Раздел 3 Технологии физического уровня Тема 13 Беспроводная передача данных. Беспроводная среда передачи Беспроводные системы. Спутниковые системы.

В наше время беспроводные технологии все глубже внедряются в нашу повседневную жизнь. Это прежде всего мобильные телефоны, смартфоны. Но помимо телефонной связи активно используются мобильный Интернет, удаленный доступ к локальной сети и ресурсам различных фирм и компаний через беспроводной доступ. Беспроводные технологии используются не только оператарами мобильной связи, но и «Телекомами» стационарной проводной связи. При некоторых обстоятельствах беспроводная связь может иметь свои преимущества и для стационарных устройств. Например в малонаселенных пунктах, или в связи с природными условиями (леса, болота, горы, джунгли, и т. д.) Беспроводная связь

Движение электронов порождает электромагнитные волны, которые могут распространяться в пространстве (даже в вакууме). Это явление было предсказано британским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом (James Clerk Maxwell) в 1865 году. Первый эксперимент, при котором их можно было наблюдать, поставил немецкий физик Генрих Герц (Heinrich Hertz) в 1887 году. Число колебаний электромагнитных колебаний в секунду называется частотой и измеряется в герцах (в честь Генриха Герца). Расстояние между двумя последовательными максимумами (или минимумами) называется длиной волны. Эта величина традиционно обозначается греческой буквой (лямбда). Беспроводная связь. Электромагнитный спектр

Движение электронов порождает электромагнитные волны, которые могут распространяться в пространстве (даже в вакууме). Это явление было предсказано британским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом (James Clerk Maxwell) в 1865 году. Первый эксперимент, при котором их можно было наблюдать, поставил немецкий физик Генрих Герц (Heinrich Hertz) в 1887 году. Число колебаний электромагнитных колебаний в секунду называется частотой и измеряется в герцах (в честь Генриха Герца). Расстояние между двумя последовательными максимумами (или минимумами) называется длиной волны. Эта величина традиционно обозначается греческой буквой λ (лямбда). Беспроводная связь. Электромагнитный спектр

В вакууме все электромагнитные волны распространяются с одной и той же скоростью, независимо от их частоты. Эта скорость называется скоростью света. Ее значение приблизительно равно C = 3*10 8 м/с. В меди или стекле скорость света составляет примерно 2/3 от этой величины, кроме того, слегка зависит от частоты. Величины длина волны λ, частота колебаний f и скорость распространения C (в вакууме) связаны фундаментальным соотношением: λ *f = C Беспроводная связь. Электромагнитный спектр

Поскольку c является константой, то, зная f, мы можем определить λ, и наоборот. Существует мнемоническое правило, которое гласит, что λ *f 300, если λ измеряется в метрах, а f в мегагерцах. Например, волны с частотой 100 МГц имеют длину волны около 3 м, 1000 МГц соответствует 0,3 м, а длине волны 0,1 м соответствует частота 3000 МГц. (3,0Ггц.). Радио, микроволновый, инфракрасный диапазоны, а также видимый свет могут быть использованы для передачи информации с помощью амплитудной, частотной или фазовой модуляции волн. Беспроводная связь. Электромагнитный спектр

Рис Электромагнитный спектр и его применение в связи Беспроводная связь. Электромагнитный спектр

Диапазоны, перечисленные в нижней части рис , представляют собой официальные названия ITU, основанные на длинах волн. Так, например, низкочастотный диапазон (LF, Low Frequency) охватывает длины волн от 1 км до 10 км (что приблизительно соответствует диапазону частот от 30 кГц до 300 кГц). Сокращения LF, MF и HF обозначают Low Frequency (низкая частота), Medium Frequency (средняя частота) и High Frequency (высокая частота) соответственно. Более высокие диапазоны получили названия VHF (very high frequency очень высокая частота), UHF (ultrahigh frequency ультравысокая частота, УВЧ), SHF (super high frequency сверхвысокая частота, СВЧ), EHF (Extremely High Frequency чрезвычайно высокая частота) и THF (Tremendously High Frequency ужасно высокая частота). Беспроводная связь. Электромагнитный спектр

