ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СПУТНИКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ В УКРАИНЕ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ

February 23, 2013 by admin Комментировать »

Мельник А. М. Украинский НИИ радио и телевидения ул. Бунина, 31, г. Одесса, 65026, Украина тел. 8 048 724 0204 е mail melnik@uniirt.com.ua

Аннотация – Представлены результаты анализа состояния спутниковых телекоммуникаций с обоснованием необходимости построения Национальной системы спутниковой связи (НССС). Предлагается на рассмотрение проект целевой программы создания НССС

I.                                       Введение

в условиях Украины решение проблемы обеспечения юридических и физических лиц доступом к информации, вне зависимости от их месторасположения, в особенности в отдаленных, труднодоступных и других регионах страны со слаборазвитой наземной телекоммуникационной сетью, требует развития спутниковой связи. На протяжении 1998 – 2005 гг. был принят целый ряд государственных документов, которые подтверждали необходимость внедрения и перспективность развития в Украине спутниковых технологий связи. В рамках Комплексной программы создания единой Национальной системы связи и ряде других документов был поставлен вопрос создания Национальной системы спутниковой связи (НССС). Однако, по разным обстоятельствам, мероприятия, прописанные в них, не были реализованы. На современном этапе, исходя из возможностей использования предоставленных Украине частотно-орбитальных ресурсов, необходимости обеспечения национальной безопасности, возможности управления сетями телекоммуникаций и целенаправленного их развития, престижа страны, как космического государства, проблема построения

НССС остается актуальной. Этому свидетельствует недавний Указ Президента Украины [1], которым определяется основное направление развития спутниковых технологий телекоммуникаций, а именно создание НССС.

Построение НССС, как финансово емкой системы со значительными начальными затратами, требует взвешенного государственного подхода и обоснованного выбора варианта системы и путей его реализации на основе анализа мировых тенденций развития, сформированных в Украине предпосылок, потребностей в спутниковых каналах связи и эффективности их использования.

II.       Современное состояние, тенденции развития и эффективность внедрения

Для организации каналов связи преимущественно используются космические аппараты, расположенные на геостационарной орбите (ГСО) [2]. За последнее время в среднем за год на ГСО выводится от 20 до 30 связных космических аппаратов (КА) гражданского назначения. Общее число действующих и планируемых к запуску спутников постоянно растет (рис 1) что подтверждает растущий спрос на спутниковые каналы. На середину мая 2006 г. на ГСО располагалось 284 КА 90 систем спутниковой связи (ССС) 82 операторов из 31 стран. Из общего числа КА 0К0Л035 % не выработало и трети гарантированного ресурса функционирования.

Рис. 1. Тенденции развития спутниковых группировок. Fig. 1. Tendency towards satellite grouping development

3a последние 5 лет появились новые национальные ССС Греции, Пакистана. До 2010 года собственные ССС развернут 44 оператора африканских стран (2 КА Rascom), Казахстан (3 КА Kazsat), Иран (2 КА Zohreh), Венесуэла (Venesat), Вьетнам, (Vinasat), Нигерия (Nigcomsat).

Наблюдается тенденция к укрупнению систем. После приобретения Intelsat части группировки Telstar и слияния с Panamsat (ССС PAS, Galaxy, SBS), недавней покупки SES Global системы NSS и получения полного контроля над ССС Sirius резко выделились операторы Intelsat (США, 49 КА) и SES Global (Люксембург, 40 КА). К числу других крупнейших поставщиков услуг спутниковой связи можно отнести: Eutelsat (Франция, 20 КА), RSCC (Россия, 16 КА), Inmarsat (Великобритания, 12 КА), JSAT (Япония, 10 КА), NASA (США, 10 КА), DirecTV (США, 9 КА), Echostar (США, 9 КА), ISRO (Индия, 8 КА) Telesat (Канада, 7 КА).

Совокупный частотный ресурс ССС за этот период вырос в 1,35 раза и составляет 360 ГГц (информационная емкость до 1200 Гбит/с). В основном используются диапазоны Ки (50,6 % емкостей) и С (37,9 %), весьма заметен прирост ресурсов (в 5,5 раз) в диапазоне Ка (9,2 %).

