М.М. Симонов, первый заместитель гендиректора ФГУП "НИИ радио"
Азиатско-Тихоокеанский регион (ATP) сегодня является одним из самых динамично развивающихся районов мира. Рынки стран АТР все чаще становятся площадкой для внедрения передовых технических решений в различных отраслях экономики, и в частности, в сфере телекоммуникаций. Именно поэтому обсуждение направлений развития спутникового рынка, новых технологий и путей повышения конкурентоспособности и экономической эффективности систем и услуг спутниковой связи и вещания, которое проходило в рамках 8-й Международной конференции APSCC' 2005 под девизом "Спутники - новые возможности в Азии", не могло не привлечь внимания российских специалистов.
Основным предметом обсуждения на конференции APSCC' 2005, состоявшейся в конце сентября 2005 г. в Сингапуре, стали проблемы развития спутникового бизнеса в АТР и презентация технико-экономических предложений, способных повысить привлекательность и конкурентоспособность систем и услуг спутниковой связи и вещания в странах региона с учетом потребностей и социально-экономических проблем АТР, претендующего на роль будущего центра мировой цивилизации.
В работе конференции приняли участие более 200 делегатов - представителей ведущих мировых и региональных компаний, работающих в таких областях рынка спутниковой связи, как:
Из представленных на конференции докладов следует, что активный рост экономики самых динамично развивающихся азиатских стран вместе с распространением новейших технологий в этом регионе привлекает многих инвесторов и операторов.
История развития спутниковой связи в АТР насчитывает более 30 лет, в регионе действуют 38 спутниковых систем, и к 2006 г. ожидается ввод в действие уже пятого поколения спутников связи и вещания. В настоящее время спутниковый рынок в Азии достаточно демонополизирован. Несмотря на один из самых низких в мире показателей ВВП (2532 дол. на человека), в Азии в конце 2004 г. насчитывалось 26 спутниковых операторов, 12 из которых обеспечивали 80% спутниковой емкости на региональном спутниковом рынке. Общий объем этого рынка в диапазонах частот С/Кu/Ка составляет 2 1 З 4 ствола (эквивалентных 36 МГц). Для сравнения: в Европе 80% емкости от общего объема рынка в 1555 спутниковых стволов обеспечивают 6 спутниковых операторов, в Северной Америке -5 операторов (объем рынка - 1755 стволов) [ 1 ].
18 региональных операторов АТР обслуживают в основном территорию своих стран, пользуясь законодательными льготами. Кроме того, ожидаемое дерегулирование рынка услуг спутникового непосредственного ТВ-вещания (CHTB/DTH), особенно на двух крупнейших в мире рынках (Индия и Китай с несколькими миллиардами потенциальных пользователей), и развитие широкополосных услуг привлекли в АТР упоминавшихся выше международных спутниковых операторов.
Уровень доходов от применения коммерческих спутников связи и вещания в АТР к концу 2004 г. достиг 97,2 млрд дол. США, годовой прирост составил 7% (2004/2003 г.).
Рис. 1. Средняя стоимость аренды спутниковых стволов в разных регионах мира, млн дол. (источник: Аон Explorer, II кв. 2005 г.) |
Для наиболее развитых стран Азии (Японии, Южной Кореи, Таиланда, Гонконга, Сингапура) в настоящее время характерен достаточно высокий уровень проникновения услуг широкополосной связи, в том числе спутниковой связи и вещания, которые развиваются в условиях жесткой конкуренции с наземными службами. Так, по данным компании Aon Explorer [1], за последние три года спутниковые операторы стран АТР были вынуждены снизить тарифы на аренду спутниковых стволов на 30%, достигнув минимальных мировых показателей 0,9-1,0 млн. дол. (средняя цена ствола в С- и Кu-диапазонах, эквивалентного 36 МГц), что поставило их спутниковый бизнес в разряд рискованных. Аналогичные усредненные показатели для других мировых регионов составляют:
Перед разработчиками нового поколения спутников и операторами спутниковых сетей связи и вещания в АТР ставится цель - сделать услуги спутниковой связи и вещания более привлекательными для массового клиента за счет их удешевления и расширения предлагаемого набора услуг, предоставления комплекса мультимедийных услуг для мобильных абонентов.
К наиболее динамично развивающимся видам спутниковых услуг, находящимся в центре внимания правительств ряда стран АТР, относятся:
Одна из основных задач разработчиков спутниковых систем - удешевление спутниковой емкости в Кu/Ка-диапазонах ФСС (фиксированной спутниковой службы), используемой для обеспечения работы сетей земных станций спутниковой связи, в том числе малоразмерных спутниковых терминалов VSAT. С этой целью спутниковые операторы АТР вводят в действие самые современные, не имеющие мировых аналогов спутники связи большой емкости для предоставления в регионе услуг широкополосного доступа (см. подробнее ниже о КА "Тайком-4" компании IPStar).
