Удалённые промышленные объекты располагаются за полярным кругом, в горных районах или открытом море. Работающие там люди уязвимы без надёжной связи. Единственный способ соединить их с Большой землёй — спутники. Как работает спутниковая связь, от чего зависит её качество и какое будущее ждёт отрасль, расскажем в статье. Разобраться в теме нам помог коммерческий директор АО «РТКомм.РУ» Михаил Муттерперл.
Как работает спутниковая связь
Привычные жителям городов телефония, интернет и телевидение работают благодаря проводной или сотовой связи. Это значит, что сигнал передаётся по оптоволоконным или мобильным сетям. В труднодоступных районах, в условиях многолетней мерзлоты или посреди океана организовать телекоммуникационную инфраструктуру затруднительно, поэтому здесь используют спутниковую связь.
Принцип работы спутниковой связи прост. Абонентская станция на Земле передаёт высокочастотный сигнал к спутнику. Космический аппарат принимает его, усиливает и изменяет частоту сигнала, затем направляет его обратно к земной станции, расположенной в зоне покрытия спутника.
Качество спутниковой связи на удалённом объекте зависит от зоны покрытия спутника, мощности сигнала, погодных условий и точности настройки антенны
Где можно установить спутниковую антенну
Спутниковую антенну можно установить на удалённых промышленных объектах, на морских судах, арктических и антарктических станциях, на мобильных медицинских комплексах. Говоря коротко — на любой открытой местности, где нет мобильных и проводных сетей.
Многие думают, что установить спутниковую антенну сложно. На самом деле это не так: комплект поставляется как конструктор с пошаговой инструкцией. Немного сложнее её настроить: здесь нужны определённые знания и опыт, поэтому этот этап мы выполняем сами или сопровождаем клиентов в процессе.
Что действительно бывает непросто — доставить антенну заказчику. Труднодоступные районы потому так и называются, что добраться туда нелегко. Поэтому используем всё: малую авиацию, паромы, лодки, вездеходы, сани.
В моей практике был случай, когда сотрудник должен был установить спутниковую антенну на социально значимом объекте в Республике Тыва. Добраться от районного центра до места подключения услуг из-за погодных условий обычным транспортом было невозможно: дорогу размыло дождями. Но наш специалист не растерялся, купил на рынке лошадь и на ней доставил комплект с антенной диаметром 90 см до точки назначения. А по возвращении в райцентр подарил лошадь местному жителю.
Что может помешать стабильному сигналу
Спутниковая связь работает там, где нет возможности провести другие виды связи. Но и она может быть нестабильна. Плотные снегопады, грозы, пыльные бури — всё это влияет на сигнал. В арктических регионах частая проблема — обледенение антенн, а в тайге — густая листва, которая экранирует радиоволны, хотя при установке антенны связисты стараются выбрать наиболее выгодную позицию. Ещё одна угроза — солнечная активность. В периоды вспышек на Солнце на орбите образуется электромагнитный «шум», который создаёт помехи.
На каком оборудовании работает современная спутниковая связь
Сигнал с Земли передаётся на спутники и обратно через антенны. На промышленных объектах используют устройства среднего (от 1 до 3 м) и большого (более 3 м) диаметров. Чем больше размер антенны, тем более мощный и качественный сигнал она передаёт.
Для организации спутниковых каналов передачи данных используются модемы, они преобразуют радиосигнал в привычный интернет-поток.
Набор оборудования для каждого предприятия будет свой в зависимости от задач заказчика, местности, необходимой пропускной способности и того, какой спутник будет использоваться для организации связи.
Ещё одна составляющая — спутники связи. Чем выше орбита космического аппарата, тем шире зона покрытия, но и больше задержка сигнала.
Сейчас на орбите находится 17 российских геостационарных спутников. Низкоорбитальные спутники только начинают вводить в эксплуатацию
Дальше всех, на расстоянии 35 786 км, располагаются геостационарные спутники (GEO). Они двигаются вокруг Земли синхронно с вращением планеты, поэтому постоянно находятся в одной точке на небе. Таким образом геостационарные спутники обеспечивают постоянное покрытие одной и той же обширной территории. Задержка сигнала — 500–600 мс.
В России геостационарные спутники используются для связи, теле- и радиовещания, навигации, ведения метеонаблюдений и работы различных систем мониторинга. Космические аппараты на высоких орбитах также обеспечивают интернетом населённые пункты, промышленные объекты, морские суда и другие подвижные объекты.
Так, ФГУП «Космическая связь» (ГП КС) на базе собственных GEO-спутников серии «Экспресс» предоставляет полный спектр услуг связи и вещания по всей России для населения, учреждений, предприятий и услугу «Морской VSAT» для более чем 500 морских судов.
Другой оператор «Газпром космические системы» использует свои геостационарные спутники серии «Ямал» для обеспечения связью предприятий нефтегазовой отрасли, в том числе в труднодоступных районах Сибири и Арктики.
«РТКомм.РУ» предоставляет на ресурсах спутников «Экспресс» и «Ямал» доступ в интернет и комплекс цифровых услуг для компаний добывающей, нефтегазовой, рыбопромышленной, строительной и туристической отраслей, а также морских судов.
Почему связь критически важна для производств
Сегодня ни один промышленный объект не может функционировать без связи, поэтому телекоммуникации закладывают уже на стадии котлована — вместе с водоснабжением и электричеством. Любому предприятию связь нужна как минимум для административных нужд.
