Сигналы с неба. Системы спутниковой связи

ВЧ-средства связи, как правило, использующие диапазон 3 – 30 мегагерц (МГц) электромагнитного спектра, обеспечивают загоризонтную связь и используются повсеместно в вооруженных силах всего мира. Всё же ВЧ имеют свои недостатки. Они используют ионосферу для отражения передаваемых радиосигналов обратно на Землю. Это обеспечивает внушительные дальности, но в тоже время ВЧ могут быть уязвимы к погодным условиям и солнечной активности. ОВЧ, занимающие диапазон 30 – 300 МГц, могут передавать высокие уровни информационного и голосового трафика и имеют хорошую невосприимчивость к атмосферным и электромагнитным помехам, но в отличие от ВЧ могут обеспечить связь только в пределах прямой видимости, то есть могут блокироваться возвышенностями. СВЧ занимают диапазон от 300 МГц до 3 ГГц и подобно ОВЧ обеспечивают дальность связи в прямой видимости, также для работы на них необходимы антенны небольшого размера. Последняя особенность уменьшает физические параметры приемопередающих станций, хотя связь в этом диапазоне может серьезно страдать от ослабления вызванного наличием капель воды в атмосфере. Они поглощают радиоволны и таким образом уменьшают силу сигнала. Спутниковая связь (СС) обычно использует X-диапазон для приема данных с Земли в диапазоне волн 7,9 – 8,4 ГГц и диапазон волн 7,25 – 7,75 ГГц для передачи на Землю, наряду с Ku-диапазоном (12 – 18 ГГц) и Ka-диапазоном (26,5 – 40 ГГц). Стоит отметить, что некоторые военные терминалы спутниковой связи также используют сравнительно низкочастотный С-диапазон (0,5 – 1 ГГц).

Преимущества, предоставляемые спутниковой связью, включают ее большую дальность действия вследствие отражения волн от антенны космического аппарата и большой объем информации, который она может обработать. Всё в большей степени поставщики телекоммуникационного оборудования предоставляют спутниковую связь в руки военных на тактическом уровне, оснащая их терминалами, которые они могут активировать в течение нескольких минут и системами, устанавливаемыми на транспортные средства и обеспечивающими спутниковой связью в движении. Сфера военных средств спутниковой связи для сухопутных войск включает всё, от больших, стратегического уровня стационарных и возимых антенн и терминалов, которые могут использоваться для соединения развернутых штабов с национальным командованием, и далее по нисходящей, вплоть до небольших переносных и мобильных терминалов, упомянутых выше. В статье изучаются переносные и мобильные спутниковые системы, более крупные стратегические терминалы будут рассмотрены в будущих статьях.

Компания DRS Defense Solutions

Антенна диаметрами 1,2 и 1,8 метра MFAST (Multi-band Flyaway Auto-acquisition Satellite Terminal – многополосный спутниковый терминал с автоподстройкой) от компании DRS Defense Solutions может быть собрана одним человеком за 15 минут. После установки соединение со спутником обеспечивается нажатием одной кнопки. Весь комплект перевозится в трех стандартных авиационных транспортировочных ящиках. Более крупные спутниковые терминалы компания DRS поставляет в виде устанавливаемой на прицеп или транспортное средство 2,4-метровой антенны доступной в диапазонах C, X, Ku и/или Ka. Те пользователи, которым необходима СС в движении, могут выбрать низкопрофильную антенну Ku-38V Low Profle COTM (Continuous On-Te-Move – постоянно в движении) от DRS Technologies. Антенна Ku-38V с высокой пропускной способностью создана для передачи непрерывного голосового, информационного и видеотрафика в корпусе небольшого размера и массы, тогда как низкое энергопотребление помогает снизить физическую нагрузку на машины, перевозящие это оборудование. Пользователи X-диапазона могут выбрать «родственный» блок, антенну X-38V Low Profle COTM. К антенне Ku-38V «добавляется» спутниковая антенна COTM Ku-диапазона. Как и ее собрат, она предлагает передачу голоса, данных и видео с высокой пропускной способностью, хотя она доступна по запросу и в конфигурации X-диапазона в виде спутниковой антенны X-Band Satellite XOTM от DRS.
 

Telecomsys

Компания Telecomsys предлагает два примечательных спутниковых терминала, Swiflink DVM-90 и Swiflink DVM-100. Первый имеет 0,9-м антенну Ku-диапазона как часть широкополосного легкого и компактного спутникового терминала. DVM-90 перевозится в двух стандартных транспортировочных ящиках и развертывается за 20 минут. Во время работы терминал имеет пропускную способность от 64 Кбит/с до 4,2 Мбит/с.

