Материал опубликован - 04/01/2004

Развитие спутниковых систем связи,
оценки, опыт прошлого, ситуация в России

Для чего...

Спутниковые системы связи с геостационарными спутниками-ретрансляторами крайне важны для такой огромной страны, как Россия. Они исключительно эффективны с точки зрения организации телерадиовещания на обширные территории и предоставления высококачественных услуг связи абонентам в удаленных труднодоступных районах.

Спутниковая связь и вещание в нашей стране насчитывают более трех десятилетий. С вводом в эксплуатацию 4 ноября 1967 года первой передающей станции космической связи - объекта "Резерв" (Московская область) и 20 приемных станций "Орбита" в крупнейших городах Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера начались регулярные передачи программы Центрального телевидения через группировку спутников связи первого поколения серии "Молния". В мировой практике это был крупнейший этап использования достижений космической техники для связи и вещания. Три спутника серии "Молния", выведенные на высокоэллиптическую орбиту над северным полушарием, позволили обеспечить практически круглосуточный охват всех регионов России звуковым и телевизионным вещанием, передачу матриц центральных газет в удаленные города Урала, Сибири и Дальнего Востока. В 1976 году была введена в эксплуатацию первая в мире система непосредственного телевизионного вещания (СНТВ) "Экран", которая позволила довести первую программу Центрального телевидения до населения регионов Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера.

В период подготовки к Олимпийским играм в Москве в 1980 году была завершена разработка спутников нового поколения серии "Горизонт" и серии приемных станций типа "Москва" с антеннами диаметром 1,5 и 2 метра. Космические аппараты "Горизонт" с ретранслятором повышенной мощности, выведенные на геостационарную орбиту, обеспечили возможность использовать недорогие приёмные станции типа "Москва" практически во всех городах и крупных населённых пунктах.

Развертывание орбитальной группировки, на первом этапе семи, а в 90-х годах до десяти космических аппаратов позволило организовать пятизоновое спутниковое телерадиовещание двух программ центрального телевидения и повысить охват населения страны . Это был второй этап в развитии новых спутниковых технологий связи, полностью базирующихся на отечественной технике.

Вместе с тем, космические аппараты второго поколения имели ограниченные возможности по сроку их активного существования на геостационарной орбите и пропускным возможностям. В 1990-1992 годах Министерством связи Российской Федерации была завершена разработка "Программы развития спутниковых средств связи и телевизионного вещания в Российской Федерации на период до 2000 года". К этой работе привлекались научно-исследовательские и отраслевые институты, а также научно-производственное объединение Прикладной механики (г. Железногорск Красноярского края).

В соответствии с этой программой в стране был начат переход к созданию космического комплекса и спутников связи третьего поколения серии "Экспресс", обладающих высокой степенью удержания космического аппарата на геостационарной орбите и большим количеством ретрансляторов с универсальной зоной обслуживания соответствующих территорий.

В 1997 году Министерством России и Росавиакосмосом принято решение о дальнейшем совершенствовании разработки космических аппаратов в кооперации с ведущими зарубежными компаниями.

ФГУП "Космическая связь"

По имеющимся сведениям (ФГУП "Космическая связь"), сегодня в мире насчитывается около 6500 действующих транспондеров, а мировая потребность к 2010 г. составит 9000 транспондеров, то есть увеличится почти на 40%. В то же время по состоянию на 2001 г. крупнейший отечественный оператор - ФГУП КС - располагал всего 79 транспондерами (чуть более 1 % от мировой спутниковой емкости), качественные показатели которых уступают большинству зарубежных аналогов. Учет ресурсов других российских операторов -"Газкома" и "Интерспутника" лишь незначительно улучшает общую картину. Такая ситуация, с одной стороны, становится серьезным препятствием для развития VSAT-сетей, а с другой - служит причиной продолжающейся экспансии иностранных операторов на российский рынок.

Для исправления создавшегося положения ФГУП КС приняло и начало реализацию пятилетнего плана обновления российской спутниковой группировки, согласно которому должен быть разработан и запущен новый тип космического аппарата "Экспресс-АМ".

Наряду с аппаратами предыдущей серии "Экспресс-А" эти спутники будут составлять основу модернизированного космического сегмента. Предполагается, что в течение ближайших трех лет будет запущено 6 спутников обоих типов.

