Технология для магистральных спутниковых сетей

В качестве основы для спутниковой магистральной транспортной сети предлагается использовать оборудование системы пакетной передачи информации «LINKWAY» компании «ViaSat» (США) по протоколу АТМ через спутник-ретранслятор . АТМ - технология является основой для построения Широкополосных Цифровых Сетей с Интеграцией Служб - Ш-ЦСИС Broadband Integrated Service Digital Network - B-ISDN и создает единую среду способную передавать все виды трафика: речь, видео, трафика данных и т.д.

Принцип действия системы «LINKWAY»
Система спутниковой связи «LINKWAY» представляет собой полносвязную сеть передачи цифровой информации с динамическим перераспределением ресурсов сети между отдельными станциями. В качестве транспортного протокола в спутниковой сети используется впервые АТМ. Каждая станция сети выполняет роль коммутатора-АТМ и является универсальной точкой входа в глобальную сеть АТМ, объединяющую все станции «LINKWAY».

Множественный доступ к спутниковому ретранслятору по принципу DAMA/FTDMA (Freqency/Time Division Multiple Access) с частотно-временным разделением каналов и динамическим выделением требуемой полосы для передачи информации регулируется протоколом, разработанным фирмой «ViaSat».

Агрегатная (групповая) несущая, используемая всеми станциями сети, организована в виде временных кадров TDMA, состоящих из тайм-слотов, внутри которых передаются пакеты информации по протоколу АТМ. Единицей выделяемого ресурса в несущей является тайм-слот - временной интервал фиксированной длительности.

Для доступа к ретранслятору земные станции абонентов используют различное количество тайм-слотов, динамически выделяемых или статически предписанных станции. Все станции сети работают с одинаковой скоростью модуляции, т.е. если максимальная скорость передачи в сети составляет, например, 2,5Мсимв/c, то каждая станция способна принимать и передавать информацию с такой же скоростью.

Однако, количество тайм-слотов, выделяемых в цикле передачи той или иной станции может меняться, в зависимости от потребностей станции. Протокол выделения ресурса позволяет осуществить очень быстрое выделение емкости общего ресурса "по требованию", с последующим ее высвобождением и передачей другой станции.

В дополнение к полному динамическому распределению емкости, оператор при конфигурировании системы может заранее распределить между станциями сети часть емкости (например, для гарантированного обслуживания телефонного трафика в реальном масштабе времени), определить виртуальные каналы (VC- Virtual Circuits) для обеспечения гарантированной скорости передачи (CBR), задать систему приоритетов при динамическом выделении емкости - для безусловного выделения емкости при включении видеоконференции и т.п.

Таким образом, протокол предоставления ресурсов позволяет максимально эффективно использовать коллективную полосу пропускания системы связи.
Основными достоинствами предлагаемой спутниковой сети «LINKWAY» являются:

• гибкость топологии сети ("Звезда", полносвязная сеть, закрепленные каналы, выделенные независимые группы пользователей)
• установление каналов передачи данных по требованию в режиме доступа к спутнику-ретранслятору FTDMA (частотно - временное предоставление каналов по требованию)
• малая задержка трансляции информации пользователя через спутниковый сегмент (один скачок)
• возможность интеграции сервисов передачи данных, телефонии, факсимильных сообщений и видео
• модульная структура сети, позволяющая наращивание количества станций в сети, а также расширение спутникового ресурса
• использование пакетных транспортных протоколов (АТМ, Frame Relay, IP), обеспечивающих статистическое сжатие голоса и данных и экономию частотного ресурса спутника-ретранслятора
• возможность перераспределение ресурса агрегатного канала, в зависимости от интенсивности трафика пользователей
• использование протоколов коммутации каналов для телефонии Е1 -ISDN, T1 - ISDN
  

  Проект построения магистральной спутниковой сети
  В настоящее время ФГУП «Космическая Связь» на основании ТТЗ, утвержденного Заместителем министра РФ по связи и информатики, совместно с ЦНИИС, ООО «Свит», «Гипросвязь» разработали Системный Проект и приступают к реализации спутниковой мультисервисной телекоммуникационной сети Дальневосточного Федерального округа. Целью создания этой спутниковой сети является обеспечение скоординированного развития инфраструктуры сети связи общего пользования и цифрового телевещания Дальневосточного Федерального округа в интересах его населения и администрации .
  
