systemy vsat dla łączności z wieloma rozproszonymi terminalami

systemy vsat dla łączności z wieloma rozproszonymi terminalami

SYSTEMY VSAT DLA ŁĄCZNOŚCI Z WIELOMA ROZPROSZONYMI TERMINALAMI
Zalecenie Międzynarodowej Unii Telekomunikacyjnej (International Telecommunication Union) ITU-R RS.725
określa systemy VSAT jako systemy łączności satelitarnej, w których terminale abonenckie mają niewielkie
rozmiary - średnice anten nie przekraczają 2.4 metra. Obecnie trudno juŜ mówić, Ŝe są to małe rozmiary anten.
Generalnie, systemy VSAT moŜna scharakteryzować w następujący sposób:
•
anteny terminali abonenckich mają rozmiary od 0.5 do 3 metrów
średnicy,
•
terminale abonenckie są stacjonarne,
•
osiągane szybkości transmisji danych zazwyczaj nie przekraczają
2 Mbit/s, a najczęściej jest to kilkadziesiąt kbit/s,
•
systemy VSAT są często systemami zamkniętymi, tzn. ich
przeznaczeniem jest przekazywanie specyficznych informacji wewnątrz
pewnej firmy lub organizacji.
NaleŜy jednak podkreślić, Ŝe nie istnieje Ŝadna ścisła definicja systemów
VSAT, dlatego często trudno jest określić, czy daną usługę moŜna
zaklasyfikować jako tego typu system.
Źródło: Spacenet
Systemy VSAT zaczęły się intensywnie rozwijać w latach 80-tych. Ich nazwa - Very Small Aperture Terminals pochodzi właśnie od małych rozmiarów terminali abonenckich. Większość abonentów systemów VSAT to
mieszkańcy Ameryki Północnej, głównie USA, choć systemy te są coraz chętniej kupowane równieŜ w Europie.
Większość systemów VSAT funkcjonuje w konfiguracji gwiazdy (star). Oznacza to, Ŝe wszystkie dane od
terminali abonenckich przesyłane są przez satelity geostacjonarne do stacji nadzorczych (bazowych) określanych
w tych systemach mianem "hub". Dopiero w stacji nadzorczej zestawiane jest połączenie i dane są
transmitowane dalej do punktu docelowego – na powierzchni Ziemi lub przez kolejnego satelitę do innego
terminala. Stacja "hub" pełni teŜ funkcje nadzorcze i kontrolne w systemie oraz taryfikuje połączenia. Stacje
nadzorcze posiadają anteny o duŜych rozmiarach, od 5 do 11 metrów średnicy.
Inną konfiguracją jest "mesh" (krata, oczko). W takim zestawieniu terminale komunikują się bezpośrednio przez
satelitę, połączenia nie przechodzą przez stację nadzorczą. Z tego powodu konfiguracja ta określana jest często
mianem "hubless VSAT network" - sieć VSAT bez stacji nadzorczej. Stacja nadzorcza moŜe uczestniczyć w
inicjalizacji połączenia, choć i to nie jest konieczne, a poza tym pełni funkcje kontrolne i ewentualnie
taryfikacyjne. Połączenie terminali moŜe przechodzić teŜ przez łącze międzysatelitarne ISL (Inter Satellite
Links).
Typowy terminal VSAT składa się z trzech części: jednostki wewnętrznej (indoor unit), zewnętrznej (outdoor
unit) i anteny. Jednostka wewnętrzna przyłączona jest do urządzeń uŜytkownika (np. komputer PC) i zapewnia
mu interfejs sieciowy, dzięki czemu do sieci VSAT moŜna podłączyć terminale pracujące na róŜnych
protokołach. Najczęściej są to protokoły: BiSync, SDLC, X.25, Frame Relay, TCP/IP. Poprzez częstotliwości
pośrednie jednostka wewnętrzna komunikuje się z jednostką zewnętrzną. Dalej sygnał przetwarzany jest na
częstotliwości radiowe i poprzez antenę transmitowany do satelity.
Budowa systemu VSAT. Źródło: iSAT (http://www.isat.pl/)
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej
www.kosmos.gov.pl
Segment kosmiczny systemów VSAT stanowią satelity geostacjonarne. KaŜdy system składa się z przynajmniej
kilku aktywnych satelitów i jednego zapasowego, który moŜe zastąpić aktywnego satelitę, gdy ten ulegnie
awarii. Aby sieć VSAT była w stanie świadczyć swoje usługi na całym świecie, potrzebne są minimum 3 satelity
geostacjonarne, rozmieszczone mniej więcej w równych odstępach nad równikiem. NaleŜy tutaj jednak
podkreślić, Ŝe sygnał pochodzący z satelitów geostacjonarnych nie dociera do obszarów okołobiegunowych.