Если сравнивать технические характеристики спутников "Экспресс-АМ" с отечественными аппаратами предыдущих поколений, становится очевидно, что новые КА по всем ключевым параметрам (количество стволов, энергетический потенциал, добротность) отличаются в лучшую сторону. Отрадно и то, что в конце концов в российских спутниках заметную долю полезной нагрузки начинают составлять транспондеры Кu-диапазона, дефицит которых тормозит развитие VSAT-сетей.

Однако нельзя забывать, что в разработке новых "Экспрессов" главную роль играют такие компании, как Alcatel (Франция) и NEC (Япония), и в силу этого более корректным представляется сравнение не с российскими, а с современными иностранными спутниками. В первую очередь речь идет об аппаратах организаций Intelsat и Eutelsat, которые являются прямыми конкурентами ретранслятора "Экспресс-АМ", и в этом случае сравнение оказывается не в его пользу. Заключается ли причина в технической или финансовой стороне дела - не очень ясно. Но, так или иначе, процесс пошел, и к 2005 г. ФГУП КС, возможно, будет обладать 277 транспондерами.

"Газком"

Компания "Газком" уже на протяжении нескольких лет является владельцем единственного спутника "Ямал-100", который обеспечивает работу ведомственных сетей и сетей связи других абонентов, имеющих доступ к ресурсам спутника на правах аренды. Особенностью спутника является то, что он работает исключительно в С-диапазоне, причем часть транспондеров функционирует в полосе частот, не совпадающей с рабочим диапазоном КА "Горизонт" и "Экспресс", что обязательно надо учитывать при развертывании земного сегмента. "Газком" работает над модернизацией своей орбитальной группировки. В 2003-2004 гг. предполагается вывести на орбиту два новых спутника "Ямал-200". По своим характеристикам они относятся к аппаратам нового поколения и, судя по имеющимся данным, обладают вполне конкурентоспособными характеристиками. Один из них будет иметь в своем составе 44 транспондера С-диапазона и выводиться в точку 49° в.д., другой имеет 22 транспондера С-диапазона и 18 транспондеров Кu-диапазона и выводится в точку 90° в.д.

МОКС "Интерспутник"

Основу космического сегмента международной компании "Интерспутник" на сегодняшний день составляют арендованные ресурсы КА "Экспресс-А" и LMI-1.

Первый спутник LMI-1 на новейшей платформе А2100 фирмы "Локхид Мартин" выведен на
геостационарную орбиту фирмой "Интернешнл Лонч Сервис" ракетой-носителем "Протон" в позицию 75° в. д. 26 сентября 1999 г.

На спутнике LMI-1 установлены 44 мощных транспондера в диапазонах "С" и "Ку".
Срок службы спутника - 15 лет.

Ракета-носитель "Протон"

Что же касается ближайшего будущего, то надежды МОКС "Интерспутник" по-прежнему связаны с программой разработки и запуска малых космических аппаратов серии "Интерспутник-1 ООМ". По имеющимся данным, в МСЭ находится заявка на 15 орбитальных позиций ГС О (включая 4 паркинговые), расположенные в пределах дуги геостационарной орбиты 97° з.д. - 153,5° в.д. Полезная нагрузка каждого из спутников должна состоять из 10-16 транспондеров. В первую очередь предполагается запуск аппаратов с полезной нагрузкой, работающей в С- и S-диапазонах. Одновременно при наличии конкретных заказов со стороны операторов или инвесторов рассматривается возможность создания ретрансляционной аппаратуры и других диапазонов:
Ku, C/Ku, Ku/Ka, Ku/S.

По замыслу руководства организации "Интерспутник", реализация программы запуска относительно дешевых космических аппаратов (50-60 млн. дол. на каждый спутник, включая производство, запуск и поддержание в рабочем состоянии) позволит обеспечить работу до 50 сетей связи. К сожалению, работы по созданию малых спутников затягиваются и находятся на стадии проработки с ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, НПО прикладной механики и НПО машиностроения.

