Занятие 1 «Назначение вссс, ее организационно-техническое построение.» Назначение вссс, ее организационно-техническое построение

1. 
   Назначение ВССС , ее организационно-техническое построение.
   

Система спутниковой связи – комплекс технических средств, предназначенных для обеспечения передачи информации на большие расстояния.

В состав системы спутниковой связи входят следующие основные элементы земные станции и центры спутниковой связи, образующие группировку земных средств спутниковой связи;

• 
  космические аппараты, имеющие в своем составе ретрансляторы связи, образующие орбитальную группировку средств спутниковой связи;
  
• 
  центр управления системой спутниковой связи;
  
• 
  наземный центр управления космическими аппаратами;
  
• 
  ракетно-космический комплекс.
  

Земные станции спутниковой связи представляют собой комплекс аппаратуры связи, включающий приемо-передающее оборудование (радиопередающее и радиоприемное устройства), аппаратуру каналообразования, антенно-фидерное устройство с системой наведения на космический аппарат и другое оборудование. Земные станции могут образовывать от одного до десятков дуплексных цифровых каналов и обеспечивать одновременную работу со многими корреспондентами. Количество образуемых земной станцией каналов и направлений связи определяется ее предназначением.

Центры спутниковой связи представляют собой организационно-технические комплексы, предназначенные для обеспечения связи в высших звеньях управления. Они могут состоять из нескольких типовых земных станций или специально создаваемых комплексов аппаратуры. Центры спутниковой связи по своим возможностям обеспечения связи, как правило, превосходят земные станции.

Для решения широкого круга задач по управлению войсками создаются различные станции и центры спутниковой связи.

Земные станции и центры спутниковой связи могут быть стационарными и мобильными. Стационарные станции и центры размещаются в специальных технических зданиях (незащищенные) или в подземных объектах (защищенные).

Отличительной особенностью мобильных станций спутниковой связи является возможность оперативного транспортирования к месту развертывания и автономной работы в полевых условиях или в составе подвижного пункта управления. Основную группу таких станций образуют полевые станции, устанавливаемые на автомобилях, бронеобъектах, перевозимые в контейнерах и носимые. Эти станции имеют автономную систему электропитания и систему жизнеобеспечения. К мобильным станциям относятся и станции из состава подвижных пунктов управления (воздушных, железнодорожных), а также станции, размещаемые на самолетах и кораблях. Мобильные центры спутниковой связи создаются на базе мобильных станций.

На вооружении находятся десятки типов станций спутниковой связи, а все центры отличаются друг от друга по оперативно-техническому построению, что определяется спецификой решаемых ими задач. Однако, как правило, все станции и центры спутниковой связи комплектуются унифицированными комплексами аппаратуры.

В настоящее время для обеспечения спутниковой связи используются земные средства первого и второго поколений. Средства первого поколения образуют комплекс спутниковой связи «Кристалл», второго – «Ливень», «Легенда» и «Барьер-Т».

Космические аппараты с ретрансляторами связи на борту обеспечивают одновременную работу большого числа земных станций друг с другом. Основную роль при этом играет ретранслятор с комплектом приемных и передающих антенн. Простейший ретранслятор представляет собой приемо-передающее устройство, с помощью которого улавливаемые приемной антенной слабые сигналы земных станций выделяются из шумов в приемном устройстве, переносятся по частоте во избежание возбуждения ретранслятора, усиливаются в передающем устройстве и передаются с помощью передающей антенны в направлении Земли. Остальное оборудование космического аппарата – это системы электропитания и жизнеобеспечения ретранслятора. На практике применяются и более сложные ретрансляторы, в которых сигналы земных станций демодулируются и объединяются в единый групповой сигнал, передаваемый на Землю.

В состав системы спутниковой связи входят несколько космических аппаратов на геостационарной орбите типа «Грань» и «Глобус-1». Космические аппараты типа «Грань» обеспечивают работу земных станций комплекса «Кристалл», а космические аппараты типа «Глобус-1» - земных станций комплексов «Ливень» и «Легенда». Каждый космический аппарат обслуживает определенную часть земной поверхности (зону). Зона обслуживания космического аппарата определяется положением самого аппарата относительно Земли и используемой антенной. Точки, в которые выводятся данные космические аппараты, определены международными соглашениями.

Космические аппараты на геостационарной орбите не обеспечивают работу земных станций из высокоширотных районов, поэтому для решения этой проблемы в состав системы спутниковой связи включены космические аппараты типа «Молния-3» на высокоэллиптических орбитах, с которых эти районы хорошо «видны». Космические аппараты на высокоэллиптических орбитах совершают один виток вокруг Земли за 12 часов, причем использование его для связи возможно только в течение 6 часов. Поэтому для обеспечения круглосуточной работы необходимы 4 аппарата данного типа, образующие так называемую «четверку».

В состав системы могут входить несколько «четверок», что позволяет обеспечить работу большого числа станций. Космические аппараты типа «Молния-3» предназначены для работы земных станций комплекса «Кристалл».

