20年にわたる衛星ネットワークの構築と保守

今では信じられませんが、ほんの20年前-「長距離」を初めて通過できれば大成功と見なされました。 ブロードバンドアクセス？ ワイヤレスインターネット？ みんなのポケットの中のコミュニケーター？ これは結局、「正午の世界」ストルガツキーのどこかから来たものだと思います。


全ロシアエネルギー研究所の格納庫の屋根に設置された最初のアンテナ。 そこにまだミグ-21の飛行機が立っているのを発見し、雷放電をシミュレートする実験台を見つけました。

1995年に、未知の会社（後にGolden Telecomで育った）であるSFMT Ltdは、「重ね合わせた」（つまり、全ロシア全土と並行して）通信ネットワークの構築を開始しました。 そして、主要な輸送手段として、独自の衛星通信チャネルを使用することが決定されました。 最初のモスクワ-ウラジオストクチャンネル-開始時の速度はわずか128 Kbps（キロビット！）でした。 ただし、このチャネルを通じて-テレフォニー（当時非常に人気があったSovintelのワールドアクセスカードサービスへのアクセスを含む）、およびRossiyaOnLaynモデムプール（SOVAM Teleport、忘れられていた伝説）のデータ伝送チャネルが送信されました。

テレポートとその主要コンポーネントについて説明します。 注意、交通 ：たくさんの写真。

ネットワークはかなり短時間で、ハバロフスク、チュメニ、ウファ、シクティフカル、ノボシビルスク、アルハンゲリスク、ニジニノヴゴロド、ヴォルゴグラードなどの大都市へのチャンネルを拡大しました。カザン、リペツク、トゥーラ...チャンネルの登場に続いて、高品質の「音声」サービスもダイヤルの問題なく到着し、データ転送サービスが提供されました。 その後、別の方向性が発展し始めました。「地理の端」に位置する大規模クライアントへのチャネルとサービスの提供：シジマン湾へのログイン、PurpeとLenskの近くの石油生産...

その間、地上（および何よりも光ファイバー）ネットワークの開発はまだ止まりませんでした。 光学は延々と続きました。 ノードの一部の衛星局はオフになって解体され、一部は独自の衛星サブネットの中心（「ハブ」、「テレポート」）になりました。

今日の話は、ネットワーク上で最も古い衛星テレポートの1つです。
だから、知り合いになる：モスクワ、クラスノカザルメンナヤ、12。

施設内のコンテナ内にさらに3つのアンテナと機器があります。


上の図の最初の部分は、予期しない状況の場合にチャンネルをピックアップするための「予備」です。 この役割で最後に-彼女はExpress-MD1衛星の事故で働いた

大きなミラー：ミラーの直径が大きいほど、アンテナゲインが大きくなります。 通常の懐中電灯を覚えておいてください：同じ光で-大きな鏡のあるものがさらに輝きます。 大きなゲイン（または、この場合は同じ-高感度）は、衛星通信にとって非常に重要です。

上の写真の一番左のアンテナの直径は11メートルです。 規模については、建物の窓、または近くのレンガのドックのセルラーアンテナを見てください。 このアンテナはここで最大です（未確認の噂によると、これはこの直径の世界で地上ではなく屋根に設置されたほぼ唯一のアンテナです）。

一般に、直径64メートルのロシア最大のアンテナの1つがベアレイクにあります。 別のテレポートがある場所：



ここでこの古い写真-衛星通信ニコライニコラエヴィチヴィノグラドフの著名人と私はこのアンテナの背景に反対です。



このアンテナ（アンドリュー、直径7.3 m）はKominkom-Combelgaの遺産です。 ここで彼女を牛のシャフトから連れてきました。 彼らは夜に解体することなく運転した。 ルート全体に沿って移動をブロックし、サイズのすべてがわずかなマージンで収まることを確認し（ワイヤがハングせず、ガスパイプラインやその他の部品が干渉しなかった）、トレーラーに乗せて、交通警察の車列に引きずり込まれました。 彼らはちょうど建物に着きましたが、最後の50メートルは本当のサーカスでした。 しかし、彼らはもちろん管理しました。