  В качестве основы для спутниковой магистральной транспортной сети Дальневосточного Федерального округа предлагается использовать оборудование системы «LINKWAY» компании «ViaSat» (США) Оператором этой спутниковой сети будет ЗАО «Востокинфокосмос» с центром управления в г. Хабаровске. ЗАО «АмРуссТел» является партнером ЗАО «Востокинфокосмос» при инсталляции этой спутниковой сети.

  Технология для корпоративных спутниковых сетей

  Спутниковая вещательная VSAT технология
  Анализ сравнительной эффективности использования полосы частот на спутнике-ретрансляторе в различных связных сетях VSAT показал, что спутниковая вещательная технология в небольших сетях (10-20 ЗС) имеет существенные преимущества по сравнению с сетями на основе технологии DAMA (в частном режиме PAMA) и обычными сетями с закрепленными дуплексными каналами (технология SCPC).
  
  Спутниковая вещательная сеть включает центральную станцию сети спутниковой связи (ЦЗС), региональные станции (VSAT ЗС), а также терминалы сетевого доступа к наземным сегментам сети на основе технологии FR или АТМ, расположенные как правило на ЦЗС и на VSAT ЗС.
  
  Центральная ЗС и региональные VSAT ЗС формируют через спутник-ретранслятор групповые симплексные каналы связи таким образом, чтобы создать спутниковую виртуальную сеть с коммутацией пакетов по протоколу FR или АТМ.
  
  Терминалы пакетного доступа на основе технологии FR или АТМ обеспечивают формирование необходимого числа виртуальных логических каналов для протокола FR - PVC (Permanent Virtual Circuit), а для протокола АТМ - VC ( Virtual Circuit) с гарантированной пропускной способностью (для протокола FR - CIR, а для протокола АТМ - CBR) и необходимой топологией ( звезда, радиально-узловая схема, полносвязная группа и др).
  
  Технология пакетной передачи информации FR или АТМ обеспечивает передачу интегрированного трафика (голос, видео, передача данных, межкомпьютерный обмен и др.) и их динамическое перераспределение внутри заданной полосы частот PVC или VC канала.
  
  Таким образом, любая, например, радиально-узловая топология сети, реализуется на числе несущих (числе радиосигналов на одной несущей частоте) равном числу известных сетевых технологиях построения корпоративных систем на основе дуплексных каналов SCPC VSAT требуемое число несущих как правило в 2-3 раза больше.

  Пример реализации вещательной спутниковой технологии Frame Relay
  Российской компанией ЗАО «АмРуссТел» совместно с ГП "Космическая связь", ЗАО "Демос-Интернет" и ЗАО "Контакт" в декабре 2000г. была введена в опытную эксплуатацию спутниковая сеть высокоскоростного доступа (ССВДИ) в Интернет на основе технологии FR c предоставлением услуг IP-телефонии и IP-видео на базе спутника-ретранслятора "Экспресс-6А" в т.с. 80гр. В.д.
  
  Сеть построена на базе установленных компанией «АмРуссТел» на территории Якутии спутниковых станций VSAT-NEXTAR и управляющей станции HUB ГП "Космическая связь" в г. Дубне.
  
  Топология сети соответствует "звезде" с центром в г. Дубне. IP-трафик, исходящий из сети Интернет, передается через HUB станцию одновременно всем потребителям спутниковой сети VSAT в групповом высокоскоростном (на скорости 1536кбит/c) канале по протоколу Frame Relay. IP-трафик запросов от потребителей спутниковой сети VSAT в сеть Интернет передается на HUB в отдельных запросных каналах (на отдельных несущих) на скоростях (32-128кбит/c) также по протоколу Frame Relay. Сетевым оборудованием, реализующим инкапсуляцию IP-протоколов во FR-протокол, являются маршрутизаторы Cisco3640, 2514, 1605, 1750.
  
