Низкоорбитальная система пакетной передачи данных и диспетчерской телефонной связи
Полезная модель относится в общем случае к системам спутниковой связи и, в частности, к системе, использующей спутники различных систем связи, имеющей орбитальную и наземную часть, а также абонентские станции Технический результат, на достижение которого направлена данная полезная модель, заключается в упрощении конструкции системы, специально предназначенной для организации связи между пользователями с использованием технических средств систем «Орбкомм» и «Гонец». Система включает множество космических аппаратов «Microstar», функционирующих на околоземных круговых орбитах и оснащенных приемопередающими комплексами в диапазонах частот для связи с наземными узлами спутникового доступа и абонентскими станциями, а также бортовым вычислительным комплексом и служебными системами, множество космических аппаратов «Гонец», функционирующих на околоземных круговых орбитах и оснащенных многоканальным приемным устройством в диапазоне частот, двухканальным передающим устройством в диапазонах частот для связи с наземными региональными станциями и абонентскими терминалами, а также бортовым вычислительным комплексом и служебными системами. Региональные станции оснащены приемо-передающим комплексом в диапазоне частот для связи с космическими аппаратами «Гонец» и системами управления связью в регионе, множество абонентских станций (терминалов), включающих радиотехнические средства в диапазонах частот для связи с космическими аппаратами «Microstar» и «Гонец», вычислительный комплекс для обработки сообщений и сопряжения с внешними устройствами, комплекс управления и координации, соединенный с узлами спутникового доступа системы «Орбкомм», системой управления глобальной связью и региональными станциями системы «Гонец».
Полезная модель относится в общем случае к гибридным системам спутниковой связи, а именно к системе, использующей спутники различных систем связи, имеющей орбитальную и наземную часть, а также абонентские станции (терминалы).
Известны разнообразные системы с вязи использующие искусственные спутники Земли. Посредством способов с использованием спутников услуги сотовой телефонной связи распространены на самые отдаленные участки Земли, обеспечивая доступ многих абонентов к различным услугам телефонной связи. Эти спутниковые системы могут быть системами региональной связи с геостационарными орбитами (ГСО) (GSO), или системами глобальной связи с негеостационарными орбитами (НГСО) (NGSO). В качестве двух примеров спутниковых систем с НГСО могут быть приведены системы Иридиум (Iridium TM) и Глобалстар (Globalstar ТМ), которые могут быть названы Системами Глобальной Спутниковой Мобильной Связи СГСМС (GMSS).
Известна система связи, содержащая первую систему спутниковой связи, обеспечивающую услуги широковещательной передачи в наземной зоне обслуживания, вторую систему спутниковой связи, обеспечивающую услуги двусторонней связи, по крайней мере, в части этой наземной зоны обслуживания, линию двусторонней связи между указанной первой системой спутниковой связи и указанной второй системой спутниковой связи, оконечное устройство пользователя, содержащее приемопередатчик для осуществления через указанную вторую систему спутниковой связи запросов на услуги широковещательной передачи, дополнительно включающее в себя приемник для приема запрошенных услуг широковещательной передачи через
указанную первую систему спутниковой связи (патент RU 2192095). Данная система отличается сложностью конструкции, что приводит к недостаточной гибкости, снижению надежности.
Известна космическая система "Гонец" - система глобальной персональной спутниковой связи и передачи данных, функционирующая на базе низкоорбитальных космических аппаратов и малогабаритных абонентских терминалов, имеющая распределенную сеть региональных земных станций.
Области применения системы "Гонец":
- создание ведомственных, корпоративных и административных сетей связи;
- контроль состояния и местоположения подвижных транспортных средств;
- экологический мониторинг, сбор научной информации (геодезической, гидрологической, метеорологической и др.);
- промышленный мониторинг, контроль состояния электроэнергетической инфраструктуры, газо- и нефтепроводов;
- обеспечение связи в удаленных регионах с неразвитой инфраструктурой (Крайний Север, Сибирь, Дальний Восток и др.);
- обеспечение связи при чрезвычайных ситуациях (землетрясения, наводнения, экологические и промышленные катастрофы).
Разработаны генеральные схемы создания в России подвижной связи федеральных стандартов GSM-900 и NMT-450, системные проекты глобальной спутниковой связи Российского сегмента "ГЛОБАЛСТАР", "ИРИДИУМ", "ОРБКОМ", "IСО".
Технический результат, на достижение которого направлена данная полезная модель, заключается в упрощении конструкции системы, специально предназначенной для организации связи между пользователями с использованием технических средств систем «Орбкомм» и «Гонец».