下からの「一番最初」と「牛のシャフトから」のアンテナ



このアンテナ（頂点、直径7.2m）-2番目のアンテナがここに表示されます。 そして、最初は彼女はCバンドで働き、その後彼女はKuバンドで働くようにリメイクされました。 これは、「テレビ」プレートの同様の変更よりも少し複雑です。照射器を変更するだけでなく、ミラー表面のジオメトリを「ドラッグ」する必要もありました。

これは、衛星自動追跡システムを備えた2つのローカルアンテナの1つです。

衛星は、「静止」と呼ばれていますが、地球観測者の視点からは、空に一種の「8」を書きます。 この「8」の振幅は、軌道上の衛星の保持精度によって決まります。 そして、保持自体の精度は、衛星の「作動流体」（または「燃料」）の供給に直接関係しています。 これにより、軌道上の衛星の「活発な存在の期間」はほぼ直接依存します。

広い放射パターンを持つアンテナの場合-この「8」は完全にアンテナのビームに該当します。 また、狭い図のアンテナ（つまり、鏡の直径が大きいアンテナのことを覚えていますか？）-多くの場合、衛星の現在の位置に応じて、位置の正確な調整がすでに必要です。 これはこれらのドライブを使用して行われます：



自動追跡自動化は、衛星からの信号レベル、アンテナの現在位置を定期的に評価し、必要に応じて、ミラーを2方向（「方位角」と「仰角」）に移動するドライブを含みます。 したがって、アンテナは常に衛星が現在ある空のポイントに向けられたままです。



アンテナには防氷システムがあり、ミラーや照射器に氷や雪がたまるのを防ぎます。 外は摂氏-4度で、湿った雪です。 ここからプレートから水が流れます。



写真の中央にある小さな箱は天気センサーです。 氷の形成条件は、マイナス5〜プラス5度の狭い温度範囲でのみ発生する必要があります。 もちろん、降雨がある場合は。 摂氏5度以上の温度ではすべてが排水され、マイナス5度以下では雪は乾燥し、鏡から滑り落ちるだけです。 アンテナヒーターの電力-25kW; この小さな箱が正しく動作するように-電気代を大幅に削減できます。

アンテナからのつらら...ローカルアンテナの1つのミラーの端で-大雪の後、実際の「氷の滝」が形成されます-システムの動作により溶けた雪は滑り落ち、端に沿って乳石のように凍結します。 そして下から-いつものように、氷のようなスタラミントがサイトから彼に伸びます。 そして時には、これがすべてプレートとプラットフォームをつなぐ「氷の」に変わることさえあります。 これは作業に干渉しません。 このアンテナは自動追跡を使用しません。 そして、私がそれを使用した場合、アンテナの調整の最初のサイクルの後に、このすべての美しさが崩壊します。 だから、これは良いことでも悪いことでもありません-それはただとても素敵で面白いように見えます。

ここで一番上を注意深く見てください：



1本のケーブルではありません-まだ受信機ではなく、反射鏡です。 いわゆるの不可欠な属性 「2ミラーアンテナ。」
2ミラーアンテナは設計がより複雑ですが、「シングルミラー」アンテナと比較して、いわゆるアンテナよりもはるかに高くなっています。 ミラーの「表面使用率」。

以下、ミラー自体の中央にアンテナフィードがあります。



一般的に、オリジナルでは照射器はそれほど「ふわふわ」ではありませんでしたが、修正する必要がありました。 事実は、その出力がレイヴンズと同じ魔法の魅力を持っている放射線透過フィルムによって閉じられているということです。 「送信機の電源を入れたまま焦点を合わせない」などの単純な安全規則を理解していないため、喜んで座って映画を始めます。 照射器と導波路全体は、特別に乾燥した空気の一定の過圧下にあります。 ご存知のように、水と湿気は導電性があり、導波路に入る湿気はそこにまともな金属片を入れるのと同じです。 そして、その鎧を刺したくちばしを持つカラスが映画の穴を開けると...一般に、カラスは他の誰かの銀行取引に介入する機会があります。 しかし、これらの「髪」によって問題はほぼ完全に解決されます。 ほとんど-とにかく、映画は彼らにとって非常に魅力的だからです。


多くのケーブルがアンテナに適しています：無線周波数、電力、制御、制御...