  В качестве стека протоколов при работе с Интернет применяется IP/Ethernet/FrameRelay/UDP/RTP/RSVP. Для отдельных потребителей в исходящем групповом FR-канале организованы отдельные логические каналы PVC1....N и зарезервирована минимальная скорость обмена (CIR1...N(64)..- Committed Information Rate), что позволяет обеспечить заданное качество в отдельных виртуальных каналах в отличие от чисто IP-сетей.
  
  Динамическое перераспределение выделенной полосы частот между каналами речи и данных при использовании протокола FR и использование алгоритмов статистического уплотнения (при передаче особенно телефонного трафика в общем потоке) позволяет эффективно использовать ресурсы спутника-ретранслятора в сетях с FR-технологией.

  Пример реализации вещательной спутниковой технологии АТМ
  В настоящее время компания «АмРуссТел» совместно с российской компанией "ПОЛИКОМ" и казахстанскими компаниями "Востоктелеком" и "Индустриальные Технологии" приступила к реализации проекта создания спутниковой сети на территории Казахстана на основе вещательной АТМ - технологии.
  
  В качестве наземных средств коммутации АТМ трафика в сети предлагается использовать оборудование российской фирмы ГНПО "ОРИОН" и НПП "ПОЛИКОМ".
  
  В качестве спутниковой транспортной сети для Казахстана предлагается использовать спутниковые станции Ku-диапазона российского производства с антеннами диаметром 3,7м и модемное оборудование для пакетной передачи информации по протоколу АТМ по вещательной технологии через российский спутник-ретранслятор "ЭКСПРЕСС-А №2" в позиции 80гр. восточной долготы.
  
  Статистическое сжатие пакетов АТМ на ЦЗС позволяет эффективно использовать коллективную полосу пропускания на спутнике-ретрансляторе. Управление ресурсами сети и работой периферийных станций осуществляет центральная управляющая земная станция (ЦЗС), уже установленная в г. Алматы. В силу полной унификации оборудования, роль ЦЗС может выполнять любая станция в составе сети. Присвоение какой-либо станции статуса центральной осуществляется программным способом при загрузке конфигурации. В сети предусмотрена резервная ЦЗС, установленная в г. Астана, которая автоматически возьмет на себя функции центральной в случае выхода из строя основной ЦЗС.
  
  Во время проведения выставки «KITEL2002» 04-07.06.02г компаниями «АмРуссТел» и "ПОЛИКОМ" для президента Казахстана было продемонстрировано высокоскоростное подключение гг. Алматы и Астаны к сети ИНТЕРНЕТ на скорости 512кбит/c и к телефонной сети в г. Москве по протоколу АТМ, а также была проведена спутниковая АТМ-видеоконференция между гг.Астана, Алматы по протоколу АТМ на скорости 384-512кбит/c с очень высоким качеством через спутник-ретранслятор "ЭКСПРЕСС-А №2" на скорости 2,048Мбит/c.

  
  
  

  Спутниковая технология DAMA SCPC - NEXTAR-BOD

  NEXTAR VSAT (BOD)- это полностью интегрированная Система спутниковой связи производства фирмы NEC (Япония). Система NEXTAR BOD (Bandwidth On Demand - Диапазон по Требованию) компании NEC является передовой спутниковой сетью SCPC (Single Carrier Per Channel - Одна несущая на канал) DAMA VSAT, которая обеспечивает связь по типу "каждый с каждым", полностью двухстороннюю передачу голосовых и факсовых сообщений с качеством, соответствующим стандарту дальней связи, передачу данных голосового диапазона и передачу высокоскоростных данных по спутниковому каналу.
  
  NEXTAR BOD поддерживает режимы передачи данных и голосовых сообщений РАМА (многостанционный доступ с постоянным предоставлением канала) и DAMA (многостанционный доступ с предоставлением канала по требованию). Система NEXTAR BOD может быть использована как для передачи голосовых сообщений, так и для передачи данных в режиме pipeline.
  
