Лекция № 6 Абонентские станции VSAT

Лекция № 6 Абонентские станции VSAT-сетей
Наиболее известный разработчик подобной аппаратуры - фирма Hughes Network
Systems (США). Эта фирма разработала и производит ряд VSAT, назначение и
основные характеристики которых приведены в табл.1. В таблице: TES - Telephony
Earth Station; PES -Personal Earth Station; HES - Hybrid Earth Station; TRES Trunking Earth Station; GES -"GEMINI" Earth Station. Помимо основного
программного обеспечения фирма Hughes Network Systems разработала несколько
дополнений, которые расширяют возможности сети. Это LAN Advantage (для
обеспечения взаимодействия с локальными сетями), IP Advantage (для создания
сетей Internet и для доступа в Internet) и др.
Таблица 1
Параметры Тип
VSAT
Рабочий
диапазон
Скорость
Назначение
TES
Ku
16 кбит/с. или 32 кбит/с
Передача голосовых
данных
PES
Ku
Передача 512 кбит/с Прием Передача
256 кбит/с
интерактивных данных
HES
Ku
Передача от 2,4 кбит/с до
256 кбит/с
Передача
интерактивных данных
TRES
C, Ku
Передача от 32 кбит/с до
2,048 кбит/с
Передача
высокоскоростных
данных
GES
C, Ku
Передача от 9,6
кбит/с до 8,448 Мбит/с
Передача
высокоскоростных
данных
6. 1. Характеристика технологии PES
Технология, основанная на использовании специализированных персональных
наземных станций (Personal Earth Station), использует спутниковый ресурс не
постоянно, а только на время передачи данных (DAMA) и/или обеспечения
телефонного разговора.
Для сетей PES характерны возможности, предоставляемые сетями пакетной
коммутации.
При такой технологии связь любого вида - передача данных и телефонная
(факсимильная) между любой парой абонентов обеспечивается с двумя
спутниковыми переприемами.
Для передачи данных при соединении двух абонентов требуется спутниковый
канал с пропускной способностью от 9,6 кбит/с до 64 кбит/с.
Для каждого установленного телефонного соединения требуется спутниковый
канал с пропускной способностью 5,6 кбит/с.
Данная технология может быть использована при оперировании только через центр
управления системой спутниковой связи (HUB), так как персональная наземная
станция не может работать автономно, без центра управления.
Сети на основе PES-технологии обеспечивают передачу данных и речи и могут
быть сконфигурированы по схеме "точка - точка" или "звезда".
При изменении топологии сети не требуется серьезных затрат, поскольку
оборудование PES-станции сравнительно недорогое.
Однако, при увеличении пропускной способности сети, необходимо приобретать
дополнительное оборудование для наращивания возможности центральной HUBстанции.
Недостатком данной технологии является то, что скорость передачи информации
между любой парой абонентов не может быть больше 64 кбит/с.
Кроме того, на производительность сети PES-станции существенно влияет наличие
направлений с постоянной загрузкой (а не по запросу).
К числу достоинств этой технологии является высокая управляемость со стороны
центральной HUB-станции.
6.2. Характеристика технологии SCPC
При использовании технологии SCPC (одна частота на несущую -"Single
Channel per Carrier" - SCPC) создаются выделенные каналы спутниковой связи
между каждой парой абонентов сети, которым должна быть обеспечена связь. При
наличии 25 абонентов в сети, одним из требований к которой является обеспечение
полной связности по схеме "каждый с каждым", у каждого из 25 абонентов должно
быть установлено 24 модема спутниковой связи, а общее число задействованных в
сети дуплексных каналов связи определяется по формуле:
где:
С-требуемое число каналов и TV-число абонентов в сети. При N=25 число
требуемых дуплексных каналов связи составит
Потребность в спутниковом ресурсе составит при этом
симплексных каналов связи, пропускная способность каждого из которых не может
быть меньше, чем требуется при наибольшей нагрузке, т.е. должна составлять 64
кбит/с.
Для обеспечения разделения каждого спутникового канала на телефонный канал и
канал передачи данных к каждому из спутниковых модемов должен быть
подключен мультиплексор. Общее число таких мультиплексоров у одного абонента
составит 24 (по числу модемов). Кроме того, у каждого абонента должно быть
установлено оборудование, объединяющее 24 канала передачи данных для
подключения к локальной вычислительной сети, и объединяющее 24 телефонных
каналов для подключения к абонентским телефонным аппаратам. Число требуемых
спутниковых каналов и потребность в аппаратуре нарастают при увеличении числа
абонентов в сети квадратично, т.е. при увеличении числа абонентов в 2 раза
затраты возрастают в 4 раза.
