Корпоративные VSAT-сети

Оборудование

В настоящее время наиболее объемный сегмент на традиционном рынке терминалов спутниковой связи занимают терминалы VSAT. Ежегодная прибыль от их продаж составляет сегодня около 250 млн. долл., а объем продаж только приемопередающих станций вскоре достигнет отметки 500 тыс. Вместе с этим происходит быстрое уменьшение (рис. 1) стоимости VSAT-оборудования (за прошедшее десятилетие цены упали в 5—10 раз) и снижение тарифов на услуги во VSAT-сетях (современные цифры иногда достигают3 центов за минуту). А аналитики рынка продолжают утверждать, что такая тенденция сохранится еще в течение 5—10 лет.

Рис.1
Стоимость VSAT-терминалов

На мировом рынке аппаратуры этого класса доминируют американские фирмы — их доля составляет около 75% рынка против примерно 20%, приходящихся на европейские компании. При этом первое место принадлежит США (250—300 тыс. земных станций, ЗС), второе делят Япония и Австралия. В Азиатско-Тихоокеанском регионе и Китае рост потребности во VSAT-станциях заметнее, чем в других странах. Если в 1997 г. в этих странах насчитывалось около 61 тыс. ЗС, то только в Китае к 2005 г. их число превысит 60 тыс. В Европе самый большой парк VSAT-терминалов имеет Великобритания.

Лидером среди мировых поставщиков терминалов VSAT является американская компания Hughes (более половины всех контрактов). Далее следуют компании NEC, AT&T Tridon, GTE Spacenet, Scientific Atlanta. Эти фирмы в настоящее время активно осваивают ведущие рынки развивающихся стран, в том числе и российский.

Следует также заметить, что для мирового рынка производителей абонентской аппаратуры VSAT характерна очень жесткая конкурентная борьба, а потому проникновение на него новых производителей крайне затруднено. Наиболее реальный путь для новичков к получению своего «кусочка пирога» — сотрудничество с теми компаниями, которые уже прочно заняли определенную нишу на этом рынке. Вероятно, такой путь будет наименее болезненным и для российских производителей VSAT-станций.

Особенности VSAT-технологии

Малогабаритные терминалы VSAT относятся к классу станций фиксированной спутниковой связи (ФСС) и должны удовлетворять требованиям Регламента радиосвязи на ЗС данного класса. Прежде всего это касается выбора рабочих диапазонов частот: С (6/4 ГГц), Ku (14/11 ГГц) и Ka (20/30 ГГц), принятых для фиксированной спутниковой службы. И хотя оборудование VSAT не предназначено для работы при движении объекта, однако по возможностям и назначению его, пожалуй, можно отнести к средствам персональной связи. Существуют терминалы VSAT, которые вполне достойны называться портативными, не говоря уже о настольных, размещаемых вблизи рабочих мест пользователей. Наличие у VSAT-терминалов разнообразных интерфейсных портов допускает подключение различного оконечного оборудования, в том числе ПК, принтеров и т. п. Важным достоинством VSAT-станций является то, что типовой режим их работы — автоматический и обычно они не нуждаются в обслуживании.

Терминал VSAT состоит из трех основных элементов: антенной системы, наружного блока (OutDoor Unit, ODU), размещаемого непосредственно на антенне, и внутреннего (InDoor Unit, IDU), устанавливаемого в помещении пользователя (рис. 2).

Рис.2
Типовой состав оборудования абонентской станции VSAT

Производители станций VSAT выпускают широкую номенклатуру антенн, диаметр которых определяется скоростью передачи информации, диапазоном частот, энергетикой радиоканала (ЭИИМ и G/T) и условиями эксплуатации.

Наружный блок ODU обычно состоит из двух элементов: малошумящего усилителя (МШУ) с преобразователем частоты и передатчика. Для уменьшения потерь в антенно-фидерном тракте МШУ размещается непосредственно на облучателе, а приемопередатчик — на элементах конструкции антенны.

В абонентских станциях VSAT обычно используется маломощный передатчик на 5—20 Вт; скорость передачи может изменяться в пределах от 1,2 кбит/с до 2,048 Мбит/с.

Внутренний блок IDU включает спутниковый модем, контроллер и интерфейсные платы. Разнообразие поддерживаемых протоколов позволяет подключить к такой ЗС различное оборудование обработки данных, компьютеры или обеспечить ее связь с телефонной сетью общего пользования (ТфОП).

При современных энергетических показателях бортовых комплексов терминалы VSAT могут быть оснащены антеннами диаметром 0,5—0,6 м (Ka-диапазон), 1—1,5 м (Ku-диапазон) и 1,2—1,8 м (C-диапазон), а также твердотельными усилителями мощности 2—5 Вт. Земные станции с диаметром антенн менее 0,5 м обычно называются USAT (Ultra Small Aperture Terminal).

В нашей стране представлена продукция нескольких ведущих фирм — производителей оборудования класса VSAT, включая почти всех перечисленных ранее поставщиков. Кроме того, в России не только сохранились, но и вполне успешно работают на рынке отечественные разработчики таких ЗС. Их число невелико, но выпускаемое ими оборудование способно составить конкуренцию многим зарубежным моделям VSAT-терминалов.

Hughes

Один из мировых лидеров американская компания Hughes Network Systems (HNS) уже много лет поставляет VSAT-станции на наш рынок.

