О состоянии и перспективах развития рынка услуг спутниковой связи, вещания, навигации мониторинга в Содружестве

В настоящее время в Содружестве реализация спутниковых услуг осуществляется посредством возможностей спутниковой связи, спутникового телерадиовещания, спутниковой навигации и мониторинга поверхности Земли.

Для трансляции сигналов в спутниковых системах в зависимости от области их применения используются волны специальных диапазонов частот электромагнитного спектра, позволяющие обеспечить необходимые технические характеристики этих систем, в числе которых: минимизация затухания передаваемого сигнала в атмосфере, электромагнитная совместимость элементов системы и др.

Спутниковая связь - современный вид радиосвязи, при котором в качестве ретранслятора выступают искусственные спутники Земли - космические аппараты (КА), находящиеся на геоцентрической орбите.

Спутниковая связь - оптимальный вариант для создания каналов связи между географически удаленными регионами, а также районами с неравномерно развитой коммуникационной инфраструктурой. В настоящее время, спутниковая связь - это реальная возможность организации и подключения ко всем существующим сервисам, от телефонии и высокоскоростного доступа в Интернет до построения корпоративных сетей для передачи данных.

Сфера применения спутниковой связи более чем обширна, спектр ее возможностей широк, но имеет свои особенности. Так, большинство КА существующих спутниковых систем связи расположены на геостационарных орбитах (ГСО), что в организационно-техническом аспекте оправдано: небольшое количество спутников позволяет обеспечить связь всей поверхности земли. Однако значительная технологическая задержка ретранслируемого сигнала делает их применимыми практически только для однонаправленной передачи сигнала, например, радио- и телевещания. Для систем радиотелефонной связи, особенно применительно к подвижным объектам, такая задержка сигнала крайне нежелательна, так как приводит к снижению качества связи и повышению стоимости пользовательского сегмента.

Спутниковую связь по области применения разделяют на фиксированную - связь между стационарными объектами и подвижную - связь между стационарными и/или подвижными объектами.

Фиксированная спутниковая связь (ФСС) обеспечивается посредством систем магистральной спутниковой связи, включающим спутники-ретрансляторы и наземную инфраструктуру: приемо-передающую аппаратуру, центральную земную станцию (ЦЗС), управляющие станции и линии связи, которые обеспечивают передачу информации (голос, видео, данные) в виде трафика.

Изначально, почти все операторы спутниковой связи предоставляли услуги только ФСС. Первой коммерческой системой ФСС стала система Intelsat Intelsat (TheInternational Telecommunications Satellite Organization) - международная организация спутниковой связи (штаб-квартира -Люксембург). Основана в 1964 году как межгосударственная организация. Крупнейшая спутниковая компания в мире. Имеет группировку из 55 телекоммуникационных спутников., затем были созданы аналогичные региональные системы (Eutelsat, ArabsatArabsat (Arab Satellite Communications Organization) - арабская организация спутниковой связи (штаб-квартира - Эр-Рияд, Саудовская Аравия). Основана в 1976 году. Является ведущим оператором спутниковой связи в арабском мире. Располагает 5 действующими спутниками, еще 2 спутника находятся в стадии подготовки к запуску. и др.).Со временем доля передачи речи в общем объеме магистрального трафика постоянно снижалась, уступая место передаче данных.С развитием волоконно-оптическихВолоконно-оптическая линия связи -система передачи информации в оптическом диапазоне, осуществляемой по оптическим диэлектрическим волноводам - гибким волокнам из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), обладающим свойством переноса света внутри себя посредством его полного внутреннего отражения.линий связи (ВОЛС) последние начали вытеснять ФСС с рынка магистральной связи.

Современным направлением в организации ФСС является применение станций VSAT (Very Small Aperture Terminal) - малыхОсобенностьюVSAT-терминалов является значительно меньший по сравнению со станциями магистральной связи размер антенн, диаметр зеркала которых может составлять 1,8-2,4 м у терминалов, использующих C_диапазон, и 0,75-1,8 м у терминалов, использующих Ku_диапазон. наземных терминалов, осуществляющих через спутник двустороннюю передачу данных в диапазонах C и Ku. Такие системы способны обеспечить потребителю полный спектр телекоммуникационных услуг. В числе их преимуществ: возможность охвата сетью больших территорий, высокая скорость развертывания сети, независимость от наземных каналов связи, возможность представления каналов связи по запросу.

