Спутниктік байланыс жүйелері. Ерекшеліктері, курылымдык схемасы.

Спутниктік байланыс – бір немесе бірнеше алемдік аппараттарда (АА), немесе бір немесе бірнеше жердін жасанды серіктерінде (ЖЖС), немесе космостагы баска обьектілерде колданылатын радиобайланыс.Алемдік жү йе – максатты аныктауда Спутниктік байланысты колданатын алемдік станция (АС) жане (немесе) жерлік станцияга біріктірілген кез келген топ. Спутникті (серікті) жү йе (СЖ) – бір немесе бірнеше ЖЖС колданатын Спутниктік байланыс.Спутникті желі – тек бір ЖЖС жане олармен бірге асер ететін жерлік станциялардан (ЖС) туратын спутниктік жү йе немесе спутниктік жү йенін бір болігі. Жергілікті станция – жерде орналаскан станция. Спутникті сызык – бір ЖЖС аркылы тараткыш жане кабылдагыш ЖС арасындагы радиосызык. Алемдік станция (АС) – ЖЖС немесе АА-да орналаскан станция. Белсенді спутник – радиобайланыс сигналдарын ретрансляциялау немесе таратуга арналган тасушы ретранслятор (РТР) ЖЖС. Шагылган спутник – радиобайланыс сигналдарынын шагылуына арналган ЖЖС. Спутниктік байланыс жү йесінін негізгі элементтері: орбиталардагы ЖЖС; жерлік станциялар; баскару орталыгы (БО).

Ерекшеліктері,

CБЖ біркатар артыкшылыктары бар:

1. Туракты шыгындар. Бір косылу туралы спутник аркылы берілу куны тараткыш жане AP кабылдау арасындагы кашыктыкка байланысты емес. Сонымен катар, барлык жерсерік сигналдарын - хабар тарату. спутниктік беру куны, сондыктан, карамастан AP кабылдау санынын сол калпында калады.

2. Кен откізу кабілеті. кате шагын ыктималдыгы. Сандык спутниктік трансмиссиялык биттік кателер ү шін, тиімді жане сенімді статистикалык схемасы аныктау жане тү зету оте кездейсок болганына байланысты.

Сондай-ак, CAS пайдалану біркатар шектеулер аныкталган:

1. Елеулі кешігу. геостационарлык орбитада спутникке АР ірі кашыктык тарату кешіктіру, секундына шамамен токсан узындыгы акеледі. Бул кешіктіру телефон аркылы оте елеулі болып табылады, жане ол CAS беру ү шін unadapted спутниктік арналарын оте тиімсіз пайдалану курайды.

2. AP олшемдері. Ол (асіресе серіктерін ага урпак ү шін) AP жеткен белгілі бір жиілік спутниктік сигнал алсіз болып табылады, антенна диаметрі AP курайды арттыру, осылайша станцияны орналастыру тартібін киындатады.

3. Эфир спутниктік тарата акпаратты алуга, тиісті жиілігі бапталган кез келген AP мү мкіндік береді. Сигналдарды гана шифрлау жиі оте кү рделі болып табылады, руксатсыз кіруден деректер коргайды.

4. араласуына. Спутниктік сигналдар Ku- жане (томенде олар туралы) Ka-жолактар жумыс істейді, нашар ауа райы оте сезімтал. Микротолкынды сигналдарына сезімтал С-диапазонында жумыс істейтін спутниктік желілер. Колайсыз ауа райына байланысты араласуга бірнеше сагат бірнеше минут бойы трансмиссиялык тиімділігі Ku- жане Ка-диапазонын нашарлатады. C-жолак араласуга адамдардын жогары концентрациясы аудандарда AP жаю шектейді.

Спутниктік байланыс жү йесінін курылымы мынадай курамдас боліктері бар:

• бірнеше реле серіктерін туратын гарыш сегментi;

Баскару орталыгы жү йесін курайтын

• Жерү стісегменті, гарыш (SC) командалык-олшеу станцияларында, баскару орталыгынын жане коммуникация шлюз орталыгын ушыру;

• пайдаланушыга (абонент) жеке спутниктік терминалдар карым сегменті;

• Интерфейс шлюз гарыштык байланыс аркылы уштасады жерү сті байланыс желілері.