Очевидна технико-экономическая нецелесообразность варианта технологии SCPC
при большом числе абонентов. Практически неизвестны случаи в мировой
практике случаи построения полно связных SCPC-сетей с числом абонентов,
превышающим десяток.
6.3. Характеристика технологии HES
Технология, основанная на использовании гибридных земных станций Hybrid
Earth. Гибридные наземные станции обеспечивают реализацию интегральной
спутниковой сети деловой связи (ISBN) фирмы HNS. В этой сети станции HES с
помощью центральной коммутирующей станции объединяются в сеть коммутации
пакетов, что позволяет использовать услуги сетей пакетной коммутации, главной
из которых является обеспечение информационного взаимодействия между
пользователями сети. Сеть обеспечивает режим передачи данных по принципу
"каждый с каждым" между компьютерами, локальными сетями и другим
вычислительным и коммуникационным оборудованием, подключенным к ССС.
Сеть обеспечивает взаимодействие подключенных к ССС компьютеров (в т.ч.
хостов), локальных сетей и коммуникационного оборудования.
Сеть ISBN эффективно использует пропускную способность спутникового
транспондера благодаря применению методов TDM/TDMA -мультиплексирования
с разделением во времени при передаче данных от HUB к HES (исходящий канал outroute) и множественного доступа с разделением во времени при передаче
данных от HES к HUB (входящие каналы - inroutes).
Это дает возможность большому числу HES совместно использовать одну и ту же
полосу частот спутникового транспондера, что обеспечивает высокую
эффективность его использования и низкую стоимость услуг в среднем на одну
HES. Технические характеристики подсистемы передачи данных HES: - скорости
передачи от 1,2 до 256 Кбит/с; - предоставляемые интерфейсы: RS-232, RS-422, V35, 1 OB ASE2 (Ethernet) и Token Ring.
В ISBN сети на базе HES-терминалов поддерживаются протоколы Х.25, TCP/IP,
SNA, IPX и др.
Телекоммуникационные возможности станции HES позволяют создать
территориально распределенные ведомственные телефонные сети,
обеспечивающие телефонную связь между всеми абонентами сети. При этом в
качестве средств связи у абонентов могут выступать:
- телефон:
- телефакс (до 14,4 Кбит/с);
учрежденческая автоматическая телефонная станция (УАТС).
Пользователям телефонных каналов предоставляется возможность подключения
своего оборудования по двухпроводным линиям и четырехпроводному интерфейсу
Е&М (типы 1-5). Абоненты по запросу могут соединяться в сети по схеме "каждый
с каждым". Коммутацию абонентов осуществляет система управления сетью
(СУС). Центр управления производит установление соединения между
телефонными каналами HES-станций, однако дальнейшая передача речевой
информации производится одним скачком через спутник без промежуточных
передач через центр управления.
В системе реализован принцип, когда спутниковые каналы предоставляются по
требованию (Demand Assigned Multiple Access - DAMA) и существуют только на
протяжении сеанса связи. Этот принцип позволяет уменьшить арендуемую для
телефонной связи полосу частот спутникового транспондера.
В гибридной сети могут одновременно функционировать станции PES, TES и HES.
С целью расширения спектра услуг связи могут быть использованы телефонные
ССС типа TES Quantum, расширяющие технические возможности станций TES или
HES. Они предоставляют ряд новых возможностей и обеспечивают:
организацию синхронных некоммутируемых и асинхронных коммутируемых и
некоммутируемых цифровых каналов, пропускной способностью до 64 Кбит/с;
организацию цифровых транкинговых каналов Т1/Е1;
интеграцию ССС в сети ISDN, создавая цифровые каналы 2B+D.
6.4. Характеристика технологии TES
Технология, основанная на использовании специализированных телефонных
наземных станций (Telephone Earth Station), использует спутниковый ресурс не
постоянно, независимо от наличия данных для передачи, как это происходит при
использовании технологии SCPC, а только на время обеспечения телефонного
разговора. Главным достоинством такой технологии является то, что связь между
любой парой абонентов обеспечивается всего с одним спутниковым переприемом.
Для каждого установленного телефонного соединения требуется один дуплексный
спутниковый канал с пропускной способностью 32 или 16 кбит/с.
