Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2024

составляет примерно 170 км, но если устройство IoT перемещается за пределы этой зоны, то его обслу- живание может быть сделано, на- пример, перспективной спутнико- вой сетью “Марафон IoT”. Примем, что параметры абонентских устройств IoT полностью иден- тичны, а каналы приема и передачи имеют временное разделение. Число каналов, которые можно раз- местить в одном луче в полосе 863– 870 МГц, равно примерно 35. Соот- ветственно, в приемных лучах может быть организовано до 140 ка- налов. При принятых исходных данных оценка энергетики радиолиний при- ведена в табл. 5 и 6. Расчеты пока- зали, что возможно применить самый высокий коэффициент рас- ширения спектра SF = 5 (Spreading Factor – скорость изменения ча- стоты в ЛЧМ-импульсе. В специфи- кации LoRaWAN указано шесть видов, от SF7 до SF12: чем выше значение SF, тем медленнее пере- даются данные, но тем выше веро- ятность распознавания ошибок), что необходимо для контроля и управления БПЛА. В совокупности на одном частотном канале может быть обеспечена поддержка и конт- роль до 40 БПЛА (работа в Классе С при непрерывной посылке паке- тов объемом до 200 байт с циклич- ностью примерно 7 секунд), нахо- дящихся одновременно в рабочей зоне сети HAPS. При этом число устройств IoT, которые не требуют работы в реальном времени, может достигать десятков тысяч в сети. Данные табл. 5 и 6 показывают, что возможно обеспечение энергетиче- ского запаса до 20 дБ, что позво- ляет предоставить сервис IoT- устройств и в закрытых помеще- ниях. Э нергетические характеристики радиолиний “БПЛА – HAPS” Целевая полезная нагрузка БПЛА может быть разнообразной, вплоть до передачи радиолокационных дан- ных при использовании достаточно крупных БПЛА. Примем в расче- тах, что минимальная масса БПЛА составляет 3 кг. Это условие накла- дывает ограничение на массу и по- требление аппаратуры радиолинии в направлении HAPS. Примем также, что высота полета БПЛА со- ставляет не более 500 м. В этом случае диапазон частот ра- диолиний может быть принят анало- гичным, как и для функционирова- ния смартфона. Соответственно, и аппаратура БПЛА должна иметь параметры, аналогичные смарт- фону. Тогда и скорость передачи целевой информации достигнет не менее 45 Мбит/c. Как показано во многих публикациях, такая ско- рость передачи достаточна для ре- шения большинства задач. Следует отметить, что приведенные данные справедливы для скоростей полета БПЛА примерно до 250 км/час (не- обходимо сказать, что это требует более детального расчета, уточнения и экспериментального подтвержде- ния). Если скорость БПЛА будет существенно выше, то следует пе- рейти в диапазон частот 868 МГц и использовать технологию LoRa. В этом случае скорость передачи в линиях связи составит не более 10 кбит/c. В соответствии с новыми частот- ными распределениями предпола- 76 Параметр HAPS Устройство IoT Высота, км 5 0 Частота радиолинии, МГц 863 Рабочая полоса частот канала (луча), МГц 125 Усиление луча, дБи 0 - Мощность передатчика луча, Вт 1 - Усиление антенны устройства IoT, дБи - 0 Шумовая температура приемника смартфона, К - 1200 Достигаемые значения SNR, дБ максимум минимум - - 12,5 9,5 Таблица 6 Э нергетика радиолиний “устройство IoT – HAPS” Э нергетика радиолиний “HAPS – устройство IoT” Таблица 5 Параметр Устройство IoT HAPS Высота, км 0 5 Частота радиолинии, МГц 863 Рабочая полоса частот канала (луча), МГц 125 Усиление луча, дБи - 6 Мощность передатчика луча, Вт 0,025 - Усиление антенны устройства IoT, дБи 0 - Системная шумовая температура приемника, К - 600 Достигаемые значения SNR, дБ максимум минимум - - 5,4 2,4 В Арктике актуально создавать зону обслуживания из набора несколько десятков мелких зон обслуживания (“пятен”), но такие зоны обслуживания достаточно просто могут быть созданы именно платформами на высоте примерно до 7 км.