VSAT сети

Сегодня VSAT сети наиболее динамично развивающаяся категория С³. Если в конце 1999 г. в мире было установлено более 300 тыс. приемо-передающих терминалов VSAT, то к концу 2000 г. их уже стало около 500 тыс. Аналитики продолжают утверждать, что рынок VSAT еще далек от насыщения даже в развитых странах, таких как США, Великобритания и Япония.

Для многих крупных и средних предприятий с филиалами, разбросанными по всему миру, электронный документооборот и другие электронные формы ведения бизнеса стали обязательной необходимостью. Как показывает мировой опыт, их требованиям в наибольшей степени отвечают телекоммуникационные услуги глобальных корпоративных сетей связи. Современные глобальные корпоративные сети чаще всего базируются на технологии VSAT, т. е. на использовании малогабаритных спутниковых терминалов и антенн диаметром от 1,0 до 2,5 м.

Этот вид сетей широко распространен во многих странах, но особенно актуальны они в России, где наземная инфраструктура связи не развита на значительной части территории. Оптимальным решением для труднодоступных районов считается сочетание магистральных каналов наземной связи и выделенных систем С². При этом наиболее рентабельными системы С² становятся там, где развертывание наземных сетей экономически нецелесообразно или просто невозможно.

Аналитики предсказывают рост индустрии VSAT по мере развития традиционных сфер ее применения — электронной торговли, банковских и биржевых операций, обеспечения телекоммуникационными услугами жителей труднодоступных районов. Они считают, что технология VSAT постепенно становится одной из господствующих в области связи. [ ].

Услуги

Выделенные сети на базе VSAT-терминалов способны предоставить своим удаленным пользователям широкий спектр услуг, включая высококачественную телефонную и факсимильную связь, передачу данных с различной скоростью, организацию видеоконференций и распределение телепрограмм (рис. 2-71).

Радиотелефонная связь

VSAT-сети телефонной и факсимильной связи могут иметь любую топологию — от простейшей двухточечной до полнодоступной схемы «каждый-с-каждым».

Выделение спутникового канала может быть организовано по-разному: в постоянное использование или по требованию.

При создании сетей корпоративной связи (то есть СПД предприятия) в сельской местности или подключении удаленных станций к существующим сетям, в том числе к коммутируемой сети общего пользования (например, телефонной сети), данный вид услуги является приоритетным.

Передача данных

Современное VSAT оборудование обеспечивает возможность подключения к наземным сетям ISDN. Типовая скорость передачи данных при таком соединении (один интерфейс BRI) колеблется от 128 кбит/с до 160 кбит/с. Использование современных алгоритмов сжатия данных позволяет «упаковать» речевой канал в полосу пропускания 6.4 или 4,8 кбит/с, благодаря чему пропускная способность спутникового канала при передаче речи повышается в 10—12 раз (табл. 2-9) [ ].

Передача среднескоростных и высокоскоростных потоков информации по каналам VSAT обеспечивается с вероятностью ошибки не хуже 10^-7. VSAT терминалы поддерживают практически все типовые сетевые интерфейсы: RS232, RS449/422, Ethernet (IEEE 802.3), Token Ring (IEEE 802.5) (о стандартах IEEE 802.3, 802.5 подробно см. раздел ???), а потому могут использоваться для объединения локальных сетей на базе наиболее популярных протоколов IP, IPX, Net-BIOS, которые мы уже упоминали в разделе ???. Кроме того, применение многопротокольной среды и технологии frame relay (об этой технологии мы упоминали в разделе ???, подробнее она рассмотрена в разделе ???) позволяет создавать сети с гибкой сменой скорости и качества услуг передачи. Например, скорость передачи в таких сетях может меняться от 64 кбит/с до 8,448 Мбит/с. Основными потребителями таких услуг высокоскоростной передачи данных и мультимедиа являются банки и страховые компании, средства массовой информации, государственные учреждения.

Технология VSAT допускает также создание корпоративных многоцелевых сетей с коммутацией пакетов с большим числом удаленных станций. Скорость передачи в таких сетях обычно не превышает 64 кбит/с, а передача данных осуществляется с использованием стандартных протоколов Х.25, Х.З/Х.28, LAP-B, HDLC, SNA/SDLC. Эти сети с множеством узлов характеризуются асимметричным графиком с лавинообразной или непредсказуемой нагрузкой. Однако VSAT-технология позволяет организовать постоянный или дополнительный канал «по требованию» и обеспечить приоритезацию трафика. Как пример можно назвать сети бензозаправочных станций с проверкой кредитных карточек в режиме реального времени, сети контроля за банкоматами, сети сбора и обработки телеметрической и метеорологической информации и т. п.

