Содержание статьи
Что такое Спутниковый интернет-доступ | Преимущества спутниковой связи | Асимметричный интернет-доступ | Симметричный интернет-доступ | VSAT, определение | Две топологии VSAT сетей | Развитие VSAT |
Краткая справка
Спутниковый интернет-доступ называется так потому, что клиент получает возможность выхода к информационным ресурсам при помощи космического аппарата. К спутниковому интернет-доступу обычно не относят вариант, когда какой-нибудь крупный провайдер арендует спутниковый магистральный канал для передачи трафика, например, через Атлантический океан. Спутники могут находиться на геостационарной, средневысотной или низкой орбите. Спутниковая сеть подключается к наземному сегменту, интернет-доступ осуществляется через земные станции – абонентские терминалы. При помощи дополнительного оборудования и программного обеспечения реализуются дополнительные функции – голосовая связь, обмен базами данных, проведение банковских операций, рассылка документов и материалов,
Преимущества спутниковой связи
- Полное управление предоставляемой услугой: контроль за качеством и количеством оказываемых услуг; гибкая конфигурация поступающей информации и пропускной способности; быстрое развёртывание и ввод в эксплуатацию; общая, выделенная и динамически назначаемая полоса пропускания; полная диагностика удалённой станции из центра.
- В случае спутниковой сети проще обеспечивать безопасность и авторизованность доступа. Возможна организация доступа многих независимых друг от друга пользователей.
- Модульная структура позволяет осуществлять практически неограниченное расширение сети – от десятков терминалов до нескольких тысяч, и расширение полосы пропускания от единиц мегагерц до ёмкости нескольких ИСЗ.
- Стоимость передачи информации от центра к филиалам не зависит от количества абонентов и расстояния, в отличие от передачи по оптоволоконным сетям. Именно поэтому VSAT сети столь привлекательны для компаний, имеющих один центральный офис и большое количество региональных отделений, например, сетям розничной продажи. Оптоволоконные сети обеспечивают высокую пропускную способность и низкое время задержки в сети. Спутниковые сети – среднюю пропускную способность, быстрое развертывание сети и низкую стоимость строительства. В свою очередь, оптоволоконные сети требуют больших временных, финансовых и ресурсных затрат на развертывание. Но спутниковые сети работают с задержкой в сети. Расходы на создание наземной сети прямо пропорционально расстоянию, в то время как для спутниковых сетей расстояние на стоимости не сказывается. Точка, где графики зависимости стоимости от расстояния наземных и спутниковых сетей пересекаются, – примерно 150 км. Спутниковая сеть более устойчива к потере какого-нибудь одного узла (исключая сам КА, разумеется).
Существует два вида спутникового интернет-доступа: симметричный и асимметричный.
Асимметричный интернет-доступ
Как следует из названия, этот вариант доступа предполагает односторонний спутниковый канал. То есть запрос, или обратный канал, или как его ещё называют – up-link, осуществляется посредством наземных способов связи. Канал от провайдера к потребителю реализован через спутник. Наиболее удобным считается использование спутников непосредственного телевизионного вещания, так как они предполагают малые размеры антенн. Но это правило более-менее полно выполнялось только в США, поскольку, когда там операторы начали предлагать услугу спутникового интернет-доступа, уже существовала большая группировка DBS спутников. Что касается многих других стран, и, в частности России, то, как правило, используется любой борт подходящей энергетики, на котором есть свободная ёмкость по сходной цене.
При использовании ассиметричного интернет-доступа абоненту нужен приемный спутниковый терминал, принимающий высокоскоростной поток данных со спутника. Обратный канал организуется с помощью доступных наземных средств связи со значительно более низкой скоростью передачи данных. Преимущества: доступно по цене практически для всех – около 200-300 долларов комплект, от 10 центов за МБ трафика. Высокая скорость входящего трафика, возможность дополнительно принимать спутниковые телевизионные каналы. Недостаток один, но принципиальный: необходимо наличие любого другого интернет-соединения для запросного канала. Это исключает использование ассиметричного спутникового интернет-доступа в месте, где отсутствует всяческая связь. К тому же, если требуется оперативный и высокоскоростной обмен информацией (например, с филиалом предприятия), то ассиметричный доступ такой возможности предоставить не может.
