Использование мировых информационных ресурсов. Информационные каналы связи и способы передачи данных

2.8.3. Малые ЗС

      Еще одной новой формой использования  спутниковой связи являются системы, ориентированные на пользователя. С ростом энергетических возможностей ИСЗ, формированием многолучевых  диаграмм направленности бортовых антенн становится возможным применение при скоростях передачи до 2 - 8 Мбит/с простых и недорогих малых ЗС, размещаемых непосредственно на здании пользователя, что повышает оперативность, гибкость и надежность связи, исключает необходимость наземной соединительной линии и в конечном счете повышает экономическую эффективность использования спутниковых каналов. Малые ЗС могут использоваться для связи периферийных ЭВМ и персональных компьютеров с центральной большой ЭВМ, дирекции предприятия с филиалами, для периодической передачи собираемой информации и во всех других случаях, когда требуется обеспечить связь с большим числом станций, трафик которых невелик. По данным США , создание в рамках компании частной спутниковой сети оправдано в любом из следующих случаев: товарооборот превышает 500 млн. долл.; численность персонала более 10 тыс. человек; число производственных объектов более 500; затраты на услуги связи превышают 2 млн  долл. в год; объем экспорта составляет более 20% от общего товарооборота.

      Первые  сети малых ЗС создавались в диапазоне 6/4 ГГц, однако, для подавления помех от соседних ИСЗ приходилось применять либо антенны довольно большого диаметра (3...4,5 м), либо неэффективные методы многостанционного доступа. Скорость передачи не превышала 9,6 Кбит/с. В этом диапазоне работают международные системы деловой связи и передачи данных IBS, VISTA, Intelnet. С переходом в диапазон 14/11 ГГц стало возможным обмениваться информацией со скоростью до 64 Кбит/с с малой станцией, имеющей антенну диаметром 1,2...1,8 м. Стоимость данной ЗС составляет около 10000 долларов и продолжает быстро снижаться.

      В зависимости от назначения и энергетики ИСЗ сеть малых ЗС может иметь радиальную (с одним или двумя скачками), смешанную или узловую структуры. В сети с одним скачком периферийные станции связываются с центральной, а та, в свою очередь, соединяется по наземным линиям связи с телефонной сетью или сетью передачи данных. В сетях с двумя скачками периферийные ЗС могут связываться между собой через центральную ЗС, выполняющую функции коммутатора, при этом из-за большой задержки сигналов передачи речевых сообщений затруднена. В смешанной сети возможны два варианта организации связи. Наибольшей эффективностью обладает узловая структура сети, когда каждая станция может связываться с каждой напрямую, на одном скачке, а центральная станция выполняет функции контроля и предоставления каналов. В последнем варианте требуется наличие ИСЗ с повышенной энергетикой, например, за счет формирования узких направленных лучей, и обработкой сигналов на борту.

2.9. Бортовые ретрансляторы  ССС

      Радиотехническое  оборудование космической станции - ретрансляторы и антенны - является важной составной частью ССС, от которой в значительной степени зависят пропускная способность, надежность связи, искажения сигналов и другие показатели.

      Основные  показатели космической станции  те же, что и ЗС:

   - диапазоны  частот на приема и передачу;

   - добротность  приемной части;

   - число  стволов;

   - поляризационные  характеристики.

      С учетом характера преобразований сигнала  различают:

- ретрансляторы  гетеродинного типа, где усиление  в основном происходит на ПЧ;

- ретрансляторы  прямого усиления (на частоте приема или передачи);

- ретрансляторы  с обработкой сигнала на борту  в групповом спектре.

      Приемная  часть бортового ретранслятора  обычно начинается с МШУ, в качестве которого могут использоваться транзисторные или параметрические усилители, либо непосредственно со смесителя. Основными требованиями являются малая масса, габариты и высокая надежность выходного устройства. Типовая выходная мощность составляет 5 - 15 Вт для маломощных ИСЗ, 30 - 60 Вт для ИСЗ средней мощности и 100 - 250 Вт для мощных вещательных ИСЗ.

      Условия выведения на орбиту и работы в  открытом космосе предъявляют к  аппаратуре космических станций ряд специфичных требований:

- минимальная  масса при заданных требованиях  надежности и электрических показателях;

- ограниченные габариты антенной системы, определяемые диаметром обтекателя ракеты-носителя (2,5 - 3,5 м для самых больших современных ракет);

- способность  выдерживать ускорения и вибрации, возникающие при работе двигателей, резкие перепады температур, воздействие невесомости, радиационного облучения и других факторов космического полета;

- высокая надежность  в неослуживаемом режиме, длительный  срок службы, достигающий 7-10 лет.

2.9.1. Антенны

      Учитывая  перечисленные требования, для изготовления бортовых антенн используют легкие металлы: магний, титан, алюминий, а также композитные материалы на основе графита, обладающие большой жесткостью и малым коэффициентом линейного расширения. Слабо направленными антеннами, формирующими глобальные и полуглобальные зоны обслуживания, обычно служат рупорные, штыревые или спиральные антенны, при необходимости формирования специальной формы или узких лучей применяются зеркальные антенны со сложными облучателями. 
 

2.9.2. Ретрансляторы

      Бортовые  ретрансляторы ИСЗ также имеют  ряд существенных отличий от аналогичной по выполняемым функциям аппаратуры, находящейся в наземных условиях. В первую очередь это относится к конструктивным особенностям, технологии изготовления, методам достижения высокой надежности.

      В ретрансляторах, обеспечивающих обработку пакетов, наиболее сложным устройством является процессор, осуществляющий обработку высокоскоростных сигналов. Принятые пакеты МДВР поступают в демодуляторы, которые выбираются в соответствии с частотами несущих и скоростями передачи отдельных пакетов. Информационное содержание пакета записывается во входную память. В пределах кадра МДВР после приема эта информация подвергается декодированию   (если   на  передаче   применялось  помехоустойчивое  кодирование), преобразованию по формату и через коммутатор группового спектра направляется в устройство памяти соответствующей линии связи вниз. В пределах второго кадра после приема пакеты, направляемые по линии вниз, формируются путем вывода информационного содержания выходной памяти на вход модулятора через декодер с исправлением ошибок на входе (если кодирование необходимо). Благодаря работе в режиме переключения лучей каждый пакет передается в направлении той ЗС, для которой он предназначен. Для элементов коммутации и обработки пакетов выдвигаются требования высокого быстродействия. Так в ССС типа ACTS  используется процессор фирмы Motorola (США), который обеспечивает работу со скоростью 3,5 Гбит/с