Спутниктік байланыс жүйесі

Пән: Экономика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 16 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Спутниктік байланыс жүйесі (СБЖ) дүниежүзіндегі көптеген жерлерде кеңінен қолданылады және көптеген елдердің телекоммуникациялық құрылымының бөлшегінен құрылады.

Телекоммуникациялық сала қазіргі кезде әлемдегі ең үздік динамикалық дамушы салаларының бірі болып табылады. Телекоммуникациялық құрылым арқылы берілетін ақпарат көлемі әрбір 2 - 3 жылда 2 есеге өсіп отыр. Сала әлемдік қауымдастықта өндірістік және экономикалық процестерді ауқымдаумен байланысты революциялық түрлендіруді басынан кешуде. Бұған жаңа технологиялардың пайда болуы және дамуы әсерін беріп отыр, компьютерлік және телекоммуникациялық үйелердің бірігіп қолданылуы, талшықты оптикалық технологияны енгізу, ақпаратты беру, сақтау және өңеудің цифрлық тәсілдерімен құрылғыларының дамуы септігін тигізіп отырғаны белгілі біртұтас ақпараттық телекоммуникациялық жазықтық қалыптасып мемлекет қызметінің саяси, экономикалық және қорғаныс салаларында оның рөлі елеулі.

Қазақстан Республикасының телекоммуникациялық саласы экономиканың ең үздік дамуы үстіндегі сәтті де, перспективалы саласына айналып отыр. Соңғы он жылдықта талакоммуникация рыногы елеулі өзгерістерді басынан кешірді. Байланыс операцияларының саны өсті, көрсетілетін қызмет спектрі кеңейді, байланыс кәсіпорындарының табыстары өсті.

1. Спутниктік байланыс жүйесі

Спутниктік байланыс жүйесі бүкіл әлемде кеңінен қолданылуда. Олар 2 негізгі сегменттерден тұрады - ғарыш және жер.

Ғарыш сегменті деп көбінесе спутниктер - ретронсляторлар және сонымен қатар оларды орбитаға шығаратын құралдар және жер бетінен басқаратын жиынтықтар айтылады. Спутниктер - ретронсляторлар 2 негізгі түйіндерден тұрады: ғарыштық платформа және борттық ретронслятор.

1-сурет. Спутник түйіндерінің сұлбасы.

Борттық ретранслятор жер стансасының сигналдарын қабылдайды, оларды күшейтеді және жерге тасымалдайды. Спутник арқылы берілетін борттық антенналардың көмегімен сигнал бір немесе бірнеше сәулелерге фокусталады, сөйтіп қажетті қызмет көрсету аймағы қалыптасады.

2-сурет. Борттық ретранслятордың оңайлатылған сұлбасы (3 сабағы бар)

Радиожиіліктік арналар (ретрансляторлар) немесе сабақтарының(стволдарының) саны, әрбір сабақтағы таратқыштар қуаты, қызмет көрсету аймағының саны мен өлшемі байланыс спутниктерінің негізгі сипаттамалары болып табылады.

Өзара бөгеуілдерді азайту үшін спутниктен сигналдарды жиілік бойынша тасымалдау жүргізіледі. (Downlink) . Ол жиілік сигналды жерден спутникке тасымалдайтын жиіліктен (Uplink) ерекшеленеді, сондықтан спутник ретрансляторының құрамында жиілікті түрлендіргілтер болады. Көбіне Downlink жиілігі Uplink жиілігіне қарағанда төмен болады. Спутниктік байланыс жүйесі үшін белгілі бір жиілік аралықтары анықтаған. Олардың көрсету аймағының саны, өлшемі және пішіні антеннаның құрылымымен анықталады.

Гравитациялық күш әсерінен спутник берілген орбитадан ауытқиды, сондықтан спутникте орнатылған арнайы реактивті қозғалтқыштарды қолданып, периодты түрде оны түзетіп отыру керек. Сөйтіп геостационарлық спутниктер салмағының едәуір бөлінген қозғалғыш құрылғының және түзетуші қозғалтқыштар үшін жанғыштың салмағы құрайды.

