Развитие спутниковых систем связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

48

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное образовательное

бюджетное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

(ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»)

Кафедра ПММ

Курсовая работа

По дисциплине: «Производственный менеджмент на предприятиях электросвязи»

Развитие спутниковых систем связи

Выполнил:

Новокрещёнов А.Ю.

Проверил:

Ситников С.Г.

Новосибирск 2015 г.

Оглавление

ретранслятор спутниковый связь

Введение

1. Развитие спутниковой сети связи

2. Современное состояние спутниковой сети связи

3. Система спутниковой связи

3.1 Спутниковые ретрансляторы

3.2 Орбиты спутниковых ретрансляторов

3.3 Зоны покрытия

4. Применение спутниковой связи

4.1 Магистральная спутниковая связь

4.2 Система VSAT

4.3 Центральная управляющая станция

4.4 Спутник-ретранслятор

4.5 Абонентские VSAT терминалы

5. Технология VSAT

6. Глобальная спутниковая система связи Globalstar

6.1 Наземный сегмент Globalstar

6.2 Наземный сегмент Globalstar в России

6.3 Технология работы системы Globalstar

6.4 Сферы применения системы Globalstar

7. Проектирование сети спутниковой связи

7.1 Расчет капитальных затрат по запуску спутника и установке необходимого оборудования

7.2 Расчет эксплуатационных расходов

7.3 Фонд заработной платы

7.4 Страховые взносы

7.5 Амортизационные отчисления

7.6 Затраты на электроэнергию для производственных нужд

7.7 Расчет доходов

7.8 Расчет показателей эффективности

7.9 Расчет эффективности инвестиционного проекта

Заключение

Список использованных источников

Введение

Современные реалии уже говорят о неизбежности замещения спутниковой связью привычные мобильные и тем более, стационарные телефоны. Новейшие технологии спутниковой связи предлагают действенные технико- и экономически выгодные решения для развития как вседоступных услуг связи и сетей непосредственного звукового, так и ТВ-вещания. Благодаря выдающимся достижениям в области микроэлектроники спутниковые телефоны стали настолько компактными и надежными в использовании, что делаются все востребование у различных групп пользователей, а услуга проката спутниковых аппаратов является одной из самых востребованных услуг на рынке современной спутниковой связи. Существенные перспективы развития, очевидные плюсы перед иной телефонией, надёжность и гарантированная бесперебойность связи - всё это о спутниковых телефонах.

Спутниковая связь сегодня является единственным экономически выгодным решением предоставления услуг связи абонентам в зонах с низкой плотностью населения, что подтверждает ряд проведенных экономических исследований. Спутник является единственным технически реализуемым и окупаемым решением в том случае, если плотность населения ниже, чем 1,5 чел/км2. Это говорит о существенных перспективах развития услуг спутниковой связи, особенно для регионов с низкой плотностью населения на большой территории.

Цель работы

Ознакомиться с историей спутниковой связи, особенностями и перспективами развития и проектирование спутниковой связи.

1. Развитие спутниковой сети связи

История развития спутниковой связи

Сорокапятилетняя история развития ССС насчитывает пять характерных этапов:

1957-1965 гг. Подготовительный период, который начался в октябре 1957 г. после запуска Советским Союзом первого в мире искусственного спутника Земли, а спустя месяц и второго. Это произошло в разгар «холодной войны» и стремительной гонки вооружений, поэтому, естественно, спутниковые технологии становились в первую очередь достоянием военных. Рассматриваемый этап характеризуется запуском ранних экспериментальных ИСЗ, в том числе и спутников связи, которые преимущественно выводились на низкие околоземные орбиты.

Первый геостационарный спутник-ретранслятор TKLSTAR был создан в интересах армии США и выведен на орбиту в июле 1962 года. В тот же период времени была разработана серия американских военных спутников связи SYN-СОМ (Synchronous Communications Satellite).

Первые два спутника были запущены на геосинхронные эллиптические орбиты. Геостационарный ИСЗ этой серии SYNCOM-3 был выведен на орбиту в феврале 1963 г. и явился прототипом первого гражданского коммерческого ГСР INTELSAT-1 (другое название EARLY BIRD), ставшего первым СР международной организации Intelsat (International Telecommunications Satellite Organization), учрежденной в августе 1964 года. В этот период коммерческие услуги спутниковой связи еще не были доступны, но возможность производства, запуска и успешной связи через ИСЗ на околоземной орбите была доказана экспериментально.

1965-1973 гг. Период развития глобальных ССС на основе геостационарных ретрансляторов. 1965 год ознаменован запуском в апреле геостационарного СР INTELSAT-1, положившего начало коммерческого использования спутниковой связи. Ранние спутники серии INTELSAT обеспечивали трансконтинентальную связь и в основном поддерживали магистральные каналы связи между небольшим количеством национальных шлюзовых земных станций, обеспечивающих интерфейс с национальными наземными сетями общего пользования.

Магистральные каналы обеспечивали соединения, по которым передавался телефонный трафик, ТВ сигналы и обеспечивалась телексная связь. В целом ССС Intelsat дополняла и резервировала существовавшие на тот момент подводные трансконтинентальные кабельные линии связи. До начала 70-х годов практически все существовавшие ССС использовались для передачи международного телефонного трафика и вещания телевизионных программ.

1973-1982 гг. Этап широкого распространения региональных и национальных ССС. В течение этого периода достаточно интенсивно разворачивались региональные, например, Eulelsat, Aussat и национальные спутниковые сети связи, например, Skynet в США, основными услугами которых по-прежнему были телефония и телевидение, а также в незначительном объеме передача данных. Но теперь эти услуги предоставлялись большому числу наземных терминалов, а в некоторых случаях передача осуществлялась непосредственно на пользовательские терминалы.

