18 мая 2017

Что такое спутниковый интернет?

Особенности и преимущества получения доступа во всемирную сеть посредством спутниковой связи

Оборудование для спутникового интернета

Сегодня интернет сопровождает нас в любом месте, позволяя быстро найти необходимую информацию, проложить маршрут или связаться с близкими. Несмотря на развитость современных GSM сетей и наличие подключения к сети практически в каждом доме, есть места, где доступ в интернет затруднен, совсем не возможен или просто не рентабелен, например: в открытом океане, в тайге или пустыне, а также в отдаленных населенных пунктах. Появление спутникового интернета сильно облегчило жизнь путешественникам, ученым и жителям удаленных от цивилизации районов.

Что такое спутниковый интернет

Спутниковый интернет – это способ передачи данных и обеспечения доступа к глобальной сети интернет с использованием технических средств спутниковой связи, а именно искусственных спутников в роли ретрансляторов и наземных терминалов приема и передачи сигнала

История возникновения спутникового интернета

SatellitesСтановление спутниковой связи, а впоследствии и спутникового интернета началось в 60х годах 20 века вместе с началом активного освоения космоса, ознаменованного запуском первых спутников. В 1964 году была образована организация Intelsat (International Telecommunications Satellite organization), которая уже в 1965 году запустила «Early Bird» - первый коммерческий спутник. СССР не вступил в организацию и разрабатывал собственную спутниковую программу, запустив спутник связи «Молния-1».

Через 30 лет были предприняты первые попытки организации глобального доступа в интернет посредством спутниковых технологий, но они не увенчались успехом из-за дороговизны оборудования и невероятных тарифов для простых пользователей. Развитие технологий и их удешевление внесло свои коррективы, и теперь спутниковый интернет не является чем-то удивительным и новым. Все больше спутников выводятся на орбиту, увеличивается зона покрытия, производительность и качество связи. Сегодня интернет доступен в любом уголке планеты, при условии наличия антенной спутниковой системы.

До сих пор ведущие технологические компании ищут способы совершенствования технологий спутниковой связи и обеспечения доступом в интернет каждого жителя Земли, вкладывая миллиарды долларов в новые амбициозные проекты спутниковых группировок.

Виды подключения к спутниковому интернету

Односторонний спутниковый интернет представляет собой систему, состоящую из спутниковой антенны, LNB-преобразователя, платы и подключения к интернету. Такой вид подключения сравнительно дешев и прост в подключении и установке. Принцип работы такой системы заключается в асимметричной передаче информации: пакеты с пользовательского компьютера передаются посредством наземных сетей, а принимаются антенной пользователя.

Такой тип подключения к спутниковому интернету подойдет для просмотра веб-страниц, использования браузерных приложений, скачивания данных, однако для загрузки и пересылки данных пользователем такой вид доступа неэффективен. Также следует обратить внимание на качество услуг наземной связи: при их низкой производительности будет снижена эффективность спутникового интернета в целом.

Преимущества асимметричного (одностороннего) доступа:

Асимметричное подключение
  • Относительная дешевизна оборудования и тарифов;
  • Простая и легкая в монтаже конструкция;
  • Большой входящий трафик на приемлемой скорости;
  • Возможность быстрой смены провайдера.

Недостатки асимметричного доступа:

  • Необходимость подключения к наземной коммуникационной сети;
  • Качество сигнала зависит от погодных условий;
  • Сложная организация многопользовательского доступа.

Двустороннее спутниковое подключение, или симметричное, обеспечивает прием и передачу информации на спутник непосредственно с пользовательского устройства при помощи специального оборудования. Для симметричного доступа к сети интернет необходимо установить спутниковую антенну, LNB-преобразователь, BUC-передатчик и спутниковый терминал. В отличие от аппаратной составляющей одностороннего доступа, двусторонний требует подключения более дорогостоящих и сложных устройств. Установка и подключение спутникового интернета в таком случае осуществляется исключительно профессионалами.