Жер бетінен басқаратын жиынтықтар (ЖБЖ) спутник орбитасының параметрлерін телеметрлік бақылау және өлшеу нәтижесі бойынша болған орбитаны түзетуге береді. Жер сегменті пайдаланушыларда орнатылған спутниктік байланыстың абоненттік стансасының желісін және сонымен қатар желіні басқару орталығын білдіреді.

Абоненттік стансалар стационарлы және қозғалмалы болуы мүмкін.

3-сурет. Жер стансасының құрылымдық сұлбасы

бекітілген спутниктік байланыс (БСБ) жүйесінің типтік жер стансасы (ЖС) келесідей негізгі түйіндерден тұрады:

ғарыштық байланыс стансасы (ҒБС) ; арна тудыратын аппаратура (КТА) ; шеткі(ақырғы) жабдық; жалғайтын желі аппаратурасы. Ғарыштық байланыс стансасы ақпаратты спутниктік арна бойынша қабылдауды және таратуды қамтамасыз етеді. Оның құрамына антенналық жүйе, қабылдап-таратқыш жабдық және жиілікті түрлендіргіштер кіреді. Антеннаның өлшемі мен таратқыштың қуаты спутниктің эквивалентті изотропты сәуленетін қуатымен (ЭИСҚ) және оның қабылдаушы антенналар санымен, сонымен қатар тасымалданатын сигналдың жиіліктік жолағымен анықталады.

Арна тудыратын аппаратура жекебөлшектенетін сигналды өңдейді, қалыптастырады, көпстансалық қатынас құру процедурасын (сигналдарды мультиплекстеу / демультиплекстеу), сигналдарды кодалау және кері кодалау, оларды модуляциялау және демодуляциялау процедураларын қамтамасыз етеді.

Бұл аппаратураның ғарыштық байланыс стансасымен байланысы аралық жиілікте, көбіне асады. Жалғайтын желі аппаратурасы жер стансасын жер бетіндегі байланыс желілері мен және пайдаланулының аппаратурасымен ұштастыруға(түйіндесуге) арналған. Ғарыш сегментінде жүйенің тағайындалуына тәуелді әртүрлі жерге жақын орбиталарда орналасқан спутниктер-ретрансляторлар қолданылады:

Геостационарлық орбита (радиусы шамамен 36000 км дейін) ; Биіктігі(томенгі) орбита (радиусы 500-ден 1500 км дейін) Ортабиіктік орбита(радиусы 5000-ден 2 км дейін)

4-сурет. Орбиталар

Кестеде әртүрлі орбиталардың кейбір сипаттамалары көрсетілген.

Айналу периоды (сағат)