Таким образом, в предстоящие несколько лет отрасль отечественной спутниковой связи может рассчитывать на давно ожидаемое обновление частотно-орбитального ресурса. Вместе с тем нельзя не отметить, что сегодняшнее положение дел нельзя назвать удовлетворительным: существуют определенные "ножницы" между предложением и потребностями, препятствующие развитию современных технологий спутниковой связи. Образовавшуюся брешь пытаются заполнить (и довольно успешно) иностранные компании. Как и раньше, наиболее заметную роль на российском рынке продолжают играть Intelsat и Eutelsat. Обе организации уже продолжительное время находятся в состоянии структурной перестройки, связанной с процессом приватизации, но это обстоятельство, похоже, никак не отражается на техническом уровне запускаемых космических аппаратов.

Intelsat

Компания Intelsat в этом году продолжила модернизацию своего спутникового сегмента посредством запуска аппаратов серии Intelsat-9. В дополнение к КА Intelsat-901 и Intelsat-902, выведенным на орбиту во втором полугодии 2001 г., 23 февраля 2002 г. в точку 60° в.д. был запущен новый аппарат Intelsat-904. Он предназначен для замены спутника Intelsat-604, запущенного еще в 1990 г. и выработавшего свой ресурс.

По сравнению со своим предшественником Intelsat-904 обладает большими возможностями - как в части емкости, так и в отношении энергетических характеристик. Согласно опубликованным данным, в его составе 22 транспондера Кu-диапазона и 76 транспондеров С-диапазона (в пересчете на стволы по 36 МГц). Антенная система спутника формирует в Кu-диапазоне два узких луча, один из которых покрывает Восточную Европу, а второй - регионы Западной и Восточной Сибири.

В ближайшие два года компания Intelsat намерена запустить еще 6 спутников-ретрансляторов: Intelsat-903, -905, -906, -907, а также Intelsat-10-01 и 10-02. Некоторые из них могут представлять интерес для российских пользователей.

Eutelsat

Орбитальная группировка компании Eutelsat на сегодняшний день составляет 18 космических аппаратов в 12 орбитальных позициях. Кроме того, арендуются емкости еще на трех спутниках связи. Таким образом, Eutelsat - это не только один из крупнейших владельцев частотно-орбитального ресурса, но и довольно активный игрок на российском рынке, поскольку зоны обслуживания его спутников охватывают значительную часть территории нашей страны вплоть до Байкала.

В настоящее время по заказу компании в производстве находятся еще шесть космических аппаратов, в частности Eutelsat W3A. В середине 2002 г. Был произведен запуск трех аппаратов: Atlantic Bird 1 (на замену спутнику Eutelsat II-F2, 12,5° з.д.) для предоставления современных услуг мультимедиа, а также Hot Bird 6 и 7. Примечательно, что в состав полезной нагрузки Hot Bird 6 включены транспондеры Кu-диапазона, что открывает возможность для развития сетей с предоставлением широкополосных услуг связи.
Таким образом, совместными усилиями отечественных и зарубежных операторов продолжает развиваться рынок предложений спутниковых каналов в широком диапазоне частот, цен и качественных показателей спутниковых каналов связи.

Спутниковые терминалы фиксированной связи

В настоящее время на отечественном рынке VSAT-аппаратуры можно найти достаточно полную номенклатуру оборудования, способную удовлетворить любые потребности заказчиков. Более того, запросы российских пользователей порой отстают от возможностей производителей - это касается и частотных диапазонов, и топологии сетей связи.

С большим отставанием в России началось освоение Кu-диапазона. Отчасти это объясняется недостатком спутниковой емкости с требуемыми энергетическими характеристиками. И хотя положение здесь меняется к лучшему, определенная инерция продолжает сказываться.

С еще большей осторожностью в нашей стране относятся к оборудованию, работающему в Кu-диапазоне, хотя во всем мире признана перспективность данного направления, особенно для создания высокоскоростных сетей. Несмотря на их зависимость от климатических условий (более значительные потери в дожде), именно со станциями Кu-диапазона связывают новый импульс развития спутниковой связи. И усилия, затрачиваемые специалистами США, Западной Европы и Южной Кореи на разработки в этой области, -лучшее тому подтверждение.

