, генерируемой в мировом сообществе, постоянно возрастает.
На рис. 1 и 2 представлены оценки объемов трафика на основе исследований компании CISCO.
При этом число абонентских устройств уже к 2020 г. составит более 25 млрд единиц (см. рис. 3). Аналогичные прогнозы приводятся и в других исследованиях. Очевидно, что эти прогнозы являются стимулом для поиска новых эффективных способов распространения и доставки информации конечным пользователям. Идет поиск адекватных технологических решений как в области наземных систем связи, так и технологий спутниковой связи.
Сегодня развитие рынка спутниковой связи и вещания связывают с созданием новых систем фиксированной спутниковой службы на основе многолучевых геостационарных сверхвысокоинформативных спутников HTS. Действительно, современные технологии спутниковой связи и вещания уже активно конкурируют с наземными технологиями [1, 2]. Эффективность систем на основе HTS не менее, чем в 30 раз превышает эффективность традиционных спутников связи [2]. При этом затраты на подключение абонентов ниже [2], а предоставляемые скорости каналов с использованием спутников HTS выше, чем средняя скорость доступа в Интернет в сотовых сетях (см. рис. 4).
Сегодня спутниковые каналы, предоставляемые с использованием HTS, практически идентичны со средними скоростями доступа в Интернет при использовании кабельных каналов (см. рис. 5).
Это подкрепляется и результатами практических измерений средней скорости каналов доступа на территории США (см. рис. 6) для различных операторов и используемых технологий [3]. Следует отметить, что для спутниковой технологии (см. рис. 6) наблюдается тенденция снижения средней скорости доступа у Hughes и Viasat. Это говорит о том, что их спутниковые сети уже перенасыщены, и требуется дополнительный ресурс (20 декабря 2016 г. запущен новый дополнительный HTS-спутник Echostar 19 (Jupiter 2) для сети Hughes, в начале 2017 г. планируется запуск спутника Viasat-2).
Судя по аналитическим исследованиям российских (“ВИСАТ-ТЕЛ”, Jonson & Partners Consulting) и зарубежных (Euroconsult, NSR и др.) компаний, на рынке сформировался новый сегмент – широкополосный доступ на основе технологии HTS в Ka- и Ku-диапазонах. Усилиями Федерального государственного унитарного предприятия “Космическая связь” (ГПКС) российская спутниковая группировка сегодня располагает спутниками “Экспресс-АМ5”, “Экспресс-АМ6” и “Экспресс-АМ1”, в составе полезной нагрузки которых имеется ретрансляционная аппаратура HTS (см. рис. 7).
На основе этих спутников функционируют системы широкополосного доступа, услуги которых доступны минимум на 50% территории России. Недавно и компания “Газпром космические системы” приступила к созданию спутника “Ямал-601”, который относится к типу HTS. После его ввода в эксплуатацию услуги спутникового широкополосного доступа будут доступны на 90% территории России.
Достоинством систем на основе HTS (по сведениям аналитических компаний NSR, Euroconsult и публикаций [2]) является то, что себестоимость единицы передачи информации принципиально меньше, чем при использовании традиционных спутников. Особенно заметны достоинства технологий спутниковой связи HTS по отношению к ВОЛС и 4G в регионах с низкой плотностью домохозяйств. В результате ресурс систем на основе спутников HTS все шире используется в мировой практике для предоставления услуг малым предприятиям, государственным службам и индивидуальным абонентам при решении задач ликвидации цифрового неравенства (например, в рамках национальных программ Австралии (NBN), Великобритании (BDUK)). Одним из приоритетных направлений коммерческого использования ресурса спутников HTS сегодня считается создание на их основе систем связи для обслуживания морских судов и самолетов, а также беспилотных летательных аппаратов.