Израильские изделия

Для многих читателей будет слегка удивительным узнать, что Израиль является весьма успешным в мобильной военной спутниковой связи также как и в традиционных военных средствах связи. Компания Commtact изготавливает Most (Mobile Satellite Terminal – терминал мобильной спутниковой связи) которые предлагает полнодуплексную связь в диапазонах Ku и Ka и включает продвинутый механизм стабилизации и поляризации, который позволяет Most отслеживать свой спутник во время движения машины. Каталог компании Elbit включает терминалы MSR-3000, MSR-PRO и MSR-R. Переносной терминал MSR-3000 диапазонов X, Ku и Ka обеспечивает тактическую СС, весь комплект весит всего 12 кг. Между тем, транспортные средства оборудуются мобильным терминалом Elbit MSR-2000 Ku-диапазона. MSR-2000 может использоваться с упрочненными широкополосными маршрутизаторами Elbit MSR-R и MSR-PRO и низкопрофильными антеннами Elsat 2000 или Elsat 2100, диаметром 0,52 м и 0,9 м соответственно.

Другой специалист из Израиля в сфере военных средств связи компания IAI Elta предлагает полнодуплексную спутниковую связь в диапазоне Ku в форме мобильного спутникового терминала EL/K-1891, который предлагает широкополосные каналы данных для наземных, морских и воздушных приложений. Elta дополняет свой терминал EL/K-1891 несколькими антеннами до одного метра в диаметре, компактным приемопередатчиком и легким, высокоэффективным стоваттным усилителем. Фирменный переносной комплекс спутниковой связи включает спутниковый терминал EL/K-1895 Manpack Tactical, который обрабатывает голосовой, информационный трафик и сжатое видео. Пользователь может выбрать размещение терминала рядом с собой или дистанционное управление – либо через переносной компьютер, либо посредством ручного устройства. Еще одна полезная характеристика EL/K-1895 заключается в том, что он заранее программируется для поиска доступных средств связи в диапазоне Ku и самостоятельно соединяется с ними после начала работы.

Компания L3 Communications

В то время как EL/K-1895 предлагает связь в диапазоне Ku, система спутниковой связи AN/USC-66 KaSAT от L3 Communications работает в диапазоне Ka, обеспечивая армию США дальней связью с использованием группировки спутников Wideband Global Satcom (WGS). WGS – это двухсторонняя программа министерств обороны США и Австралии, которая значительно увеличит пропускную способность спутникового канала доступного для военных каждой страны. Эта группировка может также предложить подобные возможности для Канады, которая подписалась в качестве партнера по программе WGS. Группа спутников WGS дополняет существующую группировку спутниковой связи Министерства обороны США Defense Satellite Communication System-III (DSCS-III) из 14 спутников, последний из которых был запущен в 2003 году. WGS сменит спутники DSCS-III по мере выведения их из эксплуатации. Что касается характеристик, спутники WGS предлагают мгновенную, переключаемую полосу частот на 4,875 ГГц, что в десять раз превосходит возможности существующей системы DSCS-III. Первый аппарат системы WGS под обозначением «USA-195» имеет ширину пропускания 2,5 Гбит/с. Это уже превосходит пропускную способность всех спутников DSCS-III вместе взятых. В общей сложности сеть WGS будет включать семь спутников, из которых работают уже четыре.

Компания L3 Communications создала быстро развертываемую и демонтируемую систему AN/USC-66. Она транспортируется в четырех 40-кг контейнерах и может устанавливаться на транспортные средства. Подвижные платформы могут использовать мобильный спутниковый терминал Terminal On-The-Move IP Data System от L3 Communications, который обеспечивает широкополосную мобильную спутниковую связь на базе Internet Protocol (IP). Другой терминал этой компании NCW-1200 (Network Centric Waveform – сетецентрические формы сигнала) диаметром 1,2 метра обеспечивает спутниковую связь в Ku-диапазоне. Он состоит из распределителя немодулируемой полосы частот, оборудования обеспечения и устройства ориентирования пьедестала антенны – каждый компонент укладывается в свой собственный контейнер. Для работы терминала NCW-1200 необходимы только внешний источник питания и переносной компьютер.
 

 

TRM-1000 от L3 Communications объединяет модем MPM-10000 IP с антенной с целью передачи и получения трафика через спутники WGS (см. выше). Семейство широкополосных терминалов спутниковой связи закрывает все полосы частот спутниковой связи в пакете, который совместим со стандартом (JTRS) Sofware Communication Architecture 2.2 Core Framework и спутниковой связью WGS/XTAR X-диапазона.
 

