VSAT станции

Малые земные станциии спутниковой связи (МЗССС). Еще их называют VSAT (Very Small Aperture Terminal - оконечная станция с антенной очень маленького размера).

Сети VSAT - это сети спутниковой связи, построенные по схеме «звезда», в центре которой находится станция, оборудованная мощной антенной, передатчиком и высокоинтеллектуальной управляющей системой. Это позволяет использовать абонентские станции с антеннами небольшого диаметра (1,2…2,4 м), передатчиками малой мощности (1-2 Вт) и относительно простыми и дешевыми терминалами. Абонентскую станцию сети VSAT называют Малой земной станцией спутниковой связи (МЗССС) или VSAT станцией (Very Small Aperture Terminal - оконечная станция с антенной очень маленького размера).

1. Размещение антенной системы VSAT

• Место размещения антенны VSAT должно обеспечивать прямую видимость выбранного спутника-ретранслятора. В секторе ± 5° от расчетного азимута не должно быть каких-либо препятствий (элементов естественного рельефа, строений, деревьев и т.п.) с угловой высотой больше расчетного угла места спутника. Допускается наличие в створе антенны VSAT станции проводов.
• Расчетное направление на спутник-ретранслятор определяется двумя углами - азимутом и углом места. Азимут - угол в горизонтальной плоскости между направлением на истинный Север и направлением на спутник, считается в круговой мере, от 0 до 360° от Севера через Восток. Угол места - угол в вертикальной плоскости между направлением на истинный горизонт и направлением на спутник, считается от 0 до 90° от горизонта вверх.
  
  
  К определению азимута и угла места
  
  
• Для определения расчетного направления на спутник-ретранслятор используются формулы:
  
  α=arctg(tg(λ - λ₀)/sin φ )+180
  β =(cos(λ - λ₀)*cos φ )-0,1509)/sqrt(sin²(λ - λ₀)+cos²(λ - λ₀)*sin²φ)
  где:
  α - азимут;
  β - угол места;
  φ - географическая широта места расположения антенны VSAT;
  λ - географическая долгота места расположения антенны;
  λ₀ - долгота расположения спутника
  Для расчета можно также воспользоваться специализированными программами для ПК, например, SATTV 2.0
• Для определения расчетного азимута на местности можно использовать:
  • карту (план), ориентированную по сторонам света
  • магнитный компас
  • GPS-навигатор с функцией определения направления
• Высота препятствий по направлению расчетного азимута оценивается визуально. В случае возникновения сомнений точная высота определяется с помощью теодолита либо тригонометрическим способом:
  β_пр=arcsin(h/L)
  где:
  β_пр - угловая высота препятствия
  h - высота препятствия (в метрах)
  L - расстояние до препятствия (в метрах)
  Для небольших углов можно пользоваться упрощенной формулой:
  β_пр= 57,3*(h/L)
  
  
  
  К определению угловой высоты препятствия
• При выборе места размещения антенны необходимо принять во внимание факторы:
  • желательно, чтобы собственно антенну и металлоконструкции можно было переместить к выбранному месту вручную, без использования специальной техники и приспособлений
  • желательно, чтобы монтаж был удобным и безопасным
  • антенна должна быть установлена на минимально возможном удалении от помещения с внутренним оборудованием МЗССС
  • антенна должна быть доступна для обслуживания
  • несанкционированный доступ к антенне посторонних лиц должен быть максимально затруднен
  • если объект охраняется, желательно, чтобы антенна находилась в зоне непосредственного наблюдения охранников или в зоне видеонаблюдения

2. Способы монтажа антенной системы VSAT

2.1. Монтаж антенны VSAT на горизонтальную поверхность непроникающим способом.

Используется для установки антенны на плоскую кровлю (из железобетонных плит, на «мягкую» кровлю), на существующий бетонный фундамент (плиту), в исключительных случаях - на мостовую (асфальт, тротуарная плитка). Монтаж непроникающим способом на грунт допускается только для временного использования МЗССС.

