Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2016

В период 2012– 2015 гг. в прессе о п у б л и к о в а н о множество сообщений о начале раз- работки многоспутниковых низко- орбитальных систем в Ku- и Ka-диа- пазонах, которые обозначают LEO- HTS. Их спутниковые группировки исчисляются сотнями и даже ты- сячами малых спутников связи с высокой пропускной способ- ностью. Только в период с ноября 2014 г. по ноябрь 2015 г. в ITU за- явлено 20 спутниковых сетей с общей численностью в сотни тысяч спутников на негеостационарных ор- битах LEO/MEO/HEO [1, 2]. Особый интерес к таким системам, судя по заявлениям их инвесторов, связан с возможностью достижения высоких технико-экономических по- казателей. Действительно, из публи- каций предварительных данных о системах LEO-HTS можно сде- лать вывод, что себестоимость их ресурса сравнима с будущими гео- стационарными системами HTS или ниже [3]. Уверенность инвесторов в востребованности спутникового ре- сурса основывается на активном росте сотовых сетей 4G и прогнозах активного развития 5G. Кроме того, заявлено о прямом подключении ин- дивидуальных абонентов как о вто- рой основной целевой задаче. Следует отметить, что в начале 2000-х гг. были известны проекты Teledesic (Ka), SkyBridge (Ku) и др., подобные современным про- ектам LEO-HTS. Но ни один из этих проектов не дошел до практи- ческой реализации. Инвесторам современных проектов LEO-HTS часто задают вопрос, чем современные проекты лучше систем Teledesic и SkyBridge? Ответ всегда примерно одинаковый – сегодня технологии спутниковой связи про- двинулись вперед. Масса спутников может быть снижена в несколько раз при большем потенциале их пропускной способности. Производ- ство спутников предполагается на основе их серийности. Это позво- ляет достичь стоимости $500 тыс. за спутник и ниже. Стоимость услуг по запуску спутников снижается. В ре- зультате эквивалентная себестои- мость Мбит/с ожидается суще- ственно ниже, чем в системах Teledesic и SkyBridge. Но одним из основных аргумен- тов в пользу перспективности новых систем LEO-HTS, который отмечают инвесторы, является до- стижение (видимо, к моменту за- пуска спутников в 2018–2020 гг.) предельно низких ценовых пара- метров абонентских спутниковых терминалов (примерно $100–300 в системе SpaceX, [4, 10]). При- чем в качестве антенн с электри- ческим сканированием луча в або- нентских терминалах планируется использовать активные фазиро- ванные антенные решетки (АФАР). Естественно, возникает вопрос о реализуемости абонентских терми- налов, снабженных АФАР с требуе- мыми техническими и ценовыми па- раметрами, как минимум в Ku-диа- пазоне частот. Анализ многочисленных публика- ций в области фазированных ан- тенных решеток показал, что нет ни одной публикации, в которой содержались бы сведения, доста- точные для того, чтобы оценить их реализуемость применительно к данной задаче. Более того, по состоянию на ноябрь 2015 г. нет ни одной публикации, которая раскрывает техническое существо заявленных систем LEO-HTS для однозначного определения требо- ваний к фазированным решеткам абонентских терминалов. В из- вестных сообщениях и публика- циях приводятся общие данные [1–5], которые не позволяют од- нозначно оценить конкретные тех- нические параметры. Параметры системы OneWeb частично рас- крыты в публикации [6]. В ней на основе предполагаемых парамет- ров OneWeb представлен анализ ЭМС системы OneWeb c систе- мами BSS. Результаты этого ана- лиза кратко отражены и в [1]. Но следует учитывать, что в процессе продвижения проектов системные параметры быстро трансформи- руются [7]. Некоторые общие параметры си- стем LEO-HTS по состоянию на но- ябрь 2015 г. приведены в табл. 1. Как следует из [5, 8, 9], емкость систем LEO-HTS чрезвычайно ве- лика (достигает десятков Тбит/с) при рекордных заявленных показа- телях себестоимости передачи еди- ницы информации. Прогнозы раз- вития рынка, связанного с систе- мами LEO-HTS, сегодня оптими- стические [9]. Однако для оценки достоверности этих прогнозов не- обходимо оценить проблемы утили- зации этой емкости. В частности, необходима оценка реализуемости абонентского терминала и его цено- вых параметров. Только при дости- жении приемлемой цены абонент- ского терминала $100–300 [4, 10] можно рассчитывать на массовость спроса. Причем основные затраты связаны с фазированной антенной решеткой абонентского терминала. Для оценки реализуемости скани- рующей антенны на основе фазиро- ванной антенной решетки предвари- тельно необходимо провести систем- ный анализ с целью формализации примерного облика системы LEO- HTS. Затем сформировать исход- ные требования к фазированной ан- тенной решетке абонентского терми- нала и определить ее облик. 15 2016 СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ И ВЕЩАНИЕ О бщий вид спутника OneWeb Рис. 1 Проект Диапазон Высота круговой Число спутников Планируемая частот орбиты реализация OneWeb Ku 1200 км – данные 2015 г. 720 – данные ноября 2015 г. 2017–2020 (800/950 км – данные 2014 г.) (всего по программе – 900) SpaceX Ka или Ku 1200 км (по другим Не менее 4025 2018–2020 данным, 1100 км) Samsung W (100 ГГц) 1250 км 4600 После 2020 LeoSat Ka 1400 км 78–108 2019–2020 Yaliny Н.д. 600 км 135–144 2019–2020 О бщие сведения о системах LEO-HTS Таблица 1