Общие закономерности распространения электромагнитных волн, в значительной степени зависят от частоты излучения. Чем выше частота, тем хуже проникает сигнал через препятствия. Низкочастотные радиоволны АМ- диапазонов легко проникают в дома, позволяя обходиться комнатной антенной. Более высоко- частотный сигнал телевидения требует, как; правило,; внешней антенны. И наконец, инфракрасный и видимый свет не проходят через стены, ограничивая передачу прямой видимостью (line Of Sight, LOS). Чем выше частота, тем быстрее убывает энергия сигнала с расстояниям от источника. При распространении электромагнитных волн в свободном пространстве (без отражений) затухание мощности сигнала пропорционально произведению квадрата расстояния от источника сигнала на квадрат частоты сигнала. Низкие частоты (до 2 МГц) распространяются вдоль поверхности земли. Именно поэтому сигналы АМ- радио могут передаваться на расстояния в сотни километров и даже тысячи км. Распространение электромагнитных волн

Общие закономерности распространения электромагнитных волн, в значительной степени зависят от частоты излучения. Сигналы частот от 2 до 30 МГц отражаются ионосферой земли, поэтому они могут распространяться даже на более значительные расстояния, в несколько тысяч километров (при достаточной мощности передатчика). Сигналы в диапазоне выше 30 МГц распространяются только по прямой, то есть являются сигналами прямой видимости. При частоте свыше 4 ГГц их подстерегает неприятность они начинают поглощаться водой, а это означает, что не только дождь, но и туман может стать причиной резкого ухудшения качества передачи микроволновых систем. Недаром испытания лазерных систем передачи данных часто проводят в Сиэтле, городе, который известен своими туманами Распространение электромагнитных волн

Рис Волны диапазонов VLF, LF и MF огибают неровности поверхности Земли (а); волны диапазона HF отражаются от ионосферы (б) Распространение электромагнитных волн

Общие закономерности распространения электромагнитных волн, в значительной степени зависят от частоты излучения. Потребность в скоростной передаче информации является превалирующей, поэтому все современные системы беспроводной передачи информации работают в высокочастотных диапазонах, начиная с 800 МГц, несмотря на преимущества, которые сулят низкочастотные диапазоны благодаря распространению сигнала вдоль поверхности земли или отражения от ионосферы. Использование микроволнового диапазона имеет свои особенности связанные с распространением в режиме прямой видимости и встречающих на своем пути препятствия. Сигнал, встретившись с препятствием, может распространяться в соответствии с тремя механизмами: отражением, дифракцией и рассеиванием. Распространение электромагнитных волн

Отражение. Волны микроволнового диапазона имеют длину несколько сантиметров, поэтому они частично отражаются от стен домов при передаче сигналов в городе. Дифракция. Если сигнал встречает непроницаемое для него препятствие (например, металлическую пластину) также намного большего размера, чем длина волны, то происходит дифракция сигнал как бы огибает препятствие, так что такой сигнал можно получить, даже не находясь в зоне прямой видимости. Рассеивание. При встрече с препятствием, размеры которого соизмеримы с длиной волны, сигнал рассеивается, распространяясь под различными углами. Распространение электромагнитных волн

Рис Распространение электромагнитной волны Распространение электромагнитных волн

Такой эффект называется многолучевым распространением сигнала. Результат многолучевого распространения сигнала сказывается отрицательно для беспроводной передачи данных : Один из сигналов может прийти с обратной фазой и подавить основной сигнал; Время распространения сигнала вдоль различных путей будет в общем случае различным, что приводит к межсимвольной интерференции, когда в результате задержки сигналы, кодирующие соседние биты данных, доходят до приемника одновременно; Эффект многолучевого распространения приводят к ослаблению сигнала, этот эффект называется многолучевым замиранием. В городах многолучевое замирание приводит к тому, что ослабление сигнала становится пропорциональным не квадрату расстояния, а его кубу или даже четвертой степени! На прием сигнала влияют также внешние электромагнитные помехи, которых в городе довольно много. Достаточно сказать, что в диапазоне 2,4 ГГц работают микроволновые печи Распространение электромагнитных волн

