Що таке VSAT? Це невелика станція супутникового зв'язку з антеною діаметром 0,9 - 3,7 м, призначена, головним чином, для надійного обміну даними по супутникових каналах. Вона не потребує обслуговування і підключається безпосередньо до термінального обладнання користувача, виконуючи роль бездротового модему.
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. 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. каналообразующей 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
Вартість модемного блоку для стандартної станції класу VSAT складає близько 8 тис. Дол. (В залежності від комплектації), а зовнішнього - близько 2 тис. Дол. При потужності передавача 2 Вт. Ціни на абонентські станції постійно знижуються і зараз прості прийомні термінали можна придбати за 2-4 тис. Дол.
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 і за структурою управління.
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.
Топологія типу «зірка»
Мережа типу «зірка» є найбільш поширеною архітектурою побудови ССС з абонентськими станціями класу VSAT. Така мережа забезпечує багато спрямований 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.
Функції контролю та управління в мережі типу «зірка» зазвичай централізовані і зосереджені в центральній керуючої станції (ЦУС) мережі. ЦУС виконує службові функції встановлення з'єднань між абонентами мережі (як наземними, так і супутниковими терміналами) і підтримки робочого стану всіх периферійних пристроїв. 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.
Топологія типу «кожен-з кожним»
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 децентралізованому 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
У багатьох випадках вони мають незаперечні переваги перед наземними мережами:
- низька собівартість,
- швидке розгортання,
- висока якість зв'язку,
- архітектури «зірка» та «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. Реконфігурація мережі, включаючи зміну протоколів обміну, додавання нових терміналів або зміна їх географічного положення здійснюється дуже швидко. Термінали класу VSAT забезпечують надійність протягом роботи до 100 тис. Годин.
Популярність VSAT в порівнянні з іншими видами зв'язку при створенні корпоративних мереж пояснюються наступними міркуваннями: для мереж з великою кількістю терміналів і при значних відстанях між абонентами експлуатаційні витрати значно нижче, ніж при використанні наземних мереж:
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
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. Інженери фірми впоралися з поставленими завданнями вельми витончено, використовуючи новітні досягнення в галузі електроніки та телекомунікацій. Першу проблему вдалося вирішити, застосувавши кодове розділення каналів, що використовує широкосмуговий шумоподібний сигнал. Проблема стабільності електронної апаратури була вирішена заміною звичайних високостабільних, а значить і дорогих, електронних компонент недорогий мікропроцесорної схемою з системою автоматичного підстроювання частоти і фази.
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.