Глобальная спутниковая сеть Iridium

Система IRIDIUM

Пионером в области низкоорбитальной спутниковой связи стала система Iridium (Иридиум), начавшая свою работу в 1998 году. Основным достоинством системы является не имеющее белых пятен, 100%-е покрытие Земли, в результате чего абонент, имеющий спутниковый телефон Iridium может разговаривать в любой точке планеты, включая Северный и Южный полюса.

Спутники системы расположены на высоте 780 километров от поверхности нашей планеты: Иридиум – это низкоорбитальная спутниковая группировка. Обычные геостационарные спутники летают на гораздо большем расстоянии.

Именно благодаря низколетящим сателлитам, системе Iridium удалось значительно уменьшить габариты своих телефонных трубок – к моменту своего появления на рынке они обладали самыми небольшими размерами по сравнению с громоздкими аппаратами конкурентов.

Концепция Iridium

Всё началось с первого звонка по мобильному телефону в истории человечества.   Он был осуществлён 3 апреля 1973 года инженером компании Моторола, Мартином Купером. А уже в 1998 году вице-президент США Эл Гор сделал 
первый звонок со спутникового телефона  Iridium.

Инженерам компании Моторола была поставлена задача: создать проект беспроводной телефонной сети, которая бы использовала низколетящие космические аппараты. Сеть должна была обеспечить персональную мобильную связь и поддерживать голосовые сообщения, передачу факсов и компьютерных файлов.

Свое название – Iridium (Иридиум), система получила в честь 77-го элемента периодической системы Д. Менделеева. На орбиту планировалось вывести 77 спутников – но, в конце концов, создатели решили ограничиться меньшим количеством аппаратов.

Для того времени это была революционная идея – теперь бизнесмены, жители труднодоступных районов, путешественники, спасательные команды и все те, кому нужна была мобильная связь в любое время суток, могли приобрести небольшую трубку, имеющую единый телефонный номер независимо от страны пребывания. Человеку, имеющему при себе телефонный аппарат системы Иридиум, где бы он не находился, можно позвонить, в любое время – система постоянно отслеживает перемещение своих абонентов. Сегодня, когда сотовая связь стала привычной, такое удобство не представляется чем-то необычным. Но в конце восьмидесятых годов подобные технологии считались почти чудом. Но и в наше время, даже на среднем расстоянии от базовых станций, сотовый телефон может перестать принимать сигнал, в то время как дляспутникового оборудования это не является проблемой – базовые станции Iridium летают у нас над головами на пятисоткилометровой высоте и позволяют абонентам сети все время оставаться на связи.

Спутниковые телефоны системы Iridium не только поддерживают голосовую связь, они прекрасно работают с ноутбуками, различными электронными устройствами (органайзерами, КПК, смартфонами) и прочим телекоммуникационным оборудованием. Так как расстояние до спутников сравнительно небольшое, то задержка сигнала становится почти незаметной.

Космическая часть системы Iridium включает в себя 66 орбитальных аппаратов, которые разнесены на шести приполярных орбитах. При этом в случае необходимости телефонный сигнал может передаваться от спутника к спутнику (например, если абоненты находятся в разных полушариях Земли), без ретрансляции сигнала на наземную базовую станцию. Благодаря этой уникальной технологии система связи Иридиум может функционировать, имея всего одну базовую станцию, которая обрабатывает все абонентские звонки.

В среднем спутник Iridium преодолевает расстояние от горизонта до горизонта за десять минут. После ухода аппарата из прямой видимости происходит перенаправление сигнала на следующий спутник. Если сигнал прошел успешно, время переключения составляет пару секунд. Соединение может прерваться лишь в случае, если на пути сигнала со спутника возникнет какая-нибудь непреодолимая преграда, что, впрочем, маловероятно. Тем не менее, для того, чтобы связь была как можно лучше, абоненту желательно находиться на открытом пространстве – слишком толстые стены или плотный растительный покров (в лесу или в джунглях) могут затруднить прохождение сигнала.

Технические характеристики системы Iridium (космический сегмент)

Число орбитальных спутников: 66 (резерв: 6 аппаратов)
Число орбитальных плоскостей: 5
Количество спутников в плоскости: 11
Высота полета:780 километров
Время обращения вокруг Земли: 100 мин. 28 сек.
Наклон орбитальной плоскости: 86,4 °
Количество радиолучей на каждом аппарате: 48
Диаметр радиолуча: 50 километров
Масса космического спутника: 689 кг.
Мощность сигнала: 16 ДБ
Срок эксплуатации: до 9 лет

Рабочие частоты системы Iridium

Межспутниковая связь: 23,18 Гц-23,38 ГГц
Спутник Iridium – телефонный аппарат: 1616-1626 Мгц
Базовая наземная станция – спутники Iridium: 29,1-29,3 ГГц
Спутники Iridium – базовая наземная станция: 19,4-19,6 ГГц

Наземный сегмент системы Iridium

Наземная часть системы Иридиум включает в себя сетевую координирующую базовую станцию и вспомогательные станции сопряжения. Центральная координирующая станция постоянно проводит мониторинг сети и управляет всеми процессами в режиме реального времени. Станции сопряжения являются шлюзами, через которые проходят данные от спутников на телефонные аппараты абонентов. Кроме того, на таких станциях поддерживается абонентская база данных всей системы и формируется информация (биллинг) для абонентов, то есть счета за услуги спутниковой связи. Коммутирующим устройством на станциях служит телефонный коммутатор Siemens-D900

В данное время на Земле функционируют четыре станции. Они расположены в Аризоне, на Гавайских островах, в Италии и в Австралии.

