Спутниковые терминалы

Разница между ku- и ka-диапазонами заключается не только в частотах, но и в их свойствах и применении. Ku-диапазон (12-19 ГГц) был освоен ранее и часто используется для спутникового телевидения и VSAT-сетей. С другой стороны, Ka-диапазон (26,5-40 ГГц) стал востребован из-за расширения интернет-ресурсов, что привело к появлению систем High-Throughput Satellite (HTS) для работы с частотами ka-зоны.

Характеристики ku- и ka-диапазонов различаются по производительности, зоне покрытия, гибкости, надежности и стоимости. Системы HTS, работающие в обоих диапазонах, предоставляют мощные сигналы и хорошую пропускную способность. Ka-диапазон с узконаправленными лучами обеспечивает более высокие показатели мощности сигнала, но может быть более подвержен помехам. Кроме того, ku-диапазон имеет большую зону покрытия, чем ka-диапазон.

Преимущества ka-диапазона включают более высокую производительность и гибкость в реагировании на изменения на рынке, но системы, работающие в ka-диапазоне, могут быть более дорогими.

Преимущества и недостатки ku-диапазона и ka-диапазона проявляются в зависимости от конкретных задач, перед которыми стоит пользователь.

Технологии High-Throughput Satellite (HTS) могут быть использованы для обеспечения:

1. Непрерывной работы приложений с высокой загрузкой;
2. Просмотра видео в высоком разрешении;
3. Обеспечения высокоскоростного доступа в интернет.

Оба радиодиапазона предоставляют подобные возможности, однако следует учитывать некоторые тонкости в выборе, которые могут зависеть от конкретных потребностей.

Производительность
Для приема сигнала в ku-диапазоне с широкими контурными лучами применяются антенны диаметром от 120 см и более. В сравнении с ka-диапазоном скорость приема и передачи оказывается более низкой. При приеме данных речь идет о скорости от 20 до 50 Мбит/с, а в случае передачи – от 1 до 3 Мбит/с.

Ka-диапазон с узконаправленными лучами демонстрирует более высокие характеристики мощности сигнала. Благодаря малому размеру сечения луча энергетические параметры превосходят показатели ku-диапазона на 5−10 дБ. Для приема такого сигнала требуется спутниковая антенна диаметром от 70 до 90 см, а скорость приема и передачи достигает до 100 Мбит/с и 10 Мбит/с соответственно.

Стоимость
На рынке преобладают системы, оперирующие в ku-радиодиапазоне, их много, и они отличаются более доступной стоимостью. В отличие от этого, VSAT-системы, функционирующие в ka-диапазоне, представлены в меньшей степени. Ограниченное количество предложений в данном сегменте и низкий уровень востребованности со стороны потребителей делают эти системы более дорогостоящими вариантами для спутникового вещания. С течением времени на рынке появится больше производителей оборудования для Ka-диапазона, что снизит стоимость таких систем.

Покрытие
Что касается зоны покрытия, используемый в спутниковом телевидении ku-диапазон радиочастот обеспечивает более широкую зону охвата, чем ka-диапазон. Масштаб охвата достигается за счет использования большого числа потоков. Узкие лучи, применяемые в ka-диапазоне спутников, покрывают значительно меньшую площадь. Если представить охват ku band как 100%, то ka band охватывает всего лишь до 15% от общего охвата.

Надежность
При сравнении передачи сигналов в двух диапазонах, ka band уступает по количеству помех. Это связано с тем, что волны этого диапазона имеют меньшую длину, что делает передаваемый сигнал более подверженным воздействию помех, особенно в условиях осадков.

Однако этот недостаток можно преодолеть с помощью установки дополнительных приемопередающих устройств. Также стоит отметить, что влияние помех практически не влияет на обычного пользователя. Для корпоративных пользователей, нуждающихся в высокой надежности спутниковой связи, подобный недостаток является важным моментом.

Гибкость
Рынок услуг HTS-систем активно развивается, и его особенность заключается в долгосрочных инвестициях.

Стандартный срок службы спутниковых систем составляет десять лет. Однако они морально устаревают за этот период, так как рынок спутниковых услуг постоянно меняется. Это обусловлено различными глобальными факторами, такими как изменения в международных отношениях, появление новых данных о геологических особенностях Земли, а также нововведения в судоходстве и другие.