Особенностью данной технологии является сравнительно невысокая скорость передачи данных (для VSAT_терминала обычно не превышает 2 048 кбит/с), поэтомуVSAT_системы используются обычно там, где не требуется высокая пропускная способность каналов. Например, такие системы способны обеспечить качественную связь между центральным офисом предприятия и его филиалами, находящимися на значительном удалении друг от друга, в том числе в местах с полным отсутствием необходимой инфраструктуры.

Дальнейшим развитием данного направления является USAT (Ultra Small Aperture Terminal) -двухсторонние абонентские станции типа VSAT, предназначенные для передачи низкоскоростных данных в Ka-диапазоне. Данные системы имеют антенны с зеркалом диаметром менее 1,2 м (обычно 25-30 см), более компактны и мобильны.

Подвижная спутниковая связь(ПСС) получила широкое распространение после решения в том числе упомянутых выше технологических проблем путем внедрения цифровых методов связи и использования в качестве ретрансляторов радиосигнала специализированных негеостационарных КА.

ПСС является одним из самых перспективных направлений развития спутниковых услуг. Так, в настоящее время в мире работает 9 систем ПСС, которые обслуживают более2,9 млн абонентов. По данным зарубежных аналитиков, ежегодный доход в этом бизнесе составляет около 1,4 % доходов всего рынка, или 2,8 млрд долларов США. Ожидается, что этот доход будет расти в среднем минимум на 5 % в год и в ближайшие 5 лет может составить уже 5 млрд долларов США. При этом количество пользователей спутниковых услуг возрастет до 6 млн пользователей.

Современные системы ПСС полностью совместимы с цифровыми сотовыми системами связи, а также могут взаимодействовать с телефонной сетью общего пользования на всех уровнях, включая местную, зональную и междугороднюю связь.

На пространстве Содружества ПСС обеспечивается в основном системами Iridium Iridium- система глобальной персональной ПСС (компания «Iridium Communications Inc», Вашингтон, США). Предоставляет услуги связи с подвижными и фиксированными объектами на всей территории земного шара., Globalstar Globalstar - система глобальной персональной ПСС (компания «Globalstar ltd.», Калифорния, США). Предоставляет услуги связи с подвижными и фиксированными объектами, расположенным на поверхности земного шара в диапазоне географических широт ±70є., ThurayaThuraya - региональный оператор спутниковой телефонной связи и выхода в Интернет (компания Thuraya Sate llite Telecommunication scompany, штаб-квартира - Шарджа, ОАЭ). Основан в 1997 году. Спутниковое покрытие - СНГ, Европа, Центральная Азия, Ближний Восток, Северная и Центральная Африка., Inmarsat Inmarsat - система глобальной персональной ПСС (компания «Inmarsat ltd.», Лондон, Великобритания). Предоставляет услуги связи с подвижными и фиксированными объектами, расположенным на поверхности земного шара в диапазоне географических широт ±75є.,а также их дочерними компаниями и региональными операторами, которые предоставляют абонентам услуги, в числе которых: передача речи, данных и телефакса (на скоростях до 14,4 Кбит/с), цифровая телефония, включая передачу коротких сообщений, персональный вызов, экстренный вызов, определение местоположения и др.

Примечательно, что с операторами ПСС конкурируют операторы сотовой связи.

Результатом такой конкуренции, к примеру, стали серьезные финансовые трудности у Globalstar и Iridium, которые в частности Iridium довели до реорганизационного банкротства в 1999 году.

Одной из востребованных услуг ФСС и активно развивающейся технологией ПСС является спутниковый Интернет - высокоскоростной доступ абонентов во всемирную сеть по спутниковым каналам связи.

Возможности реализации такого доступа появились в результате широкого применения в спутниковой связи цифровых технологий и обеспечивается большинством имеющихся систем [2].