Отдельные страны (в частности, Индия) планируют создание спутников с комбинированной полезной нагрузкой (например, связь и метеорологическая служба наблюдения) с целью минимизации затрат на их разработку, создание и эксплуатацию. В Индии ведется разработка облика КА, предназначенных для целей организации дистанционного обучения EduSat в школах и институтах, проектируются спутники видеонаблюдения за земной поверхностью с разрешающей способностью в несколько метров.
Ряд стран АТР планируют применять спутники в рамках социально значимых региональных спутниковых программ для организации интерактивного дистанционного образования (IDL), обеспечения безопасности потребителей на суше и на море (охрана объектов недвижимости, частных домовладений и наблюдение за морскими судами) и решения задач по обеспечению антитеррористической деятельности.
Экспертные оценки перспективных направлений создания в странах АТР новых спутниковых сетей таковы:
В ближайшей перспективе - организация взаимодействия спутниковых и сотовых операторов с целью расширения услуг, обеспечения передачи дополнительных видов трафика и увеличения ARPU. Операторы сотовых и фиксированных сетей связи планируют использовать спутники для организации широкополосных каналов связи между базовыми станциями сотовых сетей, а также в создаваемых сетях широкополосного радиодоступа (Wi-Fi, WiMAX).
|
Стандарты спутникового ТВ-вещания Спутниковое цифровое ТВ-вещание в регионе АТР сейчас осуществляется в стандарте MPEG-2/DVB-S. После 2007 г. планируется применение новых, более эффективных методов компрессии и передачи сигналов цифрового телевидения (MPEG-4/AVC)/DVB-S2, позволяющих значительно снизить стоимость аренды спутниковой емкости и увеличить объем предоставляемых услуг ТВЧ/HDTV и передачи широкополосного IP-графика. Сравнение объемов спутникового цифрового ТВ-вещания с применением традиционного (MPEG-2) и перспективного (AVC/H.264) методов кодирования ТВ-видеосигналов, а также методов передачи сигналов DVB-S и DVB-S2 (для стандартных приемных терминалов с антенной диаметром 60 см) приводится в табл. 1. Рекомендованная Проектом DVB комбинация DVB-S2 с новым методом кодирования видео/аудио ТВ-сигналов (AVC/H.264) позволяет в стволе КА с полосой частот 36 МГц обеспечить вещание до 20-25 стандартных ТВ-программ (SDTV) или 5-6 программ ТВЧ (HDTV), что существенно превосходит сегодняшние возможности MPEG-2/DVB-S. Таблица 1. Объемы спутникового цифрового ТВ-вещания c применением различных методов кодирования и передачи сигналов (для терминалов с антенной 60 см)
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Компания IPStar (Таиланд) к 2008 г. планирует создать новую региональную спутниковую систему для большого числа пользователей в 22 странах АТР на основе нового спутника "Тайком-4", запущенного 11 августа 2005 г. в точку ГСО 120° в.д. с помощью РН "Ариан-5". Спутник обеспечивает ретрансляцию сигналов от станций сопряжения (Gateway), установленных в крупных городах стран АТР (Шанхае, Джакарте, Бомбее, Куала-Лумпуре, Токио и других - всего планируется 18 станций), на малые земные спутниковые пользовательские терминалы (UT) с антеннами диаметром 120-180 см (в узких и контурных лучах КА соответственно). На базе "Тайком-4" будет предоставляться комплекс интерактивных услуг мультимедиа: передача видео, Интернет-трафика и речи.
Рис. 2. Варианты лучей бортовых антенн и зон обслуживания спутниковой сети IPStar |
"Тайком-4" - мощный широкополосный спутник, созданный компанией Space Systems Loral на основе платформы LS 1300-SX для фирмы Shin Satellite PLC (Таиланд). На сегодняшний день это самый тяжелый в мире коммерческий спутник ФСС: его масса превышает 6,5 тонн, срок активного существования (СЛС) составляет 12 лет, мощность - 15 кВт. Полезная нагрузка КА содержит 7 бортовых многолучевых антенн (МЛА), формирующих 112 узких (Spot) и контурных (Shaped/ Broadcast) лучей в диапазонах Кu (94 луча) и Ка (18 лучей) (рис. 2).
Спутник "Тайком-4" предназначен для предоставления широкополосных услуг корпоративным и индивидуальным клиентам. Его пропускная способность достигает беспрецедентной на сегодня величины 45 Гбит/с, что почти в 20 раз превышает аналогичные показатели современных зарубежных КА ФСС. Кроме узконаправленных многолучевых и контурных антенн на спутнике предусмотрено применение технологии DPA (Dynamic Power Allocation), позволяющей динамически распределять полезную мощность бортовых ретрансляторов (БРТР) между отдельными лучами бортовых антенн и обеспечивать оптимальное распределение частотно-энергетического ресурса КА, предоставляемого земным станциям с различной конфигурацией параметров модуляции / кодирования / скорости передачи информации.