Спутниковые системы связи вынуждены оперативно адаптироваться к происходящим изменениям. HTS-системы, использующие оба диапазона, реагируют быстрее, благодаря наличию функции резервирования каналов в двухдиапазонных спутниках. Это позволяет переориентировать системы на передачу более длинных радиоволн.

Безопасность
В большинстве сервисов, функционирующих в kа-диапазоне, при возникновении аварии на HTS-спутниках происходит потеря от одного до нескольких лучей. Это означает, что десятки тысяч квадратных километров остаются без покрытия. Для устранения этой проблемы может использоваться переключение на другие спутники, работающие в ku-диапазоне. Тем не менее, этот процесс затруднен необходимостью привлечения дополнительного оборудования.

В системах, использующих ku-диапазон, аварии восстанавливаются быстрее. Важно отметить, что в случае вынужденного перехода таких систем на другой радиодиапазон нет необходимости в использовании дополнительного оборудования.

Спутниковые терминалы ku- и ka-диапазонов находят применение в различных областях.

Беспроводной широкополосный доступ (БШПД)

• Ku-диапазон: Широко используется для предоставления высокоскоростного интернета в домах, офисах и предприятиях. Также применяется для обеспечения связи на крупных транспортных средствах, таких как круизные лайнеры и самолеты.
• Ka-диапазон: Используется в специализированных системах, таких как High-Throughput Satellites (HTS), для предоставления высокоскоростного интернета и других широкополосных услуг.

Телевизионное вещание

• Ku-диапазон: Применяется для трансляции телевизионных программ, особенно в областях с ограниченной инфраструктурой.
• Ka-диапазон: Также используется для спутникового телевидения, но чаще привлекается в сфере специализированных услуг.

Корпоративные сети и коммуникации

• Ku-диапазон: Используется корпоративными пользователями для обеспечения связи в удаленных или отдаленных районах.
• Ka-диапазон: Применяется для высокоскоростной связи в корпоративных сетях и мобильных приложениях.

Морские и воздушные суда

• Ku-диапазон: Часто используется для связи на крупных судах и воздушных судах.
• Ka-диапазон: Найдет применение в авиации и на круизных судах.

Государственные и военные коммуникации

• Ku-диапазон: Применяется в государственных и военных сетях связи для передачи данных и коммуникаций.
• Ka-диапазон: Также используется в некоторых государственных и военных приложениях для высокоскоростной и высокопропускной связи.

Научные исследования

• Оба диапазона применяются в различных научных исследованиях, особенно в области астрономии и метеорологии.

Различные частотные диапазоны выбираются в зависимости от конкретных потребностей, требований к пропускной способности и особенностей конкретных приложений.

Оборудование High-Throughput Satellite (HTS) обеспечивает передачу мощных сигналов с высокой пропускной способностью. Развитие HTS-систем в 1980-х годах способствовало активному внедрению широкополосного доступа провайдерами.

Спутники HTS используют приёмопередающие устройства (транспондеры) с ёмкостью до 100 МГц. Они направляют узконаправленные лучи, охватывая определённые территории. Даже небольшие антенны способны улавливать сигналы без искажений.

Технологии HTS предусматривают разделение территорий на участки, каждый из которых покрывается определённым лучом. Обычно спутник испускает 50 лучей, охватывая по два процента территории в зоне действия HTS-системы.

Преимущества узкого луча включают повторное использование частот для эффективной передачи сигнала и демонстрацию более высокой производительности. Современные HTS-спутники работают в диапазонах ku и ka, обеспечивая универсальность и возможность работы в обеих частотных зонах.

Выбор между ka- и ku-диапазонами зависит от местонахождения пользователя и конкретных задач. Промышленным предприятиям, требующим стабильной спутниковой связи в производственных процессах, рекомендуется использовать спутниковое вещание в ku-диапазоне. Для удовлетворения персональных потребностей обычно достаточно систем ka-диапазона с их низкими требованиями к пропускной способности канала для доступа в интернет.

HTS-системы как технологии будущего
Новые технологические решения для обеспечения коммуникации регулярно появляются как в ku-, так и в ka-диапазонах. Оба типа диапазонов обещают перспективы в развитии сферы спутниковой связи.

Однако, предоставление услуг спутниковой связи имеет ограничения по диапазону радиоволн, что подчеркивает важность оптимального использования ресурсов и стимулирует участников рынка искать эффективные решения для удовлетворения потребностей клиентов.