Для установки используется типовая опорная конструкция - непроникающая крышная опора NPRM (Non-penetrating Roof Mount). Она представляет собой быстро-сборную конструкцию из труб и уголков и состоит из трубостойки и основания. Основание укладывается на кровлю и нагружается балластом - шлакобетонными блоками, общий вес которых зависит от размеров антенны и силы ветра в районе установки. При монтаже на «мягкую» кровлю под основание подкладываются коврики из строительной резины или из нескольких слоев кровельного материала (рубероида).

NPRM - общий вид

Достоинства данного способа:

• При монтаже не повреждаются кровля и другие элементы здания. Впоследствии антенну станции VSAT можно демонтировать, на месте монтажа не останется никаких повреждений и следов.

Недостатки данного способа:

• Требуется относительно громоздкая опорная конструкция и балласт
• Требуется подъем тяжестей (480 кг и более) к месту монтажа

Примеры монтажа на плоскую кровлю непроникающим способом

2.2. Монтаж антенны системы VSAT на стену

Таким способом антенна VSAT станции монтируется на наружной стене здания из кирпича, бетона, дерева и некоторых других материалов.

Для установки используется типовая опорная конструкция - стеновой кронштейн WM (Wall Mount), которая представляет собой быстро-сборную конструкцию из труб и уголков и состоит из трубостойки и укосин. Кронштейн крепится к стене с помощью полиэтиленовых дюбелей с шурупами, цанговых или химических анкеров либо шурупов (в зависимости от материала стен). На непрочных, тонких стенах кронштейн крепится с помощью закладных шпилек, для чего стена сверлится насквозь, а с обратной стороны подкладываются шайбы или ответные уголки.

WM - общий вид

Достоинства данного способа:

• Используется небольшая, недорогая и относительно легкая опорная конструкция, которую легко перевозить и монтировать.

Недостатки данного способа:

• Без использования специальной техники можно монтировать антенны таким способом только на небольшой высоте - на уровне 1-го этажа или на крыше, на которой имеются надстройки (лифтовая будка, стена примыкающего более высокого здания). На уровне 2-го этажа можно безопасно монтировать антенну таким способом только с использованием средств подмащивания (леса или вышка-тура). Монтаж на большей высоте можно производить только с использованием автовышки.
• Монтаж требует сверления наружных стен, что несколько ухудшает их тепло- и гидроизоляционные свойства.
• В случае использования сквозных шпилек создаются «мостики холода» во внутреннее помещение, необходимы мероприятия по восстановлению внешнего вида стен изнутри.

Примеры монтажа на стену

2.3. Монтаж антенны станции VSAT над стеной.

Этот способ применяется для установки антенн на наружной стене здания, если высота здания недостаточна для обеспечения прямой видимости спутника или - как правило - для сохранности оборудования. Может использоваться также на крыше здания, имеющего надстройки (лифтовая будка, выход брандмауэра). Иногда таким способом антенны монтируются на временные здания (контейнеры).

Для установки используется специальный (нетиповой) стеновой кронштейн, конструкция и размеры которого определяются при обследовании объекта. В общем случае используются два типа подобных кронштейнов - с нулевым и с ненулевым вылетом. Кронштейн с нулевым вылетом предполагает практически полное прилегание трубостойки к стене и используется на стенах, не имеющих козырьков. Кронштейн с ненулевым вылетом позволяет отнести трубостойку от стены на некоторое расстояние, поэтому его используют для монтажа антенн над козырьком крыши.

Возможная схема монтажа трубостойки

Достоинства данного способа:

• Такой способ позволяет смонтировать антенну на стене, но при этом расположить ее выше кровли, что существенно затрудняет несанкционированный доступ к антенне. Это особенно актуально для одноэтажных зданий.
• Антенна, смонтированная таким способом, может находиться на достаточно большой высоте, однако работы по монтажу, настройке, а также дальнейшему обслуживанию антенны можно производить с крыши, без использования спецтехники и средств подмащивания.