Первые VSAT-терминалы для работы в Ku-диапазоне созданы компанией в 1985 г. Это были наземная станция TES Quantum для передачи данных и персональная станция PES, которая предназначалась для радиотелефонной связи, интерактивной передачи данных и видеоизображений.

Оборудование HNS появилось в странах бывшего СССР в начале 90-х гг., а среди последних контрактов этой компании можно указать поставку более 20 ЗС TES Quantum фирме «Сател» (они будут использованы в корпоративной сети «Связьтранснефть»).

Сегодня компания Hughes предлагает на российском рынке несколько типов VSAT-терминалов (табл. 1), предназначенных для работы в сетях разной топологии («точка—точка», «звезда», полносвязная).

Рабочих диапазонов частот, как правило, два: расширенный С-диапазон — 5,85—6,425 ГГц (передача), 3,625— 4,2 ГГц (прием) и Ku-диапазон — 14,0—14,5 ГГц (передача) и 11,7—12,2 ГГц, 12,25—12,75 ГГц и 10,95—11,7 ГГц (прием).

Терминал TES Quantum относится к новому поколению; он способен реализовать оптимальные способы маршрутизации, основываясь на анализе нагрузки с использованием новейшей технологии доступа к каналам связи, так называемой «интеллектуальной DAMA» (Smart DAMA). Оборудование TES Quantum позволяет связывать устройства, работающие по различным протоколам, и обеспечивает высококачественную передачу речи со скоростью 32 кбит/с (кодек ADPCM, G.721) или 16 кбит/с (кодек LD-CELP, G.728) и факсимильную связь со скоростью до 14,4 кбит/с (V.17).

TES Quantum подключается к ТфОП и поддерживает протоколы сигнализации R1, R2, SS5, а также двухтональный многочастотный набор номера (DTMF). Ряд дополнительных функций позволяет реализовать автоматическое определение номера, проверку линии, набор местных номеров служб специального назначения и подключение таксофона. Станция TES Quantum интегрируется в магистральные линии T1 или E1 без дополнительного интерфейсного оборудования (цифровые потоки T1/E1 преобразуются ею в индивидуальные каналы (64 кбит/с), которые затем автоматически маршрутизируются).

Программное обеспечение терминала — DialWare — допускает применение практически любой системы нумерации, используемой в мире. Вся документация VSAT объединена в гипертекстовую оперативную справочную систему.

Эти качества обусловили выбор международной организацией Intelsat станции TES в качестве базовой для предоставления своих спутниковых каналов в режиме по требованию.

К семейству станций TES относится также терминал, обеспечивающий меньшую, чем TES Quantum, пропускную способность, — TES Quantum-Direct, предназначенный для организации сельской связи. Он имеет низкое энергопотребление в режиме ожидания (не более 20 Вт) и небольшие массу и габариты (см. табл. 1). Речевой кодек TES Quantum-Direct обеспечивает сжатие голосовой информации и передачу ее со скоростью 8 кбит/с (рекомендация Q.729) с эхоподавлением. Параметры этой станции ориентированы на сельских пользователей, которым требуется дешевый доступ к ТфОП без установки дополнительного оборудования. Станция имеет двухпроводной интерфейс для подключения телефонных и факсимильных аппаратов и поддерживает сигнализацию R1, R2, SS5. Кроме того, каждая такая станция может взаимодействовать с многофункциональной шлюзовой станцией TES Quantum, обеспечивающей выход в магистральные и международные линии связи.

Персональная земная станция PES — это недорогой и высокоэффективный терминал для корпоративных сетей, который устанавливается на удаленном объекте и обеспечивает связь с центральной станцией, расположенной в главном информационном центре офиса или штаб-квартире компании.

С точки зрения удобства развертывания сети одной из важных особенностей удаленных станций PES является простота установки и технического обслуживания. Удаленная станция просто подключается к сети. Главная «ручная» операция при инсталляции станции — это наведение антенны по стрелочному прибору, но и она выполняется только однократно, так как при работе через современные спутники подстройка не нужна. Все остальные операции автоматизированы. Станция способна эффективно обслуживать системы связи с интенсивным обменом, в том числе и в интерактивном режиме. Вероятность возникновения ошибок на бит 10-9 (пороговое значение 10-7). По всему миру установлено и работает более 100 тыс. станций PES.

Другая станция — Hughes TRES — применяется в качестве периферийного терминала в спутниковых сетях с топологией «точка—точка» и «звезда». Она включает в себя спутниковый модем, систему распределенного питания, внешний блок и антенну. TRES обеспечивает передачу информации с любой скоростью в диапазоне 64 кбит/с — 2,048 Мбит/с; наращивание скорости осуществляется с шагом 64 кбит/с. Это стало возможным благодаря заложенным в конфигурацию станции функциям, позволяющим изменять значения G/T и ЭИИМ (табл. 2), что обеспечивается за счет дополнительных каскадных (20 Вт для С- и 8 Вт для Ku-диапазона) и малошумящих усилителей (шумовая температура 40 К для С- и 90 K для Ku-диапазона).

Станция TRES способна работать как на одной, так и на нескольких (до четырех) несущих частотах (в последнем случае она имеет несколько модемов и один ВЧ-блок). Минимальный разнос между несущими — 1,2R, где R — скорость передачи. Модем TRES позволяет работать с BPSK- или QPSK-модуляцией.