На этом этане исторического развития ССС была создана международная организация Inmarsat, развернувшая глобальную сеть связи Inmarsat, основной целью которой было обеспечение связи с морскими судами, находящимися в плавании. В дальнейшем Inmarsat распространила свои услуги на все разновидности подвижных пользователей.

1982-1990 гг. Период стремительного развития и распространения малых земных терминалов. В 80-е годы успехи в области техники и технологии ключевых элементов ССС, а также реформы по либерализации и демонополизации отрасли связи в ряде стран позволили использовать спутниковые каналы в корпоративных деловых сетях связи, получивших название VSAT. Сначала эти сети при наличии каналов связи со средней пропускной способностью (не более 64 кбит/с) предоставляли единственную информационную передачу данных, несколько позднее была реализована цифровая передача речи, а затем и видео.

Сети VSAT позволили устанавливать компактные земные станции спутниковой связи в непосредственной близости от пользовательских офисов, решив тем самым для огромного числа корпоративных пользователей проблему «последней мили», создали условия комфортного и оперативного обмена информацией, позволили разгрузить наземные сети общего пользования.

Использование «интеллектуальных» спутников связи.

С первой половины 90-х годов ССС вступили в количественно и качественно новый этап своего развития.

Большое количество глобальных и региональных спутниковых сетей связи находились в стадии эксплуатации, производства или проектирования. Технология спутниковой связи стала областью значительного интереса и деловой активности. В этот период времени наблюдался взрывной рост быстродействия микропроцессоров общего назначения и объемов полупроводниковых запоминающих устройств при одновременном повышении надежности, а также уменьшении энергопотребления и стоимости этих компонентов. Полупроводниковая электроника космического применения должна быть радиационноустойчивой. что достигается специальными технологическими приемами и тщательным экранированием радиоэлектронных схем. Появление радиационноустойчивых микропроцессоров с тактовой частотой (1-4) МГц и быстродействующих схем оперативной памяти объемом (10^5-10^6) Мбит послужило технологической основой для практической реализации действительно «интеллектуальных» БР'ГК с возможностями и характеристиками, которые на первый взгляд представлялись просто фантастическими.

2. Современное состояние спутниковой сети связи

Из всех многочисленных коммерческих проектов ПСС (подвижной спутниковой связи) в диапазоне ниже 1 ГГц реализована одна система Orbcomm, которая включает в себя 30 негеостационарных (НГСО) спутников, обеспечивающих покрытие Земли.

В связи с использованием относительно низких диапазонов частот система позволяет предоставлять на простые дешевые абонентские устройства услуги по низкоскоростной передаче данных, такие, как электронная почта, двусторонний пейджинг, услуги дистанционного контроля. Основными пользователями Orbcomm являются транспортные компании, для которых эта система обеспечивает экономически эффективное решение по осуществлению контроля и управления перевозки грузов.

Самым известным оператором на рынке услуг ПСС является Inmarsat. На рынке предлагается около 30 типов абонентских устройств как переносных, так и подвижных: для сухопутного, морского и воздушного использования, обеспечивающих передачу речи, факс и передачу данных со скоростью от 600 бит/c до 64 кбит/с. Конкуренцию для Inmarsat составляют три системы ПСС, в частности Globalstar, Iridium и Thuraya.

Первые две обеспечивают практически полное покрытие земной поверхности за счет использования больших группировок, соответственно состоящих из 40 и 79 НГСО спутников. Предполагается, что Thuraya должна стать глобальной в 2007 г. с запуском третьего геостационарного (ГС О) спутника, который покроет американский континент, где она сейчас недоступна. Все три системы предоставляют услуги телефонной связи и низкоскоростной передачи данных на приемные устройства, сравнимые по весу и размеру с мобильными телефонами GSM.

Также в мире функционируют четыре региональные системы ПСС. В Северной Америке это Mobile Satellite Ventures (MVS), использующая два спутника MSAT. В 2000 г. начала работать система Asia Cellular Satellite (Индонезия) со спутником Garuda, предоставляющая услуги ПСС в Азиатском регионе. В том же году два спутника N-Star начали обслуживать абонентов морской ПСС в 200-мильной прибрежной зоне Японии. В Австралии действует аналогичная система морской ПСС Optus.

Международный союз электросвязи (МСЭ) определяет перспективы ПСС как спутниковый сегмент систем подвижной службы третьего поколения IMT-200. Спутниковые сети могут обеспечивать покрытие таких зон обслуживания, где развитие наземной сети экономически неэффективно, в частности в удаленных и сельских районах, и создавать для нее горячий резерв.

Стратегия развития ПСС основана на создании так называемой Дополнительной наземной составляющей (в США - Ancillary Terrestrial component (ATC) и в Европе - Complementary Ground Component (CGC)) - это часть ПСС, включающая в себя наземные станции, имеющие фиксированное положение и используемые для улучшения доступности услуг сетей ПСС в зонах обслуживания, где спутниковые станции не могут обеспечивать требуемое качество.

Абонентские устройства в зоне покрытия базовых станций будут работать с наземной сетью, а при выходе из нее переключаться на работу со спутником, используя одну и ту же полосу частот, распределенную для ПСС. При этом системы ПСС должны сохранять свою функциональность и предоставлять требуемые услуги независимо от ATC. Также предполагается, что спутниковый компонент IMT-2000 будет обеспечивать фидерные линии, опорные сети и "горячий" резерв на случай аварии или перегрузки наземной сети.

Согласно прогнозу, проведенному МСЭ, к 2010 г. для обеспечения работы спутникового сегмента IMT-2000 потребуется около 70 МГц в обоих направлениях. В соответствии с Регламентом радиосвязи в качестве корневой должна использоваться полоса 1980-2010/2170-2200 МГц. В случае необходимости использования дополнительных частот администрации могут выбрать любые из частот, распределенных для ПСС в диапазоне 1-3 ГГц, в частности:

1525-1544/1626,5-1645,5 МГц;

1545-1559/1646,5-1660,5 МГц;

1610-1626,5/2483,5-2500 МГц;

2500-2520/2670-2690 МГц.