アンテナの「ミラーキャブ」-内観：


「パイプライン」は受信部分であり、LNAの1つが表示されています（一番下の長方形のボックス）。 太いケーブル-LNA冗長スイッチからの受信信号の出力。 中央の「パイプライン」は伝送経路です。 柔軟な導波路（左）がそれに近づきます。 そして、まっすぐ前方がアンテナフィードです。

高周波ケーブル（上）および「半剛性」楕円形Cバンド導波路（下）：



導波管も柔軟です：



リジッドまたは「セミリジッド」と比較すると、損失が顕著に多くなります。 しかし、柔軟な導波管（または2つの剛体の間の柔軟な導波管のセクション）を使用すると、設置が簡単で容易になります。

無線機器とアンテナ制御システムは、アンテナの近くのコンテナに配置されています。

コンテナの中に入りましょう

入り口から、「100％予備の固体電力増幅器のシステム」に出会う。 パワーアンプ（別名「送信機」）-実際には、アンテナが空中を移動できます。



別の送信機、ただし「ソリッドステート」（トランジスタ）ではなく、 チューブ送信機。

私を信じて、それは有名な「暖かい管の音」のためにインストールされていませんでした！ トランジスタ上の増幅器-最近では、パラメータのランプ上の増幅器に追いつき始めました。 たとえば、上のトランジスタ-最大電力は140Wで、真空管は-700Wです。 同じ次元とほぼ同じ消費量で-あなたは同意しなければなりません、違いは非常に重要です。 トランジスタの利点は、直線性が高いことです。 非線形歪みが発生するため、単一の増幅器は最大電力で動作しません（これは、衛星通信で使用される「位相変調」にとって致命的です）。 既知の線形モードを得るには、トランジスタアンプを最大電力の半分以下で「分散」できます。 チューブ-4分の1以下。 それでも、140Wの半分は700Wの1/4を大幅に下回ります。



これは、ラック全体の外観です。



送信機の下にある灰色のものは、導波管経路を良好な状態に維持する空気乾燥機です。

そして今、コンテナハードウェアの残りの部分：



これらは、送信機冷却システムの空気ダクトです。


箱にペンが見えますか？ また、「ノウハウ」：独自の冬夏モードスイッチです。 冬は寒く、設備も室温が大好きです。 まあ、はい、あなたはヒーターを置くことができますが、なぜですか？ ノブを回した-と浴。 そして、春にはハンドルが別の位置に回転します。 エアコンは「ありがとうございますマスター」と言います

導波路の空気分布の制御ユニットは次のとおりです。 フィード調整-ボール付きのロッド（下部）で作成。 空気の流れを推定するために（同時に-強力な漏れの存在）スケール上にあり、それを超えるとボールが「浮く」ことができます。



これらは、4階下にある制御室のモデムからのIFケーブルです。 大きなノードでは-「IF70 / 140MHz」の回路を使用しますが、「IF L-Band」の回路よりもシンプルで軽量です。 ケーブルの各ペアは、1つのトランスポンダーの受信と送信です。



後部スタンド：



そしてもう一つ：



太い波形ケーブルは、低ノイズアンテナアンプからの入力信号です。 アンプが「低ノイズ」なのはなぜですか？ 無線工学の理論によれば、「システム全体のノイズは、その最初の増幅段階のノイズより小さくすることはできません。」 受信信号を検出するには、特定の信号対雑音比が必要です。 また、システムが追加する固有ノイズが少ないほど、同じ信号を正しく送信するために衛星から消費する電力が少なくなります。