Доступ в Internet

Стремительный рост популярности сети Internet и бурное развитие сетей VSAT дает основание говорить о слиянии в перспективе двух этих технологий в одну. Сегодня через спутник можно напрямую подключить сервер корпоративной сети к шлюзам Internet в США, Европе, Австралии и получить полный пакет услуг Сети по выбранному каналу — от 19,2 кбит/с до 8,448 Мбит/с. Доступ в Internet может быть организован как по асимметричной, так и по симметричной схеме. Интерфейс передачи данных - RS232, Ethernet (IEEE 802.3) или Token Ring (IEEE 802.5).

Организация VSAT-сетей

В отличие от сетей С², использующих глобальный луч КА, в VSAT сетях вся зона обслуживания делится на узкие парциальные зоны, каждая из которых образована одним узким лучом. Как уже отмечалось, сеть С² обслуживает территории, где инфраструктура систем общего пользования развита довольно слабо (или полностью отсутствует) и поэтому нагрузка на сеть С² достаточно высока. Для снижения общего уровня нагрузки в сети VSAT наряду с абонентскими каналами с низким уровнем трафика организуется не­сколько направлений связи с большим количеством групповых трактов, реализуемых на закрепленных спутниковых каналах РАМА (Permanently Assignment Multiple Access) различной пропускной способности.

В сетях VSAT разных технологий используются разные базовые технологии доступа: для схемы «точка-точка» — один канал на несущую — SCPC (Single Channel Per Carrier), для схемы «каждый-с-каждым» — множественный доступ по требованию — DAMA (Demand Assignment Multiple Access) и для «звезды» — множественный доступ с временным разделением каналов — TDMA.

SCPC позволяет обеспечить прямую дуплексную связь между двумя удаленными пунктами и лучше всего подходит для создания небольших корпоративных сетей с малым числом наземных станций ЗС (15—20), обычно расположенных в труднодоступных регионах. Сеть отличается сравнительно недорогим оборудованием, однако через нее невозможно организовать взаимодействие локальных сетей из-за большого времени задержки. Мы подробно рассмотрим вопрос взаимодействия локальных сетей при рассмотрении канального уровня. Еще один существенный недостаток технологии SCPC — неэффективное использование спутникового ресурса.

Технология доступа с предоставлением каналов по требованию (DAMA) обеспечивает прямые соединения между любыми точками сети. Такая полно­доступная структура позволяет устанавливать связь с минимальной задержкой, без повторного приема информации на центральной станции, — так называемую связь за один скачок. Данная технология доступа оптимальна при со­здании телефонных сетей в удаленных и труднодоступных районах, где доля графика на направлениях между абонентами выше, чем в направлении центральной станции. Используя DAMA, можно организовать передачу данных и взаимодействие с локальными сетями, но эффективность такого взаимодействия не очень высока. Сети на основе технологии DAMA обладают повышенной «живучестью» и гибкостью, однако стоимость абонентских VSAT терминалов для них значительно выше, чем для сетей на базе SCPC.

Сети с топологией «звезда», основанные на технологии TDMA, применяются наиболее часто. Их сфера — многоточечные сети передачи данных с большим числом удаленных терминалов (не имеющих взаимного трафика) и центральной станцией (телепортом). Типичный пример — сеть по продаже авиабилетов. Данное техническое решение для VSAT-сети позволяет использовать на центральной станции (Hub) антенны большого диаметра и мощные передатчики, а для абонентских периферийных терминалов — относительно дешевые VSAT-станции с малыми антеннами без потерь скорости передачи (32—2048 кбит/с).

В сетях VSAT с централизованным управлением, создаваемых крупными операторами связи, часто применяются так называемые комбинированные сети на основе топологии «звезда», в которых существуют собственные сети типа «звезда» или «каждый-с-каждым», организованные на базе крупных периферийных станций. Рассмотрим теперь несколько примеров СПД систем на VSAT сетях.

Система С² «Ямал» РАО «Газпром»

Сегодня РАО «Газпром» владеет сетью газопроводов протяженностью более 140 тыс. км, а значительная часть этих километров расположена в местах полного отсутствия проводной наземной связи. Работы по созданию системы спутниковой связи «Ямал», предназначенной для обеспечения современными видами связи предприятий российской газовой промышленности. С этой задачей системы С² РАО «Газпром» сопряжена еще одна — контроль за состоянием потенциально опасных объектов (рис. 2-72).

С самого начала основные усилия разработчиков были направлены на создание собственного космического сегмента и развертывание на его базе корпоративных сетей связи для отделений «Газпрома». Архитектура сети из-за большой рассредоточенности объектов ориентирована главным образом на технологию DAMA (для всех объектов сети) и РАМА на отдельных направлениях, характеризующихся более высоким трафиком. Земной сегмент «Ямала» включает три типа ЗС (рис. 2-73), которые имеют возможность наращивания числа каналов (без отключения рабочих) и оснащены автоматическим управлением:

· узловые станции сопряжения с пропускной способностью до 8448 кбит/с, мощностью передатчиков 125—700 Вт и диаметром антенн 4,5-7 м;

· абонентские станции VSAT, обеспечивающие скорость передачи до 2048 кбит/с и имеющие передатчики мощностью 2—40 Вт и антенны диаметром 2,5—3,7 м;

· малогабаритные возимые, стационарные и носимые станции с передатчиками мощностью до 5 Вт и антеннами диаметром 0,6—1,5 м, позволяющие передавать данные со скоростью до 64 кбит/с.