Dlatego teŜ usługi oferowane przez systemy VSAT są niedostępne na szerokościach większych niŜ około 80°
szerokości geograficznej południowej lub północnej.
Transmisja danych w tych systemach odbywa się w pasmach częstotliwości, które w telekomunikacji satelitarnej
określane są jako pasma C (około 4-8 GHz), Ku (12-18 GHz) i Ka (18-40 GHz). Coraz intensywniej
zagospodarowywane są wysokie częstotliwości przeznaczone dla tych systemów. Aby moŜliwe było
transmitowanie wielu sygnałów (informacji od wielu uŜytkowników) jednocześnie z satelity lub huba stosuje się
techniki zwielokrotnienia dostępu (multiple access techniques). Najczęściej jest to zwielokrotnienie w dziedzinie
czasu TDMA (Time Division Multiple Access), ale moŜliwe jest równieŜ zwielokrotnienie kodowe CDMA lub
częstotliwościowe FDMA. Wybór danej techniki zaleŜy od liczby uŜytkowników systemu, świadczonych im
usług oraz mocy i pasma dostępnych satelitom.
Ze względu na rodzaj świadczonych usług systemy VSAT moŜna dzielić na:
•
•
•
systemy rozgłoszeniowe (broadcasting, data distribution systems) - informacja jest transmitowana tylko
od stacji bazowej do terminali abonenckich VSAT. Nie ma moŜliwości transmisji w kierunku
przeciwnym. W ten sposób mogą działać systemy w obrębie jednej firmy, gdzie istnieje konieczność
regularnego przesyłania pewnych informacji (np. cenniki, oferty handlowe, bazy danych o produktach
lub klientach) z centrum firmy do jej oddziałów i placówek. Na zasadzie transmisji jednokierunkowej
mogą teŜ działać systemy rozprowadzające sygnał telewizyjny, jednak wyłącznie w obrębie danej firmy
lub grupy firm. Satelitarnych sieci telewizji publicznej nie zalicza się do systemów VSAT.
systemy gromadzące informacje (data gathering systems) - równieŜ transmisja tylko w jednym
kierunku. Terminale abonenckie wysyłają informacje do stacji nadzorczej – są to np. informacje o
dokonanych transakcjach lub dane meteorologiczne. Taki układ sieci jest jednak rzadko stosowany,
jako Ŝe w tym przypadku stacja nadzorcza nie ma moŜliwości sprawowania kontroli nad podległymi jej
terminalami abonenckimi. Dlatego teŜ tego typu usługi realizuje się zazwyczaj jako systemy
interaktywne.
systemy dialogowe - interaktywne (two-way systems) - informacje wymieniane są w dwóch kierunkach.
Jest to rozwiązanie zdecydowanie najczęściej stosowane. Przykładami mogą być: wymiana informacji
między bankiem i bankomatami, przesyłanie informacji wewnątrz pewnej firmy złoŜonej z wielu
oddziałów czy teŜ weryfikacja pewnych informacji np. handlowych.
Aby zostać operatorem systemu VSAT w pewnym regionie trzeba wydzierŜawić satelitarny kanał radiowy (lub
jego część) od firmy będącej właścicielem satelity. Po wybudowaniu własnej stacji nadzorczej moŜna zacząć
sprzedawać (lub dzierŜawić) terminale VSAT i świadczyć w ten sposób usługi klientom. Instytucjami
potencjalnie zainteresowanymi tego typu usługami mogą być:
•
•
•
•
•
•
•
sieci sklepów,
banki i instytucje handlowe,
organizacje dozoru meteorologicznego, ekologicznego bądź sejsmologicznego,
słuŜby ratownicze,
urzędy administracji państwowej,
towarzystwa ubezpieczeniowe,
agencje informacyjne, reklamowe i turystyczne.
Satelitów, które mogą świadczyć usługi VSAT jest duŜo. Dane pochodzące jeszcze z roku 1992 mówią o blisko
150 satelitach. Z bardziej znanych, przynajmniej w Europie, moŜna wymienić serie satelitów Eutelsat, Intelsat,
Astra czy Telecom.
Systemy VSAT dzisiaj
Obecnie, liczba terminali VSAT na świecie przekracza 500 tysięcy. Systemy VSAT rzadko oferują
przepustowości większe niŜ 2 Mbit/s, ale teŜ zazwyczaj nie jest to potrzebne. Rynek systemów VSAT jest
stabilny i ich zastosowania jasno określone. Terminale VSAT stosowane są przede wszystkim w przypadkach,
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej
www.kosmos.gov.pl
gdy konieczne jest połączenie rozrzuconych w terenie punktów, które wymagają sporadycznego przesyłania
informacji, np. bankomatów, stacji meteorologicznych, kas biletowych, biur podróŜy czy sieci sklepów.
