Спутниктік байланыс желісі

Жердің жасанды серігі (ЖЖС) — Жер тө ң ірегіндегі орбитағ а шығ арылып, ә р тү рлі ғ ылыми жә не қ олданбалы мә селелерді шешуге арналғ ан ғ арыштық аппарат. Дү ние жү зіндегі ең тұ ң ғ ыш ЖЖСКСРО-да 1957 жылы 4 қ азанда ұ шырылды. 1958 жылы 1 ақ панда орбитағ а тұ ң ғ ыш америкалық ЖЖС — “Эксплорер-1” шығ арылды. Кейінірек ө з ЖЖС-терін басқ а елдер: 26.11.1965 — Франция (“А-1” серігі), 11.2.1970 — Жапония (“Осуми”), 24.4. 1970 — Қ ытай (“4 айна-1”), 28.10.1971 — Ұ лыбритания (“Просперо”), 18.7.1980 — Ү ндістан (“Рохини”) ұ шыра бастады. Канада, Франция, Италия, Ұ лыбритания, т.б. елдерде жасалғ ан кейбір серіктер 1962 жылдан бастап америкалық тасығ ыш ракеталардың кө мегімен ұ шырылды. Кең естік тасығ ыш ракеталардың кө мегімен Ү ндістан, Франция, Чехословакия, т.б. елдердің ЖЖС-тері орбитағ а шығ арылды. ЖЖС-ті тасығ ыш ракетаның кө мегімен орбитағ а шығ ару ү шін оғ ан бірінші ғ арыштық жылдамдық қ а тең (қ. [Ғ арыштық Жылдамдық тар|Ғ арыштық жылдамдық тар) немесе одан артық (бірақ 1, 4 еседен асып кетпейтін) жылдамдық берілуі тиіс. ЖЖС-тің ұ шуының тө менгі биіктігі (орбитаның перигейінде) 140 — 150 км (атмосферада жылдам тежелуден сақ тану ү шін), жоғ арғ ы биіктігі (орбитаның апогейінде) бірнеше жү здеген мың км-ге дейін. ЖЖС-тің жерді бір айналып шығ у уақ ыты оның ұ шу орбитасының орташа биіктігіне байланысты жә не 1, 5 сағ аттан бірнеше тә улікке созылады. Экватор жазық тығ ына жақ ын жатқ ан экваторлық орбитағ а шығ арылғ ан ЖЖС экваториалдық ЖЖС, ал Жердің полюстері маң ынан ө тетін полярлық (немесе поляр маң ындағ ы) орбитадағ ы ЖЖС полярлық ЖЖС деп аталады. Жер бетінен 35800 км қ ашық тық тағ ы экваториалдық орбитағ а шығ арылып, Жердің айналу бағ ытымен қ озғ алатын ЖЖС Жер бетінің бір нү ктесінің ү стінде “қ алқ ып” тұ рады (геостационарлық орбита). Мұ ндай ЖЖС-тер стационарлық деп аталады. ЖЖС-тердің ерекше типіне ғ арыштық кемелер жә не герметикалық кабинасында адам ө мір сү ретін орбиталық стансалар жатады. Халық аралық келісімге сә йкес, егер ғ арыштық аппарат Жерді кем дегенде бір рет айналып ұ шса, ол ЖЖС деп аталады. Бұ л шарт сақ талмағ ан жағ дайда ғ арыштық аппарат баллистикалық траектория бойымен ө лшеулер жү ргізген зондылау ракетасы болып саналады жә не ЖЖС ретінде тіркелмейді. Орбитағ а шығ ар кезінде ЖЖС-тен бө лініп қ алатын тасығ ыш ракетаның соң ғ ы сатылары, бас бө лігіндегі ауа ақ тырғ ыш, т.