  NEXTAR BOD предоставляет спутниковые каналы в режиме DAMA с различными скоростями передачи данных в зависимости от требования пользователя.
  
  CL CH CARD (Карта передачи данных или карта свободного канала) поддерживает скорости синхронной передачи данных от 9,6 кбит/с до 2,048 Мбит/с.
  VO CH CARD (Карта канала передачи голосовых сообщений) поддерживает передачу голосовых сообщений при компрессии 16кбит/c и 32кбит/c и асинхронную передачу данных. Асинхронный интерфейс поддерживает скорости передачи данных от 0,6 кбит/с до 14,4 кбит/с.
  
  Такие усовершенствования системы NEXTAR BOD, как алгоритм низкоскоростного кодирования и декодирования голоса реализованы путем модернизации программного обеспечения, загружаемого по спутниковому каналу с узловой станции.

  Пример реализации спутниковой технологии DAMA SCPC NEXTAR BOD
  В Республике САХА (Якутия) и Иркутской области наша компания построила ведомственную спутниковую сеть телефонной связи и объединенную сеть ЛВС различных подразделений АК "АЛРОСА в пунктах, где установлены наши спутниковые станции системы NEXTAR-BOD:
  
  - Мирный, Айхал, Удачный, Анабар. Ленск, Нюрба, Якутск, Иркутск, Бодайбо, Саскылах, Юрюнг-Хая.
  
  Наша компания организовала подключение локальных вычислительных сетей (ЛВС) подразделений АК "АЛРОСА" и отдельных школ на территории Республики САХА (Якутия) к сети ИНТЕРНЕТ в городах и поселках на территории, где установлены спутниковые терминалы NEXTAR BOD, к которым могут быть подключены либо непосредственно, либо через радиосистему удаленного доступа несколько ЛВС, а также телефонные АТС либо отдельные телефоны.
  
  Все установленные спутниковые терминалы NEXTAR (VSAT) соединяются через спутник-ретранслятор "ЭКСПРЕСС-А" №2 с управляющей спутниковой станцией (HUB) с диаметром антенны 12м Государственного Предприятия "Космическая Связь" в г. Дубна (московской обл.), которая подключена к высокопроизводительному серверу ИНТЕРНЕТ компании "ДЕЙМОС-ИНТЕРНЕТ" и к телефонной сети компании "Глобал Один".

  СПУТНИКОВАЯ ЦИФРОВАЯ ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩАЯ ПЕРЕВОЗИМАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ СТАНЦИЯ SNG-ERA FLYAWAY

  с ГП Космическая связькомпания «АмРуссТел» организует закрепленные цифровые каналы, а также спутниковые каналы, предоставляемые по требованию. Среди операторов, использующих сети «АмРуссТел», такие известные компании связи, как «Глобал Один», «Инфотел» и др. Компания «АмРуссТел» установила и осуществляет обслуживание спутникового телепорта в г. Москве, а также спутниковых станций европейских телевещательных компаний «EBU» и «Westdeutscher Rundfunk».

  Компания «АмРуссТел» имеет и готова предоставить в аренду заинтересованным организациям спутниковую цифровую приемо-передающую перевозимую телевизионную станцию SNG-ERA FLYAWAY производства США для передачи через спутниковые каналы оперативной информации об общественно значимых событиях (предвыборные мероприятия, спортивные соревнования, чрезвычайные ситуации и др.). Через эту станцию возможна также организация каналов телефонной связи и канала данных.

  Станция SNG-ERA FLYAWAY обеспечена автономным питанием и может быть развернута в течение трех часов для ведения репортажей из любой точки России. Станция сертифицирована в международных организациях спутниковой связи «Евтелсат» и «Интелсат». Имеется также разрешение Госсвязьнадзора для развертывания ее и работы на всей территории России. Передача и прием сигналов телевидения и телефонии осуществляется в аналоговом или цифровом режиме через любой из спутников связи «Экспресс» («Горизонт»), «Евтелсат», «Интелсат» и др.