systemy vsat dla łączności z wieloma rozproszonymi terminalami
Transkrypt
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