Недостатки данного способа:

• Неразборный сварной кронштейн, обычно длиной более 2 метров, который неудобно перевозить
• При монтаже таким способом из-за большой длины трубостойки увеличивается опрокидывающий момент, создаваемый воздействием ветра на антенну. Поэтому к элементам крепления, особенно верхним, предъявляются более жесткие требования, чем при монтаже на стену типовым способом.
• Те же недостатки, что и при монтаже на стену типовым способом, связанные со сверлением наружных стен

Примеры монтажа антенны станции VSAT над стеной:

а) на кронштейн с нулевым вылетом

б) на кронштейн с ненулевым вылетом

2.4. Монтаж антенны МЗССС на бетонный фундамент.

Именно этот способ рекомендован производителем антенн и подробно описан в оригинальных инструкциях по монтажу. Однако, на практике он используется крайне редко - только в тех случаях, когда на объекте вообще нет капитальных строений, или монтаж на них по каким-либо причинам невозможен.

На месте установки производится выемка грунта с последующей заливкой бетонном без опалубки. Перед заливкой в выемку устанавливается труба нужного диаметра и длины. Для предотвращения проворачивания в бетоне в заливаемой части трубостойки сверлится 1-2 отверстия, в которые вставляются металлически стержни (прутки). Для монтажа антенн до 2,4 м включительно армирование фундамента не требуется.

Возможная схема фундамента

Достоинства данного способа:

• Очень надежное крепление
• Простой доступ к антенне для монтажа и обслуживания
• Не повреждаются конструкции зданий

Недостатки данного способа:

• Требуется проведение общестроительных работ: выемка грунта, заливка бетоном
• Если земля не находится в собственности клиента, необходимо выделение землеотвода (согласование с землевладельцем)
• Антенна, смонтированная на земле, располагается очень низко. Это создает ряд проблем:
  • Сложно ограничить доступ к антенне посторонних лиц
  • Линию визирования спутника могут пересекать движущиеся люди и транспорт, при этом сбои связи будут неизбежны
  • При большом количестве снега часть антенны может оказаться под ним, что приведет к ухудшению качества связи и даже к ее пропаданию.

Пример монтажа на фундамент.

2.5. Монтаж антенны станции VSAT на специально построенную площадку.

Способ применяется для монтажа на объектах, где капитальных строений нет, либо монтаж на них по каким-то причинам невозможен или нежелателен. Как правило, таким способом монтируются антенны 2,4 м и более.

На месте установки строится «стол» - площадка, поднятая над поверхностью земли на 0,5…2,5 метра. Для установки опор «стола» заливается железобетонный фундамент, либо бурятся ямки, в которые затем забиваются трубы. В центре площадки устанавливается трубостойка для антенны.

Возможная конструкция антенной площадки

Достоинства данного способа:

• Надежное, капитальное сооружение, предназначенное исключительно для монтажа антенны
• Удобный доступ к антенне для монтажа и обслуживания
• Не повреждаются конструкции зданий
• Антенна находится на достаточной высоте, ее не заносит снегом, проходящие люди и движущийся транспорт не мешают работе МЗССС, несанкционированный доступ затруднен

Недостатки данного способа:

• Требуется проведение большого объема изыскательских, проектных и общестроительных работ.

Примеры монтажа антенны на «стол»

2.6. Монтаж антенны станции VSAT на опору «пьедестал».

Опора типа «пьедестал» (Pedestal Mount, PM) - это типовая опорная конструкция, которая производится серийно. Она представляет собой трубостойку из трубы нужного диаметра и нужной высоты, которая снизу оканчивается плоским фланцем с отверстиями для крепления к горизонтальной поверхности.

Опора типа «пьедестал»

Опора «пьедестал» может быть установлена на существующий или вновь строящийся бетонный фундамент с помощью анкерных болтов. Ее также можно с помощью обычных болтов установить на существующую металлоконструкцию достаточной массы, либо на специально изготовленную металлоконструкцию (разгрузочную раму). Монтаж опоры «пьедестал» непосредственно на кровлю с помощью анкеров или сквозных шпилек не рекомендуется, так как при этом нарушается гидроизоляция кровли и существенно снижается прочность перекрытия.

Примеры использования опоры «пьедестал»

Сама по себе опора «пьедестал» не является законченным решением для монтажа антенны. Достоинства и недостатки в данном случае зависят от того, каким способом и на чем будет смонтирована сама опора.