Тәуліктегі айналым саны

Айналма орбитаның биіктігі

Айналу периоды (сағат): 4

Тәуліктегі айналым саны: 6

Айналма орбитаның биіктігі: 6750

Айналу периоды (сағат): 6

Тәуліктегі айналым саны: 4

Айналма орбитаның биіктігі: 10750

Айналу периоды (сағат): 8

Тәуліктегі айналым саны: 3

Айналма орбитаның биіктігі: 14250

Айналу периоды (сағат): 12

Тәуліктегі айналым саны: 2

Айналма орбитаның биіктігі: 20325

Айналу периоды (сағат): 24

Тәуліктегі айналым саны: 1

Айналма орбитаның биіктігі: 35875

Геостационарлық орбиталар спутниктік байланыс жүйесін құрған кезде танымал болып табылады. Спутниктің геостационарлық орбита айналу периодын тәулігіне 24 сағат құрайды, жер бетіндегі бақылаушы үшін ол қозғалмай тұрған тәрізді көрінеді. Бұл спутниктік байланыс үшін тиімділігі жоғары бекітілген бір жаққа бағытталған антенналарды пайдалануға руқсат береді. Геостационарлық спутниктің көріну аймағын шамамен жердің үштен бір бөлігін құрайды, сөйтіп олардың көмегімен үлкен территорияларға қызмет көрсетуге болады. Барлық жер бетіне қызмет көрсету үшін 3 геостационарлық спутник жеткілікті. Бұндай спутниктер арқылы жұмыс істейтін жер стансаларының арасындағы қашықтық бірнеше мыңдаған км болуы мүмкін. Спутник пен жер стансасының арасындағы үлкен қащықтық геостационарлық орбитаның кемшілігі болып табылады. Осының нәтижесінде жер-ғарыш желісінде сигнал қатты басылып қалады, сөйтіп қабылдағыштың сезімталдығына және таратқыштың шығыс қуатына қойылатын талаптар қатаяды. Сонымен қатар бұндай құрайтын кезде кідіріс айқын көріне бастайды.

Төменгі орбиталарда спутник пен жер стансасы арасындағы арақашықтық аз. Желідегі жоғалтулар мыңдаған есеге аз болады. Сөйтіп таратқыштыңқуаты мен қабылдағыштың сезімталдығына қойылатын талаптарды едәуір азайтуға болады. Басқа жағынан қарасақ, қызмет көрсету аймағының диаметрі шамамен 500 км тең және әрбір спутник жер стансасының 15-20 минутқа жуық көріну аймағында орналасады. Сондықтан үздіксіз байланысты ұйымдастыру үшін төменгі орбиталы спутниктердің толық флотын (48-ден кем емес) қолдану қажет. Сонымен қатар төмен ұшатын спутниктермен жұмыс істеу үшін не тиімділігі аз кең бағытталған антенналарды, не спутниктерді бақылау жүйесі күрделі бір жаққа бағытталған антенналарды қолдану керек.

Орташа орбиталар геостационарлық пен төменгі орбиталар арасындағы аралық күйді құрайды және осы 2 жүйелер арасындағы кейбір келісімді шешімдерді ұсынады.

Бекітілген спутниктік қызметтер (БСҚ) қозғалмайтын жер стансаларымен байланысты ұйымдастыруға арналған және көбінесе геостационарлық орбитаға жіберілетін спутниктер-ретрансляторлардың негізінде құрастырылады.

Орбитаның қашықта орналасуы жерінен және осыған байланысты ғарыш-жер желісінде сигналдардың едәуір көлемде жоғалуы жерінен байланыстың геостационарлық спутнигімен жұмыс істеу үшін борттық ретранслятордың сипаттамаларына тәуелді айна диаметрі 60 см-ден 12-ге дейін және бірнеше метрге тең бір жаққа бағытталған параболалық антенналар («тарелкалар») қолданылады.

Мобильді спутниктік қызметтер (МСҚ) қозғалмалы объектермен байланыс үшін пайдаланылады. Өлшемі ұялы телефон сияқты кішкене абоненттік стансалармен жұмыс істеуге қабілетті жүйелерді құру МСҚ-ң ары қарай дамуы болып табылады. Ол үшін арнайы спутниктерді, көбіне төменгі орбитада орналасатын (500-1500 км) спутниктерді қолдану қажет. Орбиталарының аз биіктігі абонеттік құрылығының өлшемі мен қуатын едәуір азайтуға мүмкіндік береді. Халықаралық жүйелер 48 («Глобалстар»), 66 («Иридиум») спутниктерден тұрады.

Қазіргі спутниктік жүйелер байланстың теледидарлық, радиобағдарламалық, аймақтық желілерінің таралуынан бастап ықшам спутниктік терминалдар көмегімен планетаның кез-келген нүктесінен дербес байланысқа дейін қызметтердің кең спектрін ұсынады. Пайдаланушылардың қажететуіне байланысты байланыстың әртүрлі жер бетіндегі және спутниктік жүйелерінің комбинациясы қолданылады. Көптеген жағдайда спутниктік байланыс жүйесінің бағасы арзан және олар жер бетіндегі жүйелерге қарағанда экономика тұрғысынан тиімді.