Общее число наземных станций — около 60. Ретранслятор КА «Ямал» обеспечивает обмен данными с ЗС, расположенными в девяти зонах, с помощью девяти лучей. Переключение стволов с одного луча на другой производится по командам с Земли. Формирование лучей выполняется на этапе создания КА. Адаптация к возможным изменениям трафика производится в процессе эксплуатации путем перекоммутации части стволов по лучам.

В системе С² «Ямал» реализована транспортная среда, объединяющая в единое информационное пространство существующие выделенные сети передачи данных предприятий газовой промышленности и сеть аварийной радиосвязи. Сеть передачи данных АСУ связывает вычислительные комплексы РАО «Газпром» в единую сеть («центр-регион» и «регион-регион»), а также обеспечивает связь регионов с сетями передач и данных (СПД) России и международными сетями (см. рис. 2-73). Используемое в системы С² «Ямал» канало-образующее оборудование позволяет организовать, как синхронные (скорость передачи 9,6 – 2048 кбит/с), так и асинхронные (0,075 – 19,2 кбит/с) цифровые каналы.

Развертывание СПД в полном масштабе позволит создать транспортную среду для разрабатываемых в АО «Газком» систем экологического мониторинга, управления буровыми, контроля и управления электроснабжением, сбора геофизической информации.

Система С² «Банкир»

Несоответствие инфраструктуры первичных наземных сетей районного уровня высоким требованиям к надежности и достоверности передачи информации по каналам frame relay не позволяет строить банковскую сеть России с использованием только магистральных волоконнооптических каналов и оборудования существующих наземных сетей. Поэтому было принято решение о создании банковской сети ЦБ РФ – системы С² «Банкир» с цифровыми каналами, обеспечивающими скорость передачи от 64 до 512 кбит/с. Многоуровневая архитектура сети объединяет три выделенные системы С², которые строятся по единому принципу, но имеют различную техническую реализацию (рис. 2-74):

«Банкир-1» развертывается в Северо-Западном, Волго-Вятском, Поволжском, Сибирском регионах;

«Банкир-2» охватит Центральный, Центрально-Черноземный, Северо-Кавказкий и Уральский регионы;

«Банкир-3» будет работать на Дальнем Востоке.

Основными пользователями ССС ЦБ РФ являются Главный вычислительный центр (ГВЦ) Банка РФ, 78 Главных управлений ЦБ РФ и Национальных Банков республик и 1096 расчетно-кассовых центров. Общая емкость сети — около 1200 ЗС.

Первоначально предполагалось организовать связь через два КА отечественного производства «Купон», первый из которых был выведен на орбиту в конце 1997 г. Однако отказ первого КА после четырех месяцев работы (сбой в системе частотообразования) радикально изменил ситуацию. ЦБ РФ решил приостановить работы по разработке собственных КА и арендовать частотный ресурс на других спутниках (табл. 2-10). В настоящее время заключено соглашение с международной организацией Intelsat на предоставление частотной емкости КА lntelsat-704 (три ствола) для сетей «Банкир-1» и «Банкир-2», а частотный ресурс для сети «Банкир-3» арендуется на отечественных КА «Горизонт-33» и «Ямал-100».

Система С² «Банкир» предоставляет следующие услуги: передача данных по протоколам frame relay и Х.25; телефонная связь через учрежденческие АТС; проведение видеоконференций. Передача данных (электронные платежи) осуществляется через спутник: на магистральном уровне (между ЦЗС и УЗС) – каналы FDMA/SCPC/PAMA (скорость 256 кбит/с), на региональном уровне (между УЗС и АЗС) – каналы FDMA/SCPC/PAMA (скорость 64 кбит/с) и FDMA/TDM, FDMA/TDMA (скорость 128 и 64 кбит/с). Для передачи речи используется спутниковый канал FDMA/SCPC/DAMA (скорость 16 кбит/с). Сегодня состояние сети ЦБ таково:

развернуто 47 региональных подсистем, установлено около 600 ЗС для ССС «Банкир-1», «Банкир-2» и «Банкир-3» (50% от общего числа);

находится в эксплуатации 27 региональных подсистем, около 300 ЗС подсетей «Банкир-1» и «Банкир-3» (50% от числа развернутых и 25% от общего числа). Полное развертывание сетей «Банкир-1» и «Банкир-3» завершилось в 2001 г., а сети «Банкир-2» — в конце 2001 г.