К іріспе

Кіріспе

Қашықтан қолжеткізу – компьютерлік және телекоммуникациялық техниканың революциялық дамуы арқасында мүмкін болған қазіргі заманғы жарқын мысалдардың бірі. Бизнесмендер, іскер адамдар саяхатқа шыққанда, іс сапарда жүргенде қашықтан қолжеткізу (қосылу) арқылы ақпаратпен алмасу орталығымен немесе өздерінің корпоративтік желілерімен байланысқа шыға алады. Қашықтан қолжеткізу сондықтан да қолайлы, бизнесте таптырмайтын көмекші.

Жерсеріктік байланыс ірі ауқымды телекоммуникациялық желілерді құруға арналған қажетті артықшылықтарға ие. Біріншіден, оның көмегімен үлкен аумақты қамтитын және жердегі байланыс арналарының бар-жоқтығына немесе жағдайына бағынышты емес желілік инфрақұрылымды тез арада қалыптастыруға болады. Екіншіден, жерсеріктік ретрансляторлардың ресурсына қосылуда қазіргі заманға технологияларды пайдалану және бір мезгілде пайдаланушылардың шексіз санына ақпараттарды жеткізу мүмкіндігі бұл желіні пайдалануға кететін шығындарды едәуір азайтуға болады. Бұл артықшылықтар тіпті жердегі телекоммуникациялары жақсы дамыған аймақтардың өздерінде жерсеріктік байланысты өте тартымды және аса тиімді етеді. Бұған қоса қазіргі кезде аумақтық-бөлу құрылымдары бар көптеген компаниялар байланыс қызметін төлеуде шығындарды азайтуға мүдделі болғандықтан жалпы пайдаланудағы желілер қызметінен бас тартып, өздерінің жеке экономикалық тұрғыдан алғанда тиімді жерсеріктік байланыс желілерін құруға ұмтылады. Қазіргі заманғы қызмет көрсету нарығы мен жерсеріктік байланыс жүйелері жоғары да айтылған желілерді құруға арналған технологиялық шешімдердің кең спектрімен ерекшеленуде және сондықтан да кәсіпорындар үшін жерсеріктік технологияларды таңдау қиын. Қандай шешім қабылдау дұрыс, корпоративтік желілердің құрылысын кімге сеніп тапсыруға болады деген сұрақтар туындайды. Осы топологияны үлкен және түрлі бағыттағы телефондық трафигі бар корпативтік желілерде, сондай-ақ тораптар арасында кездейсоқ байланыстары бар және уақытша кідіріске қатаң талап қойылатын деректерді тарату жүйелерінде қолданылады. Мұндай топологияның артықшылығы ешқандай дау туғызбайды, бірақ оны қолдану барлық кездерде экономикалық тұрғыдан тиімді емес.

Бүгінгі күнгі бәселекестік ортада операторлар ең рентабельді, икемді және сенімді технологияларды пайдалануы тиіс. Қайсыбір технологияны таңдап алу құрылатын корпоративтік желінің түріне байланысты. Жерсеріктік байланыс жүйесі қосымшаларының барлық көптүрлілігі олардың шеткері немесе абоненттік терминалдарының жұмыс режимінде көрініс табатындықтан, біз деректерді таратуды, телефонияны болмаса басқа да қосымшаларды (мәселен, бейнеконференц-байланысты) қолдайтын сол терминалдың орта жұмыс жүктемелерінің деңгейі (күндізгі уақытта және жұмыс күндері) бойынша корпоративтік желілерді жіктейміз. Асимметриялық трафик кезінде кері арна бойынша деректерді таратудың орташа жылдамдығы есепке алынады.

Кез-келген жер станциясының құрамына радиожиіліктік және арнажасаушы құрал-жабдықтар кіреді. Ең алдымен – антенналар мен қабылдап-таратқыштар таңдап алынған жерсерік типіне сәйкес болуға және арнажасаушы құралдың жұмысын қамтамасыз етуі тиіс. Әдетте, жер станциясының осы екі компоненті бір комплекте шығарылады.

Арнажасаушы құралдар жер станциясының және бүкіл желінің жұмыс принципін анықтайды. Қазіргі кезде жерсеріктік байланыс желілеріне арналған негізгі төрт технологиялар бар. Олардың барлығының өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар және ешқайсысы да әмбебап емес. Бүгінгі таңда көптеген желілерде жұмыс тиімділігін арттыру үшін бірнеше технологияларды бір мезгілде пайдалануды жүзеге асырылуда. Олардың арасындағы негізгі айырмашылық – жерсеріктік ретранслятор ресурсын пайдалану тәсілі.

