Разработка концепции орбитальной компьютерной сети Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

проектирование и производство летательных, аппаратов, космические исследования и проекты

УДК 629.783

РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ ОРБИТАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ

Д. А. Замятин1, Е. П. Шашило2, В. В. Кольга1

1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 82а E-mail: zamyatin.denis2011@yandex.ru

Описана разработка концепции крупномасштабной компьютерной сети с размещением центров обмена данными на орбите Земли и независимой от сети Интернет.

Ключевые слова: компьютерная сеть, космический аппарат, орбита Земли, серверный комплекс.

DEVELOPMENT OF THE CONCEPT OF ORBITAL COMPUTER NETWORK

D. A. Zamyatin1, E. P. Shashilo2, V. V. Kolga1

1Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation 2Siberian Federal University 82a, Svobodnyi Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation E-mail: zamyatin.denis2011@yandex.ru

This article describes the development of the concept of large computer network with data centers located on Earth orbit and independent on the Internet.

Keywords: computer network, spacecraft, Earth orbit, the server complex

Создание крупномасштабной компьютерной сети с повышенным уровнем защиты от большинства существующих внешних и внутренних вредных факторов является на сегодняшний день одной из актуальных задач развития информационных технологий, так как особенности структуры Интернета делают его не вполне оптимальным средством для выполнения ряда задач, возложенных на глобальную сеть. Одним из вариантов решения проблемы является создание независимой глобальной сети, недосягаемой для значительной части негативных воздействий вследствие размещения центров обмена данными на орбите.

Цель: найти оптимальный способ вывода на орбиту Земли серверных комплексов гипотетической крупной компьютерной сети, основной концепцией которой является размещение дата-центров в космосе и полная независимость от сети Интернет.

Задачи:

1) исследование принципов работы компьютерных сетей;

2) оценка возможностей вывода на орбиту крупных серверных комплексов и формирования орбитальных центров обмена данными;

3) выбор целевой орбитыи подходящего носителя для заданной цели;

4) разработка концепции космического аппарата для решения поставленных задач;

5) решение вопроса обеспечения надёжной связи между космическими аппаратами и с наземными устройствами;

6) разработка концепции устройств для связи с проектируемой сетью.

Гипотетическая космическая программа:

Размещение аппаратного обеспечения крупной компьютерной сети на орбите Земли делает необходимой разработку полномасштабной космической программы. Столь глобальная идея включает в себя широкий спектр задач самого разного характера, поэтому в данной работе рассмотрен лишь один из наиболее важных вопросов: вывод на орбиту основных звеньев системы - серверных комплексов. Выбор же именно такой - нестандартной - концепции компьютерной сети обусловлен рядом значительных преимуществ перед наземным размещением, многие из которых попросту недостижимы для последнего [1].

Преимущества программы:

1) защита от террористической угрозы;

2) защита от большинства стихийных бедствий;

3) отсутствие в космосе пыли и влаги;

4) упрощение задачи охлаждения;

5) вопросы энергопотребления;

6) функциональность. Возможность использования системы для решения широкого спектра задач.

Сложности реализации и возможные недостатки системы:

1) большая масса космических аппаратов;

2) жёстко ограниченный объём хранимых данных;

3) вопросы эффективности и качества связи между орбитальными серверными комплексами и с наземными устройствами;

4) затруднённое обслуживание, ремонт и утилизация орбитальных серверных комплексов, проблема

<Тешетневс^ие чтения. 2016

сохранения данных при выведении комплекса из эксплуатации;

5) проблема устаревания аппаратного обеспечения в условиях ограниченных возможностей обновления;

6) сложность начала реализации проекта.

Разработка концепции орбитального дата-центра:

Основными элементами гипотетической орбитальной компьютерной сети являются космические аппараты, выполняющие функцию центров хранения и обработки данных (ЦОД), также называемые дата-центрами. Очевидно, что в условиях полного отсутствия возможности вывода в космос крупного дата-центра, занимающего на земле большие площади, орбитальные ЦОД должны быть выполнены по типу модульных дата-центров, модули (блоки) которых жёстко ограничены по массе и габаритам, а в сборке обеспечивать высокую вычислительную мощность, представляя собой крупные космические аппараты. Данный принцип имеет сходство со сборкой орбитальных станций, также имеющих модульную структуру, следовательно, может быть пригоден к реализации, позволив по частям строить на орбите крупные дата-центры различной конфигурации в соответствии с теми или иными требованиями к ним [2; 3].

