ТЕРМИНАЛ  СБОРА  И  ПЕРЕДАЧИ  ДАННЫХ  НА  БАЗЕ  МОБИЛЬНОЙ  КОСМИЧЕСКОЙ  СВЯЗИ  IRIDIUM

Ерёмин  Денис  Иванович

заведующий  лабораторией  системных  исследований  космической  деятельности,  ДТОО  «Институт  космической  техники  и  технологий»,  Республика  Казахстан,  г.  Алматы

E-mail: 

Торчик  Владимир  Васильевич

старший  научный  сотрудник,  ДТОО  «Институт  космической  техники  и  технологий»,  Республика  Казахстан,  г.  Алматы

E-mail: 

DATA  COLLECTION  AND  TRANSMISSION  TERMINAL  BASED  ON  IRIDIUM  MOBILE  SATELLITE  COMMUNICATION

Eryomin  Denis

head  of  laboratory  of  system  researches  of  space  activity,  AALR  «Institute  of  space  technique  and  technology»,  Republic  of  Kazakhstan,  Almaty

Torchik  Vladimir

Senior  researcher,

senior  researcher  AALR  «Institute  of  space  technique  and  technology»,  Republic  of  Kazakhstan,  Almaty

АННОТАЦИЯ

В  статье  рассматриваются  предварительные  технические  решения  по  разработке  терминала  сбора  и  передачи  данных  с  применением  низкоорбитальной  космической  связи  Iridium.  Рассмотрены  наиболее  применяемые  протоколы  передачи  данных  Iridium.  Сделаны  выводы  о  направлении  использования  рассмотренного  оборудования  и  протокола  передачи  данных.

ABSTRACT

This  article  discusses  preliminary  technical  solutions  for  the  development  of  the  terminal  data  collection  and  transmission  with  the  use  of  low-orbit  space  communications  Iridium.  Considered  the  most  used  communication  protocols  Iridium.  Conclusions  about  the  direction  of  the  considered  use  of  the  equipment  and  data  transmission  protocol.

Ключевые  слова:   спутниковая  связь;  Иридиум;  передача  данных;  мониторинг;  протокол.

Keywords:   satellite  communication;  Iridium;  Data  transmitting;  monitoring;  protocol.

В  Институте  космической  техники  и  технологий  продолжается  разработка  Унифицированной  системы  передачи  данных  на  базе  мобильной  космической  связи  и  спутниковой  навигации.  Унифицированная  система  передачи  данных  (далее  УСПД)  представляет  собой  комплекс  оборудования  сбора  и  передачи  данных,  а  также  программное  обеспечение  центра  контроля  и  мониторинга,  выполняющее  функции  сбора,  предварительной  обработки  и  анализа  полученных  данных.  Сфера  применения  системы  простирается  от  периодического  сбора  данных  из  удаленных  мест  размещения  станций  до  мониторинга  различных  видов  транспорта  и  подвижных  объектов  в  режиме  реального  времени. 

Отличительной  особенностью  и  конкурентным  преимуществом  УСПД  в  сравнении  с  другими  подобными  системами  является  поддержка  возможности  передачи  данных  с  использованием  систем  подвижной  спутниковой  связи.  В  настоящее  время  в  УСПД  реализована  поддержка  работы  с  такими  системами  подвижной  спутниковой  связи,  как  Orbcomm,  Globalstar,  Inmarsat.  Использование  приведенных  систем  связи  характеризуется  определенными  особенностями  функционирования,  что  обуславливает  направление  их  применения.  Так,  например  использование  спутникового  модема  GSP  1620  системы  Globalstar  позволяет  устанавливать  спутниковое  коммутируемое  Интернет-соединение  и  передавать  данные  по  протоколам  стека  TCP/IP,  в  то  время  как  использование  системы  Orbcomm  ограничено  возможностями  передачи  коротких  текстовых  сообщений.  Эффективность  использования  УСПД  на  базе  той  или  иной  системы  спутниковой  связи  складывается  из  множества  условий,  таких  как  скорость  доставки  данных,  стоимость  передачи  информации,  энергопотребление  и  габариты  оборудования  для  спутниковой  передачи  данных.  Наряду  со  спутниковыми  системами  связи  УСПД  полноценно  поддерживает  работу  в  сетях  мобильной  связи  стандарта  GSM  поколений  2,5G  и  3G.

В  настоящее  время  ведется  разработка  УСПД  на  базе  мобильной  космической  связи  Iridium.  Рассмотрим  основные  характеристики  и  возможности  спутниковой  системы  Iridium.

В  первую  очередь,  следует  заметить,  что  Iridium  —  единственная  низкоорбитальная  спутниковая  система,  охватывающая  сигналами  спутников  100  %  поверхности  Земного  шара,  включая  приполярные  области  и  полюсы.  Это  достигается  с  использованием  большого  количества  космических  аппаратов  (66  основных  и  6  резервных)  в  составе  космического  сегмента  системы.  Структура  системы  позволяет  осуществлять  связь  абонентов,  находящихся  в  зоне  обслуживания  разных  спутников,  без  приземления  сигнала  на  земную  станцию  за  счет  организации  межспутниковой  связи  в  космическом  пространстве.  Эта  особенность  позволяет  минимизировать  задержки  сигнала.