1 Спутниктік байланыс желісі

Жердің жасанды серігі (ЖЖС) — Жер төңірегіндегі орбитаға шығарылып, әр түрлі ғылыми және қолданбалы мәселелерді шешуге арналған ғарыштық аппарат. Дүние жүзіндегі ең тұңғыш ЖЖСКСРО-да 1957 жылы 4 қазанда ұшырылды. 1958 жылы 1 ақпанда орбитаға тұңғыш америкалық ЖЖС — “Эксплорер-1” шығарылды. Кейінірек өз ЖЖС-терін басқа елдер: 26.11.1965 — Франция (“А-1” серігі), 11.2.1970 — Жапония (“Осуми”), 24.4. 1970 — Қытай (“4 айна-1”), 28.10.1971 — Ұлыбритания (“Просперо”), 18.7.1980 — Үндістан (“Рохини”) ұшыра бастады. Канада, Франция, Италия, Ұлыбритания, т.б. елдерде жасалған кейбір серіктер 1962 жылдан бастап америкалық тасығыш ракеталардың көмегімен ұшырылды. Кеңестік тасығыш ракеталардың көмегімен Үндістан, Франция, Чехословакия, т.б. елдердің ЖЖС-тері орбитаға шығарылды. ЖЖС-ті тасығыш ракетаның көмегімен орбитаға шығару үшін оған бірінші ғарыштық жылдамдыққа тең (қ. [Ғарыштық Жылдамдықтар|Ғарыштық жылдамдықтар) немесе одан артық (бірақ 1,4 еседен асып кетпейтін) жылдамдық берілуі тиіс. ЖЖС-тің ұшуының төменгі биіктігі (орбитаның перигейінде) 140 — 150 км (атмосферада жылдам тежелуден сақтану үшін), жоғарғы биіктігі (орбитаның апогейінде) бірнеше жүздеген мың км-ге дейін. ЖЖС-тің жерді бір айналып шығу уақыты оның ұшу орбитасының орташа биіктігіне байланысты және 1,5 сағаттан бірнеше тәулікке созылады. Экватор жазықтығына жақын жатқан экваторлық орбитаға шығарылған ЖЖС экваториалдық ЖЖС, ал Жердің полюстері маңынан өтетін полярлық (немесе поляр маңындағы) орбитадағы ЖЖС полярлық ЖЖС деп аталады. Жер бетінен 35800 км қашықтықтағы экваториалдық орбитаға шығарылып, Жердің айналу бағытымен қозғалатын ЖЖС Жер бетінің бір нүктесінің үстінде “қалқып” тұрады (геостационарлық орбита). Мұндай ЖЖС-тер стационарлық деп аталады. ЖЖС-тердің ерекше типіне ғарыштық кемелер және герметикалық кабинасында адам өмір сүретін орбиталық стансалар жатады. Халықаралық келісімге сәйкес, егер ғарыштық аппарат Жерді кем дегенде бір рет айналып ұшса, ол ЖЖС деп аталады. Бұл шарт сақталмаған жағдайда ғарыштық аппарат баллистикалық траектория бойымен өлшеулер жүргізген зондылау ракетасы болып саналады және ЖЖС ретінде тіркелмейді. Орбитаға шығар кезінде ЖЖС-тен бөлініп қалатын тасығыш ракетаның соңғы сатылары, бас бөлігіндегі ауа ақтырғыш, т.б. қосалқы орбиталық нысандар болып есептеледі; бұл нысандар Жер төңірегіндегі орбитамен қозғалады; олар бірқатар жағдайларда ғыл. мақсат үшін бақыланатын нысан қызметін атқарғанымен, әдетте, оларды ЖЖС деп атамайды. ЖЖС-тер көмегі арқылы шешілетін мәселелерге байланысты олар ғыл.-зерт. ЖЖС-тері және қолданбалы ЖЖС-тер болып бөлінеді. Егер ЖЖС-те радиотаратқыштар, қандай да бір өлшеуіш аппаратура, жарық сигналдарын беретін импульстық шамдар, т.б. орнатылса оны активті ЖЖС деп атайды. Аталған жабдықтардың ешқайсысы жоқ, тек кейбір ғыл. мәселелерді шешу үшін жерден бақыланатындары (мұндай ЖЖС-тер қатарына диаметрі бірнеше ондаған м-ге жететін ЖЖС-баллондар жатады) пассивті деп аталады. Ғылыми-зерттеу ЖЖС-тері Жерді, басқа аспан денелерін, ғарыштық кеңістікті зерттеуге, ғарыштық кеңістікте биологиялық, т.б. зерттеулер жүргізу үшін қызмет атқарады. ЖЖС-тің бортында орналастырылған аппаратура, сондай-ақ, ЖЖС-ті жер бетіндегі станциялардан бақылау астрономиялық, геодезиялық, биологиялық, геофизикалық және арнайы зерттеулер жүргізуге мүмкіндік береді. Ғыл.-зерт. ЖЖС-теріне алғашқы кеңестік “Электрон”, “Протон”, “Космос” сериялы ЖЖС-тер, америкалық “Авангард”, “Эксплорер”, “ОГО”, “ОСО”, “ОАО” (геофизикалық, күндік, астрономиялық обсерваториялар) сериялы ЖЖС-тер; ағылшын ЖЖС-і — “Ариэль”, француз ЖЖС-і — “Диадем”, т.б. жатады. Байланыс орнатуға арналған ЖЖС-тер (кеңестік — “Экран”, америкалық — “Синком”, “Интелсат” ЖЖС-і), метеорологиялық ЖЖС-тер (кеңестік “Космос”, “Метеф” сериялы ЖЖС-тер, америкалық “Тирос”, “ЭССА”, “Нимбус”), Жер ресурстарын зерттеуге арналған ЖЖС-тер (америкалық “Лэндсат және “АЭМ”), навигациялық ЖЖС-тер, (кеңестік “Космос — 1000”, америкалық “Транзит”), техникалық мақсаттарға арналған ЖЖС-тер (ғарыштық жағдайдың материалдарға әсерін зерттеуге, борттық жүйелерді сынауға арналған), әскери ЖЖС-тер, т.б. қолданбалы ЖЖС-тер болып саналады. Кейбір ЖЖС-терге ғыл. зерттеулерді де және қолданбалы мәселелерді де шешуге мүмкіндік беретін аппаратура орнатылады. ЖЖС көмегімен шешілетін ғылыми және қолданбалы мәселелердің әр түрлі болуына байланысты олардың пішіндері, массалары, құрылымдық сұлбалары, борттық құрал-жабдықтарының құрамы әр түрлі болып жасалады. Мыс., кішігірім ЖЖС-тің массасы (“ЭРС” сериялы) — бар жоғы 0,7 кг; кеңестік “Протон — 4” ЖЖС-інің массасы 17 т.