2.7. Монтаж антенны станции VSAT на стропила скатной кровли.

Этот способ применяется для установки антенны на крышу с двускатной или односкатной кровлей из легкого кровельного материала (шифер, металлочерепица, профнастил, кровельное железо и т.п.).

Для монтажа используется трубостойка - труба нужного диаметра и длины, которая выводится из-под кровли наружу через сквозное отверстие и крепится к деревянным балкам стропил. Для крепления необходимо выбрать такое место, где присутствуют две параллельные балки, или они сходятся (скрещиваются) в пространстве таким образом, что к обеим можно вплотную прижать вертикальную трубу.

Варианты крепления трубостойки к балкам стропил

Достоинства данного способа:

• Это недорогой способ монтажа тяжелых антенн на скатную кровлю, не требующий выполнения большого объема строительных работ
• Используется простая конструкция (по сути - просто отрезок трубы) и стандартный крепеж (шпильки, хомуты, гайки)

Недостатки данного способа:

• Повреждается кровля. Для предотвращения протечек требуется надежная герметизация зазора между трубостойкой и краями отверстия в кровле.

Крепление трубостойки к стропилам, антенна на двускатной кровле

2.8. Монтаж антенны станции VSAT на существующую металлоконструкцию.

Этот способ используется, если на объекте нет капитальных строений, или монтаж на них по каким-то причинам затруднен или невозможен, но есть стационарная хорошо закрепленная металлоконструкция, на которой допустимо размещение антенны. Это может быть мачта, ферма, лестница, ограждение, опора эстакады и т.п.

Опорная конструкция и способ ее крепления разрабатываются индивидуально для каждого случая по результатам обследования объекта. Предпочтение отдается съемным конструкциям, крепление которых выполняется без использования сварки и сверления.

Достоинства данного способа:

• Не повреждаются элементы зданий, существующих металлоконструкций
• Монтаж выполняется быстро, не требуется проведение общестроительных работ

Недостатки данного способа:

• Необходимо согласовать установку антенны на существующую металлоконструкцию с ее владельцем или эксплуатирующей организацией

Примеры монтажа на существующую металлоконструкцию

а) на опору мачты


б) на стальную колонну, в) на пожарную лестницу

2.9. Монтаж антенны станции VSAT на временное здание (контейнер).

Способ применяется на объектах, не имеющих капитальных строений, а также не имеющих постоянной дислокации - геофизические и геологоразведочные партии, разведочные скважины, строительные площадки и т.п.

Для крепления трубостойки на временное здание (контейнер) используется сварная металлоконструкция. Материал, размеры и способ крепления к элементам контейнера определяются размерами и конструкцией контейнера. Как правило, временные здания находятся в собственности самого клиента и не представляют большой ценности, поэтому трубостойка или промежуточные элементы крепятся к внешним элементам жесткости контейнера при помощи сварки.

Достоинства данного способа:

• Антенна монтируется на достаточной высоте, где ее не заносит снегом, работе МЗССС не мешают походящие люди и проезжающий транспорт
• Не требуется проведения земляных работ, что особенно актуально при монтаже антенны в зимнее время в условиях Крайнего Севера.

Недостатки данного способа:

• Необходимость сварочных работ непосредственно на месте монтажа
• Повреждаются конструкции контейнера
• На качество работы МЗССС сильно влияет стабильность контейнера. Если он установлен не на фундаменте (сваях), то сезонные подвижки грунта могут привести к нарушению юстировки антенны, вплоть до полного прекращения связи.

Примеры монтажа антенны на контейнер

2.10. Временная установка антенны станции VSAT.

Антенна может быть смонтирована временно:

• Для проведения разовых мероприятий (видеоконференций, телемостов и т.п.)
• Для тестирования или демонстрации услуг потенциальному клиенту
• На объектах, не имеющих постоянной дислокации (геологоразведочные партии, строительные площадки и т.п.)

