Основные типы кабелей, соединяющие антенну с ресивером. Основные перспективы развития спутниковой связи.

План:

1. Конверторы и ресиверы.

2. Типы кабелей.

3. Этапы развития спутниковой связи.

Собственно конвертер выполняет несколько функций. Во-первых, он усиливает принимаемый сигнал. Это необходимо для компенсации потерь в кабеле, соединяющем антенну со спутниковым приемником (ресивером). Спутниковый ресивер, как и любой другой приемник, вносит в принимаемый сигнал собственные шумы. Мощность этих шумов постоянна, поэтому, чем больше мощность сигнала на входе, тем меньше доля шумов в выходном сигнале. Спутниковый сигнал, принимаемый антенной, и так очень слабый, а на пути от антенны к ресиверу он ослабляется в кабеле в несколько десятков и даже несколько сотен раз. Поэтому необходимо усилить его сразу, еще до кабеля, чтобы ресивер работал уже с относительно сильным сигналом. Разумеется, конвертер, усиливая сигнал, вносит в него собственные шумы. Желательно, чтобы они были как можно меньше. Поэтому при изготовлении конвертеров используются специальные электронные компоненты и схемотехнические решения, благодаря которым собственные шумы конвертера минимальны.

Вторая функция конвертера — преобразование частоты (to convert-преобразовывать). В спутниковом телевидении используются два частотных диапазона: C-Band ("си бэнд", 3400-4200 МГц) и Ku-Band ("кей-ю бэнд", 10700-12750 МГц). Конвертер переносит спутниковый сигнал из диапазона С или Ки в так называемый L-диапазон (L-Band, 950-2150 МГц). Преобразование «убивает сразу двух зайцев». Во-первых, на частотах L-диапазона затухание в коаксиальном кабеле намного меньше, чем в диапазоне С и, тем более, диапазоне Ки. Поэтому преобразование уменьшает потери сигнала в кабеле. Во-вторых, выходные сигналы конвертеров С-диапазона и Ки-диапазона находятся в одном и том же диапазоне L. Это позволяет использовать для приема С- и Ки-диапазонов одни и те же приемники (ресиверы), а также антенные переключатели и другие устройства, включаемые между антенной и ресивером. Поэтому, конвертор это таккая же необходимая вещь в спутниковой связи, как пилка при наращивание ногтей.

Для переноса частоты сигнала из С или Ки в L- диапазон в конвертере используется гетеродин — генератор радиосигнала стабильной частоты. С помощью нелинейного устройства — смесителя — из входного сигнала и сигнала гетеродина получается третий сигнал, частота которого равна разности частот первых двух сигналов. В конвертерах диапазона С всегда используется гетеродин с частотой 5150 МГц. Выходная частота конвертера получается, как разность частоты гетеродина и частоты входного сигнала. Напомним, входной сигнал диапазона С занимает полосу частот 3400-4200 МГц. После преобразования получаем:

5150-4200=950 МГц — нижняя частота на выходе

5150-3400=1750 — верхняя частота на выходе

Можно заметить, что после преобразования сигнал с большей частотой становится сигналом с меньшей частотой и наоборот. Это явление называется «инверсией спектра».

В диапазоне Ки, наоборот, частота гетеродина вычитается из частоты спутникового сигнала. В Ки диапазоне имеется еще одна особенность. Дело в том, что ширина Ки-диапазона равна 12750-10700=2050 МГц или 2.05 ГГц. А ширина L-диапазона — 2150-950=1200 МГц, то есть всего 1.2 ГГц. Отсюда следует, что перенести сигналы всего Ки-диапазона в L-диапазон при помощи одного гетеродина невозможно. Либо конвертер изготавливается с одним гетеродином и перекрывает только часть Ки-диапазона, либо в конвертере имеются два гетеродина и спутниковый сигнал переносится в L-диапазон «по частям»: либо нижняя часть диапазона, либо верхняя. К первому типу относятся конверторы, используемые в системах «НТВ-Плюс». Они имеют один гетеродин с частотой 10750 МГц. Соответственно, диапазон входных частот такого конвертера:

10750+950=11700 МГц

10750+2150=12900 МГц

Однако на самом деле частоты выше 12750 МГц в диапазоне Ки не используются, поэтому реальный рабочий диапазон конвертера 1 1700-12750 МГц. Использовать такой конвертер для приема сигналов, частоты которых ниже 11700 МГц, нельзя (это, например, сигналы спутника Amos-14° з. д., сигналы Ки диапазона всех спутников «Экспресс», «Ямал», значительная часть каналов спутников Hot Bird 13° в. д. и др.).

Ко второму типу конверторов относятся так называемые «универсальные» конвертеры. У них два гетеродина — с частотами 9750 и 10600 МГц. Первый обеспечивает работу в диапазоне:

от 9750+950=10700 МГц

до 9750+2150=11900 МГц

Второй гетеродин перекрывает верхнюю часть Ки-диапазона: от 10600+950=11550 МГц до 11600+2150=12750 МГц

Для переключения диапазонов используется электронный ключ, который подключает к смесителю тот или иной гетеродин. Ключ управляется от ресивера специальным сигналом — прямоугольными импульсами с частотой 22 кГц и размахом 0.6В, которые добавляются к напряжению питания конвертера. Когда в меню ресивера «установка антенны» указан конвертер типа «универсал», сигнал 22 кГц включается ресивером автоматически, если частота спутникового сигнала больше 11700 МГц.

Третья функция конвертера — переключение поляризации. Чтобы максимально эффективно использовать выделенные для спутникового телевидения частотные диапазоны, спутниковые каналы разделяются не только по частоте, но и по поляризации — часть каналов передаются горизонтально поляризованными радиоволнами, а часть — вертикально поляризованными. «Вертикальное» и «горизонтальное» направление определяется относительно земной оси и экватора, в конкретной точке земной поверхности они разные для каждого спутника. Если конвертер повернуть так, что приемный штырь (зонд) будет расположен по направлению вертикальной поляризации, он будет принимать только сигналы с вертикальной поляризацией и не будет возбуждаться волнами с горизонтальной поляризацией. Поэтому сигналы в разных поляризациях могут существовать на близких (и даже одинаковых) частотах, не мешая друг другу. Это обстоятельство позволяет «дважды» использовать частотный диапазон, разместить в нем вдвое больше спутниковых каналов, чем при использовании одной поляризации. Однако, чтобы принимать сигналы и с той, и с другой поляризацией, было бы очень неудобно каждый раз механически поворачивать конвертер на 90 градусов. Раньше для этого использовались дополнительные внешние устройства — механические и магнитные поляризаторы. В механическом поляризаторе механически (с помощью моторчика) поворачивается приемный штырь конвертера. В конвертере с магнитным поляризатором приемный штырь остается неподвижным, но изменяется направление поляризации волны, проходящей через намагниченный ферритовый стержень. Для подключения обоих этих устройств от ресивера к антенне необходимо прокладывать отдельные провода, что очень неудобно. В современных конвертерах просто устанавливаются два приемных штыря под углом 90 градусов друг к другу — один для приема сигналов с вертикальной поляризацией, другой — с горизонтальной. На смеситель поступает сигнал только от одного из штырей. б) в) Для переключения используется электронный ключ, который управляется от ресивера специальным сигналом — изменением напряжения питания конвертера с 13 В (вертикальная поляризация) 13/18 В до 18 В (горизонтальная поляризация). Таким образом, когда пользователь в меню поиска каналов переключает поляризацию, физически переключается напряжение питания конвертера. Итак, к ресиверу от конвертера поступает радиочастотный сигнал. По тому же кабелю в обратном направлении поступает постоянный ток для питания электроники конвертера, кроме того, две управляющие команды: 13/18 В для переключения поляризации и 22 кГц для переключения гетеродинов.

Перспективы развития отрасли спутниковой связи в РК напрямую зависят от будущего его составных частей: рынка потребителей, космического (спутники) и наземного (оборудование) сегментов, а также операторов связи, которые из этих компонентов формируют конечную услугу для потребителей. Несмотря на то что первый спутник Земли был запущен Советским Союзом, удержать лидерство в этом высокотехнологическом сегменте нам не удалось, и в конце прошлого века именно западные VSAT-технологии стали революцией, сделав спутниковую связь доступной для широкой категории пользователей во всем мире.

Следует признать, что уровень развития этой отрасли связи в России все еще оставляет желать лучшего, и при всех географических и экономических предпосылках для его развития наш спутниковый рынок составляет всего несколько процентов от мирового пирога. В этой статье я хотел бы представить свой взгляд на возможный сценарий развития отечественного рынка спутниковой связи и на очевидные сдерживающие факторы.

Повестка для VSAT

Спрос рождает предложение. Очевидно, что слабый уровень развития этого вида связи в РК связан с недостаточным платежеспособным спросом, слабым развитием среднего и малого бизнеса в регионах, частных пользователей и пр. Но кто же является основным потребителем услуг спутниковой связи за рубежом?

Так же как и в РК, доминирующим заказчиком является государство. Однако, помимо универсальных услуг связи и широкополосного доступа для госучреждений, львиную долю в обороте коммерческих компаний этой отрасли в Северной Америке составляют силовые структуры. Очевидно, что современная армия да и любые специальные силы нуждаются в оперативной, качественной связи с глобальным покрытием, независимой от местной инфраструктуры связи. Выбор в пользу спутниковой связи очевиден, однако зарубежные силовики уже давно сообразили, что закупка решений у коммерческих компаний в условиях конкурса позволяет использовать самые современные технологии по ценам на порядок ниже, чем при закупке такого оборудования у ведомственных монополистов, которые не заинтересованы, да часто и не в состоянии, сократить свое технологическое отставание.

Информационную безопасность таких сетей специального назначения, когда это действительно необходимо, можно обеспечить за счет современных средств шифрования, а также за счет соблюдения требования об открытии программного кода для соответствующей экспертизы. Гарантировать доступность технологии для долгосрочного воспроизводства можно с помощью механизма OEM-лицензий, выдаваемых отраслевым заводам на длительный срок.

Паритетное использования отечественных технологий спутниковой связи в сетях как гражданского, так и государственного назначения станет мощным стимулом развития отрасли, повысит ее общий технологический уровень и конкурентоспособность. Остается надеяться, что авторы проводимой реформы силовых ведомств хорошо изучили и оценили положительный опыт зарубежных коллег.

Тарелку в каждый дом

Еще один сегмент рынка, который в последние годы набирает обороты в различных странах мира, – это широкополосный спутниковый доступ в Интернет. Помимо государственных учреждений, эта услуга представляет большой интерес для корпоративных клиентов, для малого и среднего бизнеса, частного использования в регионах с плохой наземной инфраструктурой. Этот быстро растущий сегмент рынка обеспечивает основной прирост VSAT-базы в мире, который уже измеряется десятками тысяч новых станций в месяц.

В РК имеется несколько десятков операторов связи, которые пытаются внедрить западные модели VSAT-бизнеса в России. Некоторые преуспели, особенно те, кому удалось прикоснуться к животворящим национальным проектам. Тем не менее проникновение таких услуг в России остается все еще на очень низком уровне. Многие ссылаются на низкий платежеспособный спрос, и отчасти они правы. Но если сравнить предложения российских операторов с их зарубежными коллегами, то можно заметить существенное различие (в разы!) в ценах на оборудование, работе и сервисе. Естественно, при таком завышенном предложении кривая спроса не может радовать своим потенциалом.

Причины такой дискриминации российских пользователей нельзя отнести только к жажде наживы операторов. Это комплексная проблема, которая имеет свои причины как на Земле, так и в космосе.

Начнем с оборудования. Оно, как правило, поставляется из-за рубежа, а так как заокеанские производители относят российский рынок к крайне рискованному, но с деньгами (что неустанно демонстрируют наши соотечественники на отдыхе), цены на их оборудование в России часто намного выше, чем в соседнем Евросоюзе или даже на Ближнем Востоке. Свою лепту в стоимость оборудования вносит и несовершенное таможенное законодательство, которое своими заградительными мерами только стимулирует расцвет серого дилерства. Далее к этой эстафете подключается и сам оператор, пытаясь продать оборудование с хорошей мгновенной прибылью, в отличие от своих зарубежных коллег, которые уже давно предлагают оборудование в аренду или субсидируют часть его стоимости из доходов от услуг. И замыкают эту эстафету государственные органы, регистрирующие это радиоэлектронное средство по тарифам, которые на порядки выше среднеевропейских. Вся эта финансовая нагрузка ложится на плечи конечного пользователя, создавая непреодолимый ценовой барьер для большой массы потенциальных клиентов.

Решение этой многоступенчатой проблемы может быть достаточно простым – кооперация с российскими или локализованными западными производителями оборудования, которые готовы участвовать в проектах, получая свой интерес не от единовременной продажи оборудования, а в виде доли в ежемесячных доходах от услуг, оказываемых с помощью их оборудования. Такой подход позволяет продавать оборудование на уровне себестоимости его изготовления, а это уже совсем другие деньги. Естественно, для обеспечения интенсивного развития отрасли российская таможня должна обеспечить простой и беспошлинный ввоз компонентов оборудования VSAT, которые еще не производятся в России или неконкурентоспособны, – главное, чтобы оно было должным образом сертифицировано. Требуют пересмотра и действующие правила регистрации РЭС – необходимо двигаться в сторону заявительных процедур с символической платой, принятых в большинстве развитых стран мира.

-