Отказ от проводов и обретение мобильности приводят к высокому уровню помех в беспроводных линиях связи. Если интенсивность битовых ошибок (BER) в проводных линиях связи равна – , то в беспроводных линиях связи она достигает величины Проблема высокого уровня помех беспроводных каналов решается различными способами. Важную роль играют специальные методы кодирования, распределяющие энергию сигнала в широком диапазоне частот. Кроме того, передатчики сигнала (и приемники, если это возможно) стараются разместить на высоких башнях, чтобы избежать многократных отражений. Еще одним способом является применение протоколов с установлением соединений и повторными передачами кадров уже на канальном уровне стека протоколов. Эти протоколы позволяют быстрее корректировать ошибки, так как работают с меньшими значениями тайм-аутов, чем корректирующие протоколы транспортного уровня, такие как TCP Распространение электромагнитных волн

Электромагнитные волны могут распространяться во всех направлениях на значительные расстояния и проходить через препятствия, такие как стены домов. Поэтому проблема совместного использования электромагнитного спектра является весьма острой и требует централизованного регулирования. В каждой стране есть специальный государственный орган, который (в соответствии с рекомендациями ITU) выдает лицензии операторам связи на использование определенной части спектра, достаточной для передачи информации по определенной технологии. Лицензия выдается на определенную территорию, в пределах которой оператор монопольно использует закрепленный за ним диапазон частот. При выдаче лицензий правительственные органы руководствуются различными стратегиями. Наиболее популярными являются три: конкурс, лотерея, аукцион. Лицензирование (Выделение частот)

Участники конкурса операторы связи разрабатывают детальные предложения. В них они описывают их будущие услуги, технологии, которые будут использоваться для реализации этих услуг, уровень цен для потенциальных клиентов и т. п. Затем комиссия рассматривает все предложения и выбирает оператора, который в наилучшей степени будет соответствовать общественным интересам. Сложность и неоднозначность критериев выбора победителя в прошлом часто приводили к значительным задержкам в принятии решений и коррупции среди государственных чиновников, поэтому некоторые страны, например США, отказались от такого метода. В то же время в других странах он все еще используется, чаще всего для наиболее значимых для страны услуг, например развертывания современных систем мобильной связи 3G. Лотерея это наиболее простой способ, но он также не всегда приводит к справедливым результатам, поскольку в лотерее могут принимать участие и «подставные» операторы, которые не собираются вести операторскую деятельность, а хотят просто перепродать лицензию. Аукционы сегодня являются достаточно популярным способом выявления обладателя лицензии. Они отсекают недобросовестные компании и приносят немалые доходы государствам. В связи с бумом вокруг мобильных систем 3G многие государства хорошо пополнили свои бюджеты за счет подобных аукционов. Лицензирование (Выделение частот)

Существуют также три частотных диапазона, 900 МГц, 2.4 ГГц и 5 ГГц, которые рекомендованы ITU как диапазоны использования без лицензирования. Эти диапазоны предназначены для использования промышленными товарами беспроводной связи общего назначения, например устройствами блокирования дверей автомобилей, научными и медицинскими приборами. В соответствии с назначением эти диапазоны получили название ISM-диапазонов (Industrial, Scientific, Medical промышленность, наука, медицина). Диапазон 900 МГц является наиболее «населенным». Это и понятно, низкочастотная техника всегда стоила дешевле. Сегодня активно осваивается диапазон 2,4 ГГц, например, в технологиях 1ЕЕЕ и Bluetooth. Диапазон 5 ГГц только начал осваиваться, несмотря на то, что он обеспечивает более высокие скорости передачи данных. Обязательным условием использования этих диапазонов на совместной основе является ограничение максимальной мощности передаваемых сигналов уровнем 1 Ватт. Это условие ограничивает радиус действия устройств, чтобы их сигналы не стали помехами для других пользователей. Лицензирование (Выделение частот)

По двухточечной схеме могут работать беспроводные каналы различного назначения, использующие различные диапазоны частот: Радиорелейные линии связи. Такую линию образуют несколько башен, на которых установлены параболические направленные антенны (рис ). Каждая такая линия работает в микроволновом диапазоне на частотах в несколько гигагерц. Направленная параболическая антенна концентрирует энергию в узком пучке, что позволяет передавать информацию на значительные расстояния, обычно до 50 км. Высокие башни обеспечивают прямую видимость антенн. Такие линии могут быть как магистральными, так и линиями доступа (в последнем случае они имеют чаще всего один канал). Операторы связи часто используют такие линии, когда прокладка оптического волокна либо невозможна (из-за природных условий), либо экономически невыгодна. Беспроводные системы Двухточечная связь