Антенна монтируется любым способом, обеспечивающим ее неподвижность на предполагаемое время работы, например:

3. Размещение внутреннего оборудования VSAT

• Внутреннее оборудование VSAT, в зависимости от решаемых задач, может включать:
  
  • Абонентский терминал VSAT (модем), блок питания к нему (в зависимости от модели)
  • Коммутатор Ethernet (маршрутизатор) , блок питания к нему (в зависимости от модели)
  • Шлюз IP-телефонии, блок питания к нему (в зависимости от модели)
• Внутреннее оборудование МЗССС должно располагаться в отапливаемом помещении с температурой воздуха +10…+35 С° и относительной влажностью не более 90%.
• Модем имеет настольное исполнение и размещается на столе или на полке телекоммуникационного шкафа. В последнем случае для размещения модема и блока питания должно быть предусмотрено пространство не менее 2RU. Остальное оборудование размещается таким же образом, занимаемое пространство зависит от конкретных моделей используемого оборудования.
  
  Примеры размещения внутреннего оборудования VSAT:
  
  а) в стойке
  
  
  б) на столе
  
  
• Помещение, предназначенное для размещения внутреннего оборудования VSAT, должно располагаться по возможности ближе к месту установки антенного поста и к месту размещения подключаемого оборудования клиента. По умолчанию максимально допустимое удаление от антенного поста (по трассе кабелей) - 120м, от оборудования клиента - 100 м. При невозможности выполнить хотя бы одно из этих условий необходимо использовать специфические технические решения. Как правило, внутреннее оборудование МЗССС устанавливается в том же помещении, что и оборудование клиента (серверная комната).
• Электропитание внутреннего VSAT оборудования осуществляется от однофазной осветительной сети переменного тока 220 В 50 Гц. Общая потребляемая мощность не превышает 250 Вт. Для подключения внутреннего оборудования необходимы 1,2 или 3 (в зависимости от состава оборудования) розетки типа «евро« с заземляющим контактом.
• Желательно подключать внутреннее VSAT оборудование через устройство бесперебойного питания (UPS) мощностью не менее 400 ВА и ресурсом автономной работы не менее 15 минут. Возможно подключение к одному устройству бесперебойного питания внутреннего оборудования МЗССС и оборудования клиента.
• Если устройство бесперебойного питания не используется, желательно подключать внутреннее оборудование МЗССС к осветительной сети через отдельное устройство защитного отключения (УЗО) или автоматический выключатель с током отсечки не более 6А.

4. Размещение и способ прокладки кабельных трасс

• Для подключения внешнего электронного оборудования VSAT к внутреннему оборудованию (модему) используется кабельная соединительная линия из двух коаксиальных радиочастотных кабелей с волновым сопротивлением 75 Ом:
  • типоразмера RG-6 (аналог отечественного РК-75-4-ХХ) - при длине трассы не более 60 м
  • типоразмера RG-11 (аналог отечественного РК-75-9-ХХ) - при длине трассы от 60 до 120 м
• По всей длине трассы кабели должны быть закреплены на элементах антенны и опорной конструкции, на стенах или других элементах здания, либо проложены в специальных кабеленесущих системах (кабельных лотках, каналах и т.п.). Свободная прокладка или подвеска радиочастотных кабелей не допускается.
• Наружные участки кабельной трассы должны быть защищены от механических повреждений, а также от прямого воздействия солнечной радиации и атмосферных осадков металлорукавом герметичным в ПВХ оболочке типа РЗ-ЦП или МПВ.
• На воздушных участках трассы металлорукав с кабелями должен быть подвешен на несущем тросе или проволоке. Трос должен быть натянут с помощью талрепов таким образом, чтобы кабели не раскачивались от ветра, но чтобы при этом был обеспечен некоторый запас на температурное сжатие (укорочение) троса. Высота подвеса кабелей должна обеспечить свободный проход людей и проезд техники (как правило, 4,5 метра).
• На подземных участках трассы кабели должны быть уложены в полиэтиленовой трубе на глубине не менее 0,6 метров.
• Для ввода кабелей в здание рекомендуется использовать существующие кабельные вводы. Если таковые отсутствуют, предпочтительно вводить кабели через стену, а не через перекрытие.
• Минимально допустимый радиус изгиба кабелей составляет 70 мм для кабеля RG6 и 100 мм для кабеля RG11.