Что нам готовит C-диапазон?
Добавлено: Пт дек 28, 2007 3:14 amВ печати достаточно интенсивно обсуждается развитие спутниковых технологий в России, особенно на базе VSAT в приложении к интер-активным услугам связи [1]. При этом все надежды с бурным развитием спутниковой связи у нас в стране связываются с Ku-диапазоном. А что же С-диапазон?
Что нам готовит C-диапазон? Владимир Бобков
Об экономической эффективности систем спутниковой связи с поляризационным уплотнением
В печати достаточно интенсивно обсуждается развитие спутниковых технологий в России, особенно на базе VSAT в приложении к интер-активным услугам связи [1]. При этом все надежды с бурным развитием спутниковой связи у нас в стране связываются с Ku-диапазоном. А что же С-диапазон?
Благодаря высоким техническим характеристикам современные спутники-ретрансляторы и в С-диапазоне способны обеспечить высокую пропускную способность станций VSAT с достаточно малыми диаметрами антенн терминалов (менее 2,4 м). Что же, кроме более сложной и дорогой процедуры получения разрешительных документов, сдерживает развитие VSAT-технологий в С-диапазоне?
Приходится констатировать, что это все те же современные спутники. В настоящее время ситуация со спутниками значительно изменилась – если до 2004 г. все системы, кроме КА «Ямал», строились по стандартной технологии без повторного использования частот, то сейчас практически все новые спутники, в том числе серии «Экспресс», имеют поляризационное уплотнение. Требования по кроссполяризационной развязке для работы в системе зафиксированы нормативными документами на соответствующие системы.
Так, по техническим требованиям к земным станциям для работы в сетях спутников «Горизонт», «Экспресс-А», «Экспресс-АМ», «Бонум-1», Eutelsat W4 (ФГУП «Космическая связь: Регламент по оказанию услуг связи. Модуль 41), антенная система, включая антенно-волноводный тракт ЗС (кроме ЗС VCx и VKx), должна обеспечить следующую кроссполяризационную развязку»:
• для КА «Горизонт», «Экспресс-А» и «Экспресс-АМ1» – не менее 19 дБ;
• для КА «Экспресс-АМ2» и «Экспресс-АМ3» – в части полосы частот не менее 19 дБ, в части – не менее 30 дБ;
• для КА «Экспресс-АМ11» – не менее 30 дБ во всем частотном диапазоне.
Для VSAT-станций требования к КЭ – не менее 0,92.
Эти новые требования к ЗС по поляризационным характеристикам впервые были озвучены представителями ФГУП «Космическая связь» на 10-й ежегодной конференции операторов и пользователей сети спутниковой связи и вещания РФ, прошедшей в г. Дубна 19–20 апреля 2005 г. В частности, было отмечено, что данные требования «определяют важнейшие характеристики ЗС, без выполнения которых земные станции не будут допущены к работе через спутники ГП КС» [2]. Как указывалось, значения находятся в области 30 дБ.
ОАО «Газком» в «Регламенте по взаимодействию с пользователями ресурса спутника «Ямал-200» в орбитальной позиции 49 град. в. д.» определяет следующий параметр: «Кроссполяризационная развязка, обеспечиваемая бортовой антенной на прием и передачу в пределах заданной зоны обслуживания, включая ее границу, составляет не менее 27 дБ». Для КА «Ямал-200» в точке стояния 90 град. в. д. это значение еще выше и составляет 30 дБ. (Известно, однако, что развязка определяется не только бортовой антенной, но и антенной ЗС, о требованиях к которой в регламенте ничего не сказано.)
Можно резюмироватспутников, работа через которые возможна только в режиме поляризационного уплотнения.
Что это означает для земного сегмента? Прежде всего существенное усложнение спутниковых станций, независимо от того, это VSAT-терминал или нет, а также объективное повышение ее стоимости вследствие усложнения и удорожания антенной системы.
В работах [3–5] показано, что приведенные выше характеристики можно получить только с использованием специализированных антенн с коэффициентом эллиптичности КЭ более 0,94. Следовательно, ни о каком широкомасштабном развертывании систем в С-диапазоне говорить не приходится.
Кроме того, имеются жесткие ограничения на уменьшение диаметров антенн [3], которые могут быть использованы в системах с поляризационным уплотнением. Применение антенн менее 2,4 м в таких системах технически реализуемо только при определенных условиях (ограничениях).