Рис Радиорелейная линия связи Беспроводные системы Двухточечная связь

Радиорелейная линия связи может использоваться в городе для соединения двух зданий или трансляции беспроводной линии связи за пределы города. Параболические антенны устанавливаются на крышах высотных домов. В случаях, когда высокая скорость не нужна (например, нужно соединить небольшой сегмент локальной сети с основной локальной сетью предприятия), то здесь могут применяться радиомодемы, работающие в АМ- диапазоне. Для связи двух зданий может также использоваться лазер, обеспечивая высокую информационную скорость (до 155 Мбит/с), но только при соответствующем состоянии атмосферы. Для расстояний в пределах одного помещения могут использоваться как диапазон инфракрасных волн (рис , а), так и микроволновый диапазон (рис , б). Здесь двухточечная линия связи используется для соединения двух компьютеров. Такая линия образует простейший сегмент локальной сети, поэтому расстояния и мощности сигнала здесь принципиально иные. Беспроводные системы Двухточечная связь

Рис Беспроводная связь двух компьютеров Беспроводные системы Двухточечная связь б) Микроволны

Связь одного источника и нескольких приемников. (Фиксированный доступ) Организация доступа, при которой многочисленные пользовательские терминалы соединяются с базовой станцией (Base Station BS). Схема одного источника и нескольких приемников используются как для фиксированного доступа, так и для мобильного. При фиксированном доступе оператор связи использует высокую башню (возможно, телевизионную), чтобы обеспечить прямую видимость с антеннами, установленными на крышах зданий своих клиентов. Для экономии обычно применяют антенны, захватывающие определенный сектор, например в 45°. Тогда за счет нескольких антенн оператор может обеспечить связь в пределах полного сектора в 360°, конечно, на ограниченном расстоянии (обычно в несколько километров). Рис Пользователи линий доступа могут обмениваться информацией только с базовой станцией, а она, в свою очередь, транзитом обеспечивает взаимодействие между отдельными пользователями. Базовая станция обычно соединяется проводной связью с проводной частью сети, обеспечивая взаимодействие с пользователями других базовых станций или пользователями проводных сетей. Поэтому базовая станция также называется точкой доступа (Access Point, АР). Беспроводные системы Связь нескольких абонентов с базовой станцией.

Рис Фиксированный беспроводный доступ. Беспроводные системы Связь нескольких абонентов с базовой станцией.

Связь одного источника и нескольких приемников. (Мобильный доступ) В большинстве схем мобильного доступа используется сегодня принцип сот, которые представляют собой небольшие по площади территории, обслуживаемые одной базовой станцией. Принцип разбиения всей области охвата сети на небольшие соты дополняется идеей многократного использования частоты. На рис показан вариант организации сот при наличии всего трех частот, при этом ни одна из соседних пар сот не задействует одну и ту же частоту. Многократное использование частот позволяет оператору экономно расходовать выделенный ему частотный диапазон, при этом абоненты и базовые станции соседних сот не испытывают проблем из-за интерференции сигналов. Конечно, базовая станция должна контролировать мощность излучаемого сигнала, чтобы две соты (несмежные), работающие на одной и той же частоте, не создавали друг другу помех. Беспроводные системы Связь нескольких абонентов с базовой станцией.

Рис Многократное использование частот в сотовой сети. Беспроводные системы Связь нескольких абонентов с базовой станцией.

Связь одного источника и нескольких приемников. (Мобильный доступ) Небольшие по величине соты обеспечивают небольшие габариты и мощность терминального устройства пользователя. Именно это обстоятельство (а также общий технологический прогресс) позволяет современным мобильным телефонам быть такими компактными. Важной проблемой мобильной линии связи является переход терминального устройства из одной соты в другую. Эта процедура, которая называется эстафетной передачей, отсутствует при фиксированном доступе и относится к протоколам более высоких уровней, нежели физический. Мобильные компьютерные сети пока не получили такого распространения, как телефонные, но принципы организации беспроводных линий связи в них остаются теми же. Беспроводные системы Связь нескольких абонентов с базовой станцией.