Интересна и еще одна разработка HNS — земная станция GES (Geminy Earth Station) (см. табл. 1 и 2), в которой используются универсальный радиомодем 9100 (UMOD) и экономичный по энергопотреблению наружный блок ODU. Она часто применяется для организации сетей двухточечной топологии с асимметричными каналами связи. GES допускает изменение скорости в канале от 9,6 кбит/с до 8,448 Мбит/с с шагом 1 бит/с (программно!), что само по себе уже уникально для ЗС класса VSAT. Для сопряжения с источниками, обладающими разной скоростью передачи, на станции используется плезиохронный буфер емкостью до 64 Кбайт.

Оборудование NEC

Абонентская станция

Больше всех других VSAT-терминалов в российских сетях связи распространены станции семейства NEXTAR корпорации NEC. В состав типовой абонентской станции NEXTAR (рис. 3) входят наружный (ODU) и внутренний (IDU) блоки и двухрефлекторная перенацеливаемая по азимуту и углу места антенна (диаметр зеркала от 1,2 до 3,8 м), разработанная на базе схемы Кассегрейна. Ее важная характеристика — максимальная ветровая нагрузка — 108 км/час.

Рис.3
Структурная схема ЗС на базе VSAT-оборудования NEXTAR (компания NEC)

Оборудование наружного блока состоит из трех компактных влагонепроницаемых блоков: МШУ, преобразователя частоты и усилителя мощности. В условиях низких температур применяется дополнительный обогреватель, что позволяет эксплуатировать станцию в условиях северных районов страны (при температурах ниже ]500С).

МШУ обеспечивает коэффициент усиления 72 дБ при шумовой температуре 60 K, а выходная мощность передатчика составляет от 5 до 20 Вт (табл. 3).

Станция может быть сконфигурирована для работы как в режиме с предоставлением каналов по требованию DAMA, так и в режиме с закрепленными каналами PAMA. Требуемый тип соединения устанавливается оператором.

VSAT-сеть на базе станций NEXTAR обычно состоит из двух взаимно независимых по способу доступа сетей: NEXTAR AA/TDMA и NEXTAR BOD, построенных на разных принципах разделения ресурса спутникового ретранслятора (см. «Сети», 2000, № 3, с. 99). Такой принцип построения сети нашел отражение и в структуре VSAT-станции. В состав земной станции NEXTAR входят два внутренних блока: BOD IDU и AA/TDMA IDU.

Блок AA/TDMA IDU расположен рядом с оконечной аппаратурой обработки данных DTE (data terminal equipment); он поддерживает протокол X.25 и имеет три синхронных интерфейса RS-232 (скорость 1,2—19,2 кбит/с).

Плата голосового канала (VO CH Card) поддерживает три вида телефонных интерфейсов: 2W FXS, 2W FXO и 4W E&M. Режим двухпроводного интерфейса FXS обеспечивает прямую телефонную или факсимильную связь (скорость от 0,3 до 9,6 кбит/с). Режим FXO обеспечивает эмуляцию связи с местной или учрежденческой АТС, при этом может использоваться как импульсный, так и тоновый набор номера.

Алгоритм кодирования программно загружается из системы управления сетью в каждую плату VO CH. Стандартно поддерживаются два алгоритма кодирования речи — ADPCM, G.721 (со скоростью 32 кбит/с) и LD-CELP, G.728 (16 кбит/с). Передача информации осуществляется со скоростью 64 кбит/с (BPSK) и 128 кбит/с (QPSK).

Плата свободного канала (CL CH Card) имеет один синхронный интерфейс, который может поддерживать скорость передачи данных от 9,6 до 2048 кбит/с. Стандартный синхронный интерфейс соответствует спецификации RS-449/442. Интерфейсы V.35 или G.703 реализуются с помощью соответствующих дополнительных плат.

Шлюз

Оборудование центральной Hub-станции, обычно называемой шлюзом, способно обслужить до 3 тыс. абонентских станций или до 8 тыс. каналов, а информационная нагрузка может достигать 16 тыс. вызовов в час.

Принципы построения центральной ЗС сходны с теми, которые использованы в абонентской станции NEXTAR — она тоже состоит из трех частей: антенн, высокочастотных блоков и сетевого оборудования, включающего модемы, контроллеры и систему управления сетью (рис. 4). На Hub-станции используются антенны большого диаметра (от 4,5 до 11 м) с системой автоматического слежения за спутником. Количество антенн (обычно две-три) зависит от числа одновременно отслеживаемых спутников.

Рис.4
Система управления сетью на базе Skylinx

В состав радиочастотной части Hub-станции входят МШУ, преобразователи частоты, усилители мощности. Однако в отличие от абонентских станций все перечисленные компоненты оборудования имеют 100%-ное резервирование по схеме 1+1 для обеспечения высокой надежности. Интерфейс между радиочастотным и сетевым оборудованием обеспечивается по каналу на промежуточной частоте 140 МГц.

Четырехканальный модем представляет собой функционально законченный блок, который кроме канальных плат (VO CH Card или CL CH Card) имеет модем ОКС (общего канала сигнализации) и блок питания. Полностью укомплектованная стойка из шести модемов дает возможность организовать 24 канала.

Система управления сетью, реализованная на базе шлюза, построена как локальная сеть с одним сервером и несколькими рабочими станциями операторов. Первичный DAMA-контроллер (PDC) управляет процессом установления соединений с абонентскими терминалами в режиме реального времени автоматически, без участия оператора. Он же осуществляет сбор биллинговой информации о каждом звонке. Биллинговая информация поступает в подсистему хранения данных BISE (Billing Information Storage Equipment).