Определяющим развитие ССС фактором является экономическая эффективность деятельности операторов спутниковой связи. По материалам ежегодного отчета Satellite Industry Association (SIA) на рис. 2 приведены кривые роста доходов фирм, занятых в космической индустрии (общие) и от деятельности в сфере телекоммуникаций в общем и раздельно по видам служб: фиксированной спутниковой службы (ФСС) и

спутниковой службы вещания (ССВ) с оценкой на 2005 г. и прогнозом на 2006 г. Доля доходов от предоставления услуг подвижной спутниковой службы (ПСС) незначительна (2 млрд. ДОЛЛ).

Доходы от спутниковой индустрии (производство спутников, ракет, оборудования, запуск спутников, предоставление каналов) в среднем росли на 12% в год, а в телекоммуникационной сфере – 19 %. За 8 лет прибыль от предоставления спутниковых каналов связи возросла в 3,9 раза, когда от других видов деятельности в 1,6 раза. Если в 1996 г. доля спутниковых служб связи составляла 41 %, то к 2005 году она возросла до 63 %. В настоящее время, львиную часть доходов (81,3%) обеспечивают услуги ССВ, доля остальных служб составляет: ФСС – 15,4%; ПСС – 3,3 %. За 8 лет в ССВ доходы операторов возросли в

5,5      раз, несмотря на то, что в 2001 – 2002 годах цены за использование ресурсов стандартного ствола упали до полутора раз. Внедрение услуг спутникового вещания остается высокорентабельным и перспективным.

Рис. 2. Распределение доходов в сфере космической индустрии.

Fig. 2. Income sharing In the field of space Industry

По прогнозам развития мирового спутникового рынка телекоммуникаций доход от услуг к 2008 году достигнет 103 — 144 млрд. долл. [3].

Несмотря на высокую стоимость ССС, значительные темпы роста доходов от предоставления услуг телекоммуникаций указывают на высокую эффективность данной отрасли связи и свидетельствует о перспективности создания в Украине НССС.

III.      Использование спутниковых систем связи в Украине

По сравнению с данными, приведенного в [2, 4], существенных изменений на рынке спутниковых телекоммуникаций Украины не произошло за исключением степени внедрения спутникового вещания. За последний период количество программ, передаваемых по спутниковым каналам, резко увеличилось: телевизионных с 21 [2] до 36 (используется 45 каналов); радиовещательных с 4 [2] до 10 (используется 16 каналов). По количеству программ, транслируемых через КА, Украина вошла в первую двадцатку стран мира, однако в отличие от них непосредственное вещание, приносящее основную прибыль, практически не развито. Под услуги распределения программ вещания задействовано порядка 230 МГц полосы частот спутниковых каналов. Если принять во внимание используемый ресурс в ФСС 120 МГц [2], то существующих на данный период потребностей достаточно для загрузки малого КА.

Пока еще имеется возможность утверждать о существовании основы для построения земного сегмента нссс.

IV. Перспективы и возможности создания НССС

Для построения национальной системы спутниковой связи необходимо наличие или формирование определенных предпосылок, связанных с наличием:

•            точки стояния на ГСО;

•            потребности украинских пользователей в спутниковых каналах;

•            целесообразности запуска национального спутника, определенной техническими возможностями с учетом стоимости реализации системы и сроков возврата вложенных средств;

•            коммерческой привлекательности системы;

•            соответствующей земной инфраструктурой;

•            имеющейся научно-технической базы;

•            соответствующего нормативно-правового обеспечения.

Как реальные преимуществами разработки НССС на основе национального КА можно рассматривать ряд факторов:

•                   выделенные позиции на ГСО: для ССВ на 38,2°

в.   д. (10 каналов с полосой частот по 27 МГц, каждый); для ФСС на 50,5° в. д. (в диапазоне Ки – 500 МГц и в диапазоне С – 300 МГц);

•            возможность запуска спутника украинской раке- той-носителем;

•            наличие научно-исследовательской, опытно- конструкторской и промышленной баз и опыта по разработке космической платформы;

•            созданная в ходе выполнения работ над проектами «Либщь», ЕССПИ и др., силами операторов спутниковой связи определенная земная инфраструктура.

В силу ряда объективных причин маркетинговые исследования рынка в настоящее время не проводились. Для оценки потребностей в спутниковых каналах можно использовать данные опроса операторов, приведенные в [2, 5]. В качестве аргумента, подтверждающего правомерность использования этих данных, служит сравнение прогнозируемых потребностей на конец 2005 г. (для вещания 200 МГц) с реальной занимаемой полосой частот (для ССВ 230 МГц). К 2010 г. потребности Украины в транспондерах возрастут в 4 раза, что эквивалентно емкости среднего телекоммуникационного спутника. К 2015 г. потребность в ресурсах составит 1,2 – 1,4 ГГц, что соответствует мировой динамике роста частотного ресурса (более 20 % в год) [2].