Изначально  система  проектировалась  для  оказания  услуг  голосовой  связи  частным  пользователям.  Но  исторически  сложилось  так,  что  система  «пережила»  банкротство  компании,  смену  владельца  и  ряд  других  изменений.  В  итоге  спутниковая  система  была  переориентирована  на  широкий  круг  потребителей,  преимущественно  на  корпоративных  клиентов,  для  чего  спектр  услуг,  предоставляемых  системой,  был  значительно  расширен.  На  сегодня  с  использованием  системы  спутниковой  связи  Iridium  успешно  решается  ряд  задач  в  различных  сферах  деятельности.  Приведем  основные  сервисы  Iridium  [2,  4].

OpenPort  —  высокоскоростная  передача  данных  и  голоса.  Услуга  разработана  специально  для  кораблей  и  судов.  Обеспечивает  надежную  телефонную  связь  при  подключении  одновременно  до  трех  телефонных  аппаратов.  Скорость  передачи  данных  достигает  128  кбит/с.

Burst  —  данная  услуга  позволяет  отправлять  сообщения  и  данные  множеству  абонентских  устройств  одновременно.  Причем  отправитель  имеет  возможность  выбрать  из  списка  контактов  тех  получателей,  которым  адресуется  сообщения,  а  также  указать  географическое  расположение  группы  получателей  или  координаты  места.

SMS  (Short  Message  Service)  —  услуга  передачи  коротких  текстовых  сообщений.  Сообщение  будет  доставлено  получателю,  даже  если  в  момент  отправки  абонентский  терминал  получателя  был  отключен.  При  включении  устройства  сообщения  придут  автоматически.

RUDICS  (Router-Based  Unrestricted  Digital  Interworking  Connectivity  Solution)  —  услуга  позволяет  осуществлять  передачу  данных  с  коммутацией  каналов  от  множества  разнесенных  устройств.  Устанавливается  Dial-Up  соединение  от  оконечного  устройства  Iridium  со  шлюзом  системы.  Сервер  RUDICS  устанавливает  канал  связи  с  сервером  системы  пользователя  и  организует  сквозное  IP-соединение  между  абонентским  устройством  и  системой.

Netted  Iridium  —  совмещает  возможности  местоопределения  и  передачу  голоса  в  режиме  Push-to-Talk.  Обеспечивает  установление  голосового  соединения  менее  чем  за  2  секунды  в  полудуплексном  режиме  на  предопределенных  абонентов,  включенных  в  сеть.  Основное  применение  данный  вид  услуги  находит  у  военных.  Однако  компания  возлагает  надежды  на  развитие  данного  сервиса  в  гражданском  применении.

SBD  (Short  Burst  Data)  —  сервис  передачи  небольших  пакетов  данных.  Отличается  оперативностью  доставки  —  в  среднем  5  секунд.  Применяется  в  различных  M2M-приложениях  для  мониторинга  кораблей,  автотранспорта,  поездов  и  т.  д.  Компания  производит  линейку  оборудования  в  виде  OEM-решений  для  интеграции  в  системы  конечного  потребителя.  Данная  услуга  предоставляет  возможность  отправки  пакетов  данных  минимальным  размером  10  байт  и  максимальным  размером  1960  байт.  Предусмотрены  различные  тарифные  планы,  включая  предоплату  трафика.  OEM-модули  для  работы  с  протоколом  SBD  обладают  превосходными  техническими  характеристиками,  малым  энергопотреблением,  высокой  устойчивостью  к  внешним  воздействиям,  универсальностью  реализации  и  подключения.  Для  целей  использования  системы  Iridium  в  УСПД  наиболее  подходит  протокол  SBD.

Был  приобретен  спутниковый  модуль  Iridium  SBD  9602  (рисунок  1),  обладающий  характеристиками,  представленными  в  таблице  1.

Таблица  1.

Характеристики  спутникового  модуля  Iridium   SBD  9602

Рисунок  1.  Спутниковый  модуль  Iridium   SBD  9602

Для  отработки  основных  приемов  и  изучения  особенностей  работы  данного  спутникового  модуля  производитель  также  предлагает  отладочную  плату  Iridium  SBD  9602  Power  Tray,  на  которой  имеются  все  необходимые  стандартные  интерфейсные  разъемы  для  того,  чтобы  задействовать  спутниковый  модуль:  разъем  питания,  RS-232,  антенный  разъем.

Рисунок  2.  Отладочная  плата  Iridium   SBD  9602  Power  Tray

Была  разработана  структура  терминала  для  целей  мониторинга  автотранспорта,  включающая  основные  компоненты.