Центр управления спутниковой связи предназначен для управления всеми элементами системы в процессе ее функционирования. Основными задачами центра являются: разработка данных спутниковой связи и доведение ее до всех станций системы; контроль за работой системы и передачи команд об изменении работы ее элементов; взаимодействие с наземным комплексом управления космическими аппаратами.

Наземный комплекс управления предназначен для управления космическими аппаратами, выведенными на орбиту, в течение всего жизненного цикла данного аппарата. Управление космическим аппаратом включает в себя управление системами обеспечения космического аппарата и управление режимами работы ретранслятора связи, входящего в его состав. В состав НКУ входят сеть наземных научно-измерительных пунктов и пункт управления. Сеть научно-измерительных пунктов, в состав которой входят отдельные научно-измерительные пункты, расположенные в различных точках, обеспечивает сбор информации о траектории полета и техническом состоянии каждого космического аппарата и при необходимости – коррекцию траектории полета и изменение отдельных параметров. Центральный пункт управления осуществляет координацию работы сети. Результаты траекторных измерений и контроля технического состояния аппаратов от научно-измерительных пунктов через центральный пункт управления передаются системой спутниковой связи, где эти данные используются при планировании спутниковой связи. По запросам центра управления системой спутниковой связи через центральный пункт управления на сеть наземных научно-измерительных режимов работ ретрансляторов, установленных на космических аппаратах.

Ракетно-космический комплекс предназначен для выведения космических аппаратов на орбиту. В состав ракетно-космического комплекса входят: стартовые площадки, ракеты-носители и центр управления. Для вывода космических аппаратов на высокоэллиптическую и геостационарную орбиты могут использоваться различные стартовые площадки и ракеты-носители. Тип ракеты-носителя также определяется массогабаритными характеристиками выводимого на орбиту космического аппарата. Центр управления ракетно-космического комплекса обеспечивает управление запуском и выведением космического аппарата на орбиту.

2. 
   Общая характеристика земных станций спутниковой связи (ЗС СС)
   

В указанном смысле доступ абонентов УС ПУ к системе КС осуществляется по принципу временного разделения каналов абонентов.

В свою очередь, СКС как корреспонденты сетей используют для ретрансляции сигналов один КА, движущийся по орбите, при этом применяется частотный, частотно-временной, частотно-кодовый МД.

Являясь доступной для средств РЭП противника, ВСКС должна обеспечить передачу заданных объемов информации в условиях преднамеренных помех, по входу как ретранслятора (на участке ЗС-РС), так и ЗС (на участке распространения РС-ЗС).

Оборудование СКС условно может быть разделено на группы, объединяемые общностью выполняемых функций:

- высокочастотное, предназначенное для формирования, линейного преобразования, усиления, излучения и приема ВЧ колебаний, манипулированных групповым потоком, т.е. реализующее доступ к РС;

- низкочастотное для объединения (разделения) индивидуальных абонентских сигналов в групповой поток, его кодирования (декодирования), анализа занятости и выбора свободных каналов КС, согласования абонентских сигналов и привязки к оконечным абонентским устройствам, т.е. доступа абонентов к системе;

аппаратура повышения помехозащищенности групповых потоков, обеспечивающая формирование и свертку широкополосных сигналов;

- аппаратура подсистемы автоматизированного управления, выполняющая функции наведения и сопровождения антенной ЗС движущегося РС, контроля и анализа работоспособности аппаратуры станции, местного и дистанционного управления режимами работы, ведения формализованной служебной связи, автоматического установления связи на радиолиниях с предоставлением ресурса по требованию.

Обобщенная структурная схема ЗС КС.

Высокочастотное оборудование СКС включает в себя ряд элементов:

1.Антенно-фидерный тракт в составе:

- приемопередающей антенны - сегмента параболоида вращения;

- опорно-поворотного устройства (ОПУ), обеспечивающего ориентацию антенны по азимуту и углу места;

- фидеров тракта передачи и приема;

- поляризационного селектора (ПС), ослабляющего влияние тракта передачи на тракт приема.

2.Передающее устройство, состоящее из возбудителя, усилителя мощности (УМ) и их источников питания. Для переключения передающих устройств различных частотных диапазонов и повышения эксплуатационной надежности в составе СКС, как правило, имеются основной и резервный УМ каждого поддиапазона. Резервный УМ может находится в "холодном" или "горячем" состоянии. Для "горячего" резервирования используется эквивалент антенны (ЭА), который подключается к резервному УМ с помощью СВЧ переключателя.

3.Проверку станции на "себя" без излучения во всех режимах работы, в том числе и в режимах с обработкой помехозащищенных сигналов на борту РС, обеспечивает имитатор борта - аппаратура автономной проверки (ААП). Она осуществляет сдвиг частоты из диапазона передачи в диапазон приема ЗС, "свертку" сигнала ППРЧ, имитацию группового сигнала РС и его вторичную модуляцию ПСП с заданной тактовой частотой.