Globalstar - қазіргі кездегі спутниктік байланыстың мобильдік қызметінің провайдері. Ол бұрын байланыс қызметтеріне қатнас құру мүмкін емес немесе шектелген аймақтарды телефондық байланысты ұсынады. Globalstar кез келген жерден (аймақтан) дауыстың және деректі тасымалдауына мүмкіндік береді. Globalstar спутниктік байланыс жүйесі алдымен бар ұялы желілермен өзара әрекеттесу үшін арналған жүйе ретінде қалыптасты. Яғни Globalstar келісімге отырған ұялы желі әрекет етуіне аймақта болатын болса да, телефон ұялы желі аймағынан тыс жерде де ол спутниктік арнаға қосылады. Globalstar жүйесінде спутниктік байланыс 48 төменгі орбитальды спутниктер бір мезгілде оны жақын жер бетіндегі станцияға көшіреді. Жер бетіндегі станция ең күшті сигналды таңдап алады және оны жер бетіндегі желі бойынша шақырылған абонентке дейін бағдарлайды.

1. 1 Орбиталды ғарыш станциясы.

Мир орбиталды ғарыш станциясы (ОҒС) орбиталды ғарыштық басқарылатын үшінші буын станциясы. Үшінші буынның басқарылатын станцияларының артықшылығы онда 6 базалық байланыс түйіні бар. Ол орбитада біртұтас үлкен ғарыштық комплексті ұйымдастыруға мүмкіндік береді.

1-сурет.

1-жақындату жүйесінің антеннасы, 2-қызыл борттық от, 3-командалық радио желінің антеннасы, 4-күн батареясының сол жақ панелі, 5-қосылатын бөлік, 6-Поручник, 7- иллюминатор, 8-осьтік баланыс агрегаты, 9-манипулятор ұяшығы, 10-біржақты байланыс агрегаты, 11-жақындату жүйесінің антеннасы, 12-өтетін блок, 13-жұмыс істейтін блок, 14-агрегат бөлігі, 15-жасыл борттық от, 16-күн батареясының оң жағы, 17- жақындату жүйесінің антеннасы, 18- тік бағытталған байланыс антеннасы, 19-маршты қозғалтқыштар, 20-байланыс бөлігі, 21-осьтік байланыс агрегаты, 22-өтетін камера, 23-оптикалық тіркегіш, 24-бағдарлау қозғалтқыштары, 25-радио байланыс антеннасы, 26-Поручни, 27- иллюминатор, 28-оптикалық бағдарлау аспабы, 29-радиотелеметрия антеннасы.

2-сурет.

Базалық блокта ОҒС Салют-7-нің орнына 10-шы ОҒС Мир орбитаға 1986 жылы 20 ақпанда Протон ББ ракета тасығышпен жеткізілген. Оның негізі герметикалық жұмыс отсегінен, орталықтан басқару постімен және байланыс құралдарымен жабдықталған. Жұмыс отсегінің үстіңгі қабатында айналатын 2 күн батареялары панельдеріне және 3-ші қозғалмайтын күн батареясынан тұрады. Агрегатты отсектің сыртқы жағында геостационарлы орбитада орналасқан спутник ретранслятор арқылы байланыспен қамтамасыз ететін тік бағытталған антенна бар.

Соңғы кездері телефонияның даму тенденциясын ұялы байланыстың абоненттер санының тез өсуі анықтап отыр. 2001-2002 жылдардағы деректерде ұялы байланысты пайдаланатын абоненттер саны 500-600 млн-ға жетті. Бірақ тиімді жер үсті ұялы байланыс жүйесін ұйымдастыруды барлық жерлерде қолдана алмаймыз, мысалы аз қоныстанған және қиын жеткізілетін жерлерде телекоммуникациялы қызмет көрсетуді дұрыс ұйымдастыру үшін- спутникті жүйенің персоналды байланысын (СЖПБ) қолдану керек.