Когда промышленный объект остаётся без телекоммуникаций, под угрозой оказываются рабочий процесс, техника, данные, бюджеты и, главное, люди. Без связи невозможно дистанционно управлять оборудованием, контролировать безопасность, давать инструкции. Любая авария рискует превратиться в катастрофу, потому что сложно среагировать вовремя и быстро взять ситуацию под контроль.
Важен и психологический аспект. Работник, который находится вдали от дома, без связи, ощущает себя изолированным. Он не может получить новости от родных, сообщить им о том, что с ним всё в порядке, отправить деньги. Добавим к этому суровые погодные условия и получим сотрудника без мотивации и желания работать.
После того как мы подключили систему спутниковой связи на одном небольшом золотодобывающем прииске, производительность труда выросла на 5%.
Изначально на предприятии была только одна точка доступа в интернет — в вагончике у администратора. Сотрудники могли подойти к нему и связаться с родными только по окончании рабочего дня. Так сразу после 18:00 у вагончика выстраивалась очередь, в которой люди тратили время, вместо того чтобы отдыхать. Кроме того, некоторые работники уходили со смены пораньше, чтобы скорее отправить сообщения близким и узнать новости из дома.
Руководитель предприятия отметил это и обратился к нам за техническим решением, чтобы сделать интернет для сотрудников доступным на всей территории предприятия. Мы установили дополнительно спутниковую станцию и несколько точек доступа, тем самым расширили зону покрытия и решили задачу заказчика.
Через некоторое время получили обратную связь: сотрудники подключились к услуге и общались с близкими в удобный момент, стали спокойнее и продуктивнее. Люди перестали отлучаться с рабочих мест, сократилось время простоя, возросла общая производительность труда на предприятии, что увеличило и прибыль компании.
Как будут развиваться спутниковые системы связи в будущем
Технологии спутниковой связи постоянно развиваются, их будущее — это высокая скорость, низкая задержка и полное покрытие даже самых труднодоступных уголков планеты.
Одна из последних разработок в этой сфере — низкоорбитальные спутники (LEO), которые находятся на высоте 500–1200 км. У таких спутников задержка составляет всего 20–50 мс, а скорость передачи можно сопоставить с 4G и даже 5G. Это значит, что в будущем удалённые промышленные объекты могут получить связь как в городах.
Есть и обратная сторона этой технологии. Из-за низких орбит у таких спутников малая площадь покрытия, поэтому эти космические аппараты запускают группировками, что стоит дорого.
Ещё одна особенность — срок годности спутников. В среднем геостационарные служат 15 лет. Их выход из строя связан с износом солнечных батарей, поломками или устареванием электроники, но основная причина — исчерпание запаса топлива для корректировки позиции. Она смещается под действием солнечного ветра, гравитации Земли и Луны. Низкоорбитальные спутники быстрее выходят из строя и служат втрое меньше — около 5–7 лет.
Низкоорбитальные спутники — это технологический прогресс. Заменят ли они полностью геостационарные аналоги, вопрос пока остаётся открытым. Вместе с тем развиваются и другие варианты использования спутников. Это гибридные сети, где качество и надёжность связи совместно обеспечивают разные технологии — спутниковая и мобильная. Это мультиорбитальные сети с использованием спутников на разных орбитах. И даже применение сверхнизких орбит (VLEO) для развёртывания группировок спутниковой связи.
Уверен, каждое решение найдёт применение в будущем: в мире с каждым днём становится всё больше техники — от смартфонов до IoT-устройств, которые требуют подключения к интернету. И низкоорбитальные спутники смогут закрыть потребности, для которых они наиболее эффективны, например для объектов в движении.
В России разработкой низкоорбитальных спутников группировки RASSVET занимается частная компания «Бюро 1440». Она уже запустила 6 тестовых спутников, а к 2030 году низкоорбитальная группировка будет состоять из 886 спутников.
Из государственных инициатив есть национальный проект «Сфера». Изначально в рамках этой программы планировался запуск группировок «Скиф» и «Марафон IoT» для широкополосного доступа и интернета вещей. Но в обновлённый нацпроект «Космос» на 2025–2036 годы они не вошли. Осталась только система «Экспресс-РВ» на высокоэллиптической орбите. Эксперты допускают, что к этим программам могут вернуться в будущем, если сохранятся соответствующие технологические и рыночные условия.
Как спутники помогают сохранять здоровье работников
Телемедицинские консультации для многих удалённых производств — единственный доступ к специализированной и своевременной медицинской помощи. Получить онлайн-консультацию узкого специалиста, отправить результаты обследований, организовать санавиацию в критические моменты — без стабильной связи это всё было бы невозможно.
В экстренных ситуациях счёт идёт на минуты, и онлайн-консультации с врачами позволяют вовремя начать необходимое лечение и сохранить жизнь и здоровье сотрудника. Некоторые случаи требуют вызова санавиации, что было бы невозможно при отсутствии связи. Недавно мы рассказали, как онлайн-консультации спасают жизни на удалённых объектах даже в нелётную погоду.
Связь также важна для постоянного мониторинга здоровья сотрудников, в том числе проведения дистанционных предрейсовых осмотров. Такой сервис позволяет снизить риски несчастных случаев, профилактировать заболевания и выявлять их на ранней, ещё обратимой стадии.