На сегодняшний день уже обозначены программы реализации концепций развития существующих систем ПСС. В декабре 2005 г. Inmarsat объявил о вводе в эксплуатацию широкополосной глобальной сети (BGAN). Система обеспечивает услуги на подвижные и переносные абонентские устройства со скоростью передачи до 432 кбит/с и будет совместима с наземными сетями подвижной связи. Globalstar, Iridium и MVS предполагают к 2012-2013 гг. полное обновление группировки.

Все три компании планируют создание дополнительной наземной составляющей. Тем не менее следует учесть несколько фактов, которые могут значительно повлиять на общие заключения относительно экономической эффективности и перспектив развития ПСС:

услуги ПСС востребованы в основном специализированными группами абонентов, в частности морскими и авиационными компаниями, различными государственными ведомствами и спецслужбами. Например, самым крупным корпоративным пользователем системы Iridium является Министерство обороны США, двухгодовой контракт на 72 млн. долларов обеспечивает безлимитное подключение 20 000 пользователей. Globalstar объявил о 300%-ном росте ежедневных подключений абонентов во время проведения спасательно-восстановительных работ после недавних ураганов в США и цунами в Юго-Восточной Азии;

Globalstar и Iridium прошли через процедуру банкротства, таким образом экономическая эффективность проектов на практике была достигнута за счет разорения инвесторов;

технологическое развитие позволяет значительно улучшить эксплуатационные характеристики спутниковых абонентских приемников. Тем не менее, в связи с необходимостью обеспечивать высокую энергетику бортовых приемников и ограниченностью используемого спектра будет экономически невыгодно или технически невозможно обеспечивать на подвижное абонентское устройство те же услуги, как и при работе с наземной сетью подвижной связи.

Таким образом, спутниковые технологии не могут рассматриваться как реальные конкуренты наземным сетям подвижной связи. Реализация таких проектов может быть экономически оправдана только в случае государственного финансирования. Развертывание сегмента ATC на практике будет означать лишь то, что операторы наземных сетей получат возможность развивать свои сети в диапазонах, распределенных для ПСС.

Системы ПСС будут продолжать играть важную роль для работы силовых ведомств и при ликвидации последствий стихийных бедствий и различных катастроф. Международный союз электросвязи, например, заключил специальное соглашение об условиях использования терминалов Thuraya для обеспечения связи при оказании помощи пострадавшим странам в таких случаях.

Коммерчески перспективным направлением в развитии ПСС может стать не речь или передача данных на абонентские приемники, а предоставление различных вещательных услуг. В этом случае будут создаваться наложенные сети для наземных сетей подвижной связи, которые могут эффективно как с точки зрения экономики, так и использования спектра, предоставлять услуги по топологии "точка - много точек". Это может включать в себя вещание звуковых и телевизионных программ и циркулярное распространение различного типа данных для всех или определенных категорий абонентов.

Крупнейший английский оператор спутникового телевидения BSkyB, например, подписал соглашение с Vodafon о создании пакета SKY Mobile TV, предлагающего абонентам сетей подвижной связи получать различные вещательные программы. Аналогичный проект Unlimited Mobile TV, предполагающий создание гибридной наземно-спутниковой радиовещательной сети, начат Alcatel и SFR во Франции.

Другим частным вариантом применения услуг ПСС, который сейчас исследуется в Европе, может стать предоставление всех видов услуг на групповые приемники, установленные на таких высокоскоростных транспортных средствах, как междугородние и международные поезда и автобусы.

3. Система спутниковой связи

3.1 Спутниковые ретрансляторы

Впервые годы исследований использовались пассивные спутниковые ретрансляторы (примеры -- спутники «Эхо» и «Эхо-2»), которые представляли собой простой отражатель радиосигнала (часто -- металлическая или полимерная сфера с металлическим напылением), не несущий на борту какого-либо приёмопередающего оборудования. Такие спутники не получили распространения.

Все современные спутники связи являются активными. Активные ретрансляторы оборудованы электронной аппаратурой для приема, обработки, усиления и ретрансляции сигнала. Спутниковые ретрансляторы могут быть нерегенеративными и регенеративными. Нерегенеративный спутник, приняв сигнал от одной земной станции, переносит его на другую частоту, усиливает и передает другой земной станции. Спутник может использовать несколько независимых каналов, осуществляющих эти операции, каждый из которых работает с определенной частью спектра (эти каналы обработки называются транспондерами).

Регенеративный спутник производит демодуляцию принятого сигнала и заново модулирует его. Благодаря этому исправление ошибок производится дважды: на спутнике и на принимающей земной станции. Недостаток этого метода -- сложность (а значит, гораздо более высокая цена спутника), а также увеличенная задержка передачи сигнала.

3.2 Орбиты спутниковых ретрансляторов

Орбиты, на которых размещаются спутниковые ретрансляторы, подразделяют на три класса:

экваториальные

наклонные

полярные

Важной разновидностью экваториальной орбиты является геостационарная орбита, на которой спутник вращается с угловой скоростью, равной угловой скорости Земли, в направлении, совпадающем с направлением вращения Земли. Очевидным преимуществом геостационарной орбиты является то, что приемник в зоне обслуживания «видит» спутник постоянно.

Однако геостационарная орбита одна, и все спутники вывести на неё невозможно. Другим её недостатком является большая высота, а значит, и большая цена вывода спутника на орбиту. Кроме того, спутник на геостационарной орбите неспособен обслуживать земные станции в приполярной области.

Наклонная орбита позволяет решить эти проблемы, однако, из-за перемещения спутника относительно наземного наблюдателя необходимо запускать не меньше трех спутников на одну орбиту, чтобы обеспечить круглосуточный доступ к связи.