LNAアンテナからの高周波ケーブル。


LNAアンテナからの高周波ケーブル、およびRFスプリッター。


スプリッター-異なるトランスポンダーのコンバーター間で高周波信号を分割します。


もう1つですが、すでにIF信号用です。


LNA冗長電源および制御ケーブル

遠くにある2つのラックが最初の送信機です。 クライストロン、Cバンド、それぞれ3 kWの出力。 私はすぐに言います：完全な能力で-彼らは決して働きませんでした。 しかし、次のかじった映画の後-かゆみの手はそれらをオンにするのが非常にかゆいです、そしてその場でいくつかの「karkush」を揚げます：



上記-冗長システムのスイッチと導波路。 「スペア」送信機のロード。 強制冷却を伴う負荷：「予備」送信機が「ホットスタンバイ」で動作する（つまり、「メイン」と同じように放射する）場合、その電力はすべて負荷で消費されます。

冷却にはファンが使用されます。



高出力トランジスタ送信機用-いわゆる一般的に使用される 「セミホット」リザーブ：「スペア」トランスミッターは放射しません。 この場合、スイッチがバックアップシステムに設置され、同時にトランスミッタの導波管出力とその同軸入力の両方が切り替えられます。 次のようになります。



左側の丸い小さなものは、スイッチの電気駆動です。



下-スイッチの「導波路」部分、上-「同軸」。 動作していない送信機の入力に-負荷が接続され（銀色、フォアグラウンド）、送信機が空気からの干渉をキャッチできないようにします。

切り替えを制御する信号をスイッチに送信し、バックアップシステムがスイッチの現在の位置に関する情報を受信するコネクタ。



運用中のラック内のデバイスは次のとおりです。



ここで再び屋根に戻り、アンテナの周りを歩きます。


HFケーブル（上）、Kuバンド「剛性」導波路（中央に長方形）、LNA制御ケーブルおよび電源ケーブル。


アンテナの「足」にあるジャンクションボックス。


同じですが、「電気キャビネット」のより強固な形で

そのような箱やキャビネットには、アンテナ装置、自動追跡システム、およびアンテナ防氷システム用の電源ケーブルが作られています。 まあ必要-内部には非常に便利なものがあります：電動工具、照明などを接続するためのソケット
220ボルトの電力がアンテナに入る場合、ほとんどの場合、同様のボックスまたはシールドをアンテナの近くに配置します。 追加費用は小さく、建設および運用中に多くの設備があります。

今、次の建設。



これはCバンドアンテナなので、とても大きいです。 当然、自動追跡システムなしでこのようなアンテナを使用しようとするべきではありません。



ケーブル、「編組」ミラー-防氷システムの電源（このアンテナ上-「加熱マット」の形で作られています）



別のストーリーがインストールに関連付けられています。 そのようなアンテナは自然に地面に集まります。 私たちの場合、アセンブリはこれらの建物の間でここで行われました。 鏡の端から壁までは0.5メートル以下でした。



それから彼女はクレーンで持ち上げられました。 このように：



当然のことながら、屋根の端の後ろにあるクレーンオペレーターは、それをどこに置くかわかりませんでしたが、金属の「耳」に乗る必要がありました。



このように：



操作は最も困難でした。 そして、私が言ったように、これはこの直径の世界でほぼ唯一のアンテナであり、地面ではなく、高層ビルの屋根に設置されています。

このアンテナの照射器。 彼の小鳥がどのように噛んだかわかりますか？ はい、これを行うにはほぼ15年かかりました。 しかし、私は言う：カラスのくちばしは鎧を貫通している。



そして、エッジはバカバカしている。 これは、再びカラスがフィルムに到達したか、以前の放射線透過性フィルムの残りの部分です。 後者を信じたい。 ただし、数日後、メンテナンス作業を行う必要があります。 そしてここでも面白いです。 そのようなアンテナ、特にその照射器にサービスを提供することは簡単な作業ではありません。 先-12階の深a、覚えていますか？ もちろん、アンテナを屋根の方向に横向きにすることもできます。 しかし、実際には、自動追跡ドライブではアンテナをすばやく移動することはできません。 90度の回転には数時間かかります。 そして、ドライブはそのような重要なターンを意図していません。
したがって、我々は再び少し発明しなければなりませんでした。