В целом положение со спутниковыми терминалами в нашей стране во многом напоминает ситуацию с космическим сегментом. Можно выделить три основных типа аппаратуры:

- изделия зарубежных производителей. Главная роль здесь принадлежит таким известным компаниям, как Hughes Network Systems, Gilat, NEC, DeTeSat;
- станции, состоящие из импортных блоков (нередко от разных производителей), которые дополняются российскими узлами (обычно антенным постом). Чаще всего это станции, выпускаемые ограниченным тиражом и предназначенные для работы в какой-то конкретной корпоративной сети;
- станции, разработанные и произведенные в России, например семейство "Стела".

Земная станция "Стела" предназначены для приема и передачи данных,
речевых и факсимильных сообщений в спутниковых системах связи,
реализованных на основе VSAT-технологии.

Экспансия иностранных производителей, выражающаяся в насыщении отечественного рынка системами спутниковой связи, VSAT-терминалами или их отдельными узлами (модемами, радиочастотными блоками), прослеживается довольно отчетливо. Впрочем, справедливости ради следует сказать, что игра здесь идет не только "в одни ворота". Есть примеры (хотя пока единичные), когда и отечественные станции и их компоненты находят покупателей за рубежом. Это говорит о том, что некоторые российские разработки неплохо смотрятся на общем фоне, по крайней мере, в части замысла и возможностей.

Какие типы станций сегодня востребованы отечественным рынком?

Прежде всего терминалы, предназначенные только для приема информации. В этом смысле Россия ничем не отличается от остальных стран мира, где, согласно статистике, 95% рынка составляют приемные станции. В основном это касается относительно дешевых телевизионных терминалов, ориентированных на массового пользователя.

Следующим востребованным типом станций являются мультимедийные приемопередающие терминалы с симметричными (в смысле скоростей) прямыми и обратными каналами. Передача информации в цифровой форме открывает возможность интегрированной передачи голоса, данных, видео, факсов, в том числе по IP-протоколу. Такие станции могут иметь в своем составе встроенные коммутаторы/маршрутизаторы с набором интерфейсных плат для непосредственного подключения абонентских устройств: телефонов, УАТС, аппаратуры локальных сетей, оборудования для проведения видеоконференций. Пользуются спросом и альтернативные решения, когда функции сопряжения, преобразования, коммутации и управления потоками данных возлагаются на внешние устройства, а функции VSAT-терминала ограничиваются предоставлением прозрачного канала связи (Clear Channel). Типичной скоростью передачи для индивидуального абонента можно считать б4 Кбит/с, а для корпоративного пользователя - до 2048 Кбит/с.

В некоторых случаях подключение к спутниковому терминалу разнородных оконечных устройств не требуется. Тогда широкий набор пользовательских интерфейсов в составе станции становится не достоинством, а скорее недостатком. Поэтому интерфейсные платы делаются съемными, а их конкретный набор оговаривается при поставке. Альтернативой является использование специализированных спутниковых терминалов, предназначенных для решения конкретных задач, например телефонизации удаленных районов.

Подвижная спутниковая связь

Проблемы, с которыми столкнулись низкоорбитальные системы спутниковой связи первого поколения, оказались весьма серьезными. Спор между системами GEO и LEO пока что закончился победой "синицы" Inmarsat-a над "журавлем" Iridium-a. Идея персонального спутникового телефона оказалась несколько преждевременной, поскольку доступные на сегодняшний день спутниковые терминалы системы Inmarsat, даже наиболее миниатюрные из них (класса Mini-M), мало напоминают сотовый телефон и вряд ли подходят для использования частными лицами.

Inmarsat

Традиционными потребителями услуг Inmarsat и его европейского собрата ЕМ SAT были и остаются суда морского и речного флота, авиация, наземный транспорт, подразделения МЧС. До недавнего времени это был устойчивый и неторопливо развивающийся рынок. Изменения произошли после событий 11 сентября, когда спрос на абонентские спутниковые терминалы (в том числе на станции подвижной связи) резко подскочил. По сообщениям зарубежных источников, в период наибольшего ажиотажа объем продаж вырос в 4 раза.

Основу орбитальной группировки Inmarsat составляют четыре спутника Inmarsat-3 на ГСО, обслуживающих не только обширные районы Мирового океана, но и значительную часть поверхности суши. Наличие узких направленных лучей с высоким энергетическим потенциалом позволяет использовать относительно малогабаритные спутниковые терминалы. В качестве орбитального резерва служат еще один КА Inmarsat-3 и четыре спутника предыдущего поколения Inmarsat-2.