4.Приемный ВЧ тракт, представленный входным устройством с широкополосными малошумящими усилителями (МШУ) и предварительными преобразователями частоты (ППЧ), которые выполняются широкополосными и обеспечивают прием во всем частотном диапазоне. При одновременном приеме в двух частотных диапазонах входное устройство (ВУ) будет содержать два блока МШУ и ППЧ. С целью снижения энергетических потерь ВУ размещают в непосредственной близости к антенне.

Перенос СВЧ сигнала на первую ПЧ осуществляется с помощью опорного колебания, поступающего от первого гетеродина (ГТ-1), работающего совместно с блоком опорных частот (БОЧ). Полоса пропускания на ПЧ-1 совпадает с частотной полосой ствола РС, поэтому ГТ-1 выполняет функцию своеобразного СВЧ коммутатора, обеспечивающего выбор номера ствола РС в частотном диапазоне приема СКС. Функциональная значимость ВУ требует его высокой эксплуатационной надежности, в силу чего основные устройства приемного тракта (МШУ, ГТ-1, БОЧ) резервируются с возможностью автоматического переключения цепей при отказе основного тракта.

Низкочастотное оборудование станций состоит из несколько частей:

- модема в составе модулятора, формирующего на ПЧ-1 спектр сигнала с ЧМ или ФМ;

- демодулятора, выделяющего из частотного (фазо-) манипулированного сигнала на ПЧ-2 видеопоследовательность группового сигнала;

- переходных устройств линейных (ПУЛ) передачи и приема для кодирования (декодирования) входных (выходных) видеопоследовательностей по закону ОФТ и преобразования биимпульсных сигналов в униполярные на передаче и обратно - на приеме, декодер Витерби, подключаемый для реализации алгоритма свертки избыточного сверточного кода в надпороговой области с целью повышения помехоустойчивости видеосигналов;

- аппаратуры временного объединения и разделения каналов (АВОРК), предназначенную для объединения асинхронных абонентских цифровых сигналов засекреченных телефонных, телеграфных, факсимильных сообщений и передачи данных в единый синхронный сигнал на передаче и разделение синхронных групповых потоков на абонентские последовательности. Входные и выходные сигналы АВОРК для повышения помехоустойчивости имеют биимпульсную форму;

- аппаратуры преобразования дискретных сигналов (АПДС) (устройства преобразования сигналов, передаваемых по каналам тональной частоты УПС-ТЧ), обеспечивающую сопряжение цифровых входов (выходов) среднескоростных В = 1,2; 2,4; 4,8 кБод каналов АВОРК с каналами тональной частоты на линиях привязки к УС;

- аппаратуры предоставления ресурса пропускной способности радиолиний КС по требованию (АРАТС), обеспечивающую в специальных режимах работы станции - автоматической космической связи (АКС) анализ занятости ресурса системы, выбор свободной единицы, формирование служебных сигналов "Вызов-подтверждение" и подключение абонентов к выбранным каналам КС на требуемых направлениях.

Аппаратура повышения помехозащиты (АПЗ) радиосигналов может бытьприменена на РЛКС в стволах как с ПР, так и в стволах с ОСБ.

На радиолиниях с ПР используют АПЗ, построенную по принципу ФМ ПСП, реализующую многостанционный доступ с частотно-кодовым различением сигналов. Применение широкобазовых сигналов приводит к резкому снижению пропускной способности линий и ВСКС.

В радиолиниях КС с ОСБ можно применять различные методы формирования помезозащищенных сигналов, например на участке ЗС-РС - ППРЧ, а на РС-ЗС - фазовую манипуляцию объединенного сигнала псевдослучайной последовательностью (ФМ ПСП). Это позволяет достичь требуемых показателей помехозащищенности без снижения пропускной способности радиолиний, сетей и системы КС в целом.

Подсистема автоматизированного управления (ПАУ) станции базируется на специализированной цифровой вычислительной машине (СЦВМ) аппаратуры программного наведения (АПН) и автосопровождения (АС), управляющей положения антенны, и управляющем вычислительном комплексе (УВК) в составе основной и резервной микроЭВМ.

На ПАУ станции возлагаются также функции обеспечения формализованной служебной связи как по каналам РЛКС с корреспондентами сети, так и по каналам линий привязки в сторону УС.

Управление режимами работы станции и отдельных устройств осуществляется с клавиатуры УВК в диалоговом режиме.

Кроме указанных основных элементов в состав станции могут входить:

- аппаратура передачи данных (АПД) на 2...4 канала для взаимодействия с АСУС соответствующего звена управления;

- засекречивающая аппаратура телефонных переговоров, используемая для обеспечения оперативной связи и ведения служебных переговоров с корреспондентами сети КС и механиками оконечной аппаратуры;

- устройства коммутации каналов и групповых потоков;