Однако симметричный доступ в интернет позволяет подключиться к сети большому количеству пользователей, не требует наличия других каналов связи, настройкой оборудования занимается оператор, а абоненту остается совершить минимальное количество простых действий для завершения настройки.

Преимущества симметричного (двустороннего) доступа:

Симметричное подключение
  • Полная независимость от наземных коммуникационных систем;
  • Простая организация многопользовательского доступа;
  • Высокая скорость передачи данных в обоих направлениях.

Недостатки симметричного доступа:

  • Задержка данных до 800 мс;
  • Дороговизна оборудования и тарифов;
  • Необходимость привлечения квалифицированных специалистов для монтажа и настройки антенной системы.

Диапазоны и зоны покрытия

Спутники связи различных компаний вращаются на различных орбитах: от низкой околоземной (400-1200 км) до геостационарной (36 000 км). Чем ближе к Земле располагается спутник, тем более приближенное качество связи к наземным сетям имеет спутниковый интернет, но низкая орбита имеет один существенный недостаток – для полного покрытия необходимо большее количество спутников. Например, новая группировка низкоорбитальных спутников OneWeb будет запускать 648 аппаратов для обеспечения полного покрытия Земли.

orbit-satelit.pngСреднеорбитальные спутники обеспечивают приемлемую задержку для видеосвязи и других приложений, использующих двустороннюю связь. А спутники на геостационарной орбите, хотя и имеют широкую и стабильную зону покрытия, находятся слишком далеко от Земли, чтобы обеспечить быструю работу некоторых приложений, особенно для двусторонней коммуникации из-за серьезной задержки в передаче данных. Еще одним серьезным недостатком геостационарных спутниковых группировок является ухудшение уверенности сигнала с приближением к полюсам, так как на высоких широтах сигнал скользит по поверхности Земли, вынуждая использовать более высокие антенны.

Кроме различий в местоположении спутников на земной орбите, также различаются и диапазоны, в которых они осуществляют трансляцию сигнала.

  • C-диапазон сантиметровых длин волн в полосе от 3,4 и 7 ГГц отличается наибольшей стабильностью и независимостью от погодных условий. Для приема сигнала в C-диапазоне необходимы антенны размером 2,5-3,5 м, что может доставить определенные неудобства в установке.
  • Ku-диапазон простирается в полосе частот от 10,7 до 18 ГГц и имеет более короткую длину волны по сравнению с C-диапазоном, что позволяет использовать небольшие параболические антенны диаметром до 1 м.
  • Ka-диапазон – диапазон частот сантиметровых и миллиметровых волн и применяется в связи с тем, что предыдущие два диапазона уже не имеют достаточно места. Полосы частот Ka-диапазона: от 18,3—18,8 до 19,7—20,2 ГГц по линии Земля-спутник, от 27,5 до 31 ГГц по линии спутник-Земля.

Российские и азиатские спутники поддерживают работу в диапазонах C и Ku, освоение Ka-диапазона находится на начальном этапе. Сейчас на многих проектируемых российских спутниках предусмотрен Ka-диапазон, но когда и каким образом будет осуществляться вещание в этом диапазоне пока неизвестно. Однако антенны с трансивером Ka-диапазона уже устанавливаются пользователям.

Спутниковое оборудование

Антенна

Самое главное устройство для организации доступа к спутниковому интернету – антенна, которая обеспечивает ретрансляцию через спутники. Спутниковые антенны бывают нескольких типов:

  • Зеркальные антенны являются самым широко распространенным типом спутниковых антенн и находят применение как в домашних хозяйствах, так и в крупных научных центрах. Такого типа антенны также используются терминалами VSAT (спутниковый терминал с малой апертурой).Диаметр антенн варьируется от 10 см до 100 м. sat-antenna2.jpgВ зависимости от конструкции зеркальные антенны классифицируются на:
    • Прямофокусные (или осесимметричные) представляют собой симметричное зеркало с точкой фокуса на оси симметрии перед ним. Такие антенны используются в составе мобильных спутниковых станций (небольшого диаметра) или стационарных систем связи.
    • Офсетные антенны, или антенны со смещенным облучателем, устанавливаются почти вертикально, что снижает влияние осадков и позволяет избежать скопления мусора на поверхности отражателя, который для обеспечения качественного доступа в сеть должен быть чистым.
  • a9bd0e6d3213f01695868955ab324470.jpgФазированные антенные решетки. Антенны на основе ФАР позволяют создать мобильные устройства компактных размеров для использования в составе подвижных и носимых станций, но они сложны в разработке и в связи с этим стоят весьма дорого. Спутниковые терминалы с использованием фазированной антенной решетки функционируют в Ka и Ku диапазонах. Примерами антенн с использованием ФАР могут послужить терминалы BGAN.

Преобразователь LNB (Low Noise Block) представляет собой небольшой аппарат, который должен располагаться в месте фокуса зеркальной антенны. Устройство конвертирует электромагнитный сигнал в электрический и передает его на принимающее устройство. Конвертеры для спутникового интернета работают в диапазонах 10,7-11,7 ГГц и 11,7-12,75 ГГц.

DVB карта – это устройство для расшифровки сигнала со спутника, при ее покупке необходимо обращать внимание на ее тип, так как для высокоскоростного спутникового интернет соединения потребуется карта со своим MAC-адресом и специальным ПО. DVB карты бывают программными и аппаратными, внешними и внутренними.

Наиболее надежным оборудованием спутниковой связи на сегодня считаются устройства американского производства, например, компаний Hughes, Cobham, KVH и другие.

Идентификация абонента

Идентификация абонента необходима для того, чтобы из общего потока всех поступающих со спутника сигналов пользователь получил необходимый трафик. Для выделения своих данных из общего потока, пользователю присваивается PID (Program ID или программный идентификатор). PID представляет собой десяти или шестнадцатизначное число, сообщаемое оператором абоненту.

Также используется и традиционные способ идентификации по MAC-адресу или IP-адресу. Пользовательское устройство принимает только те пакеты данных, которые соответствуют его MAC-адресу, а всю остальную игнорирует.

При двустороннем обмене данными IP-адрес автоматически привязывается к MAC-адресу устройства. Если же доступ односторонний, то абонент должен будет самостоятельно сообщить оператору услуг связи MAC-адрес спутниковой платы.

Скорость передачи данных

artificial satellitesСкорость передачи данных при использовании услуг спутникового доступа в интернет зависят от многих параметров, но основными являются:

  • Расстояние до спутника – чем спутник дальше, тем больше задержка;
  • Погодные условия – осадки могут снизить скорость передачи данных;
  • Видимость спутника относительно антенны.

На сегодняшний день скорость спутникового интернета составляет в среднем около 4-5 Мбит/с при выборе тарифа в среднем ценовом диапазоне.

Преимущества и недостатки спутникового интернета

Подключение спутникового интернета доступно всем желающим, так как его стоимость значительно снизилась. Сегодня за пределами больших городов по всей России можно увидеть тарелки спутниковой связи на многих домах, путешественники используют мобильные терминалы, интернет появляется в междугородних поездах и автобусах. Среди преимуществ технологии стоит особенно отметить простоту монтажа и подключения к сети, широкий охват, автономность, единую информационную среду, подбор конкретного решения для каждого клиента.

Конечно, у спутникового интернета до сих пор есть такие недостатки, как дороговизна оборудования, необходимость разрешения на использование оборудования радиосвязи, задержка на канале и некоторые другие. Но, несмотря на эти минусы, спутниковый интернет часто является единственным способом связи с внешним миром в труднодоступных для прокладки интернет-кабеля местах или где нет сотового покрытия.