1. 2 Globalstar

Globalstar - төменгі орбиталды спутниктерді қолдануға негізделген ғаламдық персоналды байланыстың цифрлық жүйесі. Globalstar жүйесін жасаған кезде QUALCOM фирмасын арналардың кодтық бөлінуі бар ұялы байланыс жүйесінің үлгісі алынған. Globalstar сөздің, деректердің факсимильді тарату, қозғалып тұратын объектілердің координаталарын анықтау қызметтерін орындайды. Айта кететін бір жайт бұл жүйе тек қана ұялы байланыс абоненттеріне ғана емес, сонымен қатар қарапайым байланыс абоненттеріне арналған.

Байланыс құрмас бұрын Globalstar-дың ұялы терминалы алдымен жер үсті ұялы байланыс желісімен жұмыс істеу мүмкіндігін қарастырады, ол мүмкін болмаған жағдайда ғана спутник арқылы байланыс құрады. Бұл жағдайда абоненттік терминалдан (қолданушының телефон аппараты) сигнал спутник арқылы жақын арадағы жер станциясына жеткізіледі. Жер станциясы оны керек абонентпен қарапайым телефон желісі, ұялы желі арқылы байланыстырады. Оның жұмыс істеу принципі 3, 4-ші суретте көрсетілген.

3-сурет.

4- сурет

1. 3 Globalstar жүйесі.

Globalstar жүйесі 3 негізгі сегменттен тұрады: ғарыштық, жер үсті, қолданушы сегменті. Оларды талдап өтейік.

Жобаға байланысты ғарыштық сегмент 48 негізгі жасанды жер спутниктерінен (ЖЖС) және 4 резервті спутниктерден тұрады. Ауытқыған экваторға шеңбер бойымен 52 градусқа, жүйенің қызмет ету аясының кеңдігін тарылтады. ЖЖС-ның орбитада айналу периоды 113 минут, орбитаның биіктігі 1414 км. Орбитаның биікте болуы бір жағынан қызмет ету аясын кеңейтуге мүмкіндік береді және оның қымет ету мерзімі үлкен- 7, 5 жыл. Екінші жағынан қарағанда сигналдың кешігуі, өшіп қалуына әсер етеді.

Ғарыштық семент орта кеңдіктегі қолданушыларға жақсы қызмет көрсетуді қамтамсыз ететіндей жасалынған. Қызмет ету аясының барлық кеңдігі 70 градус солтүстік және оңтүстік кеңдіктерде шектелген (4-сурет) .

4-сурет.

Сол себепті Антарктидада, Солтүстік полюсте, Ресейдің солтүстігімен Гренландияда Globalstar жүйесін қолдагу мүмкін емес.

Персоналды байланыс спутниктік жүйесінің ең бір маңызды сипаттамаларының бірі байланыс сапасына әсер ететін және жүйеге қол жеткізуге мүмкіндік беретін ЖЖС-ң минималды жоғарылау бұрышы. Жоғарылау бұрышы үлкен болғанда сигналдар спутниктен жерге барғанда жер атмосферасының сигналдың өшуіне әсер ететін жұқа қабатынан өтеді және жердегі барлық мүмкін болатын кедергілер әсері төмен болады. Жүйедегі спутниктер саны минималды жоғарылау бұрышын анықтайды. Полярлы орбиталар үшін спутниктер саны экваторлы аймақты қамту өажеттілігіне байланысты болады, себебі полюстердегі орбиталар қилысқанда бұл жердегі жүйенің сиымдылығының толып кетуіне алып келеді. Экваториалды аймақтағы Globalstar жүйесінің минималды жоғарылау бұрышы 15-20 градус болады, ол өз кезегінде қолданушыларға сапалы қызмет көрсетуге оң әсерін тигізеді.

Globalstar спутниктерінде үштік тұрақтандыру жүйесі қарастырылған. ЖЖС-ң салмағы 400-450 кг-ға жуық. Күн батареяларының қуаты 1100 Вт. ЖЖС беру жүйесінің қуаты жуық шамамен 1 кВт-қа тең. ЖЖС-ң жалпы көрінісі 5-ші суретте көрсетілген.