Применяются «двусторонний» и «односторонний» способы обмена данными через спутник.

При двустороннем обмене пользователь осуществляет прием данных со спутника и отправку их обратно также через спутник. Этот способ обеспечивает наиболее качественный прием-передачу данных, так как позволяет достигать больших скоростей трансляции информации, полную независимость от «наземных» интернет-провайдеровИнтернет-провайдер (иногда провайдер, от англ. Internet service provider, дословно - поставщик интернет-услуги) - организация, предоставляющая услуги доступа к Интернету и иные связанные с Интернетом услуги. иресурсов (кроме электропитания). Основными недостатками данного способа являются технологическая задержка на канале связи (более 600 мс, что может влиять на работу приложений, таких как игры в реальном времени), высокая стоимость абонентского оборудования и возможные ограничения разрешительного характера на применение радиопередающих устройств.

Односторонний спутниковый Интернет предполагает наличие у пользователя дополнительного канала подключения к Интернету, например, по сотовой связи или по проводной телефонной линии через модем. По этому каналу передаются только запросы в Интернет, а данные, полученные в ответ на эти запросы, передают пользователю через широкополосный спутниковый канал.

Учитывая, что объем получаемых пользователем из Интернета данных, как правило, значительно превышает объем переданных данных, то данная технология позволяет получить более скоростной и более дешевый трафик. Естественно, данный способ применяется, когда доступные наземные каналы слишком дорогие и/или медленные. При наличии недорогого и скоростного «наземного» Интернета спутниковый Интернет используется как резервный вариант подключения на случай пропадания или неустойчивой работы «наземного».

Спутниковое телерадиовещание. Радиовещание на территориях государств - участников СНГ осуществляется с помощью наземных передающих средств во всех диапазонах радиоволн (ДВ, СВ, КВ, УКВ) Диапазоны радиоволн: ДВ (длинные волны) - волны низкой частоты: 30-300 кГц; СВ (средние волны) - волны средней частоты: 300-3000 кГц; КВ (короткие волны) - волны высокой частоты: 3-30 МГц; УКВ (ультракороткие волны) - волны очень высокой частоты: 30_300 МГц., чем обеспечивается приемлемое качество трансляции.

Вещание в диапазонах ДВ и СВ базируется в основном на мощных передатчиках (более50 кВт), потребляющих большое количество электроэнергии и обладающих низким КПД. В последние годы прослеживается устойчивая тенденция перевода передатчиков на работу с пониженной мощностью или же полного отказа от вещания в диапазонах ДВ и СВ.

Региональное вещание в КВ-диапазоне не получило широкого распространения из-за специфики распространения этого вида радиоволн, в том числе: зависимости качества приема от состояния ионосферы Ионосфера - ионизованная излучением Солнца верхняя часть атмосферы (от 50 км), достигающая внешней части магнитосферы Земли (более 200 км). Благодаря способности отражения от ионосферы и земной поверхности КВ путем многократного отражения распространяются на дальние расстояния., времени суток, времени года, уровня солнечной активности.

Сеть наземного УКВ-вещания в силу особенностей распространения радиоволн данного диапазона формировалась по принципу обеспечения радиовещанием крупных городов и прилегающих территорий. Города, где обеспечивается высокое качество сигнала и возможность выбора относительно большого количества программ, составляют незначительную часть общей территории вещания. В итоге, примерно половина жителей государств - участников СНГ не охвачена качественным радиовещанием.

Ключевые преимущества цифрового спутникового вещания - возможность трансляции достаточного по мощности сигнала на территории всех государств - участников СНГ и отсутствие потребности в наземной инфраструктуре, в том числе ретрансляторах и дополнительных передатчиках.

После того как сигнал «поднят» на спутник, он в цифровом виде принимается непосредственно приемником клиента. Так как это цифровой поток, то в него можно «уместить» значительное количество каналов. Например, при использовании каналов с пропускной скоростью 16 Кбит/с их может быть около 100, при использовании мультимедийных каналов с пропускной скоростью 128 Кбит/с их будет около 60.