При использовании наклонных орбит земные станции оборудуются системами слежения, осуществляющими наведение антенны на спутник. Станции, работающие со спутниками, находящимися на геостационарной орбите, как правило, также оборудуются такими системами, чтобы компенсировать отклонение от идеальной геостационарной орбиты. Исключение составляют небольшие антенны, используемые для приема спутникового телевидения: их диаграмма направленности достаточно широкая, поэтому они не чувствуют колебаний спутника возле идеальной точки.

Полярная - орбита, имеющая наклонение орбиты к плоскости экватора в девяносто градусов.

3.3 Зоны покрытия

Поскольку радиочастоты являются ограниченным ресурсом, необходимо обеспечить возможность использования одних и тех же частот разными земными станциями. Сделать это можно двумя способами: пространственное разделение -- каждая антенна спутника принимает сигнал только с определенного района, при этом разные районы могут использовать одни и те же частоты, поляризационное разделение -- различные антенны принимают и передают сигнал во взаимно перпендикулярных плоскостях поляризации, при этом одни и те же частоты могут применяться два раза (для каждой из плоскостей).

Типичная карта покрытия для спутника, находящегося на геостационарной орбите, включает следующие компоненты: глобальный луч -- производит связь с земными станциями по всей зоне покрытия, ему выделены частоты, не пересекающиеся с другими лучами этого спутника. Лучи западной и восточной полусфер -- эти лучи поляризованы в плоскости A, причем в западной и восточной полусферах используется один и тот же диапазон частот. Зонные лучи -- поляризованы в плоскости B (перпендикулярной A) и используют те же частоты, что и лучи полусфер. Таким образом, земная станция, расположенная в одной из зон, может использовать также лучи полусфер и глобальный луч.

При этом все частоты (за исключением зарезервированных за глобальным лучом) используются многократно: в западной и восточной полусферах и в каждой из зон.

4. Применение спутниковой связи

4.1 Магистральная спутниковая связь

Изначально возникновение спутниковой связи было продиктовано потребностями передачи больших объёмов информации. Первой системой спутниковой связи стала система Intelsat, затем были созданы аналогичные региональные организации (Eutelsat, Arabsat и другие). С течением времени доля передачи речи в общем объёме магистрального трафика постоянно снижалась, уступая место передаче данных. С развитием волоконно-оптических сетей последние начали вытеснять спутниковую связь с рынка магистральной связи.

4.2 Система VSAT

Среди спутниковых технологий особенное внимание привлекает развитие технологий спутниковой связи типа VSAT (Very Small Aperture Terminal).

На основе VSAT оборудования возможно построение мультисервисных сетей, предоставляющих практически все современные услуги связи: доступ в Интернет; телефонную связь; объединение локальных сетей (построение VPN-сетей); передачу аудио-, видеоинформации; резервирование существующих каналов связи; сбор данных, мониторинг и удаленное управление промышленным объектами и многое другое.

Немного истории. Развитие сетей VSAT начинается с того, что был запущен первый спутник связи. В конце 60-х годов в ходе экспериментов со спутником АТС-1 была создана экспериментальная сеть, состоящая из 25 земных станций, спутниковой телефонной связи на Аляске. Фирма Linkabit, одна из первых создавшая VSAT Ku-диапазона, слилась с фирмой M/A-COM, которая в последствии стала ведущим поставщиком оборудования VSAT. Hughes Communications приобрела отделение у М/А-СОМ, преобразовав его в Hughes Network Systems. На данный момент компания Hughes Network Systems, является ведущим мировым поставщиком широкополосных сетей спутниковой связи. Сеть спутниковой связи на базе VSAT включает в себя три ключевых элемента: центральная управляющая станция (ЦУС), спутник-ретранслятор и абонентские VSAT терминалы.

4.3 Центральная управляющая станция

В состав ЦУС входит приемо-передающая аппаратура, антенно-фидерные устройства и комплекс оборудования, осуществляющий функции контроля и управления работой всей сети, перераспределение ее ресурсов, выявление неисправностей, тарификацию услуг сети и сопряжение с наземными линиями связи. Для обеспечения надежности связи аппаратура имеет как минимум 100% резервирование. Центральная станция сопрягается с любыми наземными магистральными линиями связи и имеет возможность коммутации информационных потоков, благодаря чему поддерживается информационное взаимодействие пользователей сети между собой и с абонентами внешних сетей (Интернет, сотовые сети, ТФоП и т. д.).

4.4 Спутник-ретранслятор

Сети VSAT строятся на базе геостационарных спутников-ретрансляторов. Важнейшими характеристиками спутника являются мощность бортовых передатчиков и количество радиочастотных каналов (стволов или транспондеров) на нем. Стандартный ствол имеет полосу пропускания 36 МГц, что соответствует максимальной пропускной способности около 40 Мбит/с. В среднем, мощность передатчиков колеблется от 20 до 100 Ватт. В России в качестве примеров спутников-ретрансляторов можно привести спутники связи и вещания "Ямал". Они предназначены для развития космического сегмента ОАО "Газком" и были установлены в орбитальные позиции 49° в. д. и 90° в. д.

4.5 Абонентские VSAT терминалы

Абонентский VSAT терминал - это небольшая станция спутниковой связи с антенной диаметром от 0,9 до 2,4 м., предназначенная, главным образом, для надежного обмена данными по спутниковым каналам. Станция состоит из антенно-фидерного устройства, наружного внешнего радиочастотного блока и внутреннего блока (спутникового модема). Внешний блок представляет собой небольшой приемо-передатчик или только приемник. Внутренний блок обеспечивает сопряжение спутникового канала с терминальным оборудованием пользователя (компьютер, сервер ЛВС, телефон, факс и т. д.).