Спутниктік байланыс желісі

Әлемдік байланыс – бір немесе бірнеше әлемдік аппараттарда (ӘА), немесе бір немесе бірнеше жердің жасанды серіктерінде (ЖЖС), немесе космостағы басқа обьектілерде қолданылатын радиобайланыс.

Әлемдік жүйе – мақсатты анықтауда әлемдік байланысты қолданатын әлемдік станция (ӘС) және (немесе) жерлік станцияға біріктірілген кез келген топ. Спутникті (серікті) жүйе (СЖ) – бір немесе бірнеше ЖЖС қолданатын әлемдік байланыс. Спутникті желі – тек бір ЖЖС және олармен бірге әсер ететін жерлік станциялардан (ЖС) тұратын спутниктік жүйе немесе спутниктік жүйенің бір бөлігі. Жергілікті станция – жерде орналасқан станция. Спутникті сызық – бір ЖЖС арқылы таратқыш және қабылдағыш ЖС арасындағы радиосызық. Әлемдік станция (ӘС) – ЖЖС немесе ӘА-да орналасқан станция. Белсенді спутник – радиобайланыс сигналдарын ретрансляциялау немесе таратуға арналған тасушы ретранслятор (РТР) ЖЖС. Шағылған спутник – радиобайланыс сигналдарының шағылуына арналған ЖЖС. Әлемдік байланыс жүйесінің негізгі элементтері: орбиталардағы ЖЖС; жерлік станциялар; басқару орталығы (БО).

Сурет 2.1. Спутниктің Жерді айналу периодының орбита биіктігіне тәуелділігі

Әлемдік байланыстың негізгі сипаттамалары:

- 7 МГц-275 ГГц (45,5 ГГц-ке дейін негізделген) диапазондағы жиілік сызығында.

- Жерлік станциялар және бір ЖЖС 15000 шм дейін, екі ЖЖС арасындағы немесе ЖС және ЖЖС – млн. шм арасындағы байланыс қашықтығы.

- Көп станциялы мүмкіндік (КМ) көп санды жерлік станцияның РТР бағандарын біруақтылы қолданылуын сипаттайды.

Спутникті желі жерлік және спутникті сегменттен тұрады. Жерлік сегмент жойылған терминалдарды және орталық телепортты құрайды. Тұрғызудың техникалық мүмкіндігі тек нүкте-нүкте байланысынан тұрмайтындығы спутникті желінің бірегей ерекшелігі болып табылады. Будандас желілерді (жалпы қабылдағыш каналмен) пайдалану(эксплуатация) негізгі қызығушылыұты туғызады. Осындай шешімдер пайдаланылған шығындарды төмендету және спутникті сегментті эффективті қолдануға көмектеседі. Спутникті станциялар телефонды аппараттарды (факсимильді) тікелей қосуды, АТБ немесе интерфейспен қосылуға мүмкіндік береді.