Информационный ресурс современного целевого спутника HTS достигает 130 Гбит/c. Их суммарная емкость в мире уже составляет почти 1200 Гбит/c, что примерно в два раза больше, чем ресурс всех действующих традиционных спутников связи и вещания на геостационарной орбите (ГСО). Уже в начале 2017 г. намечены запуски спутников HTS с емкостью почти 300 Гбит/c, а в перспективе к 2020 г. емкость только одного спутника HTS по прогнозам будет достигать 500–1000 Гбит/c.
Однако наряду с достоинствами системы на основе спутников HTS имеют и ряд принципиальных недостатков, среди которых следует выделить следующие.
1. Системы на основе спутников HTS в отличие от систем на основе традиционных спутников являются “закрытыми системами” – невозможно одновременно использовать абонентское наземное спутниковое оборудование разных производителей.
2. Невозможно гибко перераспределять наземные центральные станции сопряжения в процессе эксплуатации системы по мере возникновения новых задач, так как их привязка к географическим координатам и абонентским лучам жестко определяется еще на этапе проектирования полезной нагрузки спутника.
3. Большая задержка распространения сигнала (до 400 мс) является физическим ограничением для любых типов спутников на ГСО.
4. При использовании спутников на ГСО невозможно эффективно и надежно обеспечить обслуживание регионов 65–70 град. с.ш., а в интервале 75–78 град. с.ш. услуга может предоставляться только с использованием узкополосных каналов.
Попытки повысить гибкость системы за счет создания гибкой полезной нагрузки, в том числе с переходом к цифровым методам обработки информации на борту, приводят к снижению экономической эффективности системы. То есть экономическая эффективность системы разменивается на ее гибкость. Пример такого решения – спутники HTS в системе Epic, создаваемой компанией Intelsat.
Ухудшение качества связи на высоких широтах свойственно всем геостационарным спутникам связи и вещания, но для спутников HTS данная проблема усугубляется необходимостью использования Ku/Ka-диапазонов.
Очевидно, что уменьшение задержки при передаче сигнала возможно только путем перехода от использования ГСО к более низким орбитам и созданию многоспутниковых систем. Чем ниже орбита, тем больше требуется спутников для обслуживания заданной рабочей зоны. При этом, если использовать многолучевую технологию, подобную геостационарным спутникам HTS, у таких систем появляются дополнительные достоинства. Спутники могут быть существенно меньше, чем спутник на ГСО по массе, но емкость их информационного ресурса достигает нескольких Гбит/c, а емкость системы – десятков Тбит/c и более. Причем стоимость отдельного спутника может быть на порядки ниже, а стоимость их вывода на орбиту принципиально ниже по сравнению с геостационарными спутниками.
Такие спутники на орбитах 800– 1500 км получили название LЕO-HTS и MEO-HTS на орбитах около 8 тыс. км, т.е. в зонах минимума радиационной активности (см. табл. 1 и 2). В совокупности они могут создать космическую группировку с емкостью на порядок больше, чем “тяжелый” спутник HTS на ГСО. Сегодня реально существует только одна система, которую условно можно отнести к типу MEO-HTS, система O3b. Но число проектируемых систем LEO/MEO-HTS растет чрезвычайно высокими темпами. Интерес к этим системам вызван многими факторами, в том числе решением отмеченных выше проблем у систем на основе геостационарных спутников HTS. Судя по проектным тактико-техническим характеристикам (ТТХ) и заявлениям инвесторов, себестоимость передачи единицы информации в системах LEO/MEO-HTS в разы ниже, чем при использовании геостационарных спутников HTS. Кроме того, подобные системы по своей природе являются глобальными.
Примерами, которые наиболее известны, являются проекты OneWeb (сеть L5) и SpaceX (сеть Strem). Сегодня известно (см. табл. 1 и 2) не менее 10 заявленных (или подготавливаемых к заявлению в ITU) проектов LEO/MEO-HTS. И еще не менее 10 проектов, которые на очереди, в том числе проекты стран БРИКС “Звезда Счастья” (Китай) и Astome (Индия). Подавляющее большинство проектов заявлено через Администрацию связи США (FCC). В России до уровня предварительной заявки ITU в инициативном порядке доведена только система MEO-HTS под шифром “Скиф”.
