Супутниковий зв’язок

SCPC - виділені канали

"Класичне" підключення віддаленої базової станції стільникового зв'язку через супутник - підключення за технологією SCPC.

SCPC – це технологія виділених супутникових каналів «крапка-крапка». Для організації каналу встановлюються дві земні станції: одна на вузлі мобільного оператора, інша - на віддаленому об'єкті. На обох станціях каналоутворюючим обладнанням є супутникові модеми, які безпосередньо зв'язуються один з одним через супутник. Для передачі та для прийому в кожному напрямку використовується окрема частота (Single Channel Per Carrier – один канал на несучу). Інтерфейс модемів з боку кінцевого обладнання - послідовний цифровий канал Е1 (протокол G.703), як правило, дробовий (не всі 32 тайм-слоти, а лише кілька). Таким чином, Е1 від контролера базових станцій виноситься через супутник віддалений об'єкт.

Зазвичай через супутник потрібно підключити не одну, а кілька БС. Тобто завданням оператора найбільше відповідає супутникова мережа «зірка». За технологією SCPC така мережа будується з урахуванням окремих каналів «точка-точка». На Центральній станції мережі на кожен напрямок має бути встановлений окремий модем. Радіочастотне обладнання (антена, що підвищує конвертер-підсилювач потужності, знижує малошумний конвертер) використовуються разом декількома модемами.

Мережа Mesh-«мультізірка»

Альтернатива попередньому рішенню - підключення віддалених БС через повнозв'язкову супутникову мережу (Mesh) TDM/FTDMA. Початкові витрати істотно нижчі, зате трохи вищі за вартість супутникових каналів зв'язку.

На вузлі стільникового оператора встановлюється абонентська станція повнозв'язкової супутникової мережі (Mesh), але ввіддалених об'єктах - такі самі абонентські станції. У такій мережі буває до кількох сотень станцій, які можуть зв'язуватися одна з одною за принципом "будь-який і будь-який". Усі станції мережі використовують одну частоту на супутнику, поділяючи її за часом. Поділом загального каналу «відає» центральна станція мережі («хаб») - вона передає всім абонентським станціям єдині сигнали тимчасової синхронізації, аналізує потреби у доступі до загального каналу і розподіляє пропускну спроможність каналу з-поміж них. Під керуванням одного хаба можуть працювати відразу кілька мереж Mesh, кожною з яких виділяється своя смуга частот на супутнику.

Ця смуга ділиться між станціями однієї мережі Mesh статично (тоді виходить мережу з віртуальних виділених каналів) чи динамічно (залежно від миттєвих потреб кожної станції).

Оскільки абонентські станції мережі Mesh можуть зв'язуватися через супутник за принципом "кожний з кожним", на основі цієї технології можна будувати мережі "зірка". Виходить «вкладена зірка» або «мультізірка». Центром "великої" зірки є "хаб" супутникового оператора, центри "малих" зірок - центральні станції клієнтів, кожна з яких працює на кілька віддалених станцій. Клієнтський трафік локалізований у «малих» зірках, у «великій» зірці – трафік керування.

У мережах Mesh фізичні канали поділяються між кількома станціями у часі, тому дані передаються не безперервним потоком, як і SCPC, а пакетами. Для передачі пакетів використовується протокол Інтернету (IP). Інтерфейс супутникової станції Mesh з боку кінцевого обладнання - IP Ethernet. Цією обставиною визначаються як переваги, і недоліки даного технічного рішення.

Мережа Star – «зірка»

Наступнерішення використовується лише великими стільниковими операторами, яким необхідно підключити через супутник дуже багато віддалених БС - будівництво власної супутникової мережі TDM/FTDMA «зірка» (Star).