Такая технология позволяет повысить рентабельность радиовещания, так как наряду с открытыми (бесплатными) могут быть и закрытые (платные) каналы по подписке.

Большое покрытие территории привлекательно для рекламодателей, что может обеспечить дополнительное финансирование.

Достоинством спутникового вещания является широкий выбор каналов (около 100) и высокое качество радиоприема.

Спутниковое непосредственное телевизионное вещание (СНВ) - система передачи телевизионного сигнала от передающего наземного центра через спутник-ретранслятор непосредственно на приемные устройства телевизионных сигналов клиента, минуя кабельных операторов. За рубежом данная технология известна как DTH (Direct to Home).

Системы СНВ создавались и создаются для организации платного коммерческого вещания, так как при непосредственном приеме довольно просто осуществляется управление доступом абонентов к сигналу. Вещание организуется с геостационарных спутников-ретрансляторов в виде специализированных пакетов, включающих десятки и сотни разных телеканалов, транслируемых с одной орбитальной позиции и рассчитанных на самый широкий круг интересов. В состав пакета могут включаться и общенациональные программы, распространение которых обычно ведется в сетях наземного вещания или распределительных спутниковых системах.

Стандартный абонентский комплект для приема спутниковых каналов состоит из спутниковой антенны с кронштейном для крепления антенны к стене или крыше, спутникового конвертера Спутниковый конвертер - приемное устройство для преобразования и усиления спутникового сигнала с целью передачи его с наименьшими потерями по коаксиальному кабелю на спутниковый ресивер. Конвертер устанавливается в фокусном центре спутниковой антенны (на выносном кронштейне)., соединительного кабеля и ресивера (спутникового приемника).

В настоящее время спутниковое телерадиовещание является одним из основных способов доставки телепрограмм населению. Основными потребителями СНВ в Европе являются Германия (18 млн домовладений, или 47 %), Великобритания (12,3 млн домовладений, или 47 %), Польша (около 6 млн домовладений, или 41 %), Италия (около 9 млн домовладений, или 36 %) и Украина (3,41 млн домовладений, или 20 %). Более 65 млн (43 %) домохозяйств принимают телеканалы со спутников Astra компании SES [7].

Главным трендом развития спутникового телевизионного вещания становится внедрение нового формата вещания Ultra HD. В 2013 году формат Ultra HD продемонстрировали европейские операторы SES и Eutelsat.

В государствах - участниках СНГ развернута многофункциональная спутниковая телерадиовещательная сеть, позволяющая оказывать качественные услуги СНВ населению, что формирует соответствующий спрос. Например, в 2014 году у пятерки ведущих российских операторов спутникового телевидения количество клиентов составляло более 16,2 млн, в том числе: «Триколор ТВ» - более 13 млн (из них платных - более 9,6 млн); «НТВ_Плюс» - около 650 тыс.; «Орион-Экспресс» - около 1,5 млн; «Радуга ТВ» - более 800 тыс.; «Актив ТВ» -до 250 тыс.

Наиболее востребованными являются новостные и развлекательные программы. Вещание ведущих каналов осуществляется на русском языке, вещание на целевую аудиторию и национальных каналов - на языках народов государств - участников СНГ. Ниже приведен перечень спутников, с которых осуществляется трансляция большинства популярных каналов спутникового телевидения на пространстве Содружества.

Таблица

Услуги спутниковой навигации предоставляются посредством глобальной системы спутниковой навигации, которая представляет собой комплексную электронно-техническая систему, состоящую из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенную для определения местоположения (географические координаты и высота) и точного времени, а также параметров движения (скорость, направление движения и т.д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

В настоящее время две системы - ГЛОНАСС и GPS - развернуты и полноценно функционируют и одна система - Galileo- находится на стадии формирования.

ГЛОНАСС - российская глобальная навигационная спутниковая система предназначена для определения местоположения, скорости движения и точного времени морских, воздушных, сухопутных транспортных средств и других видов потребителей. Она разрабатывалась и внедрялась как система двойного назначения, в первую очередь для обеспечения национальной безопасности России, а также для решения гражданских научных и производственных задач.

ГЛОНАСС одобрен международными организациями морского флота и гражданской авиации, как один из элементов Глобальной навигационной спутниковой системы наряду с американской системой GPS. В 1994 году система ГЛОНАСС запатентована в США.

Кроме основной задачи, связанной с определением координат потребителя, ГЛОНАСС реализует следующие направления:

создание (задание) общеземной геодезической и геоцентрической систем координат;

распространение единой глобальной высокоточной шкалы времени;

создание общеземной сети слежения за современными движениями земной коры;

координатно-временное обеспечение:

операций в космическом пространстве;

международной службы вращения Земли;

дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), осуществляемого в интересах картографирования планеты, мониторинга экологического состояния ее поверхности и атмосферы;

работ, реализуемых методом спутниковой альтиметрии в целях слежения за уровнем мирового океана, изучения его физической поверхности, в частности морской топографической поверхности, а также изучения закономерностей глобальной циркуляции водных масс.

Основу системы ГЛОНАСС составляют три сегмента: космический; управления; потребителей.

Космический сегмент включает 24 навигационных космических аппарата (НКА), вращающихся по круговой геостационарной орбите на высоте около 19,1 тыс. км и излучающих непрерывные радионавигационные сигналы, которые формируют сплошное радионавигационное поле на поверхности Земли и околоземном пространстве.

Сегмент управления- наземная система управления, предназначенная для контроля функционирования, непосредственно управления и информационного обеспечения сети спутников.

Сегмент потребителей - приемная аппаратура пользователей, которая на основе обработанных радиосигналов от спутников, обеспечивает определение текущих пространственных координат, скорости и направления движения, других навигационных параметров.

Система ГЛОНАСС является беззапросной, поэтому количество потребителей в системе не ограничено. Помимо основной функции - навигационных определений, система позволяет производить высокоточную взаимную синхронизацию стандартов частоты и времени на удаленных наземных объектах и взаимную геодезическую привязку.

GPS - американская глобальная спутниковая система навигации по своим функциональным возможностям аналогична российской системе ГЛОНАСС. Ее основное назначение - высокоточное определение координат, а также составляющих вектора движения с привязкой к системной шкале времени. Аналогично отечественной система GPS разработана для Министерства обороны США и находится под его управлением. Как и ГЛОНАСС, GPS состоит из космического сегмента, наземного командно-измерительного комплекса и сегмента потребителей.

Орбитальная группировка GPS состоит из 28 НКА. Все они находятся на круговых орбитах. Высота орбиты каждого спутника составляет около 20 тыс. км.

Galileo - европейская глобальная спутниковая система навигации реализуется совместно Европейским союзом и Европейским космическим агентством и планируется к вводу в эксплуатацию в 2020 году.

Спутниковые навигационные системы открыли новые возможности для их применения в различных областях, в том числе: поиске и спасении терпящих бедствие; предупреждении о катастрофах; сборе данных о состоянии окружающей среды; навигации и управлении околоземными КА; обеспечении работ в геодезии и картографии; прокладке коммуникаций; геологоразведочных работах, разработке месторождений полезных ископаемых, включая участки прибрежных шельфов.

Важным моментом в развитии этого направления выступает возможность совместного использования нескольких независимых спутниковых навигационных систем. Для устойчивой работы каждой из указанных систем критически важным условием является одновременное нахождение нескольких НКА в прямой радиовидимости приемной аппаратуры пользователя. При недостаточном числе «радиовидимых» НКА или «затенении» их сигнала препятствиями, что характерно для спутников, наблюдаемых низко над горизонтом, точность определения навигационных параметров резко снижается.

Вместе с тем особенности орбит спутников систем ГЛОНАСС, GPS и Galileo при стандартных условиях позволяют в любой точке Земли наблюдать одновременно высоко над горизонтом до 20-30 НКА. Таким образом, использование аппаратуры, способной принимать сигналы от спутников всех трех систем, обеспечит пользователю значительно более высокую надежность определения навигационных параметров, чем при использовании одной системы. Особенно это актуально в условиях затенения горизонта в городах, горных и лесных массивах, а также в околополярных широтах.

Кроме глобальных систем рядом государств разработаны и внедряются региональные системы спутниковой навигации, которые предназначаются для определения местоположения и навигации в пределах территории страны-«хозяина» и соседних территорий. В их числе:

Beidou (Compass)- китайская система спутниковой навигации, которая запущена в коммерческую эксплуатацию в 2012 году как система позиционирования, обеспечивающая определение географических координат в КНР и на соседних территориях. Космический сегмент Compass будет сформирован из 5 НКА на ГСО и 30 НКА на средней земной орбите.

Предусмотрена дифференцирование услуг: для общего пользования будет передаваться сигнал, обработка которого позволит определять местоположение с точностью до 10 м; ограниченный круг пользователей получит возможность определять навигационные параметры с более высокой точностью. Китай планирует сотрудничать с другими странами в разработке спутниковой навигации, чтобы обеспечить взаимодействие Compass с другими глобальными навигационными системами [3];

IRNSS - индийская спутниковая навигационная система, проект которой реализуется с 2006 года и имеет бюджет 14,2 млрд рупий. Спутниковая группировка IRNSS будет включать 7 НКА на геосинхронныхГеосинхронная орбита - орбита, на которой период обращения КА вокруг Земли равен звездному периоду вращения Земли - 23 час. 56 мин. 4,1 с. Частным случаем геосинхронной орбиты является ГСО. орбитах. Навигационные приемники, которые будут принимать сигналы IRNSS будут разрабатываться и выпускаться индийскими компаниями [3].

Представляется необходимым отметить важность развитие данных направлений Индией и Китаем, имея ввиду перспективы экономического и интеграционного сотрудничества этих государств в рамках Шанхайской организации сотрудничества;

QZSS - японская спутниковая навигационная система, которая после развертывания обеспечит пользователей услугами ПСС, вещания и навигацией в Японии и соседних районах Юго-Восточной Азии [3].

Мониторинг поверхности Земли. Космический мониторинг, иначе говоря спутниковые данные, получаемые с помощью ДЗЗ, становятся все более популярными по целому ряду причин.

Во-первых, получение необходимой информации о состоянии поверхности земли наземными способами далеко не всегда возможно, требует немалых финансовых вложений и длительных сроков сбора данных. Данные со спутника можно получить в период от нескольких дней до нескольких недель, в зависимости от масштабов и детализации съемки местности.

Во-вторых, спутниковая информация отличается точностью, надежностью и объективностью. По сути дела, данные спутникового мониторинга и снимки земной поверхности со спутника представляют собой документы, технология получения которых значительно затрудняет возможность подделки. Именно поэтому спутниковая информация так ценна и востребована в таких отраслях, как лесное хозяйство, экологический надзор.

Так, космический мониторинг Земли позволил наладить более эффективный контроль над лесными ресурсами. Такие проблемы, как незаконная рубка лесов, мониторинг лесных пожаров, охрана реликтовых лесов решались ранее с большими затруднениями по причине труднодоступности некоторых регионов, а также из-за устаревшей топографической информации. Именно спутниковые данные сделали возможным независимый контроль процессов, происходящих в природоохранном и лесном хозяйстве, в том числе оперативный мониторинг лесных пожаров, мониторинг наводнений и иных последствий стихийных бедствий.

В-третьих, космический мониторинг Земли отличается масштабностью. Съемочная аппаратура, установленная на КА, способна предоставлять спутниковые данные (снимки) обширных территорий с высокой детализацией. Растущий спрос на космический мониторинг земли обусловлен также доступностью спутниковой информации. В настоящее время любая заинтересованная в спутниковых данных организация может обратиться в специализированную компанию, предоставляющую услуги космического мониторинга.

Сказанное не исчерпывает весь перечень применяемых в данной отрасли технологий. Более подробно информация о технологических аспектах данного вида деятельности изложена в литературе, список которой приведен в конце работы.

2. Особенности рынка спутниковых услуг

2.1 Потребности рынка