Технический результат достигается тем, что низкоорбитальная система пакетной передачи данных и диспетчерской телефонной связи, включает
множество космических аппаратов «Microstar» системы «Орбкомм», каждый из которых функционирует на околоземной круговой орбите и оснащен связанными с бортовым вычислительным комплексом приемо-передающими комплексами, работающими в диапазонах частот F1 и F2 и обеспечивающими связь с наземными узлами спутникового доступа, также содержащими приемопередающие комплексы, работающие в диапазонах частот F1 и F2, и абонентскими станциями, множество космических аппаратов «Гонец», каждый из которых функционирует на околоземной круговой орбите и содержит связанные с бортовым вычислительным комплексом приемное и передающее устройства, работающие в диапазонах частот F3 и F4 и обеспечивающие связь с наземными региональными станциями и абонентскими станциями, систему управления глобальной связью, связанную с региональными станциями, каждая из которых оснащена приемо-передающим комплексом в диапазоне частот F3 и F4 для связи с космическими аппаратами «Гонец» и системой управления связью в регионе, при этом каждая из множества абонентских станций оснащена радиотехническими приемопередающими средствами, работающими в диапазонах F1 и F2 и радиотехническими приемопередающими средствами, работающими в диапазонах F3 и F4, причем система включает в себя комплекс управления и координации, соединенный с узлами спутникового доступа системы «Орбкомм», системой управления глобальной связью и региональными станциями системы «Гонец» и оснащенный автоматизированными рабочими местами для решения задач планирования распределения связными ресурсами, ввода и вывода из системы абонентов, организации биллинговой системы.
На графических материалах представлена структурная схема низкоорбитальной системы пакетной передачи данных и диспетчерской телефонной связи.
Система включает множество космических аппаратов «Microstar» 1, функционирующих на околоземных круговых орбитах и оснащенных приемопередающими комплексами 1.1 в диапазонах частот F1 и F2 для связи с
наземными узлами 2 спутникового доступа и абонентскими станциями 3, а также бортовым вычислительным комплексом 2.1 и служебными системами 3.1, множество космических аппаратов «Гонец» 4, функционирующих на околоземных круговых орбитах и оснащенных многоканальным приемным устройством 4.1 в диапазоне частот F3 и F4, двухканальным передающим устройством 4.2 в диапазонах частот F3 и F4 для связи с наземными региональными станциями 5 и абонентскими станциями 3, а также бортовым вычислительным комплексом 4.3 и служебными системами 4.4. Узлы 2 спутникового доступа оснащены приемопередающими комплексами 2.1 в диапазонах частот F1 и F2 для связи с космическими аппаратами «Microstar» и системой 2.2 управления связью в регионе. Региональная станция 5 оснащена приемо-передающим комплексом 5.1 в диапазоне частот F3 и F4 для связи с космическими аппаратами «Гонец» и системой 5.2 управления связью в регионе. Множество абонентских станций 3 (терминалов) включают радиотехнические средства в диапазонах частот F1, F2 (3.1) F3 и F4 (3.2) соответственно для связи с космическими аппаратами «Microstar» и «Гонец». Комплекс управления и координации 6 соединен с узлами спутникового доступа 2 системы «Орбкомм», системой 5 управления глобальной связью и региональными станциями 4 системы «Гонец» и оснащен автоматизированными рабочими местами для решения задач планирования и распределения связными ресурсами, ввода и вывода из системы абонентов, организации биллинговой системы, а также сопряжения систем связи «Орбкомм» и «Гонец».
Система работает следующим образом.
При вхождении космического аппарата (КА) «Microstar» в зону радиовидимости наземной абонентской станции последняя формирует и отправляет на одной из частот диапазона F1 запрос на организацию канала связи для передачи сообщения. КА получает, переформатирует и транслирует на одной из частот диапазона F2 запрос на приемопередающий комплекс узла спутникового доступа (УСД). Система управления связью УСД принимает запрос и формирует задание для абонентской станции на передачу сообщения,
включающий временной интервал работы абонентской станции, частоту канала диапазона F1, количество пакетов и объем передаваемых пакетов. Сформированное задание на одной из частот диапазона F1 через приемопередающий комплекс передается на КА, где оно преобразуется и на одной из частот диапазона F2 передается на абонентскую станцию. После получения задания абонентская станция передает на КА в диапазоне F1 первый пакет сообщения. КА получает, переформатирует и передает его на одной из частот диапазона F2 на УСД, который после успешного получения пакета формирует подтверждение и разрешение на передачу следующего пакета. Указанная информация на одной из частот F1 передается на КА и далее в диапазоне F2 на абонентскую станцию. Аналогичным образом осуществляется передача абонентской станцией на УСД остальных пакетов сообщения. После успешного получения последнего пакета сообщения УСД формирует полное сообщение. Если получателем сообщения является абонент сети общего пользования, то УСД преобразует его в соответствующий формат для передачи по сетям общего пользования и отправляет адресату. Если получателем сообщения является абонентская станция, расположенная в зоне ответственности данного УСД, то процесс передачи информации аналогичен процессу передачи сообщения от абонентской станции на УСД.
