Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2022

3. Для обеспечения требуемой для современных и перспективных си- стем связи пропускной способности от нескольких сотен Мбит/с до 1 Гбит/с использование для HAPS- платформ на высоте в 20 км потре- буется обеспечение этой пропуск- ной способности канала связи между платформами и геостацио- нарными ретрансляторами (или спутниками “Экспресс РВ”), что в ближайшем будущем просто не- возможно. В таких условиях рациональным вариантом построения сети связи в Арктике является использование привязных HAPS-платформ на более низкой высоте в 5–7 км и их интеграции с наземными магист- ральными сетями связи и, в от- дельных случаях, со спутнико- выми сетями связи (ССС), исполь- зуя их в основном в качестве ре- зервной опорной сети. В этом слу- чае в качестве HAPS-платформ возможно применение типовых технологических решений, зареко- мендовавших себя на практике как высоконадежные летательные средства, в которых на протяже- нии десятилетий были отработаны все основные технологии. Плат- формы на такой высоте стоят на порядок ниже, чем на высоте 20 км. И пожалуй, главным до- стоинством такого варианта яв- ляется использование электропи- тающих тросов или размещение на привязной платформе менее опас- ной и надежной энергетической установки. Очевидно, что для обеспечения того же размера зоны обслужива- ния, что и платформ на высоте 20 км, потребуется разместить не- сколько платформ на высоте 5 км. Но, в общем, в Арктике не требу- ется создание сплошной зоны об- служивания, так как распределе- ние численности населения в этом регионе крайне неравномерное. Фактически, население в Арктике сосредоточено в большинстве своем в пределах 100 км от круп- ных населенных пунктов. То есть в Арктике актуально создавать зону обслуживания из набора не- скольких десятков мелких зон об- служивания (“пятен"), но именно такие зоны обслуживания доста- точно просто могут быть созданы именно платформами на высоте 5–7 км. При размещении HAPS на высоте h = 5 км энергетический выигрыш по сравнению с высотой в 20 км составит (20/5) 2 = 16 раз (12 дБ). Строго говоря, это кажущийся вы- игрыш, так как в действительно- сти, как это показано в [2], если зафиксировать размеры зоны об- служивания, то HAPS на высоте h = 5 км из-за более широкой диа- граммы направленности бортовых антенн проигрывает в энергетике радиолиний по сравнению с HAPS на высоте h = 20 км. Тем не менее этот выигрыш в 12 дБ может быть обеспечен покрытием зоны обслу- живания HAPS на h = 20 км, при- меняя две-три HAPS-платформы с размещением их на h = 5 км и обеспечением скорости передачи информации не менее 100 Мбит/с. Как уже было сказано выше, в Арктике и нет необходимости создавать большие сплошные зоны обслуживания. Конфигурация комбинированной сети связи показана на рис. 1 и включает: 1. Сеть привязных HAPS-платформ, размещаемых на высоте 5–7 км (в специальных случаях и на высоте примерно 20 км), в состав которых входят в общем случае: l базовые станции 4G, размещае- мые на борту или на Земле, в за- висимости от места размещения платформы и сценария ее функ- ционирования; l бортовое оборудование фидерных линий связи с наземными стан- циями-шлюзами (gateway), кото- рыми могут быть, в частности, и базовые станции сотовой связи в крупных городах Арктики, свя- занных магистральными ВОЛС с сетями основных операторов связи РФ; l приемо-передающая бортовая ап- паратура с датчиками/сенсорами системы IoT; l бортовая аппаратура линий связи между HAPS-платформами в Q-/V- или оптическом диапазоне с про- пускной способностью от 10 Гбит/с; l бортовое или наземное оборудова- ние системы “ГЛОНАСС” для управления платформой и антен- нами межплатформенной и, в от- дельных случаях, спутниковыми линиями связи; l бортовое оборудование в Ku- диапазоне (14/12 ГГц) или в Kа-диапазоне (30/20 ГГц) для организации резервных, а в от- дельных случаях и основных, линий связи с геостационар- ными (“Ямал” или “Экспресс”) или негеостационарными (“Экс- пресс-РВ”) спутниками-ретранс- ляторами. 2. Несколько наземных приемо-пе- редающих станций в отдельных го- родах Арктики, имеющих доступ к магистральным ВОЛС основных операторов связи РФ с привязкой к ТфОП, фиксированным и сотовым сетям связи, сети Интернет, ведом- ственным сетям передачи данных, спутниковым сетям связи и выпол- няющих функции сетевых шлюзов (gateway) для сети связи на базе HAPS-платформ. 3. Навигационной системы “ГЛО- НАСС”. 54 Б юджет радиолинии “HAPS ( h = 20км) – абонент” Параметр Значение Полоса частот, МГц 5 Рабочая частота, МГц 1800 Тип дуплекса TDD Число поднесущих 300 Циклический префикс Нормальный Модуляция 64QAM/16QAM/QPSK Предельная скорость потока 25 Мбит/с Мощность передатчика, дБм 43 Усиление антенны, дБи 18 ЭИИМ, дБи 61 Чуствительность приемника, дБм -77…-103 Доустимые потери на линии связи, дБ 138…164 Потери на участке до границы зоны, дБ 135 Таблица 2