ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время доступ к орбитально-частотному ресурсу, ключевому активу спутниковых компаний и администраций, становится все более и более затрудненным. Борьба за спутниковый частотный ресурс особенно становится острой для новичков в бизнесе, небольших компаний эксплуатирующих традиционные спутниковые приложения, а также для желающих внедрять новые спутниковые применения и в особенности широкополосные применения.
В этой связи, следует отметить значительные технологическое изменения, произошедшие не только в сфере самих спутниковых технологий, но и также в области спутниковых применений в Ka-диапазоне, и текущие тенденции указывают на повышенной интерес к разработке систем спутниковой связи в Ка-диапазоне частот. Это вновь обретенный интерес связан с тем обстоятельством, что этот диапазон частот по-прежнему относительно мало загружен, упрощая координацию, а также тем, что требуемая технология является хорошо развитой. В то же время, развитие бизнеса, связанного со спутниковыми системами в Ка-диапазона, и его специфика могут быть поставлены под угрозу злоупотреблением регуляторного режима, осуществляемого с целью получения доступа к орбитально-частотному ресурсу, при этом блокируя работу реальных сетей спутниковой связи.
По оценкам аналитиков, к 2025 году расходы на создание спутниковых систем передачи данных Ka-диапазона достигнут 5 млрд долларов, а пропускная способность этих систем в десятки раз превысит емкость всех современных спутников связи. Уже в 2020 году в мире должна начаться эксплуатация спутниковой сети Ka-диапазона с общей пропускной способностью 330 Гбит/с.
Происходящие изменения затрагивают не только скорости передачи данных, но и принципы ведения бизнеса операторов спутниковых сетей. Сегодня провайдеры спутниковой связи сосредоточены на предоставлении ШПД в труднодоступных для наземных фиксированных сетей связи регионах и на подвижном и мобильном широкополосном доступе. Считается, что системы Ka-диапазона практически на равных смогут конкурировать с наземными сетями при подключении конечных абонентов даже в зоне действия систем фиксированной и мобильной связи. Реализация этой задачи потребует значительного повышения эффективности спутниковых и наземных сегментов, недорогого абонентского оборудования и конкурентных тарифных планов.
ПРЕИМУЩЕСТВА Kа-Диапазона
- Повторное использование частот. Для связи со спутниками в каждом из направлений, вверх и вниз, Ka-диапазон предоставляет полосу по 3–3,5 ГГц. Большая часть этих диапазонов выделена для соединения с центральными земными станциями (телепортами, или хабами), а две полосы частот — 19,7–20,2 ГГц (вниз) и 29,5–30 ГГц (вверх), как правило, предназначены для организации прямого и обратного абонентских каналов. В широкополосных спутниковых системах (High Throughput Satellites, HTS) абонентские частоты разбиваются на два равных поддиапазона шириной по 250 МГц; радиоволны в них могут различаться еще и типом круговой поляризации — левой или правой. Такой подход позволяет сформировать четыре разных типа лучей, при помощи которых можно реализовать регулярное сотовое покрытие территории и многократное повторное использование доступного частотного спектра. В зависимости от числа лучей, формируемых антеннами спутника, коэффициент повторного использования частот может достигать 40 (система KA-SAT) и более.
Диапазоны
- Высокая энергетика. Более высокие частоты — вдвое выше в сравнении с Ku-диапазоном — позволяют при тех же размерах антенны сформировать более узкие диаграммы направленности, сконцентрировать мощность передатчика на небольшой территории и использовать компактные приемные антенны. Выигрыш в коэффициенте усиления антенны при переходе от Ku- к Ka-диапазону может достигать 4 дБ в прямом канале и около 6 дБ — в обратном. Диаметр луча на поверхности земли в среднем около 300 км, а диаметр антенны VSAT обычно не превышает 60–70 см.
- Эффективность. С учетом более широкой полосы каждого луча и возможности повторного использования частот общая пропускная способность спутника Ka-диапазона может быть в 40 и более раз выше, чем у традиционного Ku-спутника. Иначе говоря, при той же скорости доступа и стоимости изготовления, один и тот же спутник способен обслужить в десятки раз большее число абонентов.
- Низкая стоимость. Переход в Ka-диапазон способен сделать широкополосный спутниковый доступ массовой технологией, что приведет к дальнейшему росту объемов производства спутниковых терминалов VSAT и снижению, пусть и не слишком значительному, стоимости абонентских устройств (за последние семь лет цена VSAT в Европе уменьшилась в семь раз).
ОСОБЕННОСТИ
Главной особенностью и недостатком Ка-диапазона является огромное затухание сигнала в осадках в сравнительно малые проценты времени.
Поэтому Ка-диапазон мало пригоден для многих задач связи и вещания,
если предъявляются высокие требования к готовности линии связи. Действительно, неготовность 0,005 (0.5%) означает потерю информации в течение 44 часов в течение года.
Сети Интернета для индивидуальных и малых коллективных (SOHO) пользователей способны преодолеть эту проблему как потому, что такие пользователи менее требовательны к постоянству качества канала связи, так и потому, что уже давно
на наземных сетях такого назначения применяются средства адаптации к изменяющемуся качеству канала связи, а также является обычным снижение скорости передачи информации при перегрузке сети и при скачивании большого объема информации.
Большое ослабление сигналов в осадках, возникающее в сравнительно малые доли времени, требует применения адаптации параметров передаваемого сигнала к условиям распространения.
Основных методов адаптации 3:
- увеличение плотности потока мощности (ППМ) полезного сигнала (без изменения и скорости передачи и методов модуляции и кодирования);
- снижение скорости передачи информации (без изменения PFD и методов модуляции/кодирования);
- изменение метода модуляции/кодирования на более помехоустойчивый вариант.
Возможно также сочетание этих методов.
Материалы взяты из конференции МСЭ котрая была в г. Алматы, Казахстан