5. Технология VSAT

Можно выделить два основных вида доступа к спутниковому каналу: двусторонний (дуплексный) и односторонний (симплексный, асимметричный или комбинированный).

При организации одностороннего доступа наряду со спутниковым оборудованием обязательно используется наземный канал связи (телефонная линия, оптоволокно, сотовые сети, радиоэзернет), который используется в качестве запросного канала (еще его называют обратным каналом). Спутниковый канал используется в качестве прямого канала для получения данных на абонентский терминал (используется стандарт DVB). В качестве приемного оборудования используется стандартный комплект, состоящий из приёмной параболической антенны, конвертора и спутникового DVB приемника в виде PCI-платы, устанавливаемой в компьютер или внешнего USB блока.

При организации двустороннего доступа VSAT-оборудование может быть использовано и для прямого и для обратного канала. Наличие наземных линий в данном случае не обязательно, но они также могут быть использованы (например, с целью резервирования).

Прямой канал обычно формируется в соответствии со спецификациями стандарта DVB-S и транслируется через спутник связи всем абонентским станциям сети, расположенным в рабочей зоне. В обратном канале формируются отдельные относительно низкоскоростные потоки TDMA. При этом для повышения пропускной способности сети используется так называемая многочастотная технология ТDМА (MF-TDMA), предусматривающая скачкообразные изменения частоты при перегрузке одного из обратных каналов.

Сети VSAT могут быть организованы по следующим топологиям: полносвязная («каждый с каждым»), радиальная («звезда») и радиально-узловая (комбинированная) топология. У каждой топологии свои достоинства и недостатки, выбор той или иной топологии необходимо осуществлять с учетом индивидуальных особенностей проекта. Спутниковая связь является разновидностью радиосвязи. Спутниковые сигналы, особенно высокочастотных диапазонов Ku и Ка, подвержены ослаблению во влажной атмосфере (дождь, туман, облачность). Этот недостаток легко преодолевается при проектировании системы.

Спутниковая связь подвержена помехам от других радиосредств. Однако, для спутниковой связи выделяются полосы частот, не используемые другими радиосистемами и, кроме того, в спутниковых системах используются узконаправленные антенны, позволяющие полностью избавиться от помех. Таким образом, большинство недостатков спутниковых систем связи устраняются путем грамотного проектирования сети, выбора технологии и места установки антенн.

Технология VSAT является очень гибкой системой, которая позволяет создавать сети, отвечающие самым жестким требованиям и предоставляющие широкий спектр услуг по передаче данных. Реконфигурация сети, включая смену протоколов обмена, добавление новых терминалов или изменение их географического положения осуществляется очень быстро. Популярность VSAT в сравнении с другими видами связи при создании корпоративных сетей объясняются следующими соображениями: для сетей с большим количеством терминалов и при значительных расстояниях между абонентами эксплуатационные расходы значительно ниже, чем при использовании наземных сетей.

6. Глобальная спутниковая система связи Globalstar

Система Globalstar представляет собой консорциум Globalstar L. P из международных телекоммуникационных компаний Loral Space & Telecommunications, Qualcomm, Elsag Baily, Space Systems/Loral, Daimler-Benz Aerospace, Alenia, Alcatel, Hyundai, Dacom и операторов связи - France Telecom, Vodafone Goup. Консорциум был основан в 1991 году. Система Globalstar формировалась как система, предназначенная для взаимодействия с существующими сотовыми сетями, дополняя и расширяя их возможности за счет осуществления связи за пределами зон покрытия. Кроме того, система предоставляет возможность использования ее в качестве альтернативы для стационарной связи в удаленных районах, где пользование сотовой связью или сетью общего пользования по каким-либо причинам невозможно.

В России оператором спутниковой системы связи Globalstar является закрытое акционерное общество «ГлобалТел». Как эксклюзивный поставщик услуг глобальной подвижной спутниковой связи системы Globalstar, ЗАО «ГлобалТел» предоставляет услуги связи на территории всей Российской Федерации. Благодаря созданию компании ЗАО «ГлобалТел», у жителей России появилась еще одна возможность связаться через спутник из любой точки России практически с любой точкой мира.

Система Globalstar предоставляет спутниковую связь высокого качества для своих абонентов с помощью 48 рабочих и 8 запасных низкоорбитальных спутников, находящихся на высоте 1410 км. (876 миль) от поверхности Земли. Система обеспечивает глобальное покрытие практически всей поверхности земного шара между 700 Северной и Южной широты с расширением до 740. Спутники способны принимать сигналы до 80% поверхности Земли, т. е. практически из любой точки земного шара за исключением полярных областей и некоторых зон центральной части океанов. Спутники системы просты и надежны.

6.1 Наземный сегмент Globalstar

Наземный сегмент системы Globalstar состоит из центров управления космическими аппаратами, центров управления связью, сети региональных наземных узловых станций сопряжения и сети обмена данными.

Станции сопряжения предназначены для организации радиодоступа пользователей системы Globalstar к центрам коммутации системы при установлении связи между пользователями системы, а также с пользователями наземных и спутниковых сетей фиксированной и подвижной связи, с операторами которых осуществляется межсетевое взаимодействие. Станции сопряжения являются частью системы Globalstar и обеспечивают надежные телекоммуникационные услуги связи для стационарных и мобильных абонентских терминалов по всей глобальной зоне обслуживания Наземные центры управления планируют графики связи для станций сопряжения, а также контролируют выделение спутниковых ресурсов каждой станций сопряжения. Центр управления спутниковым сегментом следит за системой спутников. Вместе со средствами резервного Центра он производит контроль орбит, обработку телеметрической информации и выдачу команд на спутниковую группировку. Спутники системы Globalstar непрерывно передают данные телеметрии, контролирующие исправность системы, а также информацию об общем состоянии спутников. Центр также отслеживает запуски спутников и процесс их развертывания в космосе. Центр управления спутниковым сегментом и наземные центры управления поддерживают между собой постоянный контакт через сеть передачи данных Globalstar.