В алгоритме работы DPA также предусмотрено адаптивное управление полезной мощностью стволов в каждом из лучей КА: она направляется в зоны обслуживания, подверженные влиянию осадков, для чего используется резерв мощности, достигающий 20% от номинальной мощности стволов БРТР. Адаптивная регулировка мощности и отдельных лучах КА обеспечивает возможность компенсации дополнительных потерь в осадках (на линии "вниз"), весьма значительных в Кu / Ка-диапазонах, учитывая климатические и географические особенности всего региона АТР, обслуживаемого этим спутником (см. рис. 2). Таким образом, даже при воздействии локальных (в масштабе АТР) осадков обеспечиваются высокие показатели надежности и коэффициента готовности (>99,5%) спутниковых каналов.
Рис. 3. Архитектура прямого и обратного спутниковых каналов между терминалами пользователей и станциями сопряжения в сети IPStar |
В сети IPStar услуги спутникового доступа на основе IР-протокола одновременно могут предоставляться более чем 4 млн. пользователей. При этом высокоскоростная передача сигналов в "прямом" канале от станции сопряжения (Gateway) на терминалы пользователей (UT) происходит в разных лучах КА и в разных диапазонах частот: 11,500-11,700 ГГц (Broadcast ВеаmО/12,200-12,750 ГГц (Spot Beam)/10,950-11,200 ГГц (Shaped Beam) в формате модуляции tdM-OFDM с высокой спектральной эффективностью.
В обратном канале на линии UT - Gateway сигналы передаются на более низких скоростях в диапазонах частот 14,000-14,375 ГГц (Spot Be-am)/14,375-14,500 ГГц (Shaped/Spot Beam)/13,775-13,975 ГГц (Broadcast Beam) с использованием сетки частотных каналов 2 МГц в формате протокола MF-tdMA, весьма эффективного при обеспечении многостанционного доступа множества терминалов индивидуальных и корпоративных пользователей с существенно разным информационным трафиком (допустимые значения скоростей передачи 128-2048 и 384-8448 кбит/с соответственно). С целью оптимизации работы отдельных подсетей терминалов допускается применение различных методов многостанционного доступа: tdMA, SCPC, Slotted Aloha (рис. 3).
Для привлечения клиентов и обеспечения гарантий эффективной загрузки огромного ресурса емкости спутника "Тайком-4" компания IP-Star уделяет большое внимание подготовке и развитию инфраструктуры земного сегмента и прорабатывает упрощенный принцип оплаты услуг, когда потребитель за все виды предоставляемых ему услуг (цифровое ТВ, Интернет, речевая связь) рассчитывается только со спутниковым оператором, который в свою очередь осуществляет взаиморасчеты с операторами (поставщиками) каждого из трех упомянутых видов контента.
Развитие сетей IPStar на основе пользовательских терминалов первого поколения (FGUT) началось за несколько лет до ввода в действие спутника "Тайком-4" с целью обеспечения интеграции системы и достижения конкурентоспособных цеп к моменту начала работы нового спутника IPStar. Пользовательские терминалы первого поколения используют Ku-диапазон действующих КА Thaicom и будут совместимы с IP-Star.
Постепенное развитие системы спланировано так, чтобы к моменту запуска нового спутника "Тайком-4" уже существовала инфраструктура обслуживания и был развернут необходимый объем терминалов. По мнению IPStar, такая стратегия развития наземной сети способствует быстрому выходу новых услуг на рынок и предоставлению скидок для первых пользователей. Основное назначение UT первого поколения -доступ в Интернет, службы телефонии и вещания с шириной полосы пропускания до 4 Мбит/с для каждого терминала. Прототип комнатного терминала первого поколения (FG-IDU) был создан в IV кв. 2000 г., а его коммерческие поставки начались в IV кв. 2001 г.
После запуска спутника "Тайком-4" все сети и системы, использовавшие службы IPStar первого поколения, будут переведены на работу с новым спутником. Запуск и ввод спутника в действие будет означать официальное начало предоставления услуг IP-Star второго поколения. Предполагается, что за счет большого объема производства терминалов и более совершенной интеграции чипсетов удастся значительно снизить их цены. Кроме того, на рынок планируется выпустить новые модели комнатных терминалов различных видов и размеров, которые будут включать в себя отдельные блоки для профессиональных пользователей, домашние центры связи и терминалы для высокоскоростного приема данных.
Вместе с тем спектр технических предложений от производителей спутников операторам АТР не ограничивается супермощными (а значит, и весьма дорогими) спутниками большой емкости.
