Статья. VSAT

VSAT
(Very Small Aperture Terminal -
терминал с очень малой апертурой )

Аляска — родина VSAT
Аляска является первым отдалённым регионом, в котором стали использоваться спутники для обеспечения населённых пунктов надёжной связью. В конце 60-х годов американцы там построили первую сеть спутниковой связи (один спутник на 25 терминалов). В то время диаметр самой маленькой спутниковой антенны составлял 9 метров, а стоила она около 500 тыс. долларов (источник: «AltegroSky»). Результаты эксперимента оказались удачными. Правительство штата Аляска, убежденное в ценности и необходимости надёжной связи, постановило, что спутниковое телефонное обслуживание должно быть предоставлено каждому населённому пункту, для этого оно выделило средства для первых разработок недорогой спутниковой аппаратуры. Условием проекта (один спутник на 100 терминалов) было создание малогабаритной антенны  — 4,5 метра в диаметре и недорогой бюджет — 50 тыс. долларов. С поставленной задачей справилась компания Сalifornia Microwaves. В 70-е годы спутники НАСА связали медпункты и более крупные медучреждения населённых пунктов с региональными больницами и предоставили образовательные программы сельским школам. Многие разработчики, увлекшиеся тем временем идеей создания малогабаритных и дешевых станций на Аляске, продолжали трудиться над своими проектами. В итоге в 1979 году появилась спутниковая антенна диаметром 60 сантиметров и стоимостью всего 2 тыс. долларов (источник «AltegroSky»). Вскоре образовалась структура — Equatorial Communications Company — первая в мире компания по созданию малогабаритных станций спутниковой связи.

От большого к малому, от малого к великому
В начале 80-х годов, с развитием Интернета, компания Equatorial приступила к разработке новых типов станций — интерактивных, то есть «умных». В 1983 году, появился термин VSAT (Very Small Aperture Terminal), что означает — терминал с очень маленькой апертурой (апертура – это внутренняя приёмная сторона "тарелки" антенны). Новое слово VSAT стало необходимо, чтобы разграничить пользовательские антенны малых диаметров (до 2,4 м) и антенны магистральных систем связи VSAT (такое разграничение касается только антенн VSAT и никоим образом не касается антенн других спутниковых система связи — Инмарсат, Глобалстар, Иридиум или Турайя). В 1984 году появилась экспериментальная сеть VSAT, в 1985 году начались коммерческие поставки VSAT на рынок. Первые интерактивные антенны VSAT имели диаметр около двух метров и стоили почти 6 тыс. долларов (источник «AltegroSky"). Успех компании Equatorial привёл к появлению новых фирм, предлагавших оборудование на базе VSAT, возросшая конкуренция привлекла интерес инвесторов, вскоре начался передел рынка, в результате которого сформировался основной пул игроков: Hughes Network Systems, ViaSat, Gilat, iDirect, которые и сегодня на рынке VSAT сохраняют лидирующие положения.

Технология VSAT не стояла на месте, она менялась, в зависимости от уровня прогресса и конъюнктуры на рынке. Вначале это были выделенные спутниковые каналы  (SCPC - Single Channel Per Carrier, «точка-точка») и организация удалённого доступа к сетям телефонии. Потом появились голосовые услуги, включая услуги передачи данных. Сейчас наблюдается массовая переориентация технологий VSAT на предоставление скоростного доступа к Internet, на использование протоколов IP и FR (Frame Relay - ретрансляция кадров). Особенно широкое распространение получили VSAT-сети. Для функционирования VSAT-сетей используют в основном геостационарные спутники, которые передают данные от малых спутниковых станций на Центральную Земную Станцию (ХАБ, от англ. HUB, узловой центр) в случае конфигурации сети по типу Star (звезда) или на другие подобные терминалы в случае конфигурации сети по типу Mesh (соты). Технологии доступа в сетях VSAT в основном следующие: SCPC — при схеме соединения "точка--точка"; DAMA — при полнодоступной схеме с предоставлением каналов по требованию; TDMA — при топологии типа "звезда".

Основных технологий в мире VSAT не так уж много, самые популярные платформы:

1. HughesNet (DirecWay) – разработка компании Hughes Network Systems (США)
2. LinkStar - разработка компании ViaSat (США)
3. SkyEdge - разработка компании Gilat (Израиль)
4. iDirect - разработка компании iDirect Technologies (США)
5. EMS - разработка компании EMS Technologies (Канада)

Современные технологии предлагают большой перечень VSAT-сервисов, это и служба чрезвычайных ситуаций, национальные и многонациональные сети, широкополосная передача данных, широковещательные службы, службы правительственных и корпоративных организаций и т.д.