Конфигурация центральной станции имеет модульную структуру, что позволяет рационально наращивать трафик и расширять ассортимент предоставляемых услуг по мере развития сети.

Scientific Atlanta

Весомый вклад в создание VSAT-оборудования внесен компанией Scientific Atlanta (США), которая ориентируется на рынок малоканальных и экономичных станций с числом каналов от одного до четырех, обеспечивающих связь в C- и Ku-диапазонах частот.

На российском рынке эта американская компания предлагает терминалы Skylinx серии 8000, которые уже используются рядом отечественных компаний (НПО «Кросна», «Телепорт-ТП»).

На базе Skylinx могут быть созданы сети недорогой спутниковой связи с удаленными объектами в сельской местности или районах Крайнего Севера, а также сети обслуживания клиентов по кредитным карточкам (в банкоматах Сбербанка, на заправочных станциях и др.).

Исходя из требований минимального энергопотребления, Scientific Atlanta предложила использовать единый модуль ODU для двух диапазонов частот с выходной мощностью 5 Вт для С- и 2,5 Вт для Ku-диапазона, а настройку на энергетику радиолинии осуществлять за счет антенн. Терминалы Skylinx серии 8000 поставляются с пятью типами антенн различного диаметра — 0,95; 1,2; 2,4; 3,8 и 4,5 м, что обеспечивает возможность работы через спутники с разными характеристиками транспондеров.

Модульная структура терминала с четырьмя канальными слотами позволяет расширить пропускную способность. Приобретая терминал с одним канальным блоком, можно наращивать ее по мере необходимости. Примечательно, что конструктив допускает установку радиочастотного модуля в любой свободный слот терминала, что удобно, если терминал и антенна расположены рядом.

Максимальная скорость в радиоканале равна 160 кбит/с. Метод модуляции — BPSK/QPSK со сверточным кодированием (r=1/2, 3/4). Что же касается остальных характеристик терминала Skylinx серии 8000, то они мало отличаются от показателей абонентских станций других производителей.

Наряду с абонентским оборудованием компания Scientific Atlanta выпускает центральные станции с емкостью сети до 6 тыс. линий связи, способные обслужить до 20 тыс. вызовов в час. Система управления сетью включает два сетевых сервера, один из которых служит резервным; при сбоях управление на него передается автоматически (см. рис. 4).

«Ямал»

Известный в нашей стране производитель оборудования космической связи РКК «Энергия» разрабатывает и производит три типа ЗС, различающихся по пропускной способности: центральную ЗС (ЦЗС) для тепепортов, узловую ЗС (УЗС) и абонентскую ЗС (табл. 4). В настоящее время они используются в сети «Ямал».

Земные станции сети «Ямал» обеспечивают передачу информации со скоростью до 2048 Мбит/с (магистральные каналы) и до 192 кбит/с (VSAT-терминалы) и предназначены для организации радиотелефонной связи с различными типами сигнализации, факсимильной связи со скоростью 2,4— 9,6 кбит/с, передачи данных со скоростью не выше 115 кбит/с (синхронные), а также видеоконференц-связи.

ЗС комплектуются различными типами антенн (в основном антенным постом «Пихта», оснащаемым позиционером «Бусна», в котором используются экстремальные методы наведения, и усилителями мощности фирм MATRA MARCONI, 125 Вт и SKY DATE, 20 Вт). В этих ЗС применяются модемы типа SDM (SDM-100, SDM-600) и мультиплексоры СХ-1000.

Модульная структура ЗС «Ямал» обеспечивает замену любого блока и наращивание пропускной способности без изменения конфигурации, что позволяет легко модернизировать ее при моральном устаревании, а также вводить новые функции без всяких дополнительных доработок станции. Такой подход гарантирует также независимость от какого-либо определенного производителя, допуская применение аппаратуры любого типа. Например, в качестве каналообразующего оборудования на первом этапе в составе ЗС использовался модем MD7000, затем SDM-100 и SDM-6000, что позволило без доводки оборудования перейти на новые методы кодирования речи.

ЗС сети «Ямал» используют расширенный С-диапазон частот: 5760— 6125 МГц (передача) и 3460—3800 МГц (прием). Серийно выпускаемая приемопередающая аппаратура имеет нижнюю границу диапазонов 5850 и 3650 МГц соответственно. Сегодня многие международные организации (Intelsat, Inmarsat, USAsat, Aziasat) и администрации связи (в Индии, Китае, Сингапуре, Индонезии и других странах) подали заявки в МСЭ на этот расширенный диапазон как на рабочий. Поэтому следует ожидать его активного освоения и разработки соответствующего оборудования, начиная от антенных постов и заканчивая преобразователями частоты.

Следует отметить, что, поскольку С-диапазон космических аппаратов (КА) «Ямал» смещен, а ЗС должны работать и через спутники стандартного С-диапазона, суммарная рабочая полоса частот ЗС «Ямал» составляет более 600 МГц.

Использование уплотнения при поляризации сигнала накладывает на ЗС специфические обязательства. Согласно требованиям ОТТ Минсвязи, коэффициент эллиптичности антенной системы должен быть не менее 0,92, развязка по поляризации — 27,6 дБ. Для удовлетворения этих требований, учитывая, что на КА «Ямал» применяются антенны с коэффициентом эллиптичности 0,82, развязка по поляризации в системе с двумя КА на геостационарной орбите в одной точке стояния составит от 17 до 27,6 дБ.