Технологія більш відома як «двонаправлений супутниковий Інтернет» (він «двосторонній», «симетричний» або «дуплексний»). Мережа складається з центральної станції – «хаба» та безлічі абонентських станцій. На «хабі» встановлена антена великого діаметра (4,5…7,0 м), передавач великої потужності (100…400 Вт) та високоінтелектуальна система керування. Завдяки цьому як абонентські станції використовуються так звані «малі» земні станції супутникового зв'язку (МЗССС) з антенами 1,2…2,4м, передавачами 1…4 Вт і відносно простими та дешевими абонентськими терміналами. Всі абонентські станції приймають дані від "хаба" на одній частоті, в єдиному безперервному цифровому потоці, вибираючи "свої" дані по службовим заголовкам пакетів. Для передачі від абонентських станцій на «хаб» використовується кілька частотних каналів, кожен із яких ділиться за часом між багатьма абонентськими станціями. Абонентські станції працюють на передачу «спалахами» (burst mode), кожна у відведеному для неї часовому вікні – тайм-слоті. Від спалаху до спалаху передавач абонентської станції може стрибати з одного частотного каналу на інший. Таким чином, "прямий" канал розділений за часом, а зворотний - за часом і частотою. Додатковий поділ за частотою використовується зниження швидкості передачі, і, зменшення розмірів антен і потужності передавачів абонентських станцій. Як правило, в мережах Star працює від кількох сотень до кількох тисяч абонентських станцій.

Контролер базових станцій підключається до хабу. На віддаленихоб'єктах встановлюються абонентські станції та оптимізатори трафіку. Переваги та недоліки ті ж, що й у підключення до супутникової мережі Mesh, крім того:

Позитивні якості:

Дуже мала вартість обладнаннявіддаленої супутникової станції (150 ... 200 тисяч рублів, крім оптимізатора)
Компактна земна станція(від 1,2 м)
Швидке підключення.Монтаж та запуск станції займають зазвичай не більше одного робочого дня.
Спрощена процедура отримання дозвільних документівна віддалені станції

Недоліки:

Висока вартість «хаба»: дороге та громіздке обладнання, великий обсяг проектних та загальнобудівельних робіт
Складна процедура отримання дозвільних документівна експлуатацію «хаба»
Найбільша вартість супутникового каналу зв'язку у розрахунку на 1 Мбіт/сек корисної швидкості. У мережах Star, як правило, використовуються схеми модуляції та перешкодозахисні коди, розроблені для супутникового цифрового телебачення DVB-S. Вони дозволяють використовувати абонентські станції з дуже маленькими антенами, проте передбачають великий обсяг службових і контрольних даних. «Оверхід» DVB становить до 17% від загальної швидкості каналу.

Підключення віддаленої АТС через супутник.

Через супутник можна підключити сільську АТС до міської (опорної) АТС або підключити до основної АТС абонентський винос.

SCPC - виділені канали

«Класичне» підключення віддаленої АТС через супутник – за технологією SCPC. Це технологія виділених фізичних каналів «точка-точка». Для передачі та для прийому в кожному напрямку використовується окрема частота (Single Channel Per Carrier – один канал на несучу). Канал організується між двомаземними станціями: до однієї з них підключається опорна АТС, до іншої – віддалена мала АТС або абонентський винос. Каналоутворювальним обладнанням є супутникові модеми. Інтерфейс модемів з боку кінцевого обладнання – послідовний цифровий канал Е1, повний або дробовий).

Як правило, через супутник необхідно підключити не одну, а кілька віддалених АТС. Тобто завданням оператора найбільше відповідає супутникова мережа «зірка». За технологією SCPC така мережа будується з урахуванням окремих каналів «точка-точка». На Центральній станції мережі кожен напрямок встановлюється окремий модем. Радіочастотне обладнання (антена, що підвищує конвертер-підсилювач потужності, знижує малошумний конвертер) використовуються разом декількома модемами.

Мережа Mesh-«мультізірка»

Альтернатива попередньому рішенню - підключення віддаленої АТС через повнозв'язкову супутникову мережу (Mesh) TDM/FTDMA. Початкові витрати істотно нижчі, зате трохи вищі за вартість супутникових каналів зв'язку.