Маленькая да удаленькая — идея для дачного домика
Малая спутниковая наземная станция/терминал VSAT, хоть и относится к малым станциям, умеет столько же, что и большой спутниковый комплекс: предоставит высокоскоростной Интернет, телефонную связь, мгновенно отправит или примет большие объемы данных. «Тарелка» VSAT отличается от обычной спутниковой антенны высоким качеством материала, особенно зеркало антенны, фокус антенны снабжён приёмопередатчиком мощностью не более 2 Вт. Перед покупкой необходимо отнестись к выбору оборудования внимательно, т.к. вопрос совместимости при разных производителях не всегда решается безболезненно.

Малая спутниковая наземная VSAT-станция состоит из двух блоков: наружного и внутреннего, и включает в себя следующие элементы:

• параболическая антенна (тарелка), работает на приём и передачу, крепится на крышу, стену или просто ставится на землю;
• приёмо-передающий блок (конвертеры частоты LNB и BUC, первый работает на приём, второй — на передачу), крепится в фокусе антенны;
• опорно-поворотное устройство (собственно крепления и фурнитура);
• комплекты кабелей, включая коаксидный;
• спутниковый модем (маршрутизатор с портами Ethernet для подключения к PC, Wi-Fi и др.).

 



 

Принимаемый со спутника сигнал, отражаясь от внутренней поверхности «тарелки», попадает в её фокус, где закреплён приёмопередатчик. Малошумящий усилитель LNB преобразует частоты С-  или Ku-диапазонов в частоту более низкого L-диапазона. От LNB до модема сигнал поступает по кабелю. Модем, в соответствии с заданными настройками, извлекает из общего потока нужную информацию, преобразует её в необходимый формат и передаёт местными устройствами (ПК, ТВ, телефон, компьютерные сети). Спутниковые станции VSAT обычно работают в Ku-диапазоне (приёмопередача 11/14 Гигагерц). Зарубежные операторы связи сейчас также активно осваивают Ka-диапазон (18/30 Гигагерц).

 

Главное преимущество земной станции VSAT перед обычным наземным соединением  состоит в том, что VSAT-станции не зависят от подземных кабельных соединений (не знают обрывов и повреждений, сбоев и аварий в сетях электропитания). Станция VSAT может быть установлена в любом месте при условии хорошей видимости спутника. Она может принимать (до 4 Мбит/с) и передавать (до 1.2 Мбит/с) любые аудио-видео файлы и иные данные на выбранной скорости.

 

Стоимость VSAT-станции у производителя составляет примерно 2000-3000 USD (источник: «Развитие спутниковых систем связи»). В связи с конкуренцией цены имеют тенденцию к снижению, а это значит, что пользователями становятся не только небольшие фирмы, но и физические лица. Спрос на широкополосный (скоростной) Интернет в развитых странах сформировался давно. Частному бизнесу спутниковая связь нужна для работы с клиентами и поставщиками, аудиторской конторой и банком. Среднему классу, живущему в коттеджах, нужен выход в Интернет с целью общения, обучения или развлечений. Передача данных в сетях VSAT характеризуется низким уровнем ошибок (одна на 500 страниц книги), а также долговечностью и надёжностью (10 лет быстрой связи без сна и отдыха).

 

Корпоративный зонтик VSAT – топология сетей
VSAT-терминалы обычно устанавливаются в отдалённых уголках, например, на нефтяных и газовых месторождениях, объединяя географически удаленных пользователей в единую цифровую сеть связи. Сферы применения VSAT в подобных случаях — корпоративные сети предприятий, телемедицина, дистанционное обучение и т.д. Корпоративные спутниковые сети строятся на базе спутников на тех или иных околоземных орбитах (в зависимости от назначения системы) и малых станций VSAT, которых сейчас в мире насчитывается более 250 тысяч. Сеть спутниковой сети VSAT включает в себя три основных элемента: центральная  управляющая станция (ЦУС), спутник-ретранслятор и абонентские VSAT терминалы. В отличие от глобальных спутниковых систем связи, зона обслуживания сетей VSAT разделена на узкие зоны, каждая из которых обслуживается «своим» лучом. Существуют две схемы VSAT-сетей: Star (звезда, централизованный тип соединения, «каждый с центром») и Mesh (соты, демократичный тип соединения, подразумевает равноправную связь удаленных станций между собой, "каждый с каждым").