Появляются проекты с использованием многолучевых спутников типа HTS и на высоких эллиптических орбитах. Эти проекты обозначают как HEO-HTS, но их актуальность еще следует уточнять, т.к. по эффективности они несоизмеримо хуже систем LEO/MEO-HTS [4].
В Федеральной космической программе России на 2016–2025 гг. (далее – Федеральная космическая программа) системы LEO/MEO-HTS не обозначены. В планах российских спутниковых операторов также нет таких систем. Существуют различные мнения в мировом и российском экспертных сообществах о целесообразности и экономической эффективности таких систем. Но, судя по заявленным проектным параметрам, эти новые системы имеют высокую экономическую эффективность.
В процессе конференции активно дискутировались и обсуждались на уровне экспертного сообщества целесообразность участия России в реализации международных проектов LEO/MEO-HTS и проблемы разработки российского проекта LEO/MEO-HTS с международным участием.
По мнению докладчиков и экспертов, выступающих в дискуссиях, для создания любой системы типа LEO/MEO-HTS требуется международная кооперация, поскольку эти системы являются глобальными по своей сути.
При этом особое значение следует уделять участию российских компаний и специалистов в международных организациях, которые сегодня вырабатывают новые стандарты и правила участия на будущем цифровом рынке телекоммуникаций.
Конечно, как и положено независимому экспертному сообществу, было высказано много критических замечаний по поводу формирования государственных программ, связанных с развитием спутниковой связи и применением технологий спутниковой связи.
В частности, экспертами отмечено, что более широкое применение современных технологий спутниковой связи с использованием уже действующих российских спутников HTS может дать существенный и быстрый прогресс в развитии телекоммуникационной инфраструктуры. При этом затраты на подключение абонентов во многих случаях (например, при подключении малых населенных пунктов) заметно ниже, чем при повсеместном использовании ВОЛС, как это предусмотрено в ст. 57 ФЗ “О связи”. Особенно эти преимущества заметны при низкой плотности домохозяйств. Естественно, были затронуты и вопросы формирования космических программ. Отмечено, что перспективные проекты, вошедшие в Федеральную космическую программу, не отвечают современным трендам развития мировой отрасли в сегменте спутниковой связи и вещания. В очередной раз было высказано критическое отношение к системе “Гонец”, которая, по мнению экспертов, является морально устаревшей.
Кроме того, эксперты отмечают, что практическая реализация любого из проектов LEO/MEO-HTS в Ku/Ka-диапазонах приведет к проблемам (или даже невозможности) использования спутников в этих диапазонах частот на орбитах типа “Молния” и “Тундра” (в том числе для проектов HEO-HTS). Эти орбиты являются оптимальными для обслуживания северных и арктических регионов России и заявлены как перспективные в Федеральной космической программе.
Пока дать однозначный ответ на вопрос о практической реализуемости новых проектов LEO/MEO-HTS проблематично. Технологии, заявленные в проектах для реализации спутников связи LEO/MEO-HTS, сегодня еще находятся на стадии исследований. Требуется всестороннее изучение новых проектов LEO/MEO-HTS, в том числе моделирование этих систем и всесторонний технико-экономический анализ. Но что не вызывает сомнения, так это необходимость проектов LEO/MEO-HTS для развития научно-технического потенциала и технологий в космической индустрии и систем связи в частности. Причем актуальной задачей является не только создание космической группировки. Не в меньшей степени успешность проектов LEO/MEO-HTS связана с решением технологических проблем при реализации абонентского сегмента. Поисковые работы в этом направлении не менее важны, чем научные исследования в области создания космического сегмента. Технологические решения при создании оборудования абонентского сегмента могут стать одним из основных факторов при оценке инвестиционной привлекательности проектов LEO/MEO-HTS.
Литература
Опубликовано: Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2017
Посещений: 3900
Автор
| |||
В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