 

Компания Viasat

Американские войска используют также терминал AN/PSC-14 от компании Viasat стандарта Broadband Global Area Network (BGAN). Он использует широкополосную международную систему спутниковой связи (более известную как Inmarsat), вся аппаратная часть сертифицирована по стандарту шифрования Type-1 Агентства национальной безопасности. С терминалом AN/PSC-14 достижимы скорости передачи данных до 422 Кбит/с; он может иметь либо ранцевую, либо возимую конфигурацию.

Компания ITT Exelis

Подобным же образом американская армия использует спутниковые терминалы от компании ITT Exelis, включая семейство Gnomad (см. первое фото), которое имеет общий базовый комплект с взаимозаменяемой антенной в зависимости от того, используется ли терминал в носимом варианте или в возимой конфигурации. В компании говорят, что одними из ключевых отличительных черт семейства Gnomad в сравнении с другими доступными устройствами спутниковой связи, являются его небольшие размеры, масса, мощность и параметры охлаждения. Семейство Gnomad предлагает скорость передачи данных до двух Мбит/с и использует коммерческую спутниковую полосу частот Ku-диапазона, тогда как низкопрофильная антенна, используемая в транспортируемом варианте, имеет малозаметные признаки и не мешает устанавливаемому на крыше оборудованию, например, дистанционно управляемым боевым модулям. Терминалами семейство Gnomad обеспечивается полнодуплексная передача голоса, данных и видео, а в целях безопасности они могут быть совмещены с защитой каналов связи Taclane KG-175 IP network Type-1 и устройством шифрования KIV-19 Type-1 Национального Агентства Безопасности, обеспечивающих безопасную передачу данных до 50 Мбит/с. Дополнительно пользователь может подсоединить Gnomad к одноканальной радиостанции AN/ VRC-92, тактическим возимым приемопередатчикам AN/VRC-104 и AN/VRC-110. Система Gnomad была продана во вторую и четвертую пехотные дивизии американской армии.

Компания Harris

Компания Harris хорошо известна не только в сфере тактических радиостанций, но и как производитель оборудования спутниковой связи, например терминала AN/USC-65 диапазонов C/X/Ku/Ka, используемого корпусом морской пехоты США. Терминал AN/USC-65 замещается в настоящее время модульным продвинутым четырехполосным антенным терминалом MAQA (Modular Advanced Quad-Band Antenna) от Harris который покрывает такую же полосу частот, как и AN/USC-65 при использовании 3,8-метровой антенны. Он будет способен взаимодействовать через американскую спутниковую группировку WGS или британскую Skynet-5, также как через стандартные диапазоны частот коммерческих спутников. Компания Harris также предлагает семейство трехполосных спутниковых антенн Seeker с размерами тарелок 1,3 и 0,95 метров. Имея пропускную способность передачи данных около пяти Мбит/с, семейство Seeker недавно было сертифицировано для использования с системой спутниковой связи WGS. Ожидались закупки этих терминалов командованием специальными операциями США и несколькими европейскими странами-членами НАТО.
 

Компания Rockwell Collins

Компания Rockwell Collins также имеет устоявшуюся родословную в мире тактических радиостанций и большой каталог изделий для спутниковой связи. Переносные терминалы MiSAT предлагают связь в диапазонах X и Ku в комплекте массой менее 18 кг, подготовка к работе занимает менее пяти минут даже для тех, кто в области спутниковой связи вообще не имеет никакого опыта. Подобные же инновационные решения имеет терминал CommuniCase Technology (CCT) Swe-Dish. Он базируется на модульной концепции, то есть специфические компоненты могут совмещаться для получения решения, соответствующего требованиям заказчика. Модули включают антенну, приемопередатчик, процессор, программное обеспечение, источник питания, монтажные и вспомогательные изделия. При добавлении нового модуля ПО это фиксирует и соответствующим образом адаптирует всю систему. Интуитивный графический интерфейс также уменьшает время на обучение, а все модули могут поместиться в один контейнер. Системы MiSAT и CCT были приобретены специальными силами и министерствами бороны во всем мире, а также американскими ВМС и Национальной гвардией.
 

Компания General Dynamics

Нельзя не упомянуть среди американских производителей систем мобильной спутниковой связи компанию General Dynamics с ее семейством Warrior. Малый переносной терминал Warrior SMT (Small Man-portable Terminal) этой компании обеспечивает высокоскоростную передачу данных в открытом и зашифрованном режиме в диапазонах X и Ka на скоростях 18 Мбит/с при получении и 4 Мбит/с при передаче данных, подготовка к работе составляет 15 минут. К терминалу Warrior SMT присоединяется Warrior Model-96, который обрабатывает такие же диапазоны частот и скорости передачи данных (тоже можно сказать и о терминале Warrior Model-120 с 1,2-м антенной); переносится он трех транспортировочных ящиках. Терминал с 1,8-м антенной Warrior Model-180 дополнительно к C-диапазону обеспечивает связь в X- и Ka-диапазонах. Также компанией General Dynamics предлагаются более крупные тарелки на трейлерах, например Model-240 (2,8-м антенна) и терминал AN/TSC-185, обеспечивающие спутниковую связь во время остановки.
 

Компания Tales

Европейские компании обеспечивают значительную долю спутниковых терминалов для тактических наземных приложений. Предложения Tales сосредоточены на системе передачи данных System-21 (также прежде известная в экспортном варианте как Modem-21E). Модификации Modem-21E в течение всего срока службы включали добавление форм сигналов, повышающих ее устойчивость к глушению, а также работы по повышению скорости передачи данных, достигшей 32 Мб/с. System-21 обеспечивает функциональность всех программных и аппаратных версий бывшей модели Modem-21E, а также такие новые функции как «Net-IP», которая управляет качеством обслуживания сети в соответствии с требованиями военных. В System-21 используется IP-архитектура и специальный режим, который означает, что при потере терминалом связи со спутником (например, если антенну загораживают деревья или высокие здания) терминал «запоминает» данные соединения и автоматически переустанавливает его при возврате спутника в зону видимости.

Компания Tales предлагает также спутниковые решения для транспортных средств, объединенных в семейство Satmove. Они «независимы от машины» и доступны либо в традиционном параболическом дизайне, либо в виде фазированной антенной решетки. Последняя система, в частности, полезна для наземных машин, движущихся по неровной и ухабистой местности, когда обычная антенна может потерять связь со спутником. Поскольку фазированная антенная решетка координируется электронным способом, то намного проще поддерживать ее направление на спутник. Кроме того, компания Tales отвечает за семейство переносных терминалов Talisman, которые очень любят специальные формирования по всему миру. Большинство терминалов Tales доступны в диапазонах X, Ku и Ka.
 

Компания Selex Elsag

Компактный спутниковый терминал Talon Lite от Selex Elsag обеспечивает передачу данных в X-диапазоне или Ku-диапазоне, он состоит из антенны диаметром один метр и двух алюминиевых упрочненных транспортных контейнеров массой по 20 - 30 кг. Архитектура Talon Lite включает наружный блок ODU (Outdoor Unit) который удаленно подсоединяется к внутреннему блоку Indoor Unit, используемому для контроля системы посредством пятиметрового оптоволоконного кабеля, хотя пользователь может удлинить его при желании до 1000 метров. ODU состоит из антенны, приемника GPS, компаса и уклономера для обеспечения автоматического захвата спутника на основе информации о позиционировании в памяти ODU. IDU состоит из спутникового модема CDM570L-IP и компьютера контроля и слежения.

Что касается технологических тенденций в сфере мобильных военных терминалов спутниковой связи в движении, то здесь идет тихая революция касательно ширины частот. Военная спутниковая связь в настоящее время, как правило, работает в X-диапазоне спектра. X-диапазон отличается устойчивостью к глушению, но сравнительная узость этого сегмента, доступного для военной связи (500 МГц), означает, что он в огромной степени «перенасыщен». Это было подтверждено ненасытным аппетитом США и их союзников на спутниковые частоты во время военных операций в Афганистане, Ираке и относительно недавно в Ливии.

Ku-диапазон сравнительно шире, но он также весьма «заполнен», его интенсивно использует коммерческий сектор. Ka-диапазон предлагает необходимый дополнительный диапазон частот, предоставляя один ГГц для военной связи и столько же для коммерческих пользователей. Технология, подхваченная конструкторами военных спутниковых терминалов Ka-диапазона, в настоящее время способна предложить оборудование с небольшими антеннами по конкурентной цене, которые способны использовать эту часть спектра. Миграция на Ka-диапазон и недавние военные операции показали, что высокий спрос на частоты спутниковой связи настолько огромен, что и этот диапазон долго не продержится.

Использованы материалы:
Armada International
www.drs.com
www.commtact.co.il
www.thalesgroup.com