При вхождении космического аппарата «Гонец» в зону радиовидимости наземной абонентской станции, последняя формирует и отправляет на одной из частот диапазона F3 запрос на доступ к каналам связи, включающий адрес получателя, требуемый временной ресурс и скорость передачи информации. Бортовой вычислительный комплекс осуществляет анализ поступивших заявок и в случае наличия связного ресурса на одной из частот диапазона F4 дает разрешение на передачу сообщения, включающее рабочую частоту диапазона F3 и временной интервал работы. С началом выделенного временного интервала начинается пакетная передача сообщения через многоканальное приемное устройство КА, которое в реальном масштабе времени поступает в бортовой вычислительный комплекс для проверки на достоверность и исправления возможных ошибок. Далее первый пакет
преобразуется и через передающее устройство на одной из частот диапазона F4 передается на абонентскую станцию получателя. В случае необходимости передачи сообщения в сеть общего пользования КА, пакет принимается находящейся в зоне радиовидимости региональной станцией. Система управления связи в регионе региональной станции преобразует пакет в требуемый формат и передает его в соответствующий канал связи. Процедура передачи последующих пакетов аналогична описанной выше технологии передачи первого пакета. По результатам анализа достоверности пакетов, переданных от абонентской станции на КА, бортовой вычислительный комплекс или формирует для абонентской станции отправителя квитанцию об успешном сеансе связи, или формирует запрос на передачу искаженных пакетов. После получения последнего пакета абонентская станция получателя осуществляет анализ достоверности пакетов и исправление ошибок. В случае недостоверного приема каких-либо пакетов абонентская станция получателя формирует запрос на передачу с КА искаженных пакетов. При успешном приеме сообщения абонентская станция получателя выдает на борт КА квитанцию, после чего переданное сообщение удаляется из оперативной памяти БВК.
Изложенная выше технология связи справедлива для абонентских станций отправителя и получателя, расположенных в одной зоне радиовидимости КА. При нахождении отправителя и получателя в различных зонах, переданное отправителем сообщение принимается региональной станцией, находящейся в одной зоне с отправителем и по наземным или другим каналам передается на региональную станцию, находящуюся в одной зоне с получателем сообщения. При появлении КА в их зоне радиовидимости осуществляется передача сообщения с региональной станции на абонентскую станцию получателя. Технология передачи сообщения для этого случая аналогична вышеописанной.
Система управления глобальной связью осуществляет долгосрочное планирование частотно-временного ресурса орбитальных и наземных региональных станций, а также проводит расчет оптимального маршрута
доставки информации с использованием региональных станций.
Комплекс координации и управления взаимодействует с узлами спутникового доступа системы «Орбком», системой управления глобальной сетью и региональными станциями системы «Гонец» по вопросам включения и исключения абонентов из соответствующих сетей, биллинга, ведения базы данных по абонентам системы, а также проводит мониторинг состояния технических средств УСД и региональных станций. Кроме того, комплекс координации и управления обеспечивает сопряжение сетей систем «Орбкомм» и «Гонец» в целях повышения оперативности доставки информации между абонентами, расположенными в зонах ответственности различных узлов спутникового доступа и региональных станций.
Низкоорбитальная система пакетной передачи данных и диспетчерской телефонной связи, включающая множество космических аппаратов «Microstar» системы «Орбкомм», каждый из которых функционирует на околоземной круговой орбите и оснащен связанными с бортовым вычислительным комплексом приемо-передающими комплексами, работающими в диапазонах частот F1 и F2 и обеспечивающими связь с наземными узлами спутникового доступа, также содержащими приемопередающие комплексы, работающие в диапазонах частот F1 и F2, и абонентскими станциями, множество космических аппаратов «Гонец», каждый из которых функционирует на околоземной круговой орбите и содержит связанные с бортовым вычислительным комплексом приемное и передающее устройства, работающие в диапазонах частот F3 и F4 и обеспечивающие связь с наземными региональными станциями и абонентскими станциями, систему управления глобальной связью, связанную с региональными станциями, каждая из которых оснащена приемопередающим комплексом в диапазоне частот F3 и F4 для связи с космическими аппаратами «Гонец» и системой управления связью в регионе, при этом каждая из множества абонентских станций оснащена радиотехническими приемопередающими средствами, работающими в диапазонах F1 и F2 и радиотехническими приемопередающими средствами, работающими в диапазонах F3 и F4, причем система включает в себя комплекс управления и координации, соединенный с узлами спутникового доступа системы «Орбкомм», системой управления глобальной связью и региональными станциями системы «Гонец» и оснащенный автоматизированными рабочими местами для решения задач планирования и распределения связными ресурсами, ввода и вывода из системы абонентов, организации биллинговой системы.