Как способствующий фактор можно рассматривать принятие Указа Президента [1]. Основные положения концепции и программные положения развития ССС в Украине, рассмотрены в [5, 6].

V.         Пути и варианты построения НССС

При построении НССС основные расходы связаны с космическим сегментом (КС). Возможны несколько варианта реализации и использования КС [2, 5, 6]:

1.          Приобретение и перевод его на точку стояния, выделенную Украине, действующего спутника;

2.          Аренда ресурсов КА существующих систем спутниковой связи;

3.          Разработка или приобретение национального спутника-ретранслятора с последующим запуском на позицию, определенную решениями ВКР-2000 или другую скоординированную позицию;

4.          Совместное использование приобретенного КА несколькими национальными системами спутниковой связи заинтересованных стран.

Вариант с приобретением спутника достаточно широко практиковался в случаях назревших потребностей в спутниковых каналах. Так поступил Пакистан, имеющий общую с Украиной позицию на ГСО. Перспективы использования данного варианта для Украины незначительны по причинам:

•            для продажи обычно предлагаются КА, гарантированный ресурс работы которых заканчивается;

•            достаточно большой стоимости приобретения КА и его перевода,

•            ограниченности технических возможностей ретранслятора из-за выработки ресурсов транспондеров и устаревающих с течением времени технических решений.

Использование ресурсов сторонних ССТ достаточно широко используется при построении телекоммуникационных сетей даже крупными операторами. Кроме значительных платежей за аренду ресурсов ориентация на данный вариант имеет ряд недостатков, связанных с отсутствием возможности управления сетью, возможностью несанкционированного вмешательства и т. д. Однако потребности в услугах ФСС, организация каналов вещания за рубеж и период становления НССС делает аренду неизбежной.

Вариант с созданием совместного КС был связан с наличием общей позиции на ГСО у Администраций связи Бельгии, Нидерландов и Пакистана. Приобретение общего для всех заинтересованных стран КА с нагрузкой, определяемой потребностями стран и полученными ими присвоениями позволило бы для каждой страны в отдельности решить вопросы построения национальных систем при меньших удельных затратах на создание космического сегмента. Положительной стороной данного варианта является сокращение сроков создания КС до одного года. Дополнительное преимущество для Украины заключалось в возможности выведения спутника на ГСО украинскими средствами и управления космическим сегментом. Однако данная, наиболее предпочтительная возможность практически упущена. Сейчас рассматривается вариант с совместным КА, связанный с созданием субрегиональной системы, которая использовала бы частотноорбитальные присвоения стран Восточной Европы. Совместный проект, при таких же затратах со стороны Украины, как на малый спутник, дал бы возможность вывести на ГСО более эффективный средний КА, который бы удовлетворял существующим и перспективным запросам украинских пользователей на спутниковые каналы.

Создание собственного космического сегмента в большей мере отвечает требованиям национальной безопасности, способствует подъему рейтинга Украины, как космической, информационно развитой державы и имеет преимущества для некоторых категорий пользователей, например, банковские структуры, силовые ведомства и т. д. Запуск на ГСО национального спутника позволит Украине получить гарантированный доступ к собственным каналам спутниковой связи, одновременно избегнув арендных выплат заграничным собственникам космических аппаратов.

В [5, 6] рассматривались два варианта создания космического сегмента на основе национального ретранслятора:

–            заказ, приобретение спутника и его запуск;

–            разработка в кооперации с ведущими фирмами собственного спутника и его запуск украинской раке- той-носителем (PH).

Первый подход требует разовых значительных капитальных вложений и сравнительно малого времени для разворачивания ССС, примерно около года. Стоимость КА с запуском и страховкой оценивается в среднем в 150 – 300 млн. долл. в зависимости от объема полезной нагрузки. Стоимость одного спутника может колебаться в пределах от 70 до 200 млн. долл..