 

 



 

В случае построения сети по типу Star (звезда) сигнал от одной станции к другой проходит через спутник дважды, в результате чего сигнал чувствительно запаздывает — на 0,6 с. Такой формат не годится для передачи голоса, но он хорош для передачи данных. Схема сети по типу Star подходит для работы в сети центр-филиалы, т.е. для обмена информацией между головным офисом и филиалами, для ведения мониторинга за технологическими процессами (например, за обслуживанием банкоматов). В сети по типу Mesh (соты), сигнал запаздывает на 0,3 с, что, в общем-то, незаметно. Данный формат пригоден для приёмопередачи голоса и иных данных в режиме реального времени (например, видеоконференции). Станции подобного рода стоят дороже, нежели стации типа Star. Средние мировые цены на оборудование VSAT-сетей следующие: базовая станция — 1-2 миллиона USD, наземная станция на восемь каналов — 15 тысяч USD,  одноканальная — 12,7 тысяч USD. Плюс очень дорогая аренда космического сегмента, а также расходы, связанные с получением разрешений, сертификации и т.п. Конкуренция вынуждает разработчиков искать пути по улучшению рыночных предложений: одним необходимо добиться снижения стоимости сети, другим — нарастить  функционал. Третьи пытаются, например, создать систему бортовой коммуникации, чтобы этим самым сократить в сети Star маршрут сигнала от станции до станции.

 

VSAT-сети в России — магия чужого успеха
Сети интерактивных VSAT широко популярны в США, в европейских и азиатских странах. Всего VSAT-станций в мире насчитывается более полутора миллионов. В России же интерес к  VSAT-станциям «разогрелся» не сразу. Несмотря на первую инсталляцию ещё в 1992 году, количество станций в России росло низкими темпами. Буквально революционные изменения начались в 2004 году, когда упростилась регистрация и снизились цены на само оборудование, а также в связи с правительственным заказом в рамках проекта «Образование». Сегодня станций на российском пространстве порядка 35-40 тысяч. VSAT-сетями интересуются в первую очередь госструктуры и крупные корпоративные заказчики (Газпром, МПС, Центробанк РФ и др.). К технологиям VSAT сегодня также проявляют интерес средний и малый бизнес, а также частные лица. Космический сегмент для российских VSAT сетей предоставляют три основных поставщика: ФГУП Космическая связь, Газпром-космические системы и Интелсат (Intelsat). В России 2008 год связан с возникшим дефицитом в этом сегменте в силу технических причин (неработоспособность российских космический аппаратов, недостаточная ёмкость). В связи с этим российские операторы Глобал-Телепорт, Айпинэт, РуСат, Сетьтелеком, СтэкКом, Телепорт-Сервис, Orange Business Services начали активнее осваивать зарубежные спутники. Однако сложность получения регистрационных документов из-за того, что спутник — «иностранец», сильно ограничивает их деятельность. Ожидается, что после 2013 года проблема дефицита спутниковой ёмкости решится. Так как на орбитах появятся сразу шесть новых российских бортов (Газпром запустит два Ямала с 15 транспондерами Кu-диапазона и «тяжелый» спутник Экспресс-АМ4 с первыми в российской космической практике транспондерами Ка-диапазона; ФГУП Космическая связь выведет на орбиты три «тяжёлых» спутника серии Экспресс-АМ Ка-диапазона). С появлением Ка-диапазона на рынке VSAT сразу снизится стоимость услуг и терминалов. Основная цель таких систем – отвоевать долю массового рынка у ADSL и других наземных широкополосных систем доступа. К появлению Ka-диапазона должна быть готова большая абонентская база — в основном частные пользователи. Для этого процедура покупки терминала Ka-диапазона должна быть не сложнее, чем покупка сотового телефона. Технологически работа в Ka-диапазоне задаёт иной алгоритм работы операторам, они будут арендовать не только спутниковый ресурс, но и мощности ХАБА. Спектр услуг сместится с услуг передачи данных на предоставление пользовательских сервисов.

 

Цены, которые «кусаются»
Современный мировой рынок богат многообразием VSAT-станций и услугами. К сожалению, российские компании-интеграторы, за неимением готовых отечественных разработок и в силу ряда других причин, пока вынуждены предлагать клиентам готовые решения лишь на базе зарубежных технологий. Это, безусловно, сказывается на ценовой политике. В сети AltegroSky, например, затраты на подключение «под ключ» при организации спутниковых корпоративных сетей составляют порядка 150-300 тыс. рублей за одну точку, ежемесячная плата за канал со скоростью до 256 Кбит/с — 5-10 тыс. рублей (источник: «Открытые системы»). С ценами VSAT-станций сразу от четырёх производителей можно ознакомиться на сайте «Развитие спутниковых систем связи». Частным лицам, несомненно, тоже интересно будет узнать, во сколько им сегодня обойдётся желание иметь у себя спутниковый широкополосный интернет. Со всеми подробностями по установке, включая цены и тарифы, можно ознакомиться на сайте компании «Клондайк-связь», являющейся генеральным агентом  ФГУП  Морсвязьспутник по продаже и подключению спутниковых станций класса VSAT в России. Для большинства частных лиц предлагаемые цены неподъёмны, но расстраиваться не стоит, имеет смысл подождать ещё года два-три, когда в массовом порядке операторы станут предлагать свои услуги в Ка-диапазоне, тогда их цены перестанут "кусаться".