Що таке VSAT
Що таке VSAT? Це невелика станція супутникового зв'язку з антеною діаметром 0,9 - 3,7 м, призначена, головним чином, для надійного обміну данимі по супутникових каналах. Вона не потребує обслуговування і підключається безпосередньо до термінального обладнання користувача, виконуючи роль бездротового модему.
Приклад терміналу VSAT.
Як працює мережа VSAT
Мережа супутникового зв'язку на базі VSAT включає в себе три основні елементи: центральна земна станція (при необхідності), супутник-ретранслятор і абонентські VSAT термінали.
Центральна земна станція (ЦЗС)
Центральна земна станція в мережі супутникового зв'язку на базі виконує функції центрального вузла і забезпечує управління роботою всієї мережі, перерозподіл її ресурсів, виявлення несправностей, тарифікацію послуг мережі і сполучення з наземними лініями зв'язку. Зазвичай ЦЗС встановлюється в вузлі мережі, на який припадає найбільший трафік. Це може бути, наприклад, головний офіс або обчислювальний центр компанії в корпоративних мережах, або ж велике місто в регіональній мережі.
Приклад центральної земної станції.
Приймально-передавальна апаратура і антенно-фідерне пристрій зазвичай будується на базі стандартного устаткування, наявного на ринку. Вартість визначається розмірами антени і потужністю передавача, які істотно залежать від технічних характеристик використовуваного супутника-ретранслятора. Для забезпечення надійності зв'язку апаратура зазвичай має 100% резервування. Ціна коливається від 100 тис. Дол. Для т.зв. компактної простий ЦЗС без резервування з антеною діаметром близько 4,5 м і передавачем 20 - 50 Вт до 0,5 - 1,5 млн. дол. для потужної системи з повним резервуванням всіх систем і антеною діаметром 9 м.
Каналообразующая апаратура забезпечує формування супутникових радіоканалів і стикування їх з наземними лініями зв'язку. Кожен з постачальників систем супутникового зв'язку застосовує свої оригінальні рішення цієї частини ЦЗС, що часто виключає можливість використання для побудови мережі апаратуру і абонентські станції інших фірм. Зазвичай ця підсистема будується за модульним принципом, що дозволяє у міру зростання трафіку і кількості абонентських станцій в мережі легко додавати нові блоки для збільшення її пропускної здатності. Вартість каналообразующей апаратури істотно залежить від розмірів мережі і коливається від 100 тис. Дол. Для невеликих мереж до 1,0 млн. Дол. Для великих мереж з декількох тисяч VSAT.
Центр управління мережею забезпечує контроль за роботою мережі, виявлення несправностей, перерозподіл її ресурсів між абонентами, тарифікацію послуг, що надаються і т.п. Вартість підсистеми визначається обсягом використовуваного програмного забезпечення і коливається від 100 до 500 тис. Дол.
Абонентська станція VSAT
Абонентський VSAT термінал зазвичай включає в себе антенно-фідерне пристрій, зовнішній зовнішній радіочастотний блок і внутрішній блок (модем).
супутник ретранслятор
Мережі VSAT будуються на базі геостаціонарних супутників-ретрансляторів. Це дозволяє максимально спрощувати конструкцію абонентських терміналів і забезпечувати їх простими фіксованими антенами без системи стеження за супутником. Супутник приймає сигнал від земної станції, підсилює його і направляє назад на Землю. Найважливішими характеристиками супутника є потужність бортових передавачів і кількість радіочастотних каналів (стовбурів або транспондерів) на ньому. Стандартний стовбур має смугу пропускання 36 МГц, що відповідає максимальній пропускній здатності близько 40 Мбіт / с. Потужність передавачів коливається від 20 до 100 і більше ват. Для забезпечення роботи через малогабаритні абонентські станції типу VSAT потрібні передавачі з вихідною потужністю близько 40 Вт. Діючі російські супутники мають передавачі меншої потужності, тому велика кількість російських мереж будуються на базі зарубіжних супутників.
Залежно від розподілу трафіку між абонентами архітектура мереж супутникового зв'язку розрізняються за такими ознаками:- По конфігурації трафіку
- За структурою управління
конфігурація трафіку
Рис 5. Топологія типу "точка-точка"
Мережа "точка - точка" дозволяє забезпечувати пряму дуплексний зв'язок між двома віддаленими абонентськими станціями по виділених каналах. Така схема зв'язку найбільш ефективна при великому завантаженні каналів (не менше 30 - 40%). Перевагою такої архітектури є простота організації каналів зв'язку та їх повна прозорість для різних протоколів обміну. Крім того, така мережа не вимагає системи управління.
Рис 6. Топологія типу "зірка"
Мережа типу "зірка" є найбільш поширеною архітектурою побудови ССС з абонентськими станціями класу VSAT. Така мережа забезпечує у багатьох напрямах радіальний трафік між центральною земної станцією (ЦЗС або HUB в англійській літературі) і віддаленими периферійними станціями (терміналами) по енергетично вигідною схемою: мала ЗС - велика ЦЗС, оснащена антеною великого діаметра і потужним передавачем.
Недоліком архітектури "зірка" є наявність подвійного стрибка при зв'язку між терміналами мережі, що призводить до помітних затримок сигналу. Мережі VSAT подібної архітектури широко використовуються для організації інформаційного обміну між великим числом віддалених терміналів, які не мають істотного взаємного трафіку, і центральним офісом фірми, різними транспортними, виробничими та фінансовими установами.
Зазвичай функції ЦЗС / ЦУС суміщені в одному комплексі, який виконує роль комутатора трафіку і інтерфейсу супутникової мережі з наземними каналами. У мережах типу "зірка", що створюються великими операторами, ресурсу одою ЦУС можуть надаватися кількома автономним подсетям VSAT. Таке рішення виявляється економічно вигідним. оскільки одна ЦУС / ЦЗС коштує кілька мільйонів доларів і може обслуговувати до 10 тисяч і більше терміналів, а середня мережу одного клієнта рідко перевищує 100 терміналів.
Рис 7. Топологія типу "кожен-з-кожним"
У зв'язку з тим, що для роботи між двома малими терміналами від VSAT потрібні великі енергетичні ресурси в порівнянні з мережею "зірка", в мережах типу "кожен з кожним" на абонентських станціях доводиться використовувати більш потужні передавачі і антени більшого діаметру, що помітно позначається на їх ціні.
Кожна з цих топологій має свої переваги і недоліки. У реальних ситуаціях часто потрібне надання широкого спектру послуг, кожна з яких краще реалізується в різних топологіях. Тому багато мереж будуються зі змішаних топологиям.
Тип управління
При централізованому управлінні такою мережею центр управління мережею (ЦУС) виконує службові функції контролю і управління, необхідні для встановлення з'єднання між абонентами мережі, але не бере участь в передачі трафіку. Зазвичай ЦУС встановлюється на одній з абонентських станцій мережі, на яку припадає найбільший трафік.
У децетралізованном варіанті управління мережею ЦУС відсутня, а елементи системи управління входять до складу кожної VSAT станції. Подібні мережі з розподіленою системою управління відрізняються підвищеною "живучістю" і гнучкістю за рахунок ускладнення обладнання, розширення його функціональних можливостей і подорожчання VSAT терміналів. Ця схема управління доцільна лише при створенні невеликих мереж (до 30 терміналів) з високим трафіком між абонентами.
Переваги і недоліки
переваги
переваги:- низька собівартість
- швидке розгортання
- висока якість зв'язку
- архітектури "зірка" і "кожен з кожним"
- простота реконфігурації
- висока надійність
В даний час собівартість однієї хвилини розмови по супутниковому каналу зв'язку становить від 3 до 15 центів, а сучасні термінали VSAT коштують від 3 до 5 тис. Дол. В базовій конфігурації і забезпечують швидкість передачі від 16 Кбіт / с до 2 і більше Мбіт / с .
Установка і включення в мережу терміналу класу VSAT займає кілька годин. Мережі VSAT забезпечують достовірність передачі цифрової інформації на гірше 1 * 10 -7, тобто. не більше однієї помилки на 10 мільйонів переданих біт інформації, що відповідає приблизно однієї помилку на 500 сторінок текстової інформації. Сучасні термінали класу VSAT дозволяють будувати мережі зв'язку різної архітектури і призначення.
недоліки
Супутниковий зв'язок є різновидом радіозв'язку. Тому, теоретично, будь-яка супутникова станція, що знаходиться в зоні обслуговування супутника, якщо вона налаштована на потрібну частоту, на потрібний часовий інтервал, підтримує потрібні протоколи і працює в потрібному стандарті, могла б перехоплювати сигнали. Але, по-перше, необхідно виконання всіх перерахованих умов (одночасно!). По-друге, в супутникових системах зв'язку використовуються потужні системи кодування сигналу, що робить перехоплення практично неможливим. Не слід також забувати, що ті ж самі проблеми виникають і в будь-якому іншому каналі зв'язку, а не тільки в супутниковому.
Супутникові сигнали, особливо високочастотних діапазонів Ku і Ка, схильні до ослаблення у вологому атмосфері (дощ, туман, хмарність). Цей недолік легко долається при проектуванні системи, в результаті середня доступність каналу супутникового зв'язку зазвичай становить не гірше 99,9%. Надійність наземних каналів часто буває нижче.
Як і будь-яка інша система радіозв'язку, супутниковий зв'язок схильна до перешкод від інших радіозасобів. Однак, з одного боку, для супутникового зв'язку виділяються смуги частот, які не використовуються іншими радіосистемами. З іншого боку, в супутникових системах використовуються вузькоспрямовані антени, що дозволяють повністю позбутися від перешкод.
Таким чином, більшість недоліків супутникових систем зв'язку усуваються шляхом грамотного проектування мережі, вибору технології і місця установки антен. При цьому слід зазначити, що будь-яка система зв'язку має свої недоліки і переваги, і вибір тієї чи іншої технології залежить від багатьох факторів.
Історія мереж VSAT
Ідея створення ще більш малогабаритних і дешевих станцій супутникового зв'язку привернула інтерес групи розробників, які працювали над проектом в Алясці. У 1979 році вони створили фірму Equatorial Communications Company, що стала першою в світі компанією з розробки систем VSAT.
При створенні недорогий портативної земної станції VSAT потрібно вирішити дві найголовніших проблеми. Перша з них - це, власне, її габарити, в першу чергу - діаметр антени. У той час комерційні супутники зв'язку мали недостатню потужність, щоб працювати зі стандартними земними станціями з діаметром дзеркала антени менше 3 м. Друга проблема - створення недорогого високостабільного електронного обладнання.
Роботи над інтерактивними малогабаритними станціями супутникового зв'язку почалися в 1982 році. Саме тоді і з'явився термін VSAT. Перші прототипи були випробувані в кінці 1983 року. У 1984 році була створена експериментальна мережу VSAT, а в 1985 році почалися комерційні поставки VSAT. Перші інтерактивні VSAT мали антени діаметром 1,8 м і коштували близько 6000 доларів. Вони були спроектовані для підтримки транзакцій, і першим замовником мережі стала селянська страхова компанія Farmers Insurance.
Перші успіхи фірми Equatorial в створенні економічно ефективних систем супутникового зв'язку на базі VSAT дали поштовх появі декількох нових фірм, що пропонують обладнання VSAT. Почалося швидке розвиток ринку і різко зросла конкуренція на ньому.
Таким чином, сформувався основний пул гравців на ринку виробництва VSAT, який зберігається і донині.
покоління VSAT
Існує кілька типів земних станцій VSAT. Їх можна умовно розділити на три покоління. Поява кожного нового покоління VSAT ставало можливим у міру появи нових технологій, створення більш потужних супутників зв'язку і освоєння нових діапазонів частот.
VSAT першого покоління працювали в С-діапазоні і використовувалися тільки в мережах мовного типу, тобто абонентські термінали могли лише приймати потоки даних від ЦЗС і режим передачі в них не передбачався. Мережі мовного типу досі широко використовуються для розподілу фінансової та ділової інформації, біржових зведень, передачі газетних смуг, в системах асиметричного доступу в Інтернет. Наприклад, широко відома система високошвидкісного доступу в Інтернет DirecPC по суті є супутникової мовної мережею.
Друге покоління земних станцій VSAT характеризується тим, що вони можуть підтримувати двосторонню (дуплексну) зв'язок. Ці термінали використовуються банківськими та фінансовими організаціями в різних комп'ютерних мережах для обміну даними, мережами роздрібної та оптової торгівлі, промисловими підприємствами для зв'язку з філіями і постачальниками. Також вони знайшли широке застосування для організації високошвидкісного двостороннього доступу в Інтернет. Ще VSAT станції використовуються операторами зв'язку для створення виділених магістральних каналів між віддаленими вузлами з великим об'ємом обміну даними між ними. Більшість з них працює в Ku-діапазоні, хоча в деяких країнах в мережах як і раніше використовується С-діапазон.
Широке поширення отримали термінали третього покоління, з антенами діаметром 1,2 м і менше. Вони використовуються у великих мережах, що відрізняються низьким рівнем трафіку між ними. При цьому трафік носить спорадичний (непостійний) характер. Такі термінали прості за конструкцією, відрізняються низькою ціною і працюють виключно в Ku-діапазоні.
В останні роки на ринку з'явилося четверте покоління VSAT для мультимедійних додатків. Вони працюють в Ku- і Ка-діапазонах і забезпечують швидкість до кількох мегабіт в секунду. При цьому розмір їх антен (в Ка-діапазоні) становить, приблизно, 70 см, а ціна знаходиться в межах 500-1000 доларів.