Разработка собственного КА имеет ряд преимуществ. Обязательным является использование полезной нагрузки КА (транспондеров) производства ведущих мировых фирм. Разработка платформы для ретранслятора может проводиться украинскими предприятиями в кооперации с ведущими заграничными фирмами. Стоимость создания такого варианта КС с КА на 14-16 стволов (с запуском и страховкой) будет составлять около 140 млн. долл. Производство ряда составляющих КС позволит задействовать национальную индустрию и разместить в Украине до 70 % стоимости работ по проекту. Существенным недостатком разработки национального является увеличение сроков работ по НССС до 4 лет.

С позиции использования частотно-орбитального ресурса возможные следующие сценарии построения НССС:

1)          .  Ориентация на ресурс, который уже выделен Украине для ФСС и ССВ. При этом необходимо разрабатывать или приобрести и выводить на ГСО два КА, в отдельности для каждой службы, что почти вдвое увеличит стоимость КС;

2)          .  Ориентация на новый ресурс на одной позиции. Для этого необходимо либо строить субрегиональную систему, либо заявить и получить на выделенной или на другой позиции необходимый частотный ресурс для обеих служб. Срок его координации может занять от

2  до 7 лет, но стоимость КС будет приблизительно в

1,5   разы ниже первого варианта;

3)          .  Ориентация на отдельный из выделенных ресурсов для службы, имеющей больший приоритет.

Наиболее эффективным вариантом создания КС НССС есть ориентация на получение частотноорбитальных ресурсов для ФСС и ССВ в одной орбитальной позиции, построение за срок, который необходимой для координации, национального КА средней мощности (около 36 стволов) с приобретенной полезной загрузкой.

Недостатками варианта являются проблемы создания субрегиональной системы или получения час- тотно-орбитального ресурса и большой срок введения в действие НССС (от 4до7лет). Главное преимущество варианта заключается в удовлетворении потребностей в спутниковых каналах с перспективой до 2015 года.

Реальным есть также вариант с использованием (арендой) скоординированной точки стояния на ГСО, принадлежащей другим странам или операторам на условии выделения для них части нагрузки.

VI.  О целесообразность создания НССС

Анализ работы и предпосылок создания НССС в других странах показал, что: кажущийся недостаточным объем услуг, обеспечение которых требует использования спутниковых каналов; значительная стоимость проекта; географическое положение страны, особенности рельефа, размеры и так далее, – не играют определяющей роли при решении вопроса о развертывании системы [2]. Примером этому могут быть, Швеция, Норвегия, Израиль, Малайзия, Сингапур (имеют НССС), Вьетнам, Казахстан, Венесуэла, Нигерия..(развертывают спутниковые системы связи. Рентабельность ССС определяется не только национальной телекоммуникационной загрузкой, но и предоставлением каналов операторам других стран. К определяющим также нельзя причислить технические возможности страны. Только совокупность этих условий может однозначно решить вопрос о целесообразности построения НССС. Главными являются вопросы экономической целесообразности создания системы.

Основным является вопрос о инвестициях НССС и возврате вложенных на ее построение средств. Поскольку затраты на реализацию проекта составляют величину порядка до 200 млн. долл. в зависимости от варианта построения, то доказательный ответ на него может быть получен после тщательного техникоэкономического анализа. Это требует маркетинговых исследований рынка спутниковой связи Украины, разработки бизнес-плана, а на первом этапе оценки экономической целесообразности проекта на основе анализа работы действующих ССС.

При использовании и доработке имеющейся земной части системы стоимость НССС определяется только затратами на спутниковый сегмент, величина которых была приведена выше.

В настоящее время украинскими пользователями задействована полоса частот спутниковых каналов, достаточная для загрузки 80 % выделенных Украине ресурсов для ССВ и 4 – 5 стволов в ФСС.

На оплату их аренды в 2005 году при использовании приведенной в [2] оценки стоимости аренды 1 МГц полосы (для ССВ в 50 тыс. долл. США в год, для ФСС

–   25 тыс. долл. в год) ориентировочно затрачено 14 – 15 млн. долл.

По расчетам ГП «Укркосмос» предполагаемые годовые затраты на аренду ресурсов в 2010 г. составят (по ценам Intelsat) 68,838 млн. долл. (без резервирования) или 93,711 млн. долл. (с резервированием).