Зона покрытия

Пользовательский сегмент системы Iridium включает в себя следующее спутниковое оборудование: телефонные аппараты и спутниковые терминалы, с которых возможен доступ в сеть. Спутниковые телефоны Iridium  своим внешним видом практически не отличаются от обычных сотовых телефонов. Что касается спутниковых терминалов, то они в настоящее время, применяются для передачи голосовых сообщений, передачи данных и текстовых SMS сообщений, а также для мониторинга подвижных объектов (например автомобилей, морских кораблей, самолетов). Спутниковые терминалы Iridium держит на связи корабли, находящиеся в любом месте на планете, обеспечивают безопасность мореплавания, а также применимы  и для управления воздушным движением. Iridium изначально задумывалась, как глобальная система – зона ее покрытия в настоящий момент составляет 100% земного шара. По мере необходимости некоторые регионы могут быть исключены из зоны обслуживания – чаще всего это происходит в районах боевых действий или в странах, где законодательством запрещено использование спутниковой связи.

Слежение и мониторинг

В настоящее время спутники Iridium помогают определять положение рыболовных судов, ведущих работу в Мировом океане. Активно задействованы ресурсы системы и для слежения за воздушными судами в районе Аляски, так как этот штат США не имеет развитой наземной инфраструктуры, в полной мере обеспечивающей безопасность полетов. Система активно используется для защиты окружающей среды – она позволяет в режиме реального времени осуществлять мониторинг появления нефтяных пятен, образующихся в результате аварий, происходящих на танкерах и буровых установках, работающих на морском шельфе.

Иридиум активно участвует в программе защиты серых китов, чья популяция находится на грани вымирания. Благодаря постоянному мониторингу ученые могут отслеживать миграцию китов и заблаговременно предупреждать морские суда о приближении этих животных, большая часть из которых погибает именно от столкновения с кораблями.

Польза экстренной связи, которую обеспечивает система Иридиум, наиболее ярко проявилась в результате землетрясения в Японии в марте 2011 года. Тогда все государственные, военные и телекоммуникационные структуры страны осуществляли контроль с помощью оборудования Iridium. Буквально через несколько часов система Iridium включилась в работу, обеспечивая резервное копирование данных с поврежденных стратегически важных объектов. Все спасательные силы, включая пожарные машины и вертолеты, были оснащены телефонами Иридиум. Всего в операции было задействовано 1700 телефонных аппаратов Iridium.

Этапы развития системы связи Иридиум

1985

В компании Моторола принимается решение о начале создания системы спутниковой связи. Идея заключается в том, чтобы люди могли общаться друг с другом из любого места на земном шаре.

1987

Инженеры Motorola в общих чертах формулируют концепцию системы беспроводной спутниковой связи. При этом решено использовать низкоорбитальные космические аппараты, так как и выведение на орбиту и дальнейшая эксплуатация обходится дешевле, чем строительство высокоорбитальной группировки. В этом же году проходят первые исследования, и начинается разработка основных компонентов системы.

1988 г.

Инженеры компании Motorola Бари Бертиджер, Рэй Леопольд и Кэн Петерсон осуществили предварительную разработку шлюза системы связи Iridium. Удалось добиться беспрерывного сигнала со спутникового оборудования с мобильным телефоном абонента. Основная проблема заключалась в координации орбитальных аппаратов с наземными станциями – эта задача была успешно решена.

1990 г.

Система мобильной спутниковой связи Iridium одновременно представлена на конференциях в Лондоне, Нью-Йорке, Пекине и Мельбурне. Компания Motorola подает заявку в Федеральную комиссию по коммуникациям Соединенных Штатов, в которой обосновывает создание системы Иридиум. Комиссии предложено рассмотреть целесообразность системы глобальной системы связи на базе флота из 77 низкоорбитальных космических спутников, каждый из которых способен отправлять и принимать порядка 1000 звонков одновременно.

1991 г.

Руководство Motorola принимает решение не осуществлять разработку системы под своим брэндом и основывает отдельную компанию Iridium, Inc., которая является подразделением Motorola и занимается внедрением проекта. Частоты, на которых будет работать оборудование системы, резервируются правительством США.

1992 г.

На конференции в Терремолинос (Испания),  в общих чертах определены нормативы системы Иридиум. Принято решение, что резервированием рабочих частот в разных странах будет занимать специальный регулирующий совет. Федеральная комиссия выдает компании экспериментальную лицензию. Iridium Inc. и Моторола подписывают контракт стоимостью  $3,37 млрд на создание и запуск системы. Иридиум предлагает совместить в телефонных трубках сотовую и спутниковую связь.

1993 г.

Система связи Иридиум начинает сбор акционерного капитала. На первом этапе размещения акций удается собрать сумму в $800 млн. долларов. Собирается первый совет директоров новой компании.

1994 г.

Проходит второй этап размещения акций Iridium Inc. Компания получает 1,6 миллиарда долларов. В результате компания Моторола получает значительные финансовые средства, позволяющие ей прибрести дорогостоящее оборудование для массового производства всех компонентов системы. Федеральная комиссия по коммуникациям готова к выдаче рабочей лицензии.

1995 г.

Иридиум получает рабочую лицензию. Компания подает документы на регистрацию в государственную комиссию по ценным бумагам. Разработана система шлюзов – все контракты на их производство подписаны. Компания Локхид Мартин отсылает Motorola первую шину спутника Iridium.

1996 г.

Финансирование проекта превысило планку 1,9 млрд. долларов. Выпущен первый спутник Iridium. Компания активно заключает договоры с различными организациями, желающими участвовать в глобальном проекте. Проходят испытания первого шлюза. Построен Центр управления спутниковой связи в округе Колумбия.

1997 г.

Начинается вывод спутников на околоземную орбиту. Компания Kyocera подписывает контракт на создание и реализацию телефонов для системы Iridium. Корпорация PT Bakrie Communications становится инвестором проекта – теперь у системы есть распространитель услуг во всем Тихоокеанском регионе (Австралия, Новая Зеландия). Для разработки системы радиокоммуникаций для пассажиров и экипажа авиалайнеров приглашена компания AlliedSignal – она становится стратегическим партнером Iridium.

1998

Мировым распространителем услуг Iridium становится компания Sprint Telecentres. Тихоокеанский регион обслуживает альянс компаний PT Bakrie и DDI, создавших совместное предприятие. Завершается выведение основной группировки спутников. Флот Iridium насчитывает 66 спутников. Все аппараты успешно выведены на орбиту, неудачных запусков не было. Выпущены новые облигации, что принесло компании $350 миллионов. Начинается коммерческая эксплуатация системы.

1999-2001 гг.

Компания Iridium сталкивается с первыми трудностями. Оборудование и абонентская плата за услуги спутниковой связи очень высоки и абоненты не спешат переходить на новый тип связи. Ошибки в управлении привели к тому, что компания стала убыточной. В результате Иридиум объявляет о своем банкротстве. Всего в систему спутниковой связи Iridium было инвестировано 7 миллиардов долларов – окупить такие вложения не удалось. Компания была продана за символическую сумму. Сейчас система спутниковой связи Iridium находится в ведении военного ведомства США.

Iridium: наше время и перспективы развития

Именно благодаря тому, что Пентагон решил приобрести систему Иридиум для своих нужд, она смогла продолжить свою работу. Военные получили в свое распоряжение лучшую систему спутниковой связи в мире, которая на порядок превосходила ближайших конкурентов и имела огромный потенциал. При этом новым руководством было принято решение вновь начать коммерческое использование Iridium, так как спрос на качественную спутниковую связь постоянно рос. Основными клиентами системы стали представители авиации, морского судоходства, различные спасательные организации. Остро нуждались в подобных услугах государственные организации, путешественники и ученые, которым по роду их деятельности приходилось бывать в труднодоступных местах, где не было никакой связи. Здесь система Iridium с ее 100% покрытия оказалась просто незаменимой. Число абонентов постоянно росло – в настоящее время их насчитывается почти 500 000 по всему миру.

Система Iridium продолжает развиваться. В 2014 году планируется запуск следующего поколения – Iridium Next. Работа обновленного оборудования начнется уже в 2016 году, подрядчиком проекта выступила французская фирма Thales Alenia Space.

В результате планируется значительно улучшить качество связи, увеличить скорость канала с 9,6 Кбит до 1 Мбит в секунду. Новое поколение спутников будет выполнять и другие задачи: осуществлять мониторинг атмосферы (температура, радиационный фон, влажность, толщина ледяного покрова). Инвестиции в обновление флота планируются в размере 2,5 миллиарда долларов.

Большие перспективы у системы имеются и в России. В 2010 году было предложено создать компанию-оператора, которая осуществляла бы услуги спутниковой связи в нашей стране. Так как в ближайшее десятилетие Россия начнет разработку арктического шельфа, то потребность в спутниковых терминалах Iridium возрастет многократно.

Благодарим за предоставленный авторский материал   ООО «РАДИОТЕРМИНАЛ»

 

22 декабря 2024 г.