Выбор целевой орбиты и оптимального средства доставки.

Одним из определяющих параметров при выборе орбиты является масса космических аппаратов, другим - скорость обмена данными между орбитальным дата-центром и наземными устройствами. При оценке этих параметров наиболее уместным решением выглядит размещение орбитальных ЦОД на низкой околоземной орбите (НОО). В частности, рассматриваются орбиты высотой от 600 до 800 км [4].

В качестве предполагаемого средства выведения серверных комплексов на орбиту рассматриваются российские ракеты-носители семейства «Ангара» с максимальным забрасываемым весом до 35 тонн для НОО [5].

С целью обеспечения рационального выбора ракеты-носителя, возможности которой будут необходимыми и достаточными для вывода на орбиту модулей серверных комплексов гипотетической сети, на следующем этапе работы будет выполнен подробный расчёт зависимости массогабаритных характеристик орбитальных дата-центров от их вычислительной мощности.

Библиографические ссылки

1. ConnectX | Secure Data Storage [Электронный ресурс]. URL: http://connectx.com/ (дата обращения: 14.09.2016).

2. Обзор инженерных систем ЦОД: Модульный ЦОД [Электронный ресурс]. URL: http://alldc.ru/documentation/document/ 613 .html (дата обращения: 14.09.2016).

3. ЦОД-конструктор: почему модульные дата-центры вскоре захватят рынок [Электронный ресурс]. URL: http://www.computerra.ru/88315/tsod-konstruktor-pochemu-modulnyie-data-tsentryi-vskore-zahvatyat-ryinok/ (дата обращения: 14.09.2016).

4. Наблюдение ИСЗ [Электронный ресурс]. URL: http://www.sat.belastro.net/ (дата обращения: 14.09.2016).

5. «Ангара» (ракета-носитель): технические характеристики и запуск [Электронный ресурс]. URL: http://fb.ru/article/169323/angara-raketa-nositel-tehnicheskie-harakteristiki-i-zapusk (дата обращения: 14.09.2016).

References

1. ConnectX | Secure Data Storage. Available at: http://connectx.com/ (accessed 14.09.2016).

2. Obzor inzhenernykh sistem TsOD: Modul'nyy TsOD [Review of engineering systems for data centers Modular data center] (In Russ.). Available at : http : //alldc .ru/documentation/document/613.html (accessed 14.09.2016).

3. TsOD-konstruktor: pochemu modul'nye data-tsentry vskore zakhvatyat rynok [Datacenter-designer: why modular data centers will soon take over the market] (In Russ.). Available at: http://www.computerra.ru/ 88315/tsod-konstruktor-pochemu-modulnyie-data-tsentryi-vskore-zahvatyat-ryinok/ (accessed 14.09.2016).

4. Nablyudenie ISZ [Satellites observation] (In Russ.). Available at: http://www.sat.belastro.net/ (accessed 14.09.2016).

5. «Angara» (raketa-nositel'): tekhnicheskie kharakteristiki i zapusk [Angara (rocket): specifications and launch] (In Russ.). Available at: http://fb.ru/article/169323/angara-raketa-nositel-tehnicheskie-harakteristiki-i-zapusk (accessed 14.09.2016).

© Замятин Д. А., Шашило Е. П., Кольга В. В., 2016

УДК 629.762.2

ВЫБОР КОНСТРУКТИВНО-КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ

БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ

Д. А. Замятин, В. В. Кольга

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: zamyatin.denis2011@yandex.ru

Описан выбор оптимальной конструктивно-компоновочной схемы двухступенчатой баллистической ракеты с заданной дальностью полёта, массой полезного груза и компонентами топлива.

Ключевые слова: баллистическая ракета, конструктивно-компоновочная схема.