В случае схемы с несколькими источниками и несколькими приемниками беспроводная линия связи представляет собой общую электромагнитную среду, разделяемую несколькими узлами. Каждый узел может использовать эту среду для взаимодействия с любым другим узлом без обращения к базовой станции. Так как базовая станция отсутствует, то необходим децентрализованный алгоритм доступа к среде. Чаще всего такой вариант беспроводного канала применяется для соединения компьютеров (рис ). Для телефонного трафика неопределенность в доле пропускной способности, получаемой при разделении среды, может резко ухудшить качество передачи голоса и поэтому не применяется. Сегодня такие сети передают данные со скоростью до 52 Мбит/с в микроволновом или инфракрасном диапазоне. Для связи каждого с каждым используются ненаправленные антенны. Для того чтобы инфракрасный свет распространялся в разных направлениях, применяются диффузные передатчики, которые рассеивают лучи с помощью системы линз. Беспроводные системы Связь нескольких источников и нескольких приемников

Рис Беспроводная многоточечная линия связи Беспроводные системы Связь нескольких источников и нескольких приемников

Типы спутниковых систем. Спутниковая связь используется для организации высоко- скоростных микроволновых протя- женных линий. Для микроволнового диапазона нужна прямая видимость, которую из-за кривизны Земли невозможно обеспечить на больших расстояниях. Спутник, как отражатель сигнала является естественным решением организации линии связи по «прямой видимости». (рис ) Беспроводные системы Спутниковые системы связи. Рис Спутник как отражатель сигнала

Первый спутник, запущенный Советским Союзом в годы холодной войны, обладал очень ограниченными телекоммуникационными возможностями он только передавал радиосигнал «бип-бип», извещая мир о своем присутствии в космосе. Однако успех России в космосе подхлестнул усилия Америки, и в 1962 году она запустила первый телекоммуникационный спутник Telstar-1, который поддерживал 600 голосовых каналов. Со времени запуска первого телекоммуникационного спутника прошло уже более 40 лет, и функции спутника как телекоммуникационного узла, естественно, усложнились. Сегодня спутник может играть роль узла первичной сети, а также телефонного коммутатора и коммутатора/маршрутизатора компьютерной сети. Для этого аппаратура спутников может взаимодействовать не только с наземными станциями, но и между собой, образуя прямые космические беспроводные линии связи. Беспроводные системы Спутниковые системы связи.

Для спутниковой связи союз ITU выделил несколько частотных диапазонов (табл ) Беспроводные системы Спутниковые системы связи. ДиапазонНисходящая частота. ГГц Восходящая частота, ГГц L1,51,51,6 S1,91,92,22,2 C3,7-4,25,925-6,425 Ku11,7-12,214,0-14,5 КaКa ,727,5-30,5

Исторически первым использовался диапазон С, в котором для каждого из дуплексных потоков Земля-спутник (восходящая частота) и спутник-Земля (нисходящая частота) выделяется по 500 МГц достаточно для большого числа каналов. Диапазоны L и S предназначаются для организации мобильных услуг с помощью спутников. Они также часто используются наземными системами. Диапазоны Ku и Ka пока мало «населены» на Земле, их применению препятствует высокая стоимость оборудования, особенно для диапазона Kа. Орбита вращения спутника в общем случае является эллиптической, но для сохранения постоянной высоты над Землей спутники могут переходить на почти круговую орбиту. Сегодня используется три группы круговых орбит, отличающихся высотой над Землей (рис ): геостационарная орбита (Geostationary Orbit, GEO) км.; средневысотная орбита (Medium Earth Orbit, MEO) км.; маловысотная орбита (Low Earth Orbit, LEO) км. Беспроводные системы Спутниковые системы связи.

Рис Типы орбит спутников Беспроводные системы Спутниковые системы связи.

Геостационарный спутник Геостационарный спутник висит над определенной точкой экватора, в точности следуя скорости вращения Земли. Такое положение выгодно: Во-первых, четверть поверхности Земли оказывается с такой высоты в зоне прямой видимости, поэтому с помощью геостационарных спутников просто организовать широковещание в пределах страны или даже континента. Во-вторых, сам спутник неподвижен для наземных антенн, что значительно облегчает организацию связи, так как не нужно автоматически корректировать направление наземной антенны, как это приходится делать для низкоорбитальных и средневысотных спутников. В-третьих, геостационарный спутник находится за пределами земной атмосферы и меньше изнашивается, чем низкоорбитальные и средневысотные спутники. Низкоорбитальные спутники из-за трения о воздух постоянно теряют высоту, и им приходится восстанавливать ее с помощью двигателей. Раньше для работы с геостационарными спутниками в качестве антенн требовались очень большие тарелки (диаметром до 10 м). Установка направленных антенн на спутниках, позволила усилить сигнал, который можно принимать с помощью сравнительно небольших наземных антенн, так называемых миниатюрных апертурных терминалов (Very Small Aperture Terminals, VSAT). Диаметр антенны VSAT составляет около 1 м. Спутниковые системы связи.

Геостационарный спутник К недостаткам геостационарных спутников можно отнести: В связи с большим удалением спутника от поверхности Земли возникают значительные задержки распространения сигнала от 230 до 280 мс. При использовании спутника для передачи разговора или телевизионного диалога возникают неудобные паузы, мешающие нормальному общению. С его круговой орбитой является также плохая связь для районов, близких к Северному и Южному полюсам. Сигналы для таких районов проходят большие расстояния, чем для районов, расположенных в экваториальных и умеренных широтах, и, естественно, больше ослабляются. Место на орбите геостационарного спутника также регулируется союзом ITU. Сегодня наблюдается определенный дефицит таких мест, так как геостационарные спутники не могут располагаться на орбите ближе, чем 2° друг к другу. Из этого следует, что на орбите может находиться не более 180 геостационарных спутников. Так как не все страны в состоянии (пока) запустить геостационарный спутник, то здесь наблюдается та же ситуация, что и в конкурсе на получение определенного диапазона частот, только еще усиленная политическими амбициями стран. Спутниковые системы связи.

Средне- и низкоорбитальные спутники Средне орбитальные спутники обеспечивают диаметр покрытия от до км и задержку распространения сигнала 50 мс. Наиболее известной услугой, предоставляемой спутниками этого класса, является глобальная система навигации (Global Positioning System, GPS). GPS это всеобщая система определения текущих координат пользователя на поверхности Земли или в околоземном пространстве. GPS состоит из 24 спутников, сети наземных станций слежения за ними и неограниченного количества пользовательских приемников-вычислителей. По радиосигналам спутников GPS-приемники пользователей устойчиво и точно определяют координаты. Погрешности не превышают десятков метров. Спутниковые системы связи.

Средне- и низкоорбитальные спутники Достоинства и недостатки низкоорбитальных спутников противоположны соответствующим качествам геостационарных спутников. Главное их достоинство близость к Земле, а значит, пониженная мощность передатчиков, малые размеры антенн и небольшое время распространения сигнала (около мс). Кроме того, их легче запускать. Основной недостаток малая площадь покрытия, диаметр которой составляет всего около 8000 км. Период оборота вокруг Земли такого спутника составляет 1,5-2 часа, и время видимости спутника наземной станцией составляет всего 20 минут. Это значит, что постоянная связь с помощью низкоорбитальных спутников может быть обеспечена, только когда на орбите находится достаточно большое их количество. Кроме того, атмосферное трение снижает срок службы таких спутников до 8-10 лет. Спутниковые системы связи.

Средне- и низкоорбитальные спутники Достоинства и недостатки низкоорбитальных спутников противоположны соответствующим качествам геостационарных спутников. Главное их достоинство близость к Земле, а значит, пониженная мощность передатчиков, малые размеры антенн и небольшое время распространения сигнала (около мс). Кроме того, их легче запускать. Основной недостаток малая площадь покрытия, диаметр которой составляет всего около 8000 км. Период оборота вокруг Земли такого спутника составляет 1,5-2 часа, и время видимости спутника наземной станцией составляет всего 20 минут. Это значит, что постоянная связь с помощью низкоорбитальных спутников может быть обеспечена, только когда на орбите находится достаточно большое их количество. Кроме того, атмосферное трение снижает срок службы таких спутников до 8-10 лет. Если основным назначением геостационарных спутников является широковещание и дальняя связь, то низкоорбитальные спутники рассматриваются как важное средство поддержания мобильной связи. Спутниковые системы связи.

Средне- и низкоорбитальные спутники В начале 90-х годов компания Motorola вместе с несколькими крупными партнерами начала проект Iridium, который имел весьма амбициозную цель создать всемирную спутниковую сеть, обеспечивающую мобильную связь в любой точке земного шара. В 1997 году группа из 66 спутников была запущена, а в 1998 году началась коммерческая эксплуатация системы Iridium. Спутники Iridium действительно покрывают всю поверхность земного шара, вращаясь по 6 орбитам, проходящим через полюсы Земли. На каждой орбите находится по 11 спутников, которые имеют передатчики на частоте 1,6 ГГц с полосой пропускания 10 МГц. Эта полоса расходуется 240 каналами по 41 кГц каждый. За счет многократного использования частот система Iridium поддерживает каналов, организуя системы скользящих по поверхности Земли сот. Для пользователей системы Iridium основным видом услуги является телефонная связь (7 долларов в минуту) и передача данных со скоростью 2,4 Кбит/с. Спутниковые системы связи.

Средне- и низкоорбитальные спутники Спутники Iridium обладают значительным интеллектом, они могут, пользуясь специальными межспутниковыми каналами, передавать друг другу информацию со скоростью 25 Мбит/с. Поэтому телефонный вызов идет от спутникового телефона Iridium прямо на спутник, находящийся в зоне видимости. Затем этот спутник маршрутизирует вызов через систему промежуточных спутников тому спутнику, который в данный момент ближе к вызываемому абоненту. Система Iridium представляет собой сеть с полным собственным стеком протоколов, который обеспечивает всемирный роуминг. К сожалению, коммерческие успехи Iridium оказались очень скромными, и через два года своего существования компания обанкротилась. Расчет на мобильных телефонных абонентов оказался неверным к моменту начала работы наземная сеть сотовой связи уже покрывала большую часть территории развитых стран. А услуги по передаче данных со скоростью 2,4 Кбит/с не соответствовали потребностям пользователей конца 20-го века. Спутниковые системы связи.

Средне- и низкоорбитальные спутники Другой известной системой низкоорбитальных спутников является Globalstar. В отличие от Iridium 48 низкоорбитальных спутников Globalstar выполняют традиционные для геостационарных спутников функции принимают телефонные вызовы от мобильных абонентов и передают их ближайшей наземной базовой станции. Маршрутизацию вызовов выполняет базовая станция, которая передает вызов базовой станции, ближайшей к спутнику, в зоне видимости которого находится вызываемый абонент. Меж спутниковые каналы не используются. Помимо телефонных разговоров Globalstar также передает данные со скоростью 4,8 Кбит/с. Еще одна LEO-сеть Orbcomm предоставляет сервис, ориентированный на передачу данных. К сожалению, доставка сообщений осуществляется не в режиме реального времени. Если спутник невидим, терминал Orbcomm просто хранит пакеты, пока космический аппарат не войдет в зону видимости. Это приводит к чрезвычайно значительной неравномерности в передаче данных. Вместо привычных для пользователей Интернета задержек в доли секунды, в этой сети паузы иногда измеряются минутами. Спутниковые системы связи.

Сегодня, когда стало ясно, что мобильная телефония будет поддерживаться в основном наземными сотовыми сетями, ориентация многих спутниковых систем меняется, на первый план выходит предоставление скоростного доступа в Интернет. В число таких систем входит LEO-система Teledesic, одним из основателей которой является Билл Гейтс. В этой системе, создаваемой с начала 90-х годов, спутники представляют собой полноценные маршрутизаторы, соединенные межспутниковыми каналами 64 Кбит/с. Создаются также системы доступа в Интернет на основе геостационарных спутников. К таким системам относятся Spaceway, Astrolink, Euro Skyway. Они ориентированы на использование антенн VSAT и обещают предоставлять пользователям каналы 2-20 Мбит/с. Спутниковые системы связи.