При использовании варианта 2 построения НССС и условии эффективного использования полосы частот расходы на аренду ресурсов за период 2005 г. – 2015 г. при линейном росте перспективных потребностей пользователей (на 13 % в год [2]) можно оценить в 300 – 380 млн. долл. (при стоимости единицы ресурсов, приведенной в [2]). Доля государственных ведомств и организаций по состоянию на 2005 г. составляет примерно 65 % в ССВ (Концерн РРТ и ДП Укркосмос) и 35 % в ФСС (НКАУ, силовые ведомства, финансовые органы и т. д.). Пропорционально доле будут и затраты на аренду. Таким образом сумма оплаты за аренду только за 10 лет значительно превышает стоимость среднего КА вместе с запуском и страховкой, что подтверждает экономическую целесообразность создания НССС.

Оптимальным для создания НССЗ вариантом есть пересмотр выделенного частотно-орбитального ресурса, получения на той же ли другой позиции нового частотного ресурса, разработка в кооперации и запуск среднего телекоммуникационного спутника. Вероятность использования данного варианту зависит от решения проблемы с получением нового частотного ресурса. Затраты на проект составят до 200 млн. долл., из них в украинскую экономику будет вложен 100 – 140 млн. долл.

Срок гарантированного функционирования КА в среднем 15 лет. Для варианта КА с 10 стволами для

ССВ, что соответствует выделенному Украине частотному ресурсу, и 4 стволами для ФСС (дополнительный ресурс, который необходимо заявлять) нагрузка этого спутника будет полностью задействована в первые годы эксплуатации. При ориентации на ту же стоимость единицы полосы, как в [2] (операторы Eutelsat, NSAB), ожидаемый доход, за это время составит примерно 330 млн. долл. Стоимость такого КА около 140 млн. долл., то есть он окупится за 5 – 6 лет, принося прибыль порядка 190 млн. долл. Для оптимального варианта, при пересмотре выделенных ресурсов и тех же условиях уровень доходов составит более 500 млн. долл., а прибыль до 300 млн. долл. Значительное расхождение в уровне прибылей обусловлено ограниченностью выделенных ресурсов варианта с малым КА. При этом в учет не брались текущие расходы (амортизация, эксплуатация, отчисления и т. д.). Оцененный срок окупаемости в зависимости от варианту построения КС и тарифов за использование стволов ССМ и ФСС составляет от 3,5 до 6 лет при условии полной загрузки спутника.

VII.                                   Заключение

Мировой опыт эксплуатации систем спутниковой связи, тенденции развития спутниковых технологий связи, экономическая эффективность данной отрасли, потребности украинских пользователей в спутниковых каналах, опыт других стран, – обуславливают необходимость создания НССС. В любом варианте создания НССЗ есть прибыльным.

Основные направления работ, этапы создания НССЗ и развития спутниковых телекоммуникаций в Украине в общем обозначены в [6].

Основным нерешенным вопросом остается создание акционерного общества, которое явилось бы заказчиком работы и обеспечило схемы финансирования разработки.

VIII.                                 Литература

[1]  Указ Президента Украти в1д 10 червня 2005 року № 933/2005.

[2]  Мельник А. М., Михайлов Н. К., Макаров А. П., Дзюин В. К. Нужна ли Украине национальная система спутниковой связи? // Зв’язок. – 2005. – № 5.

[3]  Theresa Foley Commercial Spacefarers // Airforce.- vol. 81 – № 12 – 1998 – Arlington, USA.

[4]  Мельник A. M О возможности создания национальной системы спутниковой связи и перспективах ее развития // Прикладная радиоэлектроника – Харьков. – 2003. – № 1.

[5]  Мельник А. М. OchobhI положения ц1льово1 програми створення нац1онально1 системи супутникового зв’язку. // Прац1 УНД1РТ – 2006. – № 1 – 2.

[6]  Мельник А. М., Баховский П. Ф. Основные положения разрабатываемой концепции создания национальной спутниковой системы связи // Зв’язок – 2004. – № 2.

BASIC PROBLEMS AND DEVELOPMENT OF SATELLITE TELECOMMUNICATION TECHNOLOGY IN UKRAINE

Melnik A. M.

Ukrainian SRI of Radio and TV Broadcasting 31 Bunin St., Odessa, 65026, Ukraine

Ph.: 8 048 724 0204 e-mail: melnik@uniirt.com.ua

Abstract – Presented in this paper is the analysis of satellite telecommunications modern state. It is necessary to create National System of Satellite Communication (NSSC). Proposed is the project of NSSC creation.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты