В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций

Затухания на спутниковых линиях Ка-, Q- и V-диапазоновAttenuation on the satellite lines of the Ka-, Q- and V-bands

Характерным трендом развития современных систем спутниковой связи является повышение скорости обмена информацией. Одним из направлений решения данной задачи является переход в более высокую часть радиочастотного спектра, в пределе – до оптического диапазона. Однако такой переход привносит и ряд серьезных проблем, в том числе – рост затуханий на трассах и снижение коэффициента готовности.

Аркадий
Аболиц

Независимый эксперт, к.т.н.

Arkady
Abolits Independent expert

Андрей
Гриценко

Генеральный директор, АО “ИКЦ “Северная Корона", к.т.н.

Andrey
Gritsenko General Director, Information Space Center “Severnaya Corona"

Роман
Юрьев

Заместитель генерального директора, АО “ИКЦ “Северная Корона"

Roman
Yurev Deputy General Director, Information Space Center “Severnaya Corona"

Одним из возможных путей повышения скорости передачи информации для спутниковых систем является переход в более высокую часть радиочастотного спектра. Однако это дает не только определенные преимущества, но и создает дополнительные проблемы, от решения которых зависит эффективность использования системы. Одной из таких ключевых проблем является рост затуханий на спутниковых трассах, прежде всего в гидрометеорах.

Методическая основа

Численные оценки затуханий в Ku- и Ka-диапазонах частот для территории России в удобной для практического использования форме были представлены в [1]. Там же отмечено, что методической основой прогнозирования затуханий на спутниковых трассах являются рекомендации БР МСЭ. В ИКЦ “Северная Корона" разработан программный комплекс “Спутниковые технологии", в котором реализованы последние версии данных рекомендаций.

Будем его использовать для анализа суммарных затуханий (атмосфера, дождь, облака и туман, тропосферные сцинтилляции) на спутниковых линиях Ka-, Q- и V-диапазонов на контрольных частотах 20, 40 и 50 ГГц соответственно. Для двух типовых значений коэффициента готовности: 0,999 и 0,995.

Системы на НКО

Учитывая, что в настоящее время ведутся работы по созданию глобальных низкоорбитальных систем связи, построим глобальную карту затуханий для двух вариантов углового положения антенны ЗС: в зенит (см. рис. 1) и при угле места 10 град. (см. рис. 2). Из рисунков видно, что в отдельных областях территории Земли затухания на линиях могут быть очень значительны. Существенное влияние оказывает и угол места.

Влияние угла места на затухания в пределах зоны обслуживания продемонстрируем на конкретном примере. На рис. 3 представлена карта затуханий в пределах зоны обслуживания (угол места 10 град.) спутника на орбите высотой 1400 км (подспутниковая точка 62 град. с.ш. и 90 град. в.д.). Видно, что по мере приближения к границе зоны обслуживания численные значения затуханий начинают резко возрастать.

Из представленных результатов можно сделать некоторые выводы:

требуемый коэффициент готовности по радиоклиматическим факторам может существенно повлиять на облик низкоорбитальной системы связи;
существенно повысить коэффициент готовности системы (и, соответственно, использовать менее энергоемкие спутники) можно путем увеличения граничного значения угла места, при котором определяется рабочая зона обслуживания спутника;
увеличение граничного угла места приводит к росту потребного числа спутников, но позволяет использовать менее энергоемкие и, следовательно, более легкие и дешевые космические аппараты (КА).

Системы на ГСО

Распределение затуханий по территории России для геостационарного спутника в позиции 90 град. представлено на рис. 4.

Системы на ВЭО

В настоящее время в России ведутся разработки ряда новых спутниковых систем на высокоэллиптической орбите ти па “Тундра" (“Экспресс-РВ", “Росинфоком") [2]. Проанализируем распределение затуханий в пределах зоны обслуживания, ограниченной углом места 40 град. Разместим спутник на апогейном участке орбиты (координаты подспутниковой точки 62 град. с.ш., 90 град. в.д.). Результаты расчета представлены на рис. 5.

Хорошо видно одно из ключевых преимуществ таких систем – значительные углы места позволяют реализовать высокий коэффициент готовности практически на всей территории России и стран СНГ.

Спутниковые системы оптического диапазона

Однако действительно больших скоростей передачи информации (по разным оценкам, более 3 Гбит/с) можно достигнуть, если использовать лазерные линии связи на участках “Космос-Земля" и “Земля-Космос" на частотах примерно 200, 283, 311, 353 ТГц. Достоинства таких систем очевидны: в условиях “чистого неба" узкие лучи обеспечивают высокую скорость, скрытность, помехозащищенность. Габаритные, весовые характеристики, энергопотребление орбитальных и земных средств минимальны, что открывает новые возможности применения микроспутников.

Но при наличии облаков, тумана или дождя затухания на трассе становятся весьма существенными. Эти, а также другие факторы требуют детальной проработки системно-технических решений, определяющих облик перспективной спутниковой системы оптического диапазона [3, 4]. Именно эти задачи и поставлены перед рабочей группой специалистов, сформированной для проведения работ по данному направлению.

Литература

Анпилогов В.Р., Афонин А.А. Затухание в спутниковых каналах Кu- и Ка-диапазонов // Технологии и средства связи / Специальный выпуск “Спутниковая связь и вещание-2010". – 2009. № 6 (2). С. 82–85.
Гриценко А.А. Новые российские проекты в области спутниковой связи для подвижных абонентов, в том числе в Арктике // Доклад на IX Международном форуме “Профессиональная мобильная радиосвязь, спутниковая связь и навигация", 1–2 октября 2015 г.
Аболиц А.И. Другая парадигма спутниковой связи // Электросвязь. – 2014. № 8. С. 15–19.
Аболиц А.И., Гриценко А.А. Пространственно-временная низкоорбитальная многоспутниковая связь (ПВ НО-МСС) в миллиметровом и оптическом диапазонах волн // Доклад на IX Международном форуме “Профессиональная мобильная радиосвязь, спутниковая связь и навигация", 1–2 октября 2015 г.

ИКЦ “СЕВЕРНАЯ КОРОНА”

Опубликовано: Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2016
Посещений: 4138

Автор