б. қ осалқ ы орбиталық нысандар болып есептеледі; бұ л нысандар Жер тө ң ірегіндегі орбитамен қ озғ алады; олар бірқ атар жағ дайларда ғ ыл. мақ сат ү шін бақ ыланатын нысан қ ызметін атқ арғ анымен, ә детте, оларды ЖЖС деп атамайды. ЖЖС-тер кө мегі арқ ылы шешілетін мә селелерге байланысты олар ғ ыл.-зерт. ЖЖС-тері жә не қ олданбалы ЖЖС-тер болып бө лінеді. Егер ЖЖС-те радиотаратқ ыштар, қ андай да бір ө лшеуіш аппаратура, жарық сигналдарын беретін импульстық шамдар, т.б. орнатылса оны активті ЖЖС деп атайды. Аталғ ан жабдық тардың ешқ айсысы жоқ, тек кейбір ғ ыл. мә селелерді шешу ү шін жерден бақ ыланатындары (мұ ндай ЖЖС-тер қ атарына диаметрі бірнеше ондағ ан м-ге жететін ЖЖС-баллондар жатады) пассивті деп аталады. Ғ ылыми-зерттеу ЖЖС-тері Жерді, басқ а аспан денелерін, ғ арыштық кең істікті зерттеуге, ғ арыштық кең істікте биологиялық, т.б. зерттеулер жү ргізу ү шін қ ызмет атқ арады. ЖЖС-тің бортында орналастырылғ ан аппаратура, сондай-ақ, ЖЖС-ті жер бетіндегі станциялардан бақ ылау астрономиялық, геодезиялық, биологиялық, геофизикалық жә не арнайы зерттеулер жү ргізуге мү мкіндік береді. Ғ ыл.-зерт. ЖЖС-теріне алғ ашқ ы кең естік “Электрон”, “Протон”, “Космос” сериялы ЖЖС-тер, америкалық “Авангард”, “Эксплорер”, “ОГО”, “ОСО”, “ОАО” (геофизикалық, кү ндік, астрономиялық обсерваториялар) сериялы ЖЖС-тер; ағ ылшын ЖЖС-і — “Ариэль”, француз ЖЖС-і — “Диадем”, т.б. жатады. Байланыс орнатуғ а арналғ ан ЖЖС-тер (кең естік — “Экран”, америкалық — “Синком”, “Интелсат” ЖЖС-і), метеорологиялық ЖЖС-тер (кең естік “Космос”, “Метеф” сериялы ЖЖС-тер, америкалық “Тирос”, “ЭССА”, “Нимбус”), Жер ресурстарын зерттеуге арналғ ан ЖЖС-тер (америкалық “Лэндсат жә не “АЭМ”), навигациялық ЖЖС-тер, (кең естік “Космос — 1000”, америкалық “Транзит”), техникалық мақ саттарғ а арналғ ан ЖЖС-тер (ғ арыштық жағ дайдың материалдарғ а ә серін зерттеуге, борттық жү йелерді сынауғ а арналғ ан), ә скери ЖЖС-тер, т.б. қ олданбалы ЖЖС-тер болып саналады. Кейбір ЖЖС-терге ғ ыл. зерттеулерді де жә не қ олданбалы мә селелерді де шешуге мү мкіндік беретін аппаратура орнатылады. ЖЖС кө мегімен шешілетін ғ ылыми жә не қ олданбалы мә селелердің ә р тү рлі болуына байланысты олардың пішіндері, массалары, қ ұ рылымдық сұ лбалары, борттық қ ұ рал-жабдық тарының қ ұ рамы ә р тү рлі болып жасалады. Мыс., кішігірім ЖЖС-тің массасы (“ЭРС” сериялы) — бар жоғ ы 0, 7 кг; кең естік “Протон — 4” ЖЖС-інің массасы 17 т.