「ネイティブ」ドライブ-切断：



その代わりに-自作の一時的なものが置かれます：小さいが、非常に高速です。 彼はわずか5分でアンテナを目的の角度に向けます。

ランダムな突風によってアンテナが丸まっておらず、メインドライブが切断されているとき、およびアンテナ全体が「高速自家製」に保持されているとき-アンテナコラムは「一時的なアンカー」に固定されます。



上部の目で-アンテナの「耳」の1つが入り、そのために標準のドライブがしがみつきます。 構造全体を指で固定します（目の下に垂れ下がります）。 すべて、突風は今私たちを恐れていません。

アンテナの側面に、特別な「傾斜」プラットフォームを作成しました。



送信機をオフにし、追加のドライブでアンテナをサイトに向け、サイトをミラーに「傾け」ます。これで、照射器は作業、修理、保守のために簡単にアクセスできます。 シンプルで信頼性が高く、便利で安全です！

小さいFAQ

-なぜそんなに大きくて高価な施設が必要なのですか？
そのため、通信は固定電話がない場所でも行われます。 または、容量が小さい、品質が悪い、または非常に高価です。また、ロシアにはまだ多くの場所があります。ペトロパブロフスク・カムチャツキー、マガダン、アナディル、ノリリスクのような大都市でさえ、（十分な容量の）陸路がありません。ヤクーチアや極東の村について、またはシベリアのガス生産施設について、私たちは何を言うことができますか。そして、これはセルラー通信だけではありません：ipvpnまたはLan2Lanは、穴あけ機の間で非常に人気があります。主にリグなどの複雑なオブジェクトを監視します。また、スカイプ経由でも通話できます...はい、衛星チャンネルは帯域幅の光学系と比較できません。10Mbpsの速度の衛星チャンネルは非常に広いと見なされます。もっとできますか？可能性は、それぞれ100および200 Mbitのチャネルがあります。しかし、これは、まず第一に、非常に高価な喜びです。

-各ベースステーションでZSSSに配置されていますか？
オプショナル地上チャンネルで相互接続されたBSのグループがある場合、グループ全体の作業には1つのZSSSで十分です。たとえば、ここでBovanenkovo（http://habrahabr.ru/company/beeline/blog/247773/）でこれを行う方法。
しかし、2つの地点の間に地上線を敷設するよりも、2つの地球局を構築する方が簡単で安価な場合があります。たとえば、Kipererem空港-ウィキペディアによると、これはビリビノからわずか32 kmです。しかし、そこからBilibinoにチャネルを拡張することは実際上不可能であり、したがって、そこに別のZSSSがあります。

-衛星通信はどのように機能しますか？
衛星は、特定の領域を見る一種の鏡です。いわゆる「サービスエリア」。そして原則として、この領域内にある2つのステーションは互いに通信できます。実際、これは衛星通信の主な魅力です。距離は彼女にとって重要ではありません。通信局は、隣の家、または「中心」から数千キロ離れた場所に設置できます。衛星通信の場合-違いはありません。

送信局-衛星に信号をブロードキャストします。ホスト-それをキャッチし、デコードし、受信したデータをユーザーに転送します。通信システムが双方向の場合（たとえば、「衛星テレビ」のように放送されない場合）、反対方向に-すべてがまったく同じように機能します。

衛星ネットワークを構築するための最も典型的なスキームは、いわゆる「スター」：このエリアには多くの小さなステーションがあり、中央に大きなアンテナのある「センター」があります。しかし、「それぞれとそれぞれ」の原則に基づいて機能する通信システムもあります。