19.1Статикалык есте сактау курылгысынын курылу принципі. Статаикалык есте сактау курылгыларында уяшык ретінде биполяр немесе орістік транзисторлар негізіндегі триггер келеді, бул жагдай баскарушы сигналдардын потенциалды характерін жане акпаратты бузбай ак оку мү мкіндігін аныктайды. Статикалык есте сактау курылгылары тү рлі технологиялар комегімен жасакталады (ТТЛ, ЭСЛ, КМОП, п-МОП, И2Л) жане олардын кемшіліктері мен артыкшылыктары барлык осы элементтер негізінде жасалатын курылгылардай. Мысалы, есте сактау курылгыларынын жылдамдыгын арттыру ү шін оларды ЭСЛ-технологиямен жасктайды, ал И2Л-технология ТТЛ-технологиямен салыстырганда есте сактау курылгысынын функционалдык тыгыздыгын бірнеше есе арттыруга мү мкіндік береді.сонгы уакытта КМОП-технологиямен жасакталган статикалык есте сактау курылгылары каркынды дамып келеді.

Отандык микросхемалар сериясында К500, К1500 сериялы микросхемалар ЭЛС-технологиямен, К132, К1809 - п-МОП-технологиямен, К176, К561, К573, К581 – КМОП-технологиямен, К555 – ТТЛ-технологиямен К541, К185 - И2Л-технологиямен жаслган.

Жогары жылдамдыгына байланысты статикалык оперативті есте сактау курылгылары КЭШ-жадыда кенінен колданылады. КЭШ-жады (немесе буфер жадысы) тү рлі курылгылар арасында берілетін акпараттар кошірмесін есте сактауга арналган (ен алдымен тү рлі есептеуіш кондыргыдардын процессоры мен негізгі жадысы арасындагы).

КЭШ-жадынын негізігі жадымен салыстырганда акпараттык сыйымдылыгы томен, дегенмен жылдамдыгы жогары, бул накты бір берілгендерді бірнеше марте колданган жагдайда оте тиімді келеді.

Мысалы, К1500 микросхемасы – ЭЛС-технологиямен жаскталган, 64х4 уйымдастырылган, локалды жане буферлік (КЭШ-жадыны) оперативті есте сактау курылгысын курастыруга арналган статикалык оперативті есте сактау курылгысы.

19.2 Цифрлык байланыс жү йесіндегі синхрондау адістері.

Цифрлык байланыс жү йесіндегі синхрондаудын маселесі- цифрлык жү йелердін синхрондалу тапсырмасынын бір болігі, бірак та олардын ерекшеліктері бар.Екі сайкес цифрлык жү йе 3 параметрге байланысты синхрондалады: желінін тү йініне келу уакыты бойынша t -уакыттык синхрондау, синхрондалатын блоктын бастапкы фазасына ба йланысты- фазалык, интервалдын узактыгына t немесе импульс жиілігіне f = 1/t байланысты жиіліктік болады. Уакыттык синхронизациянын міндеті аукымды, бірак бірынгай жылдам уакыт кызметін немесе бірынгай синхрондаудын негізгі козі кызметін колданса онай шешіледі. Фазалык синхрондау тек накты физикалык курылгыга арналган жане локалды тактті генераторга сигналдын бастапкы фазасын байланыстыруды камтамасыз етеді.Жиіліктік синхрондаудын проблемасы кү рделі, себебі ол біруакытта глобальды да локальдыда бола алады(ол барлык транспорттык желігеде, сондай ак кез келген мультиплексор жане коммутаторгада колжетімді). Цифрлы жү йеде импульсті-кодтау модуляциясысы плезихронды жане синхронды цифрлік иерархияны колданады, синхрондаудын басты тү рі-тактілі, ол синхрондаудын баска тү рлерін аныктайды.Синхрондау проблемалары бірнеше локальды тү йіндер деректер тасымалдаудын ү лкен кү рделі желісіне косылады. Егер жіберуші жане кабылдаушы тү йіндерде тактілі синхрондаудын жиілігі сайкес келмесе, белгілі бір уакыт ішінде уакыт интервалынын кателіктері жиналып калады.Жергілікті источниктін жиілігі кабылданатын жү йенін жиілігінен жогары немесе аз болады.Осыган сайкес уакыт интервалынын кателігі тактілі интервал уакытымен бірдей болганда бір импульстін жогалады немесе синхрондауды бузатын артык импульс пайда болады. Бул ү рдіс «жылжу» немесе «slip» деп аталады. Аудиосигнал жібергенде слиптерді шерту ретінде карастыру ол калыпты жагдай, біракта дерерктер тасымалында байланыстын бузылуына акеледі.
Синхрондау сапасын уакыт интервалындагы жиналган кателіктердін тактілі синхрондауды бузылуына немесе жиіліктік жылжуга акеп согатын уакыт периодымен багалауга болады. Кү рделі желінін жеке аумактары источниктерінен тү рлі нү ктелерге дейін синхрондалатынын ескере отырып, жиілік слиптерінін руксат етілген магынасын аныктау манызды. Байланыс министрлігінін техникалык материалдарына сай тактілі синхрондау жү йелерінін барлыгы 4 ке болінген: синхронды-слиптер жок; псевдосинхронды- Ј1 слип/70 кү н; плезихронды-Ј1 слип/17 сагат; асинхронды – Ј1 слип/7 с.

19.3 CDMA стандарттары. КР CDMA стандартынын операторлары

Code Division Multiple Access – арналары кодпен болуге негізделген копарналы руксат. CDMA жү йелерінде арбір дауыстык агын озінін ерекшеленетін кодымен белгіленеді жане бір арнада бір уакытта озге де кодталган дауыстык агындармен бірге таралады. Кабылдау жагы шуылдан сигналды боліп алу ү шін дал сол кодты колданады. Коптік дауыс агындарынын арасындагы жалгыз ерекшелік бул тек кана жеке код. Арна оте кен болады жане арбір дауыс агыны барлык диапазонды алып жатады. Бул жү йе ені 1, 23 МГц арналык диапазонды пайдаланады. Дауыс 5, 55 кбит/с жылдамдыкта кодталады. CDMA жү йелері оте берік жане коргалган байланысты куруга мү мкіндік береді. Сондыктан ол ондаган жылдар бойы АКШ карулы кү штерінде колданылды.

Жү йенін атап отуге туратын бірнеше ерекшеліктері бар. CDMA жү йелерінін сыйымдылыгы аналогты жү йелермен салыстырганда жиырма есе коп, озге сандык жү йелерге карагандаү ш-алты есе коп. Онын негізінде курылган жү йелер желіде бір жиіліктер диапазонын коп есе пайдалану мү мкіндігінін аркасында радиожиілікті корды тиімді пайдаланады. CDMA пайдалану богеуілдерді жоюдын аркасында байланыс сапасын арттырады. «Код» тутынушынын сойлеуін тіркеу ү шін гана емес, сонымен бірге бурмаланулар мен богеуілдерді жоятын сү згі кызметін де аткарады. Енгізілген кодтау алгоритмі купиялылыктын жогары денгейін камтамасыз етеді, ал кателерді жондеудін тиімді адісі сигналдын коптолкындык таралуымен кү ресуге мү мкіндік береді. Бул касиет жү йені таулы аймактарда жане биік курылыс нысаналары коп калалык жерлерде тиімді пайдалануга руксат етеді.

Созді тарату сапасынын сипаттамалары бойынша CDMA параметрлері сымды арналар сапасымен тепе-тен болады. казіргі кезде CDMA жү йелерінін кобі 13 кбит/с-ка, жогары сапалы 8 кбит/с-ка арналган вокодерлерді пайдаланады.

CDMA арналары бойынша тек кана дауыс емес, сонымен катар озге де сандык акпарат тарататындыктан онда богеуілдердін болмауы ү лкен манызга ие. Стандарт косымша кызмет тү рлерін камтамасыз етеді, себебі тутынушы бір арна аркылы бір арна аркылы дауыс пен факсті тарата алады. CDMA технологиясында маліметтерді жогары жылдамдыкпен тарату ү шін оларды біріктірудін тиімді алгоритмі колданылады.

Уялы байланыстын сандык жү йелері екінші урпак жү йелеріне жатады. Аналогты жү йелермен салыстырганда олар абоненттер ү шін ү лкен кызметтер жиынын усынады жане жогары сапалы байланысты камтамасыз етеді. Сонымен катар бул жү йелер кызметтер интеграциясы бар сандык желілермен (IDSN) жане маліметтерді пакетті тарату (PDN) желілерімен асерлеседі. Екінші урпак жү йелерінін ішінде GSM (DCS 1800), D-AMPS (ADC), JDC, CDMA стандарттарына негізделген жү йелер кен таралган.

Цифрлык радиобайланыс копстанциялык рухсат немесе мультирухсат мү мкінділігімен сипатталады. Ол бір уакытта акпарат ортак арнада бір курылгы аркылы бірнеше бірнеше пайдаланушынын акпаратын таратуга мү мкіндік береді. Бул кезде ортак арнаны болу жиілік (FDMA), уакыт (TDMA) жане код (CDMA) бойынша орындалуы мү мкін.

Жиіліктік боліну кезінде тарату спектрі артү рлі пайдаланушыга арналган аймактарга болінеді. Тек кана осы адіс аналогты байланыста пайдаланылуы мү мкін.

Арналары уакытпен болінген мультирухсат кезінде саны коп абоненттер оз хабарламаларын бір радиожиілікте, бірак артү рлі уакытта таратады. Бул создік трафик колемін улгайтуга жане онымен байланысты цифрлык байланыс жү йелеріне тан артыкшылыктарга кол жеткізуге мү мкіндік береді. Бул адіспен GSM жане онын бір тү рі DCS, AMPS стандартынын логикалык жалгасы болган D-AMPS стандарттары орындалган.

CDMА стандартынын тагы бір ерекшелігіне токталатын болсак, бул жү йенін базалык жане абоненттік станцияларынын казірде кен колданыстагы GSM стандартымен салыстыргандагы экологиялык – техникалык ерекшеліктері. Ондіруші-компаниялар жү ргізген зерттеулер натижелері бойынша абоненттін денсаулыгына асер ететін электромагниттік саулелену денгейі CDMА стандартында алдекайда аз болады.

Казіргі кезде Казакстандагы алгашкы улттык уялы байланыс операторы «АЛТЕЛ» компаниясы 800 МГц диапазонында жумыс істейтін CDMA2000 1X желісін іске коскан. Елімізде бү гінде берілген стандарттагы желі осы диапазонда жумыс істейді. Атап айтканда, CDMA2000 1X технологиясы ү шінші урпак технологиясына жатады. Онын негізгі ерекшелігі жана кадамдарга дамуга жане екінші урпак технологияларымен бірігуге мү мкіндік беруінде. Сондыктан берілген дипломдык жобада 800 МГц диапазонындагы желіні одан арі дамытып, кенейту маселесі карастырылады.

20.1 Оперативті есте сактау курылгысынын курылу принципі

Оперативті есте сактау курылгылары (оларды агылшын аббревиатурасымен RAM деп белгілейді) статикалык жане динамикалык болып жіктеледі.

Статикалык оперативті ЕСК Статаикалык есте сактау курылгыларында уяшык ретінде биполяр немесе орістік транзисторлар негізіндегі триггер келеді, бул жагдай баскарушы сигналдардын потенциалды характерін жане акпаратты бузбай ак оку мү мкіндігін аныктайды. Статикалык есте сактау курылгылары тү рлі технологиялар комегімен жасакталады (ТТЛ, ЭСЛ, КМОП, п-МОП, И2Л) жане олардын кемшіліктері мен артыкшылыктары барлык осы элементтер негізінде жасалатын курылгылардай. Мысалы, есте сактау курылгыларынын жылдамдыгын арттыру ү шін оларды ЭСЛ-технологиямен жасктайды, ал И2Л-технология ТТЛ-технологиямен салыстырганда есте сактау курылгысынын функционалдык тыгыздыгын бірнеше есе арттыруга мү мкіндік береді.сонгы уакытта КМОП-технологиямен жасакталган статикалык есте сактау курылгылары каркынды дамып келеді.

Отандык микросхемалар сериясында К500, К1500 сериялы микросхемалар ЭЛС-технологиямен, К132, К1809 - п-МОП-технологиямен, К176, К561, К573, К581 – КМОП-технологиямен, К555 – ТТЛ-технологиямен К541, К185 - И2Л-технологиямен жаслган.

Жогары жылдамдыгына байланысты статикалык оперативті есте сактау курылгылары КЭШ-жадыда кенінен колданылады. КЭШ-жады (немесе буфер жадысы) тү рлі курылгылар арасында берілетін акпараттар кошірмесін есте сактауга арналган (ен алдымен тү рлі есептеуіш кондыргыдардын процессоры мен негізгі жадысы арасындагы).

КЭШ-жадынын негізігі жадымен салыстырганда акпараттык сыйымдылыгы томен, дегенмен жылдамдыгы жогары, бул накты бір берілгендерді бірнеше марте колданган жагдайда оте тиімді келеді.

Мысалы, К1500 микросхемасы – ЭЛС-технологиямен жаскталган, 64х4 уйымдастырылган, локалды жане буферлік (КЭШ-жадыны) оперативті есте сактау курылгысын курастыруга арналган статикалык оперативті есте сактау курылгысы.

2. Динамикалык оперативті ЕСК

Динамикалык оперативті ест есактау курылгыларында жады элементі болып сыйымдылык (мысалы, орістік транзистордын кіріс сыйымдылыгы) табылады, ол жү йелі тү рде кайта калпына келтіруді (регенерацияны) талап етеді.

Динамикалык оперативті есте сактау курылгылары жадынын ү лкен колемін жү зеге асыруга мү мкіндік береді, олардын колданылуы кү рделірек, себебі онын жумыс режимдерін баскаратын арнайы схемалар кажет. Заманауи динамикалык оперативті есте сактау курылгыларында кіріктірілген регенерация жане синхронизация схемалары болады. Мундай ОЕСКбаскарудын сырткы сигналдары бойынша статикалык оперативті есте сактау курылгыларынан коп ерекшеленбейді.

Мысал ретінде бірнеше ОЕСК микросхемаларын карастырайык.

Микросхемалардын белгіленуінде серия номерінен кейін РУ аріптері микросхеманын оперативті есте сактау курылгысынын тү ріне катысын білдіреді.

Динамикалык оперативті есте сактиау курылгыларынын элементтер тыгыздыгы статикалык ОЕСК элементтер тыгыздыгынан алдекайда артыгырак, ягни олардын акпараттык сыйымдылыгы жогары, сонымен катар, олар статикалык ОЕСК арзанырак келеді.

Динамикалык оперативті есте сактау курылгыларынын басты бір ерекшелігі – оларды тізбекті адресация колданылады. Динамикалык ОЕСК катарына К565 сериялы микросхемалар жатады.

К565РУ8 микросхемасы – п-МОП курылым негізіндегі динамикалык есте сактау курылгысы. Кірістері мен шыгыстары бойынша ТТЛ-курылымдарга ү йлеседі. 64Лх1 ретінде уйымдастырылган. Адрес шинасы мультиплексор режимінде жумыс жасайды. Онда алдымен жолдар адрестері шыгарылады, олар RAS ішкі регистрге тіркеледі. Содан кейін баганалар адрестері беріліп, CAS сигналымен тіркеледі.

20.2.Синхронды жане асинхронды жү йедегі синхрондау. Элементтері бойынша синхрондау, топтык, циклдык синхрондау.

Синхронизациялау – бул байланыс протоколынын болігі. Байланыс синхронизациясы процесінде кабылдагыш пен тараткыш жумысын синхрондау камтамасыз етіледі, сонда кабылдагыш кірісімен келіп тү сетін акпараттык биттердін тандауды жү зеге асырады.
Синхронизациялау маселесін шешу тасіліне байланысты синхронды беріліс, асинхронды беріліс жане автоподстройкалы беріліс болып болінеді.
Синхронды беріліс туракты желіліктегі импульстерді синхрондагыш (ИС) беріліс ү шін байланыстын косымша желісінін болумен озгешеленеді. Тараткышпен байланыс желісіне бит деректерді беру жане кабылдагышпен акпараттык сигналдарды тандау ИС пайда болган саттен жасалады. Синхронды берілісте синхрондау сенімді тү рде жү зеге асырылады, алайда ол кымбаттау тү седі – байланыстын косымша желісінін кажеттілігімен.
Асинхронды берілісте косымша байланыс кажет емес. Мунда деректердін берілісі фиксирленген узындыкта (адетте байттермен) ү лкен емес блоктармен жү зеге асады. Кабылдагышты синхрондауга арбір берілетін байт алдында косымша бит жіберіледі – стартбит, сосын берілген байттан кейін – тагы бір косымша бит – стопбит. Синхрондау ү шін стартбит пайдаланады. Синхрондау (Синхронизация; synchronization, timing) — 1) процестерді іске косу сатінін жү йедегі белгілі бір окигалармен ү йлесімділігін аныктау, параллель процестер арекеттерінін уакытша реттілігін жасактау; 2) тенестіру. Элементтері бойынша синхрондау, топтык, циклдык синхрондау-бул жіберілген жане кабылданган деректер арасындагы талап етілетін фазалык байланыс камтамасыз етілетін жане орнатылатын, сайкесінше сигналдардын бірлік элементтері, топтык элементтері, олардын косылуынын циклдерін косуды карастыратын цифрлі сигналдарын синхрондау. Элементтері бойынша синхрондау- кабылдану кезінде бір элементті баска элементтен боліп, онын тіркелуі ү шін жагдай жасайды. Топтык синхрондау-котдык комбинацияда кабылданган акпараттын дурыс болінуін камтамасыз етеді.Циклдік синхрондау- кабылдану кезінде элементтерді уакытша біріктіруді циклді болінуін жасайды.Байланыс каналы аркылы отетін дерек тасымалы байт немесе кадр деп аталатын байт массивімен жү зеге асырылады. Кадр жү здеген байттардан туруы мү мкін.Алайда, екі жагдайда дерек тасымалы бит аркылы жү реді.Кабылдагыш кабыладнатын биттерді уакытша позицияга орнату ү шін, ол олардын келу уакытын біліп, келген деректер битімен синхрондалуы керек.Кері жагдайда, келген биттер сайкес емес уакыт позицияларында орналасуы мү мкін, сонымен катар жиналган байттар мен кадрлер бурмалануы мү мкін.Бул жагдайды болдырмау ү шін канал денгейіндегі жіберілетін биттер жіберуші жане кабылдаушы арасында бит бойынша синхрондалуды камтамасыз ету керек.Узак деректерді тасымалдаганда кадр бойынша синхрондалуды камтамасыз ету керек.Бул кезде кабылдагыш бірінші байттын басы мен кадр сонынын ерекшеліктерін біле алу керек.Сурет 1

Асинхрондау. Байланыс жолагынын сапасы томен болганда сенімділікті котеру мен апаратураны арзандату ү шін байт денгейінде синхрондалуга косымшалар енгізіледі. Жекеленген байттармен деректер тасымалданганда тек бит бойынша синхрондалу жү ріп, кадр бойынша жү рмейді. Мунай жумыс режим- асинхронды немеме старт-стопты деп аталады.Бул кезде арбір байт арнайы «старт» жане «стоп» сигналдарымен жү зеге асады. (рис.2). " Старт" сигналы бір тактілі интервалда жү рсе, " стоп" сигналы бір, біржаырм немесе екі тактіде жү реді.

Асинхронды деп арбір кабылданган байт уакыт бойынша жібрелген баитка байланысты жогалып кетуі мү мкін болгандыктан атаалды. Бул бірден дерек тасымалы жү йесінін ерекшеліктерін томендетеді.