Сурет 2.2. Жер серіктерінің орбиталары: 1- геостационарлы; 2- жоғарғы эллипті; 3- төмен-жоғарғы

Сурет 2.3. Жер мен спутниктің өзара орналасуы

СБЖ пайдаланылатын СВЧ антенналары – жер үсті стансалары беретін радиосигналдарды қабылдауға арналған және осы сигналдарды кері ретрансляцияға арналған жиіліктегі диапазон. Спутниктердің көбі гигагерцті диапазонды 6/4 ГГц, кейбіреулері 14/12 ГГц пайдаланады (бірінші сан – Жер – спутник буыны бойынша жұмыс жиілігі,ал екіншісі – спутник – Жер буыны бойынша жұмыс жиілігі). Спутниктің сигналды қабылдауы мен беруі - транспондер деп аталатын арнайы құрылғымен қамтамасыз етіледі. Абоненттер арасындағы өзара әрекеттесу тізбек бойынша жүзеге асады: абонентті станция (ақпаратты жөнелткіш) – таратқыш жерүсті радиотелеметриялы станция (РТС) – спутник – қабылдағыш жерүсті радиотелеметриялы станция – абонентті (ақпаратты алушы). Жерүстіндегі бір РТС жуық жатқан АЖ тобына қызмет етеді.

Спутник пен жерүстіндегі РТС арасындағы деректерді беруді басқару үшін мынадай тәсілдер пайдаланылады.

1. Кәдімгі мультиплексирлеу – жиілік бөлігу мен уақытын бөлінулер. Біріншісінде барлық жиілікті спектр радиоканал подканалға бөлінеді, олар пайдаланушылар арасында кез – келген графикті беру үшін үлестіріледі.

Бұл тәсілдің кемшілігі: ішкі каналдар тиімді пайдаланылмайды, бастапқы каналдар өткізу сызығының едәуір бөлігі бөлу сызығы ретінде пайдаланылады.

Сурет 2.4. Спутникті байланыс жүйесінің құрылымдық сұлбасы

Екіншісінде барлық уақытты бөлінулер пайдаланушылар арасында бөлінеді, олар шешуі бойынша ұсынылған уақытша кванттарға (слотқа) иелік етеді.

2. Сұрау – таңдау әдісі мен құралын пайдаланатын “бастауыш/қайталама” кәдімгі тәртібі. Бірінші орган ретінде көбінесе РТС, сиректеу – спутник шығады. Сұрау/таңдау циклі көп уақытты алады, әсіресе желісте АЖ үлкен саны болғанда. Сондықтан пайдаланушыға сұрау салу реакция уақыты ол үшін қабылданбайтындай болуы мүмкін.

3. “Бастауыш/қайталама” типті басқару тәртібі сұраусыз, уақытты кванттаумен

көптік кіру әдісін жүзеге асырумен (ТДМА). Мұнда слоттар бірінші РТС белгіленеді, эталон деп аталады. Эталонды станция басқа РТС сұрау салуды қабылдап бұл сұрауларды кадрды беру үшін нақтылы слотты станциялары белгілену жолымен қанағаттандырады, ол каналдың графигі мен қамтылу сипатына байланысты болады. Мұндай әдіс кең түрде коммерциялық спутниктік желісте пайдаланылады.

4. Басқарудың тең рангілі тәртібі. Пайдаланушылар каналға кіруге тең құқылы, канал үшін бәсекелестік жүреді. 70 – жылдар басында Н.Абрамсон тиімді бәсекелесу әдісін ұсынып, ол ALOHA жүйесі деп аталды.

Бұл жүйенің бірнеше нұсқасы бар: кездейсоқ кіру әдісі (кездейсоқ ALOHA); тең рангілі басымды слот жүйесі (слотты ALOHA) және т.б.

Спутниктік байланыс желісінің негізгі артықшылықтары:

- Станциялар арасында байланысты қамтамасыз ету;

- Қашықтығына тәуелсіз ақпаратты беру құны;

- Желісті тұрғызу мүмкіндігі;

Спутниктік байланыс желісінің кемшіліктері:

- Деректер берілісінің құпиялығын қамтамасыз етуге қаражат пен уақытты жұмсау қажеттілігі;

- Үлкен қашықтықтан радиосигналдарды қабылдауда кідірістің болуы;

- Радиосигналдардың өзара қателесу мүмкіндігі;

- Сигналдардың әртүрлі атмосфералық құбылыс әсеріне ұшырауы;