衛星チャネルの編成の観点から、それらはすべて2つのタイプに分類できます。「固定チャネル」を備えたシステムと「オンデマンドのチャネルを備えたシステム」です。前者は通常、トランクチャネルで使用され、後者はトラフィックがほとんどまたは非常に不規則なチャネルで使用されます。さらに、ここでの主な基準は、トラフィックのタイプやその消費者ではなく、トラフィックの性質です。同じBS：BSが大きな村にある場合、通常は「固定チャネル」を介して接続します。 BSが約12人の住民しかいない村に設置されている場合、「オンデマンドでチャネルを提供する」システムを使用するのは理にかなっています。

-それは何で構成され、ZSSSはどのように機能しますか？
すべての衛星通信ステーション-同様のデバイスがあり、ほぼ同じ機能コンポーネントで構成されています。
「入場のパス。」アンテナから受信した衛星から受信した信号-アンテナフィードに入ります。照射器には、偏光セレクター、ダイプレクサー、フィルターの3つのデバイスがあります。偏光セレクター-必要な偏光を選択し、ダイプレクサー-送信信号と受信信号を分離し、フィルター-すべての不要な（受信パスで-送信周波数、およびその逆）をカットします。

フィルター処理された信号-低ノイズアンプに送られます。思い出すように、これらのパラメータは実際に受信システム全体の品質を決定します。

LNA出力から、信号は「コンバーターダウン」に進み、「高周波数」（Cバンドの場合は4 GHz、Kuバンドの場合は11 GHz）からより低い「中間周波数」に転送されます。特定のZSSSのスキームに応じて、異なる場合があります。変換のいくつかの段階も使用できます-それはすべて、何を行う必要があるか、そしてどのように最も便利かつ効率的に行うことができるかに依存します。
その後、信号は復調器に送られ、アナログ放送信号がデジタルストリームに変換されます。

衛星チャネルは非常に低い信号対雑音比で動作するため、受信ストリーム（チャネル）のエラーの確率は1E-3を超えません。そのようなチャネルがすぐにエンドユーザーに直接送信される場合、何も機能しません。したがって、すべての衛星チャンネルで、強力なノイズ耐性コーディングが使用されます。そして次に必要なリンクはデコーダーです。デコーダはエラーを修正し、結果として生じる「ほぼエラーのない」ストリーム（少なくとも1E-8のエラー確率）が標準インターフェイスを介してデータ端末機器に送信されます。これは何でもです：コンピューター、パケット交換機、BS ...

「伝送経路。」すべて同じで、反対方向にのみ。データ端末機器からの信号-標準インターフェイスを介してエンコーダに入力します。エンコーダは着信データに一定量の「冗長情報」を課します。これにより、デコーダはチャネルで発生したエラーを修正できます。結果のストリーム-変調器に落ち、デジタルストリームをアナログ信号に変換します。



次に、この信号は「コンバータをアップ」し、それから電力増幅器に行きます。増幅された信号-ダイプレクサと偏光セレクタを介して、アンテナフィードに入ります。そしてそこから-空へ、衛星へ。

各「機能ブロック」は、必ずしも個別の要素またはデバイスではありません。 1つのユニットで複数の機能を実行できます。たとえば、「LNA + converter down」はいわゆるです。 「低ノイズコンバーター」（LNC）、「アップコンバーター+パワーアンプ」は「ブロックコンバーター」（BUC）、「復調器+変調器+コーデック+インターフェイス」は「モデム」です。図に示されているすべてのデバイスを、イリジウムまたはスラーヤシステムの「衛星電話」のような1つの小さなケース内で組み合わせることができる限り。

特定のZSSSの目的に応じて、モデム、コンバータ、アンプなど、多くの同様の機能デバイスを使用できます。 SSSSが受信のみに使用される場合、送信パスに関連する画像の下部全体が完全に欠けています。

屋根、アンテナ、無線機器について-今のところ。次に、ツアープランに従って、インバーターケーブルの配置場所とモデムの外観を確認します。興味があれば、これとオシロスコープの少しの作業が第2部にあります。そうでなければ、投稿は耐えられないでしょう。