Спутниктік байланыс желісі

Ә лемдік байланыс – бір немесе бірнеше ә лемдік аппараттарда (Ә А), немесе бір немесе бірнеше жердің жасанды серіктерінде (ЖЖС), немесе космостағ ы басқ а обьектілерде қ олданылатын радиобайланыс.

Ә лемдік жү йе – мақ сатты анық тауда ә лемдік байланысты қ олданатын ә лемдік станция (Ә С) жә не (немесе) жерлік станцияғ а біріктірілген кез келген топ. Спутникті (серікті) жү йе (СЖ) – бір немесе бірнеше ЖЖС қ олданатын ә лемдік байланыс. Спутникті желі – тек бір ЖЖС жә не олармен бірге ә сер ететін жерлік станциялардан (ЖС) тұ ратын спутниктік жү йе немесе спутниктік жү йенің бір бө лігі. Жергілікті станция – жерде орналасқ ан станция. Спутникті сызық – бір ЖЖС арқ ылы таратқ ыш жә не қ абылдағ ыш ЖС арасындағ ы радиосызық. Ә лемдік станция (Ә С) – ЖЖС немесе Ә А-да орналасқ ан станция. Белсенді спутник – радиобайланыс сигналдарын ретрансляциялау немесе таратуғ а арналғ ан тасушы ретранслятор (РТР) ЖЖС. Шағ ылғ ан спутник – радиобайланыс сигналдарының шағ ылуына арналғ ан ЖЖС. Ә лемдік байланыс жү йесінің негізгі элементтері: орбиталардағ ы ЖЖС; жерлік станциялар; басқ ару орталығ ы (БО).

Сурет 2.1. Спутниктің Жерді айналу периодының орбита биіктігіне тә уелділігі

Ә лемдік байланыстың негізгі сипаттамалары:

- 7 МГц-275 ГГц (45, 5 ГГц-ке дейін негізделген) диапазондағ ы жиілік сызығ ында.

- Жерлік станциялар жә не бір ЖЖС 15000 шм дейін, екі ЖЖС арасындағ ы немесе ЖС жә не ЖЖС – млн. шм арасындағ ы байланыс қ ашық тығ ы.

- Кө п станциялы мү мкіндік (КМ) кө п санды жерлік станцияның РТР бағ андарын біруақ тылы қ олданылуын сипаттайды.

Спутникті желі жерлік жә не спутникті сегменттен тұ рады. Жерлік сегмент жойылғ ан терминалдарды жә не орталық телепортты қ ұ райды. Тұ рғ ызудың техникалық мү мкіндігі тек нү кте-нү кте байланысынан тұ рмайтындығ ы спутникті желінің бірегей ерекшелігі болып табылады. Будандас желілерді (жалпы қ абылдағ ыш каналмен) пайдалану(эксплуатация) негізгі қ ызығ ушылыұ ты туғ ызады. Осындай шешімдер пайдаланылғ ан шығ ындарды тө мендету жә не спутникті сегментті эффективті қ олдануғ а кө мектеседі. Спутникті станциялар телефонды аппараттарды (факсимильді) тікелей қ осуды, АТБ немесе интерфейспен қ осылуғ а мү мкіндік береді.

Сурет 2.2. Жер серіктерінің орбиталары: 1- геостационарлы; 2- жоғ арғ ы эллипті; 3- тө мен-жоғ арғ ы

Сурет 2.3. Жер мен спутниктің ө зара орналасуы

СБЖ пайдаланылатын СВЧ антенналары – жер ү сті стансалары беретін радиосигналдарды қ абылдауғ а арналғ ан жә не осы сигналдарды кері ретрансляцияғ а арналғ ан жиіліктегі диапазон. Спутниктердің кө бі гигагерцті диапазонды 6/4 ГГц, кейбіреулері 14/12 ГГц пайдаланады (бірінші сан – Жер – спутник буыны бойынша жұ мыс жиілігі, ал екіншісі – спутник – Жер буыны бойынша жұ мыс жиілігі). Спутниктің сигналды қ абылдауы мен беруі - транспондер деп аталатын арнайы қ ұ рылғ ымен қ амтамасыз етіледі. Абоненттер арасындағ ы ө зара ә рекеттесу тізбек бойынша жү зеге асады: абонентті станция (ақ паратты жө нелткіш) – таратқ ыш жерү сті радиотелеметриялы станция (РТС) – спутник – қ абылдағ ыш жерү сті радиотелеметриялы станция – абонентті (ақ паратты алушы). Жерү стіндегі бір РТС жуық жатқ ан АЖ тобына қ ызмет етеді.