Перспективы развития системы Inmarsat связаны с запуском нового поколения космических аппаратов Inmarsat-4. Эти спутники будут поддерживать функционирование широкополосных глобальных сетей (Broadband Global Area Network, B-GAN), начало эксплуатации которых намечено на 2004 г. Среди основных услуг - обеспечение доступа в Интернет/интранет, "видео по запросу", видеоконференции, а также традиционные виды сервиса - телефония, электронная почта, передача факсимильных сообщений и данных. Скорость передачи информации должна составлять до 432 кбит/с, а сети B-GAN будут совместимы с системами подвижной связи поколения 3G. Специалисты организации рассчитывают, что все это позволит на порядок увеличить суммарную пропускную способность системы по сравнению с сегодняшним днем.

"Трубка в руке"

Одновременно с этим вновь развивается направление создания систем спутниковой связи с абонентскими терминалами класса "трубка в руке". На этот раз их перспективы связываются с использованием геостационарных спутников. Действительно, космический аппарат на ГСО способен обслуживать обширные территории Земли, а проблема обеспечения необходимого потенциала радиолиний решается путем использования многолучевых крупногабаритных приемопередающих антенн. Космический сегмент такой системы может состоять всего лишь из одного, а не десятков спутников, как в случаях с низкоорбитальными системами связи. Таким образом, не претендуя на глобальный охват земной поверхности, подобные системы смогут обеспечить предоставление дешевых услуг связи в конкретных регионах Земли.

А что же дальше

По данным консалтинговой компании Euroconsult, за последние четыре года в мире было создано 7тыс. новых цифровых каналов спутникового телевидения, которые распространяются примерно 50 широковещательными компаниями, зарабатывающими 17 млрд долл. в год. В конце прошлого года в мире эксплуатировались 5235 спутниковых транспондеров, причем 2801 из них для широковещания, обеспечивая средний доход в 2 млн долл. на один транспондер в год, тогда как для услуг телефонной связи и передачи данных использовались 2434 транспондера, обеспечивая средний доход в 1,1 млн долл. на один транспондер в год.

С учетом текущей ситуации компания Euroconsult была вынуждена пересмотреть свои прогнозы распределения мирового спутникового рынка по видам услуг. По-прежнему ожидается, что совокупный объем этого рынка в 2007 г. составит примерно 100-135 млрд долл., причем наибольший доход будет достигнут от предоставления телевизионных услуг - 60-75 млрд долл. Услуги широкополосной передачи данных дадут 15-25 млрд долл., услуги мобильной связи - 5-15 млрд, телефония - 17-20, цифровое радио - 6-9 млрд долл. В 1998 г. прогноз распределения этого рынка выглядел совсем по-другому: телевидение - 30-35 млрд долл., широкополосная передача данных - 40-45 млрд, мобильная связь - 25-35, телефония - 14-16, цифровое радио - 7-8 млрд долл.
Похожие тенденции наблюдаются и в России. По прогнозам генерального директора ФГУП "Космическая связь" Б. Д. Антонюка, к 2007 г. число российских программ, передающихся по каналам спутниковой связи, возрастет в десять раз - с 12 до 120. В основном рост будет происходить за счет региональных телеканалов. Еще несколько лет назад финансовые возможности передавать телесигнал через спутник имелись лишь у крупных национальных вещателей, а сегодня благодаря новым цифровым технологиям сжатия сигнала это могут делать и региональные телекомпании. Основная проблема сейчас сводится к тому, что пока региональным телекомпаниям нечего распространять.

Таким образом, на данном витке исторической спирали спутниковая отрасль возвращается к своим истокам - к телевещанию, хотя и на новом, цифровом уровне. Однако не исключено, что через несколько лет ее любимцами опять станут мобильная и широкополосная связь.

Дополнение

Astra-3A на геостационарной орбите занимает точку над 23,5 градуса восточной долготы

Новости по теме:

- Philips выпустила новые тюнеры для цифрового спутникового ТВ [04.04.2004]
- Спутниковый телевизор в сотовом телефоне от Samsung [11.02.2004]
- RussGPS Box - спутниковое слежение для всех [07.10.2003]