Ограниченный запас частотного ресурса на российских КА приводит к необходимости работать одновременно через несколько стволов одного и того же ретранслятора. Для этого в ЗС предусматриваются дополнительные тракты приема-передачи, которые выполняют также функции резервирования, предотвращая полный отказ станции. Еще одна особенность ЗС «Ямал» — совмещение нескольких функций в одном аппаратном средстве, что делает ее более универсальной и в конечном счете более рентабельной.

Одна из основных проблем при эксплуатации сетей спутниковой связи в России — необходимость применять системы наведения на VSAT-терминалах, имеющая по крайней мере три источника.

Во-первых, разработанные ранее системы наведения по целеуказаниям (в основном для военного применения) никогда не найдут широкого распространения для ССС коммерческого назначения из-за их большой стоимости и сложности.

Во-вторых, отечественные и западные операторы и производители ЗС при работе в России используют антенные посты нашего производства. К сожалению, такая экономия приводит к дополнительным сложностям, так как наши алгоритмы систем наведения оставляют желать лучшего, не говоря уж о надежности работы, особенно в жестких климатических условиях.

Третий источник — использование спутников-ретрансляторов серий «Горизонт» и «Экспресс». В них не только не предусмотрено излучение специального пилот-сигнала, как во всех зарубежных спутниках связи. При приеме сигнала от этих российских КА на границе зоны обслуживания возникают большие колебания (нестабильность) уровня сигнала. Но эти области нестабильного приема как раз и включают районы Севера, где в основном и используется сеть «Ямал». Поэтому для VSAT-станции «Ямал» разработана специальная система стабилизации на основе отдельного канала/тракта в рамках ЗС, обеспечивающего получение устойчивого сигнала управления для системы наведения.

Специфика условий эксплуатации ЗС «Ямал» (чаще всего в северных и труднодоступных районах), а также назначение системы (для газодобывающей промышленности) определили высокие требования к надежности станций: коэффициент готовности ЗС должен составлять не менее 0,9999. Чтобы обеспечить столь высокую надежность, в ЗС используются схемы как «холодного», так и «горячего» резервирования. Подтвержденная наработка на отказ уже установленных ЗС составляет в настоящее время более 10 000 ч для телепортов и УЗС и более 15 000 ч для VSAT-станций. Ожидаемая наработка на отказ новых, разрабатываемых ЗС будет не менее 50 000 ч.

Станция полностью автоматизирована: контроль и управление, архивирование сведений об отказах, определение неисправностей, переключение режимов работы и т. д. происходят с помощью встроенных микропроцессоров. Разработка новых блоков ведется также с учетом современных требований контроля и управления. В частности, предусматривается шлейфовый контроль по промежуточной частоте и по радиочастоте, а также измерения излучаемой мощности, что позволяет отслеживать параметры не только ЗС, но и спутниковой радиолинии.

ЗС оснащена стандартными интерфейсами и станционным контроллером, что обеспечивает возможность работы станции как в автономном режиме, так и с помощью дистанционного управления по командам из центра управления связью.

Поскольку большую часть частотного ресурса КА «Ямал» планируется использовать за пределами России, разработка земных станций ССС «Ямал» ведется с учетом требований и отечественных, и международных стандартов.

Необходимым условием при создании ЗС «Ямал» стала преемственность оборудования, работающего через КА «Горизонт» в существующей сети, и аппаратуры, предназначенной для связи через КА «Ямал». Последний существенно отличается от КА «Горизонт» и «Экспресс» по техническим параметрам бортовых комплексов, влияющих на конфигурацию и стоимость ЗС. Так, по сравнению с «Горизонтом» выигрыш по добротности при приеме у КА «Ямал» составляет 13 дБ, по ЭИИМ — 10 дБ (в табл. 5 приведена стоимость земной станции АО «Газком» при работе через КА «Горизонт» и «Ямал» с одинаковой пропускной способностью).

Следует отметить, что после перехода ССС на работу через КА «Ямал» станции не будут нуждаться в системах наведения, да и размер антенны станет меньше. Общее снижение стоимости ЗС при этом составит 30—45%.

Действующий наземный фрагмент сети связи ОАО «Газком» включает 74 земные станции, два телепорта, более 300 каналов связи, наложенную сеть передачи данных frame relay.

Основными заказчиками ЗС «Ямал» являются: «Ямбурггаздобыча», «Уренгойгазпром», «Тюменьбургаз», «Надымгазпром», предприятия РАО «Газпром» и др.

«Стела»

ЗС серии «Стела» разработаны по заказу ЦБ РФ в УГП НПЦ «Элсов» (г. Зеленоград) и серийно изготавливаются на Ижевском радиозаводе. Они предназначены как для организации связи по двухточечной топологии, так и для многоуровневых корпоративных сетей и выпускаются двух типов: узловая станция и малый спутниковый терминал (МСТ).

«Стела» работает в международном Ku-диапазоне частот: 14,020—14,5 ГГц (передача) и 10,96—11,2 и 11,4— 11,7 ГГц (прием). Между центральной и узловой ЗС связь обеспечивается в режиме PAMA по магистральному каналу с пропускной способностью не более 512 кбит/с (табл. 6). Каждый магистральный канал может быть использован также для передачи видеоинформации со скоростью 384 кбит/с. Связь между узловой станцией и МСТ осуществляется в режиме DAMA со скоростью 64 кбит/с (до трех каналов одновременно).

В состав малых терминалов (серии «Стела-110» или «Стела-111») входит антенна диаметром 2,5 м, наружный и два внутренних блока: блок передачи данных, работающий в режиме PAMA/TDM/TDMA, и блок телефонной связи (PAMA/DAMA). Изменение режимов работы осуществляется программно.

Для кодирования речи используюся алгоритм GSM (скорость 13,6 кбит/с) с эхоподавлением (G/165). Вероятность ошибки на бит не более 10-7 при отношении сигнал/шум не хуже 7, 6 дБ.

МСТ «Стела» оснащен маломощным передатчиком (P=1 Вт) с шагом сетки частот 100 кГц, в котором предусмотрена возможность изменения выходной мощности в пределах 20 дБ с шагом 60,5 дБ. Эквивалентная шумовая температура приемного тракта 120 К. Связь между наружным и внутренним блоком осуществляется в L-диапазоне по кабелю длиной до 50 м.

Все составные части и программное обеспечение ЗС «Стела» разработаны и изготавливаются в России. Станции имеют сертификат Минсвязи РФ. В настоящее время создано и установлено более 100 земных станций «Стела» в составе выделенной ССС «Банкир-2».

Ведутся также работы с целью пополнения семейства VSAT-станций «Стела» и модификации терминалов для использования других частотных диапазонов (С и LMI-1). В планах разработчиков — увеличение скорости передачи до 32— 48 Мбит/с.

Мультимедийные терминалы

Описание VSAT-оборудования было бы неполным без упоминания о мультимедийных терминалах. Из-за отсутствия общепринятого названия для передачи в общем потоке информации от разных видов служб связи или потому, что неопределенное название более всего подходит для данного периода развития телекоммуникаций, сети, предоставляющие разнородные услуги, сегодня называют мультимедиа-сетями. Они обеспечивают своих абонентов целым спектром услуг от простой электронной почты до организации видеоконференций и интерактивного телевидения. Отчасти этот термин указывает на конвергенцию услуг связи и вещания, когда-то очень далеких друг от друга. А по прогнозам аналитиков рынка, слияние связи и вещания неизбежно приведет к созданию широкополосных VSAT-технологий.

Сегодня разработкой мультимедийных терминалов, способных объединить традиционную телефонную связь, низкоскоростную передачу информации, телевидение, радиовещание, IP и DVB-потоки данных, в мире занят не один десяток фирм. Безусловным лидером среди них является американская компания HNS.

С появлением мультимедийных VSAT терминалов возникла и новая аббревиатура MMV (Multimedia VSAT). Терминалы MMV предназначены для высокоскоростной передачи информации, телевизионного и звукового вещания. Их базовой областью применения является доступ в Internet, работа в корпоративных интрасетях, интерактивное дистанционное обучение, а также однонаправленные передачи типа циркулярных широковещательных трансляций, деловое телевидение, широковещательное распространение файлов.

До недавнего времени одним из главных препятствий на пути создания корпоративных мультимедийных сетей являлась низкая пропускная способность спутниковых станций, не позволяющая доставлять удаленным пользователям Web-страницы или организовывать видеопросмотры. Несколько лет назад компанией HNS было предложено решение проблемы в виде малогабаритной VSAT-станции IP-Advantage с антенной диаметром 1 м.

На удаленные станции данные передаются через центральную со скоростью до 24 Мбит/с с помощью исходящего канала IP-Advantage (рис. 5). В обратном направлении короткие запросы транспортируются со скоростью в 3 раза выше, чем в ISDN канале — до 200 кбит/с.

Рис.5
Сеть мультимедийной связи на базе терминала IP-Advantage

В России же об этом типе терминалов знают только понаслышке, хотя на последней выставке Cable & Satellite интерес к еще одной новой разработке Hughes проявили многие операторы.

Мультимедийный терминал DirecWay, разработанный этой компанией в 1999 г., является результатом интеграции хорошо себя зарекомендовавших в реальных условиях эксплуатации изделия PES с оборудованием DirectPC, которое обеспечивает работу широкополосных Internet-приложений (см. «Сети», 2000, № 3, с. 99).

Спутниковый канал обеспечивает передачу информации от серверов к удаленным терминалам со скоростью 64, 128 или 256 кбит/с, а прием — со скоростью от 550 кбит/с до 24 Мбит/с, при этом скорость на одно TCP-соединение может достигать 2,5 Мбит/с. Терминал DirecWay MMV поддерживает работу всех традиционных IP-приложений. Телевизионное и звуковое вещание принимается как на обычный телевизор, так и на ПК.

Терминалы DirecWay MMV будут выпускаться с антеннами диаметром от 0,75 до 2,4 м для диапазонов частот С и Ku.

В России существуют и другие производители VSAT-станций, например ЗАО «Сатис-ТЛ-94» (см. «Сети», 1999, № 11, с. 102). Однако почти для всех для них характерна одна тенденция: при выпуске основных модулей ЗС используются зарубежные комплектующие. Что же касается антенных систем, то эта российская продукция традиционно не уступает зарубежным образцам, а по ряду параметров и превосходит их.

* * *

Темпами развития телекоммуникаций определяются экономический рост любой страны и степень ее интеграции в мировую экономику. И здесь следует отметить, что затянувшийся экономический кризис в России на этот рынок повлиял незначительно. В нашей стране есть все предпосылки для эффективного использования спутниковых каналов и развертывания на их базе сетей связи.

Однако массовое внедрение услуг ССС возможно только в том случае, если будут сняты все барьеры, связанные с юридическим оформлением земных станций, а на рынке появятся недорогие малогабаритные терминалы, предоставляющие расширенный спектр услуг. Существенным фактором является и тарифная политика. Сделать спутниковую связь привлекательной для многих категорий пользователей может приближение спутниковых тарифов к тем, которые существуют для наземных сетей.

Авторам хотелось бы завершить обзор доступных в России средств спутниковой связи на мажорной ноте, но в тот момент, когда верстался этот номер, по всем новостным каналам было передано сообщение из штаб-квартиры компании Iridium LLC. Суть его можно выразить двумя фразами.

Первая в мире глобальная спутниковая сеть персональной связи будет демонтирована. Обслуживание около 80 тыс. пользователей Iridium прекращается с 23:59 16 марта 2000 г.

И хотя число российских клиентов этой системы было невелико, для нашей страны потеря Iridium может иметь более негативные последствия, чем для других. Во-первых, мы лишаемся (до ввода в эксплуатацию сети Globalstar) возможностей персональной связи на «бескрайних просторах», поскольку сотовые сети связи, как известно, покрывают только районы крупных промышленных центров. Во-вторых, Globalstar не обеспечивает обслуживание на широтах севернее 60 градуса, а значит, в этих регионах мобильной персональной связи не будет вовсе. А в-третьих, российский потребитель опять получает «свободу выбора» — использовать услуги провайдера-монополиста Globalstar или не рассчитывать на связь вообще.


Таблица 1. Основные характеристики VSAT-станций компании Hughes
Тип станции PES TES GES TRES
Размер антенн, м 1,8; 2,4 (С, Ku) 0,75;

1; 1,2 (Ku)
1,2; 2,4 1,8; 2,4; 3,8 (C)

1,2; 1,8; 2,4 (Ku)
1,8; 2,4;

3,8 (С, Ku)
Скорость передачи, кбит/с 1,2—64 (синхр.)

19,2 (асинхр.)
9,6—32 9,6—8448 32—2048
Мощность передатчика, Вт 0,5; 1; 2 (Ku) 0,5;

1,0 (С)
5 (С) 2 (Ku) 20 Вт (С) 8

и 16 (Ku)
5; 20 (С) 2;

8 (Ku)
Энергопотребление, Вт Н/д 75 (20 — ожидание) Н/д 2
Размеры, мм Н/д 380х300х90 439х109х482

190х150х310
330х66х272

(модем)
Масса, кг Н/д 8,5 10,2 (IDU)

8,2 (ODU)
1,5 (модем)

+2,7 (питание)
Рабочая температура блока

ODU, оС
От -30 до +55 От -30 до +55 От -40 до +55 От -40 до +55
Примечание. Н/д — нет данных.

Таблица 2. Основные показатели разных антенн
Показатель С-диапазон Ku-диапазон
Диаметр антенны, м 1,8 2,4 3,8 1,2 1,8 2,4
Параметры ЗС TRES Р=5 Вт, Тш=65 К Р=2 Вт, Тш=150 К,
G/T, дБ/К 14,2 16,8 21,8 - 21,7 24,4
ЭИИМ, дБВт 45,5 48,0 52,0 - 49,3 52,0
Параметры ЗС Jeminy Р=5 Вт, Тш=65 К Р=2 Вт, Тш=130 К
G/T, дБ/К 15,1 17,6 21,6 18,5 22,0 24,8
ЭИИМ, дБВт 44,1 46,7 50,6 45,5 48,8 51,5
Параметры ЗС NEXTAR Н/д Н/д Н/д Р=1 Вт, Тш=140 К
G/T, дБ/К Н/д Н/д Н/д 20,4 22,9 25,5
ЭИИМ, дБВт 42,7 46,2 48,7
Условные обозначения: P — мощность; Tш — шумовая температура; Н/д — нет данных.

Таблица 3. Основные характеристики блока NEXTAR ODU
Передача Прием
Входная частота, МГц180+-20Входная частота, МГц3,7—4,2
Выходная частота, ГГц5,925—6,425Выходная частота, МГц1135+-20
Уровень входного сигнала, дБмВт От -5 до 40Усиление, дБ72
Выходная мощность, Вт (насыщение) Разброс усиления, дБ+12/-8
Пределы регулировки выходной мощности (шаг 0,5 дБ), дБ 14Шумовая температура, K 60

Отсутствие до недавнего времени государственных стандартов на гражданские системы спутниковой связи предопределило большой разброс по параметрам аппаратуры ЗС отечественных производителей. Выпущенные Министерством связи 17 марта 1995 г. «Общие технические требования (ОТТ) на станции земные для линий спутниковой связи, работающие с КА на геостационарной орбите» регламентируют параметры ЗС. Однако в настоящее время в России нет ни одной ЗС, полностью удовлетворяющей этим требованиям.

Следует отдельно отметить также, что при реализации ОТТ возникает ряд, мягко говоря, несуразностей.

Прежде всего, режимы работы ЗС, указанные как обязательные для приема/передачи телевидения, изображений газетных полос и звукового вещания, могут не соответствовать функциональному назначению ЗС. Как следствие, заданные требования для некоторых параметров ЗС (групповое время запаздывания, неравномерность АЧХ) являются явно завышенными для связных станций, не предназначенных для приема/передачи сигналов ТВ и звукового вещания. Например, регламентированный шаг сетки частот для модема — 2,5 кГц — ограничивает возможность оптимальной расстановки частот в стволе ретранслятора, хотя многие зарубежные фирмы уже сейчас производят модемы с шагом 1 Гц (например, ComStream, Radyne). Есть и другие ограничения, которые не оправданы для организации обычной связи. Однако пока новых документов не предвидится.


Таблица 4. Основные технические характеристики ЗС системы «Ямал»
Параметр Тип 3С
Центральная Узловая Абонентская
Суммарная пропускная способность, кбит Более 8448До 4096До 2048
Рабочий диапазон частот, МГц
   Прием 3620—4200
   Передача 5850—6425
Диаметр антенны, м 4,5/5,0/6,04,5/5,0/6,02,5/3,5/4,5
Мощность передатчика, Вт 400/700125/1505/10/20/40
Температура шума МШУ, К 35-65
Вид модуляции ФМ-2/ФМ-4
Кодирование сверточное, R=1/2, 3/4, 7/8
Потребляемая мощность, кВт 186,01,5

Таблица 5. Стоимость ЗС при работе через КА «Горизонт» и КА «Ямал» при одинаковой пропускной способности (по данным АО «Газком»)
Пропускная способность*, n*k, кбит/с Конфигурация ЗС** Стоимость ЗС, тыс. долл.
«Горизонт» «Ямал» «Горизонт» «Ямал»
1 х 323,5/51,5/1 39,123,6
10 х 32 3,5/125 1,5/10 189,3131,5
1 х 2048 3,5/40 1,5/5 46,026,5
2 х 20483,5/1252,5/4094,351,0
* n — число каналов; k — пропускная способность, ** размер антенны/мощность передатчика, мВт.

Таблица 6. Основные характеристки ЗС серии «Стела»
Тип 3С Центральная Узловая МСТ
Диаметр антенны, м4,82,5; 3,72,5
Мощность передатчика (макс.), Вт5010, 161
Добротность, дБ/К2823; 2725
ЭИИМ в режиме насыщения, дБВт7058; 6349
ЭИИМ в линейном режиме, дБВт6355; 6046
Число магистральных каналов (скорость 512 кбит/с)51Н/п
Число абонентских каналов (скорость 64 кбит/с)105-82
Примечание. Н/п — неприменимо.

Правовые барьеры

Одним из важных этапов ввода в эксплуатацию ССС, в том числе VSAT-терминалов, является их юридическое оформление, т. е. соблюдение всех разрешительных процедур и получение необходимых разрешительных документов на ЗС, а таковых сегодня немало.

VSAT-станции относятся к классу станций фиксированной связи, а следовательно, на них распространяется общеустановленный порядок назначения частот. Нормативно правовой основой выделения частотных ресурсов для ЗС типа VSAT в настоящее время является ряд документов. Перечислим их: федеральный закон «О связи», постановление Правительства РФ «О порядке изготовления, приобретения, ввоза в РФ и использования на ее территории РЭС». Внес свою лепту в этот перечень и ГКРЧ, разработавший «Положение о порядке назначения (присвоения) частот для РЭС всех назначений» и выпустивший решение «О применении на территории РФ малых станций с диаметром антенны 3,8 м и более» вместе с инструкцией «О порядке оформления и выдачи разрешений на ввоз и эксплуатацию малых земных станций».

Действующая процедура назначения радиочастот состоит из документальной и технической экспертизы. Документальная экспертиза включает проверку представленных материалов на их полноту и правильность заполнения, а также определение необходимости проведения работ по международно-правовой защите заявленных ЗС. Техническая экспертиза выявляет конкретные номиналы частот и характеристик и оборудования для мест установки заявляемых для эксплуатации VSAT-станций.

Долгие годы основным сдерживающим фактором были длительные сроки получения всех разрешений (до 18 мес), обусловленные в основном процедурой согласования частот с заинтересованными организациями. Указанные сроки не всегда соблюдались, и присвоение частот затягивалось на долгие годы.

Как уже говорилось, частотные присвоения действуют строго на определенное место установки станций и конкретный ствол КА. Любые изменения требуют переоформления заявки, даже в тех ситуациях, которые возникли не по вине пользователя. Так, выход из строя или деградация пропускной способности спутника, в частности отказ одного ствола ретранслятора, автоматически приводит к необходимости переоформления частотной заявки, т. е. к новым затратам времени и денег. По оценкам экспертов Национальной ассамблеи спутниковой связи, почти 90% затрат на создание VSAT-сетей составляют затраты на их юридическое оформление.

Положение несколько улучшилось после принятия Госкомсвязи РФ упрощенной процедуры регистрации. Основные изменения коснулись малых ЗС. В 2—2,5 раза сокращены сроки получения разрешительных документов, а стоимость их получения снижена на 35—40 тыс. руб. Разрешено также параллельно вести согласование с радиочастотными органами Минобороны России и ФАПСИ частотных присвоений и мест размещения станций и ввозить в страну сертифицированные станции без предварительного согласования частотных присвоений по месту планируемой установки.

Однако до выпуска единого базового документа, определяющего правовую базу сетей связи VSAT в России, еще далеко.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями