Актуальность использования спутникового Интернета

Актуальность использования спутникового Интернета

Существует множество способов подключения к Интернету. Преимущества или недостатки той или иной технологии в известной степени условны - все зависит от того, какие цели вы преследуете, зачем вам нужен Интернет и как вы с ним собираетесь работать:

1. Модемное подключение - самый старый, доступный и наиболее распространенный способ выхода в Интернет. Для подключения к Сети необходима лишь обычная телефонная линия, модем и определение взаимоотношений с провайдером - организацией, которая дает доступ к Сети. Здесь надо отметить, что обычные аналоговые модемы сейчас встраивают в очень многие материнские платы настольных ПК и ноутбуков, что делает модемное подключение к Интернету еще доступнее.

Сеанс доступа к Интернету с помощью модема выглядит так. Модем набирает номер телефона провайдера, где ему отвечает другой модем, после чего проводится проверка имени пользователя и пароля, ассоциированных с каким-либо тарифным планом и, в случае если авторизация прошла успешно, осуществляется подключение пользователя к Интернету.

Что касается взаимоотношений с провайдером, то здесь возможно несколько вариантов. Для начала это - покупка Интернет-карты.

2. Доступ по Интернет-картам - покупая карту, присваивается имя пользователя и пароль, которые следует использовать для доступа к Интернету. Карты бывают разных номиналов, символизируют собой различные тарифные планы. Причем, обычно крупные провайдеры предоставляют пользователям выбор из нескольких видов тарифных планов (а порой - и из нескольких десятков), среди которых каждый может подобрать себе удобный.

Многие провайдеры предлагают карточные планы, дающие неограниченный доступ в Сеть на протяжении, например месяца. Такой доступ в Интернет означает, что вы собираетесь находиться в Сети буквально круглосуточно. Пожалуй, к подобному тарифному плану следует прибегать только тогда, когда вы не имеете возможности подключиться к Сети с использованием какой-то другой технологии, и, в то же время, имеете очень большие потребности в Интернете.

3. Заключение договора - это заключение договора на обслуживание. Вполне возможно, что Интернет-услуги по договору будут дешевле, чем карточные. В остальном же все точно так же.

И при подключении с помощью Интернет-карт, и при заключении договора, провайдер, помимо имени пользователя и пароля может предоставить вам ряд дополнительных параметров. Например, это могут быть адрес DNS-сервера, ваш IP-адрес и т.д.

4. Срочный доступ Интернет. Многие провайдеры (иногда - телефонные компании, которые часто являются провайдерами) предлагают пользователям следующую услугу. Выделяют специальный телефонный номер, через который можно подключиться к Интернету без имени и пароля. Стоимость работы в Сети будет включена в ваш счет за телефонную связь. Такое подключение удобно либо для тех, кто пользуется Интернетом очень мало, либо как резервное подключение на тот случай, если вам срочно нужен Интернет, а ваша Интернет-карта закончилась. Главный недостаток такого подключения - стоимость доступа, которая обычно раза в 2-3 выше, чем цена наиболее выгодных карточных тарифов.

5. Спутниковый Интернет. Спутниковый Интернет существует в двух вариантах. Первый - относительно дешевый ($200-300) предусматривает использование спутниковой антенны для приема данных, запрос на передачу которых отправлен с помощью обычного проводного модема или какого-то другого соединения. Схема работы этой системы выглядит так: например, для загрузки какого-нибудь файла вы передаете запрос через обычный модем, после чего этот файл передается к вам, используя спутниковый канал связи. Скорость приема данных со спутника может очень сильно варьироваться - как правило - это несколько сотен Кбит/с, что очень даже неплохо.

Преимущества:

Полное управление предоставляемой услугой: контроль за качеством и количеством оказываемых услуг; гибкая конфигурация поступающей информации и пропускной способности; быстрое развёртывание и ввод в эксплуатацию; общая, выделенная и динамически назначаемая полоса пропускания; полная диагностика удалённой станции из центра.

В случае спутниковой сети проще обеспечивать безопасность и авторизованность доступа. Возможна организация доступа многих независимых друг от друга пользователей.

Модульная структура позволяет осуществлять практически неограниченное расширение сети - от десятков терминалов до нескольких тысяч, и расширение полосы пропускания от единиц мегагерц до ёмкости нескольких ИСЗ.

Стоимость передачи информации от центра к филиалам не зависит от количества абонентов и расстояния, в отличие от передачи по оптоволоконным сетям. Именно поэтому VSAT сети столь привлекательны для компаний, имеющих один центральный офис и большое количество региональных отделений, например, сетям розничной продажи. Оптоволоконные сети обеспечивают высокую пропускную способность и низкое время задержки в сети. Спутниковые сети - среднюю пропускную способность, быстрое развертывание сети и низкую стоимость строительства. В свою очередь, оптоволоконные сети требуют больших временных, финансовых и ресурсных затрат на развертывание. Но спутниковые сети работают с задержкой в сети. Расходы на создание наземной сети прямо пропорционально расстоянию, в то время как для спутниковых сетей расстояние на стоимости не сказывается. Точка, где графики зависимости стоимости от расстояния наземных и спутниковых сетей пересекаются, - примерно 150 км. Спутниковая сеть более устойчива к потере какого-нибудь одного узла (исключая сам КА, разумеется).

Недостаток спутникового интернета - сравнительно большое время между передачей запроса и приемом данных.

Для спутникового интернета характерен ряд специфических услуг. Например, заранее заказанные файлы можно загрузить с очень высокой скоростью.

10. Выделенная линия, домашняя или городская локальная сеть. Доступ по выделенной линии актуален для частных пользователей тогда, когда на прокладку этой самой линии не требуется значительных затрат. В основном же для тех, кто хочет подключиться к Интернету по высокоскоростному каналу и при этом не затратить значительных средств, лучшим вариантом является подключение к домашним или городским локальным сетям, в которых, как правило, организован общий доступ к высокоскоростным Интернет-соединениям.

Подключиться к подобным сетям можно различными способами - фактически - это обычные локальные сети.

11. Мобильный Интернет: GPRS и другие. GPRS (General Packet Radio Service) - это один из сервисов чрезвычайно распространенных в России GSM-сетей. Иногда, когда говорят о поколениях сотовой связи, GPRS-сети называют сетями 2,5G. Существуют и 3G-сети, то есть сети третьего поколения (например, к ним относятся стандарты W-CDMA, CDMA2000, TD-CDMA, DECT, EDGE).

Одной из особенностей GPRS является возможность использования принципа оплаты услуг в зависимости от объема переданной информации, то есть используется режим оплаты за трафик, а не за время соединения.

Пользователь получает возможность находиться в online сколь угодно долго без оплаты времени подключения. Максимальная скорость передачи данных, предусмотренная стандартом GPRS, равняется 171,2 Кбит/с. Реальная же скорость зависит от многих параметров -- от загруженности и возможностей сети оператора, от характеристик конкретного устройства и т.д. У российских операторов она обычно лежит в районе 30 Кбит/с.

До внедрения GPRS единственной возможностью воспользоваться мобильным Интернетом был звонок на специальный номер, который тарифицировался поминутно, поэтому до GPRS мобильный Интернет был очень дорогим удовольствием. Сегодня же цены на мобильный GPRS-интернет уже находятся на приемлемом уровне - что-то в районе $0,3 за 1 Мб. Правда в сетях операторов голосовой трафик имеет преимущество перед GPRS-трафиком, что приводит к тому, что последний иногда передается чрезвычайно медленно, или вовсе останавливается.

В табл. 1 собрана информация по всем описанным видам доступа.

Таблица 1 - Сравнение различных видов доступа к Интернету

Спутник - это идеальное устройство корпоративных пользователей. На спутник постоянно с высокой скоростью передаются цифровые потоки, а сам он постоянно посылает их на всю область своего покрытия - на десятки стран и сотни городов. Вместе с цифровым видеопотоком спутник может передать для нас зашифрованный пакет информации, который компьютер примет, расшифрует и в результате выдаст необходимый гигабайтный файл. Ресурсы у спутников огромны, и такие сателлиты могут передавать гигабайты информации, сотням клиентов, даже не чувствуя загрузки. Число мест стояния спутников на геостационарной орбите и радиочастотных каналов относится к ограниченным ресурсам, которыми располагает человечество и в соответствии с международными соглашениями являются его собственностью.

В последние годы всё активнее внедряются современные виды и средства связи. Но, если сотовый радиотелефон уже стал привычным, то аппарат персональной спутниковой связи (спутниковый терминал) пока еще редкость. Анализ развития подобных средств связи показывает, что уже в скором будущем мы станем свидетелями повседневного применения систем персональной спутниковой связи (СПСС). Близится время объединения наземных и спутниковых систем в глобальную систему связи. Персональная связь станет возможной в глобальном масштабе, т.е. будет обеспечена досягаемость абонента в любой точке мира путем набора его телефонного номера, не зависящего от местонахождения абонента. Но прежде, чем это станет реальностью, системы спутниковой связи должны будут успешно выдержать испытания и подтвердить заявленные технические характеристики и экономические показатели и процессе коммерческой эксплуатации. Что же касается потребителей, то, чтобы сделать правильный выбор, им придется научиться хорошо ориентироваться во множестве предложений.

Приведем основные этапы бурного развития космических систем связи, которые показывают, что использование их в глобальном масштабе реально в ближайшем будущем:

Середина 60-х годов: запуск первых спутников связи, начало коммерческого использования спутников-ретрансляторов для многоканальной связи, передачи телепрограмм и т.п.

70-е годы: создание систем подвижной спутниковой связи, спутникового телевещания коллективного пользования.

80-е годы: зарождение технологии VSАТ (Very Small Aperture Terminal) -- технологии малых спутниковых терминалов, устанавливаемых прямо у пользователей, и непосредственного спутникового телевизионного вещания.

Конец 90-х годов: мир на пороге качественных изменений, связанных с предстоящим началом эксплуатации глобальных спутниковых систем связи.

В скором будущем спутниковая связь может качественно изменить всю индустрию телекоммуникаций и оказать влияние на привычный уклад жизни. Она, прежде малодоступная, станет обычной и откроет новые возможности для образования, науки и предпринимательства. Системы персональной спутниковой связи обладают рядом преимуществ по сравнению с системами подвижной связи. Например, если пользователь находится за пределами зоны обслуживания местных сотовых систем, спутниковая связь играет ключевую роль, поскольку она не имеет ограничений по привязке к конкретной местности Земли. К началу XXI в. площадь зон обслуживания сотовых систем приблизится к 15% площади земной поверхности. Но во многих регионах мира спрос на услуги подвижной связи может быть удовлетворен только с помощью спутниковых систем.

В зависимости от вида предоставляемых услуг спутниковые системы связи можно разделить на три основных класса:

> Системы пакетной передачи данных (доставки циркулярных сообщений, автоматизированного сбора данных о состоянии различных объектов, в том числе транспортных средств и т. д.)

> Системы речевой (радиотелефонной) связи

> Системы для определения местоположения (координат) потребителей

Системы пакетной передачи данных предназначены для передачи в цифровом виде любых данных (телексных, факсимильных сообщений, компьютерных данных и др.) Скорость пакетной передачи данных в космических системах связи составляет от единиц до сотен килобайт в секунду. В этих системах, как правило, отказываются от непрерывности обслуживания и не предъявляют жестких требований к оперативности доставки сообщений, В таком режиме работает «электронная почта» (поступившая информация опоминается бортовым компьютером и доставляется корреспонденту и заранее определенное время суток).

При радиотелефонной связи в спутниковых системах используют цифровую передачу сообщений, при этом обязательно должны выполняться общепринятые международные стандарты. В таких системах задержка сигнала на трассе распространения не должна превышать 0,3 с и переговоры абонентов не должны прерываться во время сеанса связи. Обслуживание абонентов должно быть непрерывным и проходить в реальном масштабе времени. В этом случае при построении радиотелефонной спутниковой сети необходимо учитывать, что:

> Спутники должны оснащаться высокоточной системой ориентации для удержания луча их антенны в заданном направлении

> Количество спутников в системе должно быть достаточным для обеспечения сплошного и непрерывного покрытия зоны обслуживания

Для обеспечения достаточного количества каналов связи должны применяться многолучевые антенные системы, работающие на высоких частотах (более 1,5 ГГц), что значительно усложняет конструкцию антенн и космических аппаратов (КА)

>Для обеспечения непрерывности радиотелефонной связи через спутник, оснащенный многолучевыми антенными системами, требуется большое количество узловых (шлюзовых) станций с дорогим коммуникационным оборудованием

Во многих случаях абоненту необходимо знать свое местоположение (координаты) на Земле. Для этих целей применяют аппаратуру двух типов:

>Стандартную навигационную аппаратуру GPS систем ГЛОНАСС/НАВСТАР, которая обеспечивает очень высокую точность определения координат потребителя.

>Специальную навигационную аппаратуру, которая по сигналам спутников персональной связи и (или) шлюзовых станций позволяет определять координаты потребителя, но с меньшей точностью используя аппаратуру второго типа, можно определять координаты абонента одним из следующих способов:

> По сигналам 4 спутников персональной связи

> По сигналам шлюзовых наземных станций

> По сигналам спутников и шлюзовых станций

Значительный прогресс в развитии спутниковых систем персональной связи достигнут благодаря внедрению новых технических решений, ключевыми из которых можно считать: обработку сигнала на борту спутника- ретранслятора, создание перспективных сетевых протоколов обмена информацией и применение недорогих портативных пользовательских терминалов с малым энергопотреблением.