І на опорній і на віддалених АТС встановлюються абонентські станції повнозв'язкової супутникової мережі (Mesh). Вони працюють під управлінням Центральної станції («хаба») оператора супутникового зв'язку, що діє. Мережі Mesh більш гнучкі, ніж SCPC. На тому самому обладнанні можна організувати канал «точка-точка», клієнтську мережу «зірка» або «мультізірка». На клієнтську мережу ("комірку" Mesh) виділяється своя смуга частот на супутнику. Ця смуга розділяється між станціями «комірки» за часом. Поділ може бути статичним (тоді виходять виділені канали, як у технології SCPC) або динамічним, залежно від миттєвих потреб кожної станції.

Оскільки використовується тимчасовий поділ одного спільногофізичного каналу, передавати дані безперервним потоком (наприклад, Е1) в мережах Mesh не можна. Для передачі пакетів використовується протокол Інтернету (IP). Інтерфейс супутникової станції Mesh з боку кінцевого обладнання - IP Ethernet. Цією обставиною визначаються як переваги, і недоліки даного технічного рішення.

Достоїнства такого рішення:

Можнаефективніше, ніж при використанні технології SCPC, використовувати супутниковий ресурс, динамічно перерозподіляючи його між станціями мережі.
Устаткування для Mesh у загальному випадку дешевше, ніж обладнання для SCPC.
На центральній станції клієнтської мережі Meshне потрібно ставити окремий модем на кожен напрямок, достатньо одного абонентського терміналу. Взагалі центральна станція апаратно нічим не відрізняється від віддаленої станції.
Частотні присвоєння для експлуатації абонентської станції не потрібні
Загалом, для Mesh/SCPC/Hub використовуються антени до 2,4 м і передавачі до 2 Вт (в діапазоні Ku), тому можна оформити дозвільні документи за спрощеною процедурою, як для «супутникового Інтернету».

Недоліки:

Для підключення супутникових станцій до контролера базових станцій та до базових станційпотрібне додаткове обладнання- оптимізатори трафіку
Через те, що потоки Е1, що вимагають постійної швидкості в каналі, передаються каналом з «плаваючою» швидкістю, є ймовірність деяких проблем з якістю зв'язку. Наскільки серйозними будуть ці проблеми залежить від доступної смуги супутникового каналу зв'язку та його завантаженості.

Мережа Star – «зірка»

Якщо великому оператору необхідно підключити через супутникДуже велика кількість віддалених АТС, можливо, виявиться доцільним будівництво власної супутникової мережі TDM/FTDMA «зірка» (Star).

Опорна АТС підключається до центральної станції мережі – «хабу». Це серйозне обладнання з антеною великого діаметра (4,5...7,0 м), передавач великої потужності (100...400 Вт) і високоінтелектуальної системи управління. Завдяки цьому віддалені АТС підключаються через так звані «малі» земні станції (МЗССС) з антенами 1,2…2,4м, передавачами 1…2 Вт та відносно простими та дешевими абонентськими терміналами. Як правило, в мережах Star працює від кількох сотень до кількох тисяч абонентських станцій.

Переваги та недоліки ті ж, що й у підключення до супутникової мережі Mesh, крім того:

Позитивні якості:

Дуже мінімальна ціна обладнання віддаленої супутникової станції (150 ... 200 тисяч рублів, крім оптимізатора)
Компактна земна станція (від 1,2 м)
Швидке підключення. Монтаж та запуск станції займають зазвичай не більше одного робочого дня.
Спрощена процедура отримання дозвільних документів на віддалені станції

Недоліки:

Висока вартість «хаба»: дороге та громіздке обладнання, великий обсяг проектних та загальнобудівельних робіт
Складна процедура отримання дозвільних документів на експлуатацію хаба
Найбільша вартість супутникового каналу зв'язку для 1 Мбіт/сек корисної швидкості.

Для такого підключення не обов'язково мати власну супутникову станцію на опорній АТС. Можна підключитися до «хаба» супутникового оператора, що діє, через публічний Інтернет, по VPN, або безпосередньо, використовуючи існуючу наземну мережу цього оператораабо побудувавши власну кабельну лінію – якщо є така можливість, зрозуміло.