Таким образом, возникает вопрос об экономической эффективности систем спутниковой связи с поляризационным уплотнением в С-диапазоне. Как уже говорилось, работа в системах с поляризационным уплотнением значительно повышает стоимость оборудования ЗС. И если первые спутники («Ямал-100», «Экспресс-АМ2/АМ3») предусматривали некоторые возможности по маневру при расстановке частот в случае необходимости использования обычных антенн со стандартными характеристиками (КЭ = 0,8), то новые КА («Ямал-200», «Экспресс-АМ11») такой возможности не имеют, поэтому все работающие через него земные станции как минимум должны оснащаться антеннами с КЭ>0,94. Практически, это означает отказ от преемственности в использовании земного сегмента и создание нового.
Анализ системы в целом, включая и космический аппарат, и земные станции, показывает, что и «земля», и «борт» становятся дороже (за счет установки на КА дополнительного приемопередающего комплекта аппаратуры, более сложных антенных систем и т. д.). Очевидно, делается это для того, чтобы теоретически увеличить до двух раз частотный ресурс, а следовательно, и доход от сдачи КА в аренду. Основной вопрос, который должен быть рассмотрен при создании такой системы, – экономическая эффективность (есть ли она?) систем с поляризационным уплотнением по сравнению со стандартными КА без разделения по поляризации. В работе [4] показано, что по состоянию на 2004 г. частотный ресурс КА «Ямал-200» мог быть использован только на 65%, остальное недоиспользовалось за счет применения в сетях, работающих через этот спутник, стандартных антенн и старого парка ЗС. При анализе эффективности необходимо учесть все факторы – повышение стоимости КА и антенн ЗС, количество работающих через КА станций, среднюю скорость пропускания VSAT терминала, время «заполнения» (сдачи в аренду) всего частотного ресурса КА стандартного и с поляризационным уплотнением. Имеют ли описанные выше системы экономическую эффективность и, соответственно, будущее или это лишь временное явление, которое сегодня сдерживает развитие спутниковых сетей в С-диапазоне?
Учитывая перечисленнэтот вопрос сейчас достаточно сложно, но мы обязательно вернемся к нему уже на основе анализа развертывания реальных сетей на современных спутниках с поляризационным уплотнением.
Что нам готовит C-диапазон? Владимир Бобков
Об экономической эффективности систем спутниковой связи с поляризационным уплотнением
В печати достаточно интенсивно обсуждается развитие спутниковых технологий в России, особенно на базе VSAT в приложении к интер-активным услугам связи [1]. При этом все надежды с бурным развитием спутниковой связи у нас в стране связываются с Ku-диапазоном. А что же С-диапазон?
Благодаря высоким техническим характеристикам современные спутники-ретрансляторы и в С-диапазоне способны обеспечить высокую пропускную способность станций VSAT с достаточно малыми диаметрами антенн терминалов (менее 2,4 м). Что же, кроме более сложной и дорогой процедуры получения разрешительных документов, сдерживает развитие VSAT-технологий в С-диапазоне?
Приходится констатировать, что это все те же современные спутники. В настоящее время ситуация со спутниками значительно изменилась – если до 2004 г. все системы, кроме КА «Ямал», строились по стандартной технологии без повторного использования частот, то сейчас практически все новые спутники, в том числе серии «Экспресс», имеют поляризационное уплотнение. Требования по кроссполяризационной развязке для работы в системе зафиксированы нормативными документами на соответствующие системы.
Так, по техническим требованиям к земным станциям для работы в сетях спутников «Горизонт», «Экспресс-А», «Экспресс-АМ», «Бонум-1», Eutelsat W4 (ФГУП «Космическая связь: Регламент по оказанию услуг связи. Модуль 41), антенная система, включая антенно-волноводный тракт ЗС (кроме ЗС VCx и VKx), должна обеспечить следующую кроссполяризационную развязку»:
• для КА «Горизонт», «Экспресс-А» и «Экспресс-АМ1» – не менее 19 дБ;
• для КА «Экспресс-АМ2» и «Экспресс-АМ3» – в части полосы частот не менее 19 дБ, в части – не менее 30 дБ;
• для КА «Экспресс-АМ11» – не менее 30 дБ во всем частотном диапазоне.