Развитию систем персональной спутниковой связи способствуют большие успехи, достигнутые в микроминиатюризации функциональных узлов коммуникационного оборудования. Применение арсенида галлия и фосфида индия позволило создать мощные солнечные батареи небольших размеров, а внедрение различных композиционных материалов -- уменьшить массу спутников. Значительный прогресс ожидается и в области разработки бортовых ЭВМ на специализированных БИС (больших интегральных схемах), обеспечивающих высокоскоростную коммутацию при ретрансляции информационных потоков. Применение методов многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), который основан на использовании широкополосных сложных сигналов, несомненно, способствует успешному развитию спутниковых систем связи.

В космических системах, решающих задачи персональной связи, используются спутники, которые могут находиться на различных орбитах.

Современные спутники имеют геостационарную орбиту. Это означает, что угловая скорость движения спутника равна скорости вращения земли по величине и направлению. Это значит, что относительно любой точки на земле, спутник "висит" неподвижно. Высота, на которой висит спутник, равна примерно 36 тысячам километров. Благодаря постоянному положению спутника, для приёма сигнала с него не надо перестраивать антенну. В течение всей своей жизни спутник будет находиться в одном и том же направлении от вас. Число мест на геостационарной орбите, где сегодня обитают спутники телевизионного вещания, ограничено. Сегодня таких мест около четырёхсот. В каждом месте, в каждой точке, могут висеть сразу несколько спутников, даже более десяти. Чтобы спутники не мешали друг другу помехами, их частоты вещания, зоны обслуживания и рабочие каналы выбираются разбрасываются в определённых диапазонах. Сегодня спутники регулярно выводятся на орбиту и сводятся с неё. Это связано не только с истечением срока службы спутников, который колеблется от пяти до семи лет, но и с моральным старением оборудования, а также с поломками.

Луч- диаграмма направленности, определяет зону покрытия. Основная характеристика принятия передач со спутника. У разных тpанспондеpов спутника диаграммы могут быть разные.

C-диапазон - диапазон C сантиметровый (4GHz) используется на старых спутниках и отечественным вещанием. Имеет очень широкие лучи. С точки зрения простого потребителя на нем пока можно смотреть некодиpованное телевидение.

Ku-диапазон - диапазон 10.700-12.750GHz наиболее популяpен для пpямого спутникового вещания в этом диапазоне смотpят пpедачи 95% зpителей.

Кроме геостационарных спутников, могут использоваться ещё и так называемые низколетящие спутники. Разница между ними в том, что при применении низколетящих спутников связь организуется по принципу цепочки. Над землёй летают сотни спутников, сообщающихся между собой. При приёме данных с низколетящих спутников не обязательно иметь огромную параболическую антенну. Хватит и такой, что используется в сотовых телефонах, так как спутники излучают сигналы на очень высокой частоте. Преимущества использования низколётных спутников очевидны - в космос можно запустить восемь сотен сателлит, которые не будут мешать друг другу и будут равномерно распределять между собой всю полосу каналов, спутники висят низко, покрывают малую площадь большой мощностью передатчиков, а значит с них можно принимать сигнал на маленькую антенку. Работать с низколетящими спутниками дороже, и пока что предпочтение отдаётся геостационарным.

На каждом спутнике работают десятки передатчиков мощностью сотни Ватт. Так как спутник сигналом покрывает достаточно большую площадь земли (пятно диаметром 2000 - 3000 Км), то уровень сигнала в разных точках приёма различен и невысок и измеряется в пиковаттах ( 10-12 Вт).

ДиапазоныПолосы частот, ГГц составляют:

L0,39 ... 155; 1,61 ... 1,71

S1,93 ... 2,70

C3,40 ...5,25; 5,725 ... 7,075

X7,25 ... 8,40;

Ku10,70 ... 12,57; 12,70 ... 14,80

Ka15,40 ... 27,50; 27,00 ... 50,20

K84,00 ... 86,00

Список литературы

1. Спутниковая связь и вещание. Справочник. - 3-е издание. Под редакцией Л.Я. Кантора. - М.: Радио и связь, 2007.

2. Ермилов В.Т. Международное регулирование применения земных станций спутниковой связи типа VSAT. - М.: Радио и связь, Горячая линия Телеком, 2009.

3. Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи. Курсовое проектирование. Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1999.

4. Маковеева М.М., Сорокин А.С. Проектирование систем спутниковой связи и спутникового ТВ вещания. Учебное пособие. МИС, 1999.