Рисунок  3.  Структура  терминала  УСПД  на  базе  Iridium

В  данной  схеме  спутниковый  модуль  Iridium  SBD  9602  обеспечивает  резервный  канал  связи  в  местах  отсутствия  сигналов  сети  GSM.  Исходя  из  режимов  работы  протокола  SBD,  становится  ясно,  что  его  применение  не  позволяет  организовать  передачу  данных  в  режиме  реального  времени.  Тем  не  менее,  данный  протокол  подходит  для  периодической  передачи  данных  о  местоположении  транспортного  средства  и  состоянии  основных  датчиков  или  другой  информации.  Кроме  того,  данная  схема  отлично  сочетается  с  реализацией  запросного  режима  мониторинга.  Так,  например,  при  отсутствии  сигнала  сети  GSM  терминал  может  передавать  данные  посредством  спутниковой  сети  Iridium  по  запросу  оператора,  что  позволяет  снизить  эксплуатационные  расходы  на  передачу  данных.

Протокол  SBD  позволяет  осуществлять  доставку  сообщений  на  IP-сокет  или  e-mal  адрес  получателя  [5].  В  УСПД  реализована  доставка  сообщений  на  e-mail  адрес,  откуда  сервер  приложений  центра  контроля  и  мониторинга  получает  переданные  терминалом  сообщения.  Сообщения  со  спутникового  модуля  передаются  на  спутники  Iridium,  откуда  приземляются  на  станции  сопряжения  и  Интернет  шлюзы  оператора  связи.  Подключение  к  сети  спутниковых  модулей  и  взимание  платы  за  передачу  данных  осуществляется  на  основании  договорных  отношений  с  компаниями-партнерами,  являющимися  региональными  представителями  Iridium  в  разных  частях  мира.  В  частности,  спутниковый  модем  Института  космической  техники  и  технологий  активирован  в  сети  и  введен  в  работу  в  содействии  с  израильским  партнером  —  компанией  Gilat  Satcom.

Предлагаемая  конфигурация  терминала  может  быть  легко  адаптирована  для  решения  задач  телеметрии  и  мониторинга  удаленных  объектов.  Для  этого  лучшим  решением  является  разработка  унифицированных  функциональных  блоков  (вычислитель,  приемо-передающее  устройство,  устройство  ввода  данных  —  датчик),  комбинация  которых  позволит  решать  определенные  задачи.  Так  в  Институте  разработаны  предварительные  технические  решения  для  организации  мониторинга  уровня  воды  в  водоемах  с  применением  терминалов  Iridium  (рисунок  4).  Данное  решение  может  найти  применение  для  мониторинга  высокогорных  мореных  озер,  которых  в  Казахстане  насчитывается  более  100  [1].

Рисунок  4.  Станция  мониторинга  уровня  воды  в  водоеме

Дальнейшее  развитие  услуг  компании  Iridium  планируется  с  обновлением  спутниковой  группировки  на  спутники  следующего  второго  поколения  —  Iridium  NEXT  [3].  Над  данной  трансформацией  спутниковой  системы  трудятся  порядка  30  иностранных  компаний-лидеров  мировой  индустрии.

Технические  особенности  функционирования  спутникового  модуля  Iridium  SBD  9602  в  составе  терминала  сбора  и  передачи  данных  будут  рассмотрены  в  последующих  статьях.  Использование  Iridium  в  УСПД  позволит  отработать  основные  приемы  работы  с  данной  спутниковой  системой  и  разрабатывать  устройства  для  телеметрии  в  самых  различных  отраслях  деятельности.

Список  литературы:

1.Ледниковые  озера  Джунгарского  Алатау  признаны  потенциально  опасными  //  Zakon.kz.  —  2013.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.zakon.kz/4566680-lednikovye-ozera-dzhungarskogo-alatau.html  (дата  обращения:  03.06.2014).

2.Услуги  передачи  данных  компании  Iridium.  Белая  книга  [Электронный  ресурс]  //  Iridium  Satellite  LLC.  —  2006.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://iridium.steccom.ru/wp-content/uploads/2012/09/Iridium-Data-Services-White-Paper-11.1.2_RU.pdf  (дата  обращения:  03.06.2014).

3.Iridium  NEXT  Satellite  Constellation  –  Coming  to  a  Launch  Pad  Near  You  [Электронный  ресурс]  //  Iridium  Communications  Inc.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.iridium360.com/2014/05/20/iridium-next-satellite-constellation-coming-to-a-launch-pad-near-you  (дата  обращения:  03.06.2014).

4.Iridium  Products  [Электронный  ресурс]  //  Iridium  Communications  Inc.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://iridium.com/Products.aspx  (дата  обращения:  03.06.2014).

5.Iridium  SBD  [Электронный  ресурс]  //  Iridium  Communications  Inc.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.iridium.com/products/IridiumSBD.aspx?productCategoryId=9  (дата  обращения:  03.06.2014).