Usługi podobne do systemów VSAT oferuje równieŜ konsorcjum Inmarsat. Terminale Inmarsat przeznaczone
są przede wszystkim dla jednostek morskich i lotniczych, ale równieŜ dla innych firm i osób prywatnych
znajdujących się w bardziej niedostępnych regionach Ziemi. Terminale oferowane przez Inmarsat są przenośne,
ale do ich uŜycia równieŜ konieczne jest rozstawienie niewielkiej anteny parabolicznej. Inmarsat oferuje
łączność telefoniczną i dostęp do Internetu (przepustowość nie większą niŜ 500 kbit/s). Łączność nawiązywana
jest przez satelity geostacjonarne naleŜące do konsorcjum.
Zasięg satelitów geostacjonarnych na przykładzie planowanych satelitów Inmarsat I-4. Obecne na orbicie znajdują się tylko dwa z nich –
IOR (64°E) i AOR-W (53°W). Źródło: Inmarsat (http://www.inmarsat.org/)
Przyszłość systemów VSAT
VSAT ma ściśle określone zastosowania, jest techniką ugruntowaną na rynkach Europy, Japonii i USA.
Obecnie, po okresie zapaści, satelitarny rynek telekomunikacyjny znowu się rozwija, głównie za przyczyną
telewizji wysokiej rozdzielczości HDTV (High Definition TV). Systemy VSAT mogą stanowić uzupełnienie dla
innych telekomunikacyjnych systemów satelitarnych, m.in. przy wprowadzaniu usług telewizji interaktywnej.
VSAT moŜe zostać zastosowany do utworzenia kanału zwrotnego od abonenta do stacji telewizyjnej. MoŜliwe
teŜ, Ŝe systemy VSAT będą instalowane w krajach trzeciego świata, gdzie brakuje podstawowej (zarówno
kablowej jak i radiowej) infrastruktury telekomunikacyjnej. W tym wypadku VSAT moŜe się okazać najtańszą
opcją podłączenia centrów administracyjnych lub filii firm zagranicznych do sieci Internet.
Nie naleŜy się jednak spodziewać gwałtownego rozwoju techniki VSAT w krajach europejskich lub w USA.
Wiele usług oferowanych przez VSAT moŜe być realizowanych taniej i lepiej przy uŜyciu naziemnych sieci
radiowych lub sieci światłowodowych, które doświadczyły bardzo dynamicznego rozwoju w ciągu ostatnich
pięciu lat.
Systemy VSAT w Polsce
W Polsce, systemy VSAT nie będą techniką kluczową w rozwoju przyszłych sieci telekomunikacyjnych. W
naszym kraju istnieją dobrze rozbudowane sieci GSM i sieci światłowodowe, powstają sieci UMTS, moŜe
pojawią się teŜ sieci WiMAX. W porównaniu z nimi, systemy VSAT będą pełnić rolę marginalną, nie większą
niŜ obecnie.
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej
www.kosmos.gov.pl
Systemy VSAT – bariery
Istnieją powaŜne bariery dla rozwoju systemów VSAT, zwłaszcza w krajach juŜ rozwiniętych, np. w Europie. Po
pierwsze, na naszym kontynencie istnieje juŜ wiele innych sieci telekomunikacyjnych, tańszych w eksploatacji i
będących w stanie świadczyć usługi o wyŜszej jakości. Są to wspomniane juŜ sieci światłowodowe, GSM i
UMTS. Po drugie, systemy VSAT bazują na łączności z satelitami geostacjonarnymi. Oznacza to konieczność
stosowania anten parabolicznych, które muszą być wycelowane w odpowiedniego satelitę, tymczasem
uŜytkownicy szukają mobilnego dostępu do sieci telekomunikacyjnych. DuŜe gabaryty anten równieŜ nie
zachęcają do kupna terminala czy telefonu. Co więcej, łączność z satelitą geostacjonarnym oznacza duŜe
opóźnienia w transmisji (ok. 125 ms na przesłanie informacji z powierzchni Ziemi do satelity), które są
niewskazane zarówno w łączności telefonicznej jak i w transmisji danych. Te niedogodności były powodem, dla
którego w połowie lat 90-tych powstało wiele projektów satelitarnych sieci telefonicznych i transmisji danych
opartych o satelity niskoorbitowe LEO (Low Earth Orbit). Pomysły te zakończyły się poraŜkami z powodów
finansowych, jednak w ciągu najbliŜszych kilkunastu lat moŜliwe jest odświeŜenie tego typu koncepcji.
Opracowanie: P. Kułakowski
© Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej
www.kosmos.gov.pl