6.2 Наземный сегмент Globalstar в России

Российский наземный сегмент системы Globalstar включает 3 станции сопряжения, расположенные под Москвой, Новосибирском и Хабаровском. Они покрывают территорию России от южной границы до 74 гр. с. ш. и от западной границы до 180 меридиана, обеспечивая гарантированное качество обслуживания южнее 70 параллели.

Российские станции сопряжения Globalstar подключаются к сети ТФОП через узлы автоматической коммутации, имеют соединительные линии с международными центрами коммутации, а также соединены между собой цифровыми трактами "каждая с каждой". Каждая станция сопряжения интегрирована с действующими стационарными и сотовыми сетями России. Станции сопряжения имеют статус междугородной станции национальной сети Российской Федерации. Российский сегмент спутниковой системы Globalstar при этом рассматривается как новая сеть связи на территории Российской Федерации.

6.3 Технология работы системы Globalstar

Спутники работают по архитектуре "согнутой трубы" (bent-pipe) - принимая сигнал абонента, несколько спутников, используя технологию CDMA, одновременно транслируют его на ближайшую наземную станцию сопряжения. Наземная станция сопряжения, выбирает наиболее сильный сигнал, авторизует его и маршрутизирует его до вызываемого абонента.

6.4 Сферы применения системы Globalstar

Система Globalstar разработана для предоставления высококачественных спутниковых услуг для широкого круга пользователей, включающих: голосовую связь, службу коротких сообщений, роуминг, позиционирование, факсимильную связь, передачу данных, мобильный Интернет.

Абонентами, пользующимися портативными и мобильными аппаратами, могут стать деловые и частные лица, работающие на территориях, которые не охвачены сотовыми сетями, либо специфика работы которых предполагает частые деловые поездки туда, где нет связи или плохое качество связи.

Система рассчитана на широкого потребителя: представители средств массовой информации, геологи, работники добычи и переработки нефти и газа, драгметаллов, инженеры-строители, энергетики. Сотрудники государственных структур России - министерств и ведомств (например, МЧС), могут активно использовать спутниковую связь в своей деятельности. Специальные комплекты для установки на транспортных средствах могут быть эффективны при использовании на коммерческом автотранспорте, на рыболовных и других видах морских и речных судов, на железнодорожном транспорте и т. д.

7. Проектирование сети спутниковой связи

7.1 Расчет капитальных затрат по запуску спутника и установке необходимого оборудования

Таблица 1. Исходные данные для расчета капитальных затрат

Наименование показателя	Стоимость, млн. руб.
Спутник запуск на орбиту	1100
Оборудование для обслуживания спутника	400
Платформа	0
Лицензия на 15 лет	0,07
Итого	1500,07

где

К_о - капитальные вложения на приобретение оборудования для обслуживания спутника;

К_с - капитальные вложения на приобретение спутника;

К_м - расходы по монтажу оборудования;

К_тр - транспортные расходы;

К_р - стоимость работ по адаптации, установке, обучению пользователей и вводу системы в эксплуатацию.

Транспортные расходы составляют 20% от стоимости оборудования и рассчитываются по формуле:

Монтаж оборудования составляет 25 % от стоимости оборудования и рассчитывается по формуле:



Стоимость работ по адаптации, установке, тестированию, обучению пользователей и вводу системы в эксплуатацию составляют 0,5% от стоимости оборудования.

Тогда общая сумма капитальных вложений для реализации проекта составляет:

7.2 Расчет эксплуатационных расходов

Эксплуатационные расходы складываются из следующих статей:

Фонд оплаты труда;

Страховые взносы;

Амортизационные отчисления;

Оплата электроэнергии;

Расходы на материалы и запасные части;

Прочие затраты

7.3 Фонд заработной платы

Штат по обслуживанию станционного оборудования включает в себя шесть человек:

один старший инженер;

один инженер-электронщик;

программист;

старший электромеханик;

два электромеханика.

Фонд заработной платы производственных работников рассчитывается по формуле:

,

где

З_ср - средняя заработанная плата (30833р/мес.);

N_раб - количество работников;

n_мес - количество месяцев в году.

Таблица 2. Заработная плата сотрудников

Должность	Количество	Месячный оклад, руб.	Всего, руб.
Старший инженер	1	30000	30000
Инженер-электронщик	1	20000	20000
Программист	1	35000	35000
Старший электромеханик	1	40000	40000
Электромеханик	2	30000	60000
Итого	6		185000

7.4 Страховые взносы

Отчисления на страховые взносы составляют 30,2 % от фонда оплаты труда.



7.5 Амортизационные отчисления

Пусть срок полезного использования - 20 лет, тогда норма амортизации составит На=1/20=5%:

На - норма амортизации, %;

?К - общие капитальные затраты на оборудование, руб.

7.6 Затраты на электроэнергию для производственных нужд

,

где

З_{ЭЛ.ОБОР}. - затраты на электроэнергию для оборудования;

З_{ДОП.НУЖ.} - затраты на дополнительные нужды.

Затраты электроэнергии на оборудование рассчитывается по формуле:

W - потребляемая мощность, в данном случае примем W = 35 кВт;

S - тариф за 1 кВт установленной мощности = 2,45 руб.;

30 - количество рабочих дней в месяце;

12 - количество месяцев в году.

Затраты на дополнительные нужды составляют 5% от затрат на электроэнергию оборудования и рассчитываются по формуле:

З_{ЭЛ.ОБОР.} - затраты на электроэнергию для оборудования;

Затраты на электроэнергию для дополнительных нужд:

Тогда суммарные затраты на электроэнергию будут равны:

Расходы на материалы и запасные части составляют 5% от общих капитальных затрат на оборудование:

Прочие затраты составляют 5% от стоимости всех затрат

Эпр = (171122822,5 * 5) / 95 = 9006464, 34

Результаты расчета годовых эксплуатационных расходов представлены в таблице

Таблица 3. Годовые эксплуатационные расходы

Показатель	Сумма, руб.
ФОТ	2219976
Страховые взносы	670433
Амортизационные отчисления	84100000
Затраты на электроэнергию	32413,5
Расходы на материалы и запасные части	84100000
Прочие затраты	9006464,34
Всего	180129286,84

7.7 Расчет доходов

Доходы основной деятельности рассчитывается по формуле:

Nа - количество абонентов, чел;

- средний тариф, руб. (500 руб.);

Дод м = 2700000 * 500 = 1350 млн. руб.;

Годовой доход составит:

Д од м - доходы от основной деятельности за 1 месяц.

Д_од = 1350 * 12 = 16200 млн. руб.

Производительность труда:

,

где

П_тр - производительность труда, руб./чел., Ч - численность работников передающего радиоцентра, чел., Птр = 16200/6=2700 млн. руб.

7.8 Расчет показателей эффективности

Прибыль от основной деятельности:

,

где

Э - эксплуатационные расходы, руб.

Под = 2700000000-180129286,84=2519870713,16

Себестоимость ста рублей доходов рассчитаем по формуле:

,

где

С - себестоимость ста рублей доходов, руб.;

До.д.- суммарные доходы от основной деятельности радиоцентра, руб.

С= (180129286,84/2700000000)*100 =6,6 руб.

Рентабельность затратная:

Рз = (2519870713,16/180129286,84)*100% = 1398%

Фондоотдача:

,

где

К_ОБЩ - полная стоимость основных фондов.

Ки = 2700000000/1628000000 = 1,65 руб./руб.

Фондоемкость:

Кф = 1/1,65 = 0,6 руб./руб.

Фондовооруженность:

V= 1628000000/6 = 280333333,3 руб./чел.

Коэффициент общей эффективности:

,

где

Пчист - чистая прибыль, руб.

Пчист = Под - Под*0,2 = 2,015,896,570,5

Срок окупаемости инвестиционного проекта:

1/1,2=0,83

Таблица 4. Основные технико-экономические показатели передающего радиоцентра

Наименование показателей	Значение показателей
1 Среднегодовая стоимость основных фондов, руб.	1682000000
2 Доходы от основной деятельности, руб.	2700000000
3 Эксплуатационные затраты, руб.	180129286,84
4 Численность работников, чел.	6
5 Производительность труда, руб./чел.	2700000000
6 Прибыль, руб.	2519870713,16
7 Чистая прибыль,руб	20158965705
8Себестоимость 100 руб. доходов, руб.	6,6
9 Рентабельность, %	1398
10 Фондоотдача, руб./руб.	1,65
11 Фондовооруженность, руб./чел.	280333333,3
12Коэффициент общей эффективности	1,2
13 Срок окупаемости	0,83

Таким образом, коэффициент экономической эффективности от реализации проекта составил 2,78 , а срок окупаемости проекта составил 0,38 года (0,83*12=9,96 мес.), что свидетельствует о целесообразности внедрения проекта.

7.9 Расчет эффективности инвестиционного проекта

NCF - чистый денежный поток, руб.; Д - доходы, руб.; Э_экс - эксплуатационные затраты, руб.; Н_пр - налог на прибыль, руб.; А - амортизационные отчисления, руб.;

Расчет эффективности инвестиционного проекта на основе NPV. Рассчитаем чистую текущую стоимость при r = 19% (ставка, установленная ЦБ):

Положительная чистая текущая стоимость свидетельствует о целесообразности финансирования данного проекта.

Так как PI >1, то можно сделать вывод, что проект привлекателен.

Заключение

В данной курсовой работе рассмотрены история, особенности и перспективы развития спутниковой сети связи. Новейшие технологии спутниковой связи предлагают действенные технико- и экономические выгодные решения для развития вседоступных услуг связи. Спутниковые телефоны надежны и гарантируют бесперебойность связи. Спутниковая связь - единственное экономически выгодное решение предоставления услуг связи абонентам в зонах с низкой плотностью населения.

Сорокапятилетняя история развития ССС насчитывает пять характерных этапов:

- 1957-1965 гг. - подготовительный период, который начался после запуска Советским Союзом первого в мире искусственного спутника Земли, а спустя месяц и второго. Это произошло в разгар «холодной войны» и стремительной гонки перевооружений, поэтому спутниковые технологии становились в первую очередь достоянием военных;

- 1965-1973 гг. - период развития глобальных ССС на основе геостационарных ретрансляторов (круговая орбита, расположенная над экватором Земли, находясь на которой искусственный спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси. В 1965 году был запуск геостационарного спутника, положившего начало коммерческого использования спутниковой связи. До начала 70-х гг. практически все существовавшие ССС использовались для передачи международного телефонного трафика и вещания телевизионных программ;

- 1973-1982 гг. - этап широкого распространения региональных и национальных ССС. Основными услугами оставались телефония и телевидение, а также в незначительном объеме передача данных. Была создана международная организация Inmarsat, развернувшая глобальную сеть связи, она распространила свои услуги на все разновидности подвижных пользователей;

- 1982-1990 гг. - период стремительного развития и распространения малых земных терминалов. Появилась возможность использовать спутниковые каналы в корпоративных деловых сетях связи, получивших название VSAT, была реализована цифровая передача речи и видео;

- 90-ые гг. - технология спутниковой связи стала областью значительного интереса и деловой активности. Рост быстродействия микропроцессоров, уменьшение энергопотребления и стоимости этих компонентов, электроника стала радиационноустойчивой.

Из всех коммерческих проектов подвижной спутниковой связи (ПСС) реализована одна Orbcomm, которая включает в себя 30 негеостационарных спутников, обеспечивающих покрытие Земли. Основными пользователями Orbcomm являются транспортные компании, для которых эта система обеспечивает экономически эффективное решение по осуществлению контроля и управления перевозки грузов. Самым известным оператором на рынке услуг ПСС является Inmarsat.

Международный союз электросвязи определяет перспективы ПСС как спутниковый сегмент систем подвижной службы третьего поколения.

Оказать влияние на общие заключения относительно экономической эффективности и перспектив развития ПСС могут:

- услуги ПСС востребованы в основном специализированными группами абонентов, в частности морскими и авиационными компаниями, государственными ведомствами;

- большие затраты, если сравнить с наземной сетью подвижной связи;

- поэтому спутниковые технологии не могут рассматриваться как реальные конкуренты наземным сетям подвижной связи, реализация таких проектов может быть экономически оправдана только в случае государственного финансирования.

Коммерчески перспективным направлением в развитии ПСС может стать не речь или передача данных на абонентские приемники, а предоставление различных вещательных услуг. Другим частным вариантом применения услуг ПСС является предоставление всех видов услуг на групповые приемники, установленные на таких высокоскоростных транспортных средствах. Как междугородние и международные поезда и автобусы.

Спутниковые ретрансляторы могут быть активными и пассивными, последние - не получили распространения. Нерегенеративный спутниковый ретранслятор принимает сигнал, усиливает и передает. Регенеративный - производит демодуляцию и заново модулирует его (происходит исправление ошибок дважды).

Орбиты, на которы размещаются спутниковые ретрансляторы могут быть:

- экваториальные - направление совпадает с вращением Земли, приемник в зоне обслуживания видит спутник постоянно;

- наклонные - необходимо запускать не меньше трех спутников на одну орбиту, чтобы обеспечить круглосуточный доступ к связи;

- полярные - орбита, имеющая наклонение орбиты к плоскости экватора в 90 градусов, расположена прямо над экватором.

На основе VSAT оборудования возможно построение мультисервисных сетей, предоставляющих практически все современные услуги связи: доступ в Интернет, телефонную связь, передачу аудио- и видеоинформацию, сбор данных, мониторинг и удаленное управление промышленным объектом.

Система Globalstar формировалась как система, предназначенная для взаимодействия с существующими сотовыми сетями, дополняя и расширяя их возможности за счет осуществления связи за пределами зон покрытия. Также система предоставляет возможность использования ее в качестве альтернативы для стационарной связи в удаленных районах, где пользование сотовой связью или сетью общего пользования по каким-либо причинам невозможно. В России оператором ССС Globalstar является ЗАО «ГлобалТел», благодаря этой компании у жителей России появилась еще одна возможность связаться через спутник из любой точки России практически с любой точкой мира. Российский наземный сегмент системы Globalstar включает три станции сопряжения, расположенные по Москвой, Новосибирском и Хабаровском.

Система Globalstar разработана для предоставления высококачественных спутниковых услуг для широкого круга пользователей, включающих: голосовую связь, службу коротких сообщений, роуминг, передачу данных, мобильный Интернет.

Спутниковый Интернет - способ обеспечения доступа к сети Интернет с использованием технологий спутниковой связи. Два способа обмена данными через спутник:

- односторонний - когда для приема данных используется спутниковый канал, а для передачи - доступные наземные каналы;

- двухсторонний - когда и для приема, и для передачи используются спутниковые каналы.

Спутниковая связь - один из видов космической радиосвязи, основанный на использовании ИСЗ в качестве ретрансляторов. Спутниковая связь осуществляется между земными станциями, которые могут быть стационарными или подвижными. Спутниковая связь является развитием традиционной радиорелейной связи путем вынесения ретранслятора на очень большую высоту. Так как зона его видимости в этом случае - почти половина Земного шара, то необходимость в цепочке ретрансляторов отпадает.

ССС обеспечивают надежную и качественную связь, но пока распространяются среди больших учреждений или на отдаленные территории, так как требуют больших затрат, но в некоторых случаях они необходимы.

В самом начале курсового проекта была поставлена задача проектирования спутниковой сети связи для жителей севера России. Но основной задачей было не просто быстро окупить вложенные средства и получать постоянную прибыль, но и обеспечить весь район качественной услугой связи за приемлемую цену.

Последняя цель была достигнута, так как цена в 500 руб. стоит на уровне современных интернет провайдеров, а качество предоставляемой услуги в данной работе соответствует всем стандартам.

На основе рассчитанных показателей можно сделать вывод, что данный проект весьма рентабелен (3247,6 %), приносит прибыль в первом же месяце и окупается за 4 месяца, при условии, что проект считается перспективным и положительным при условии срока окупаемости менее 5 лет.

Но стоит учитывать, что первоначальные капитальные затраты весьма велики (1682 млн. руб.), поэтому для осуществления данного проекта необходимы значительные инвестиции, а также и помощь Государства РФ.

Список использованных источников

1. Бертсекас Д. Галлагер Р. Сети передачи данных. М.: Мир, 2000.

2. Блэк Ю. Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, интерфейсы, М.: Мир, 2001.

3. Большова Г. "Спутниковая связь в России: "Памир", Iridium, Globalstar ..." «Сети» - 2000.

4. История развития // Спутниковая связь. URL: http://www.dspartner.ru/istorija-razvitija.html.

5. Ноздрин В.В., к.э.н, Департамент космических служб МСЭ. Перспективы развития рынка услуг спутниковой связи и вещания//Технологии и средства связи. URL: http://www.tssonline.ru/articles2/sputnik/perspekt_razvit_rynka_uslug_sputn_svyazi_i_vesch.

6. Смирнова А. А. Персональная спутниковая связь, Том 64, Москва, 2001.

Размещено на Allbest.ru

...