Для VSAT-станций требования к КЭ – не менее 0,92.
Эти новые требования к ЗС по поляризационным характеристикам впервые были озвучены представителями ФГУП «Космическая связь» на 10-й ежегодной конференции операторов и пользователей сети спутниковой связи и вещания РФ, прошедшей в г. Дубна 19–20 апреля 2005 г. В частности, было отмечено, что данные требования «определяют важнейшие характеристики ЗС, без выполнения которых земные станции не будут допущены к работе через спутники ГП КС» [2]. Как указывалось, значения находятся в области 30 дБ.
ОАО «Газком» в «Регламенте по взаимодействию с пользователями ресурса спутника «Ямал-200» в орбитальной позиции 49 град. в. д.» определяет следующий параметр: «Кроссполяризационная развязка, обеспечиваемая бортовой антенной на прием и передачу в пределах заданной зоны обслуживания, включая ее границу, составляет не менее 27 дБ». Для КА «Ямал-200» в точке стояния 90 град. в. д. это значение еще выше и составляет 30 дБ. (Известно, однако, что развязка определяется не только бортовой антенной, но и антенной ЗС, о требованиях к которой в регламенте ничего не сказано.)
Можно резюмироватспутников, работа через которые возможна только в режиме поляризационного уплотнения.
Что это означает для земного сегмента? Прежде всего существенное усложнение спутниковых станций, независимо от того, это VSAT-терминал или нет, а также объективное повышение ее стоимости вследствие усложнения и удорожания антенной системы.
В работах [3–5] показано, что приведенные выше характеристики можно получить только с использованием специализированных антенн с коэффициентом эллиптичности КЭ более 0,94. Следовательно, ни о каком широкомасштабном развертывании систем в С-диапазоне говорить не приходится.
Кроме того, имеются жесткие ограничения на уменьшение диаметров антенн [3], которые могут быть использованы в системах с поляризационным уплотнением. Применение антенн менее 2,4 м в таких системах технически реализуемо только при определенных условиях (ограничениях).
Таким образом, возникает вопрос об экономической эффективности систем спутниковой связи с поляризационным уплотнением в С-диапазоне. Как уже говорилось, работа в системах с поляризационным уплотнением значительно повышает стоимость оборудования ЗС. И если первые спутники («Ямал-100», «Экспресс-АМ2/АМ3») предусматривали некоторые возможности по маневру при расстановке частот в случае необходимости использования обычных антенн со стандартными характеристиками (КЭ = 0,8), то новые КА («Ямал-200», «Экспресс-АМ11») такой возможности не имеют, поэтому все работающие через него земные станции как минимум должны оснащаться антеннами с КЭ>0,94. Практически, это означает отказ от преемственности в использовании земного сегмента и создание нового.
Анализ системы в целом, включая и космический аппарат, и земные станции, показывает, что и «земля», и «борт» становятся дороже (за счет установки на КА дополнительного приемопередающего комплекта аппаратуры, более сложных антенных систем и т. д.). Очевидно, делается это для того, чтобы теоретически увеличить до двух раз частотный ресурс, а следовательно, и доход от сдачи КА в аренду. Основной вопрос, который должен быть рассмотрен при создании такой системы, – экономическая эффективность (есть ли она?) систем с поляризационным уплотнением по сравнению со стандартными КА без разделения по поляризации. В работе [4] показано, что по состоянию на 2004 г. частотный ресурс КА «Ямал-200» мог быть использован только на 65%, остальное недоиспользовалось за счет применения в сетях, работающих через этот спутник, стандартных антенн и старого парка ЗС. При анализе эффективности необходимо учесть все факторы – повышение стоимости КА и антенн ЗС, количество работающих через КА станций, среднюю скорость пропускания VSAT терминала, время «заполнения» (сдачи в аренду) всего частотного ресурса КА стандартного и с поляризационным уплотнением. Имеют ли описанные выше системы экономическую эффективность и, соответственно, будущее или это лишь временное явление, которое сегодня сдерживает развитие спутниковых сетей в С-диапазоне?
Учитывая перечисленнэтот вопрос сейчас достаточно сложно, но мы обязательно вернемся к нему уже на основе анализа развертывания реальных сетей на современных спутниках с поляризационным уплотнением.