Спутник пен жерү стіндегі РТС арасындағ ы деректерді беруді басқ ару ү шін мынадай тә сілдер пайдаланылады.

1. Кә дімгі мультиплексирлеу – жиілік бө лігу мен уақ ытын бө лінулер. Біріншісінде барлық жиілікті спектр радиоканал подканалғ а бө лінеді, олар пайдаланушылар арасында кез – келген графикті беру ү шін ү лестіріледі.

Бұ л тә сілдің кемшілігі: ішкі каналдар тиімді пайдаланылмайды, бастапқ ы каналдар ө ткізу сызығ ының едә уір бө лігі бө лу сызығ ы ретінде пайдаланылады.

Сурет 2.4. Спутникті байланыс жү йесінің қ ұ рылымдық сұ лбасы

Екіншісінде барлық уақ ытты бө лінулер пайдаланушылар арасында бө лінеді, олар шешуі бойынша ұ сынылғ ан уақ ытша кванттарғ а (слотқ а) иелік етеді.

2. Сұ рау – таң дау ә дісі мен қ ұ ралын пайдаланатын “бастауыш/қ айталама” кә дімгі тә ртібі. Бірінші орган ретінде кө бінесе РТС, сиректеу – спутник шығ ады. Сұ рау/таң дау циклі кө п уақ ытты алады, ә сіресе желісте АЖ ү лкен саны болғ анда. Сондық тан пайдаланушығ а сұ рау салу реакция уақ ыты ол ү шін қ абылданбайтындай болуы мү мкін.

3. “Бастауыш/қ айталама” типті басқ ару тә ртібі сұ раусыз, уақ ытты кванттаумен

кө птік кіру ә дісін жү зеге асырумен (ТДМА). Мұ нда слоттар бірінші РТС белгіленеді, эталон деп аталады. Эталонды станция басқ а РТС сұ рау салуды қ абылдап бұ л сұ рауларды кадрды беру ү шін нақ тылы слотты станциялары белгілену жолымен қ анағ аттандырады, ол каналдың графигі мен қ амтылу сипатына байланысты болады. Мұ ндай ә діс кең тү рде коммерциялық спутниктік желісте пайдаланылады.

4. Басқ арудың тең рангілі тә ртібі. Пайдаланушылар каналғ а кіруге тең қ ұ қ ылы, канал ү шін бә секелестік жү реді. 70 – жылдар басында Н.Абрамсон тиімді бә секелесу ә дісін ұ сынып, ол ALOHA жү йесі деп аталды.

Бұ л жү йенің бірнеше нұ сқ асы бар: кездейсоқ кіру ә дісі (кездейсоқ ALOHA); тең рангілі басымды слот жү йесі (слотты ALOHA) жә не т.б.

Спутниктік байланыс желісінің негізгі артық шылық тары:

- Станциялар арасында байланысты қ амтамасыз ету;

- Қ ашық тығ ына тә уелсіз ақ паратты беру қ ұ ны;

- Желісті тұ рғ ызу мү мкіндігі;

Спутниктік байланыс желісінің кемшіліктері:

- Деректер берілісінің қ ұ пиялығ ын қ амтамасыз етуге қ аражат пен уақ ытты жұ мсау қ ажеттілігі;

- Ү лкен қ ашық тық тан радиосигналдарды қ абылдауда кідірістің болуы;

- Радиосигналдардың ө зара қ ателесу мү мкіндігі;

- Сигналдардың ә ртү рлі атмосфералық қ ұ былыс ә серіне ұ шырауы;