Надо сказать, что асимметричный спутниковый интернет-доступ не стал в России по-настоящему массовой услугой, хотя первые предложения появились на рынке в середине 90-х. Причин тому несколько: во-первых, отсутствие спутников с подходящими для этого характеристиками, энергетика которых могла бы обеспечить устойчивый прием сигнала на антенны 60 см. Во-вторых, отсутствие интереса к этой услуге у крупных компаний, которые могли бы наладить дилерско-сервисную сеть на большой территории, обеспечивая высокое и стабильное качество услуги, активную рекламную кампанию. В-третьих, отсутствие, до недавнего времени, абонентских устройств типа plug-and-play. В-четвертых, необходимость наличия обратного канала – интерес к спутниковому Интернету в России в основном возникает там, где отсутствует какая-либо связь в принципе. Таким образом, ассиметричный интернет-доступ в России остался уделом довольно узкой части потребителей, хотя около десяти лет назад ожидали, что количество абонентов этой услуги будет того же порядка, что и количество абонентов «НТВ-Плюс».
Симметричный спутниковый интернет-доступ
Сейчас более принят термин «двусторонний», поскольку, строго говоря, этот тип доступа не является симметричным – как правило, исходящий трафик от абонентской станции гораздо меньше входящего. Термин «двусторонний» показывает тот факт, что обратный канал обеспечивается абонентской станцией, как и входящий, через спутник связи. Именно в этом и заключается принципиальное отличие.
История вопроса
Интерес к спутниковому интернет-доступу возник в начале 1990-х. Начались первые разговоры об освоении Ка-диапазона (20-30 ГГц) именно для высокоскоростного обмена данными, тогда же и родился термин «широкополосный доступ», подразумевающий скорость доступа выше стандартной тогда скорости диал-ап доступа. С развитием технологий и коммуникационных сетей цифра определяющая «широкополосность» доступа постоянно увеличивалась. Вообще следует учитывать, что этот термин скорее маркетинговый, нежели технический. В середине и во второй половине прошлого десятилетия родилось множество проектов спутниковых систем, предназначенных для интернет-доступа; информационная индустрия, спутниковая связь и спутниковое телевидение тогда было на подъеме, что породило не оправдавшийся впоследствии оптимизм в отношении и систем интернет-доступа. Особенно большие надежды возлагались на низко- и среднеорбитальные системы. Было запланировано довольно много подобных систем. Самая известная из них – Teledesic, которую задумал Крейг МакКоу – один из пионеров сотовой связи (его компания – оператор MacCaw Cellular была в 1994 году продана AT&T за 11,5 млрд долларов). Вторым инвестором был привлечен известный Билл Гейтс. Позднее к ним присоединился саудовский принц Алвалид бин Талал. Проект носил название Internet in the sky, в его рамках планировалось обеспечить высокоскоростной доступ в любой точке Земли при помощи низкоорбитальной спутниковой группировки. Количество спутников всё время называлось различное. Сначала – более 800 КА, потом ─ 640, в конце-концов, согласно справке НАСА, это количество было уменьшено до 288 КА. Бюджет проекта – 9 млрд долларов.
Был заявлен и утверждён частотный спектр, заключались предварительные контракты на космические аппараты и их запуски, но деятельность постепенно замирала и к 2002 году замерла окончательно. Примерно такая же судьба постигла и другие аналогичные проекты. Причин было несколько: во-первых, развитие наземных сетей связи, в том числе и мобильных. Во-вторых, содержание и управление низкоорбитальной группировкой и сетью, работающей с этой группировкой, оказалось сложнее и дороже, чем это изначально предполагалось. В-третьих, у разработчиков и операторов практически отсутствовал опыт проектирования и эксплуатации низкоорбитальных коммуникационных аппаратов. К тому же, требования рынка во второй половине 1990-х росли необычайно быстро, и разработчики просто-напросто не успевали. Характерный пример – система спутниковой мобильной связи «Иридиум», которая фактически устарела на момент запуска. И, наконец, в-пятых, сказался общий кризис конца 1990-х – начала 2000-х, как и всей хай-тек индустрии вообще, так и спутниковой связи в частности. Все, если так можно сказать, неконсервативные проекты, требующие больших вложений с негарантированным результатом, фактически были заморожены.
Таким образом, основным стал интернет-доступ через геостационарные спутники. Первым назначением коммуникационных спутников была организация телефонных каналов. Затем появилось телевещание. И уже с середины-конца 1980-х спутниковые сети начали использоваться для передачи данных и доступа к информационным ресурсам; тогда, правда, никто ни о каком интернет-доступе не говорил. Использовалось это приложение, в основном, государственными крупными структурами. В середине-конце 1980-х характеристики космических аппаратов позволили использовать для работы наземные антенны относительно небольших (для того времени) диаметров. Спутниковые сети стали доступны крупным коммерческим компаниям. Известен проект, реализованный Hughes по заказу сети гипермаркетов Wallmart, тогда же и появился термин VSAT – Very Small aperture Terminal. Таким образом, новая технология дистанцировалась от классических больших и дорогих антенн, которые использовались крупными вещателями и телеком-операторами. На протяжении последующих полутора десятков лет VSAT станции уменьшились, в среднем, в три раза и подешевели примерно на порядок. Основное применение VSAT технологии находили в корпоративных сетях. Этот же сектор является основным для VSAT и сегодня. Но в последние несколько лет снижение стоимости станций, упрощение процедуры легализации работы привело к тому, что VSAT стал доступен индивидуальному пользователю. В России об этом пока говорить рано, поскольку стоимость VSAT составляет около 60 тысяч рублей, стоимость пакета разрешительных документов – 8-10 тысяч. Но корпоративный сектор эта технология оккупирует достаточно уверенно. Если ещё пять лет назад VSAT сети строили себе, в основном, государственные или богатые топливные компании, то сейчас VSAT, например, очень популярен среди сетей розничной торговли.
VSAT, определение
Станции VSAT относятся к классу станций фиксированной спутниковой связи (ФСС). Для ФСС регламентом МСЭ приняты диапазоны частот C (6/4 ГГц), Ku (14/11 ГГц) и Ка (20/30 ГГц). На сегодня существует класс пользовательских VSAT терминалов, которые называют портативными, перемещаемыми, настольными. Таким образом, VSAT «захватывает» область и передвижной и персональной спутниковой связи.
Стандартная VSAT станция состоит из антенной системы, наружного блока, размещенного непосредственно на антенне, и внутреннего блока, размещенного в помещении. Одним из основных преимуществ VSAT станции является отсутствие необходимости регламентного обслуживания (существует даже предложение ввести эту характеристику в определение термина «VSAT станция»). Характеристики современных КА позволяют использовать в Ku-диапазоне антенны диаметром 1,0-1,5 м, в С-диапазоне – 1,2-1,8 м, для Ка-диапазона предполагается использование антенн 0,5-0,9 м. Наружный блок (OutDoor Unit, ODU), как правило, состоит из малошумящего усилителя с преобразователем частоты и передатчика. Стандартный передатчик для VSAT имеет мощность от 5 до 20 Вт. Внутренний блок станции (InDoor Unit, IDU) состоит из спутникового модема, контроллера и систем интерфейса для подключения к ЗС различного оборудования обработки данных, компьютера или для подключения станции к другим видам коммуникационных сетей.
Две топологии VSAT сетей
Существуют две схемы VSAT сетей: Star (звезда, каждая станция соединена с центральной станцией) и Mesh («каждый с каждым»). В случае построения сети по звездообразной схеме сигнал от одной пользовательской станции до другой два раза проходит орбитальный скачок, в результате чего запаздывание сигнала составляет 0,6 с. Это неприемлемо для реализации передачи голосовой информации, но допустимо при передаче данных. Такими сетями успешно решаются задачи обмена информацией между центром и удаленными станциями: связь головной фирмы с филиалами или дилерскими центрами; мониторинг и управление технологическими процессами; связь и обслуживание банкоматов. Надо сказать, что голосовая связь в так называемые два скачка (сигнал два раза проходит через спутник) неприемлема только с точки зрения существующих стандартов. Сама связь возможна, разговор в стиле итальянских комедий, конечно же, не получится, но выслушать руководящие указания и ответить «будет сделано» вполне можно. Не все приложения удается адаптировать для работы в два скачка, но для работы центр-филиалы схема Star подходит идеально.
Сеть, созданная по схеме «каждый с каждым», обеспечивает запаздывание 0,3 с, что позволяет осуществлять передачу голоса и других данных в режиме реального времени (например, организация видеоконференций). Но станции сети такой топологии стоят дороже станций, предназначенных для сети Star, поскольку в случае Mesh каждая станция фактически является хабом.
В последнее время, хотя и не слишком явно, прослеживается стремление к уравниванию возможности и стоимости сетей разных топологий. Функционал терминалов сетей Star повышается, а также всё активнее ищутся альтернативы, например, топология типа «вложенная звезда». В свою очередь, разработчики терминалов для сетей Mesh всеми силами стараются снизить их стоимость.
Некоторые надежды возлагаются на коммуникационные спутники с возможностью коммутации сигнала на борту. Тогда будет реально осуществить связь в сети Star со станции на станцию минуя хаб, в один скачок. Но пока спутники с системами бортовой коммутации широкого распространения не получили – в данный момент из гражданских работает два аппарата. Система бортовой коммутации стоит дорого, как и сама по себе, так и по «съедаемому» на борту весу и электропитанию.
Интеграция VSAT с другими системами
Ещё одна прослеживаемая тенденция – интегрировать с VSAT терминалом различные популярные приложения. Сегодня уже существуют разработки «VSAT + базовая станция GSM-сети», «VSAT + WiFi-точка» и несколько других аналогичных. Цель одна – дать возможность быстрого развёртывания того или иного сервиса в случае отсутствия других коммуникационных ёмкостей.
В последнее время разработчики, да и операторы, представляют на всех выставках свои передвижные VSAT станции. Все они сделаны на основе автомобилей. Но в России временами свои законы; как сказал генеральный директор КБ «Искра» – генерального подрядчика по установке VSAT в рамках государственных программ в Красноярском крае Я.Л. Лисовский: «На красивой машине по Красноярскому краю не проедешь». Для развития своих проектов КБ «Искра» пришлось разработать носимую станцию.
Три поколения VSAT
- VSAT станции принято делить на три поколения:
- Первое: 1980-1990 гг., стоимость станции ─ от 10 до 20 тысяч долларов, скорость передачи – 64 кбит/с, основная задача – передача данных.
- Второе: конец 1980-х – вторая половина 1990-х, стоимость станции ─ 5-10 тысяч долларов, скорость передачи – до 2 Мбит/с, к передаче данных добавляется передача видеоматериалов.
- Третье поколение: вторая половина 1990-х – нынешнее время, стоимость станции ─ от 1 до 10 тысяч долларов, скорость передачи ─ до 40 Мбит/с, мультимедийный сервис.
Ka-диапазон, первая коммерческая система
Уже более десяти лет назад Ка-диапазон (20-30 ГГц) был определён Международным советом по электросвязи для предоставления мультимедийных спутниковых услуг. В последние несколько лет на некоторых спутниках устанавливалось некоторое количество емкости Ка-диапазона, что носило, скорее, экспериментальный характер.
В 2007 году начала коммерческое предоставление высокоскоростного интернет-доступа в Ка-диапазоне первая система – Wild Blue. Она работает в Северной Америке. Об успешности можно судить по тому фактору, что в некоторых лучах спутника (обслуживающих Техас, Луизиану и Алабаму) емкость уже закончилась. В скором времени должна начать работу еще одна американская аналогичная сеть – SpaceWay.