Компания Orbital Communications International (США) реализует программу создания и применения малых геостационарных спутников (МКА) на основе платформы Star GEO собственной разработки. Масса МКА - 2400 кг, масса полезной нагрузки (ПН) - 400 кг. мощность энергопотребления ПН - 4,5 кВт, САС - 15 лет. По российским меркам "малыми" такие спутники можно назвать лишь условно, что видно из сравнения показателей платформы Star GEO с отечественными платформами серии "Экспресс" производства красноярского ФГУП "НПО ПМ им. М.Ф. Решетнева" [2], базовыми для действующих и вновь создаваемых российских спутников семейства "Экспресс" (табл. 2).
| Тип платформы КА | Масса КА, кг | Масса ПН, кг | Энергопотребление ПН, Вт | САС, лет |
| Star GEO | 2400 | 400 | 4500 | 15 |
| Экспресс-1000 | 870/1500 | 230/550 | 2000/4500 | 12 |
| Экспресс-АМ | 2600 | 600 | 4400 | 12 |
| Экспресс-МД | 600 | 80 | 1000 | 12 |
Цель программы Star CEO - добиться снижения финансовых рисков, связанных с изготовлением и запуском дорогостоящих современных КА связи и вещания, а также оптимизировать затраты по созданию, страхованию и эксплуатации спутников. Реализация конкурентных (с тяжелыми КА связи и вещания) технико-экономических показателей МКА ожидается от применения на них следующих технологий:
Примером активной реализации программы Star GEO в странах АТР компанией Orbital Communications International служит ряд контрактов на создание спутников нового поколения на основе платформы Star GEO для основных спутниковых служб: фиксированной (ФСС), подвижной (ПСС) и непосредственного ТВ-вещания (HTB/DTH). Это спутники N-Star со стволами в S-диапазоне (ПСС) и BSAT - 2a / 2b / 2c в Кu -диапазоне (НТВ) для Японии, спутник Саkrawarta-1 в S-диапазоне для Индонезии, 24-ствольные спутники Optus-D1/-D2 (ФСС-Ku/HTB) для Австралии и Новой Зеландии и ряд других проектов.
Результаты конференции APSCC' 2005 свидетельствуют о том, что на мировом рынке услуг спутниковой связи и вещания, в том числе на рынке АТР, продолжается жесткая конкурентная борьба за лидерство в создании перспективных, экономически эффективных спутниковых систем связи и вещания, за опережающее освоение и эффективное использование орбитально-частотного ресурса, за расширение объемов и разнообразия типов передаваемого трафика, за снижение тарифов и предоставление наиболее качественных услуг спутниковой связи и вещания.
Ведущие мировые компании, учитывая такие факторы, как амбициозные социально-экономические планы развития региона АТР, активный рост экономики наиболее развитых ведущих стран АТР, высокая численность и плотность населения в странах АТР, огромные потенциальные потребности регионального рынка услуг связи и вещания, активно развивают свое присутствие на телекоммуникационном рынке АТР, в том числе в сегменте услуг спутниковой связи и вещания по всем направлениям: фиксированной, вещательной и подвижной спутниковым службам, а также спутниковой навигации.
А что же на рынке услуг АТР могут предложить российские спутниковые операторы? К концу 2004 г. их удельный вес в этом секторе был невелик. Общий вклад 13 спутниковых операторов, включая российские компании (ФГУП "Космическая связь", ОАО "Газком", МОКС "Интерспутник") и десять иностранных спутниковых операторов (Eutelsat, APT, Measat S.S., BSAT, Sinosat, PSN и др.), не превосходил 19% от объема рынка [ 1 ].
В связи с этим перед российскими организациями, производителями и операторами стоят задачи укрепления позиций на мировом рынке телекоммуникаций, получения и внедрения современных и новейших технологий, участия в кооперации зарубежных поставщиков систем спутниковой связи и вещания, а также расширения роли отечественных спутниковых операторов в передаче международного спутникового трафика, включая регион АТР, в котором возможно применение российских спутников связи и вещания.
Эти задачи могут быть решены при условии, если развитие национальной системы спутниковой связи и вещания будет находиться в русле мировых тенденций, если российские спутники нового поколения будут отвечать самым современным и перспективным требованиям, а пропускная способность российского спутникового сегмента будет достаточной для удовлетворения потребностей российских и зарубежных пользователей по приемлемым для них тарифам.
Масштабность поставленных задач, предусматривающих изменение функций и параметров перспективных спутников связи и вещания, делает особенно актуальной разработку "Программы развития российской орбитальной группировки спутников связи и вещания на 2007-2015 годы", которая должна быть проведена ФГУП ПИИР совместно с заинтересованными организациями и ведомствами в ближайшие полгода.