Передача данных осуществляется одним из двух способов: либо на основе
закрепленных каналов, либо на основе коммутируемых телефонных каналов с
дополнительными модемами.
Выделенный канал передачи данных, организованный с телефонной наземной
станции, полностью идентичен каналу SCPC, причем каждая телефонная плата
может обеспечить только один порт передачи данных. Особенностью такого
варианта является невозможность использования главных преимуществ
телефонных наземных станций.
Во-первых, связь перестает быть односкачковой, так как наличие всего одного
порта данных на телефонной плате заставляет использовать звездообразную или
древовидную SCPC-топологию. Во-вторых, невозможно экономить спутниковый
ресурс, так как канал является выделенным и ресурс занимается даже тогда, когда
данных для передачи нет.
Центральная станция состоит из трех основных частей:
 Внешнее приемо-передающее оборудование;
 Внутреннее оборудование;
 Система Управления Сетью( СУС).
Внешнее приемо-передающее оборудование включает в себя антенну, передатчики(
основной и резервный) и приемники( основной и резервный). Внутреннее
оборудование включает в себя оборудование промежуточной частоты
(обеспечивает преобразование принимаемых сигналов с радиочастоты на
промежуточную частоту) и оборудование основной полосы( обеспечивает
демодуляцию, декодирование принимаемого сигнала, а также обеспечивает
физический интерфейс с для подключения оконечного оборудования наземных
систем передачи). Система Управления Сетью представляет собой
прециализированную рабочую станцию с соответствующим программным
обеспечением и предназначена для мониторинга, управление и конфигурирования
абонентских станций.
С этой станцией по линиям спутниковой связи соединяются абонентские станции
( АС ). Таким образом, структура рассматриваемой ССС—«звезда», т.е. передача
трафика осуществляется только между ЦС и удаленными и удаленными АС.
Непосредственная связь между двумя удаленными абонентскими станциями
невозможна. Если же необходимо передать данные между двумя АС, то на ЦС
осуществляется маршрутизация данных и передача трафика между любой парой
АС обеспечивается с двумя спутниковыми переприемами( «скачками»).
Абонентские станции используют спутниковый ресурс не постоянно, а только на
время передачи данных и/или обеспечения телефонного разговора. Для этого на
время соединения им выделяется для передачи отдельная полоса частот. При этом
в обратнос направлении( с ЦС на АС) данные передаются в групповом сигнале, из
которого АС выбирают ту информацию, которая предназначена данной станции.
АС имеют относительно небольшие размеры антенны( диаметром 1,2- 1,8 м) и
мощность передатчика( 2- 8 Вт). Они состоят из двух основных частей—внешнего
приемо-передающего оборудования и внутреннего блока, к которому
подсоединяется оконечное оборудование пользователей. Небольшие размеры
абонентских станций, простота их установки и эксплуатации позволяют
значительно снизить стоимость их установки и эксплуатации.
Абонентские станции, используемые в рассматриваемой ССС, могут быть трех
типов: PES, TES, HES PES. Ниже приведено краткое описание этих станций.
Абонентские станции типа PES( Personal Earth Station). Станции PES
используются в основном для передачи данных и факсимильной связи между
абонентами с одним или двумя спутниковыми переприемами. При передаче
данных в основном обеспечиваются скорости передачи от 9,6 до 64 кбит/с
( максимум—до 256 кбит/с), которые являются часто достаточными при связи
между отдельными компьютерами, при диалоговых, транзакционных и файловых
передачах небольшой ресурсоемкости, например, между вычислительным центром
и большим количеством удаленных объектов.
Для подключения оконечного оборудования пользователя АС может обеспечивать
различные физические интерфейсы: RS232, RS422, V.35, 10Base2, 10BaseT и др.
Предусмотрена также телефонная связь между телефонным оборудованием,
подключаемым к PES и к ЦС( через один спутниковый переприем). В этом случае
для каждого установленного телефонного соединения требуется один спутниковый
канал с пропускной способностью 5,6 кбит/с. Телефонным абонентам PES
присваиваются номера АТС, подключенной к ЦС. В качестве телефонного
оборудования PES используются автоматические телефонные станции или
отдельные телефонные аппараты.
Устойчивая и качественная телефонная связь между двумя станциями PES
невозможна, так как соединения между ними осуществляются через два
спутниковых переприема. При этом суммарная задержка передачи сигнала между
двумя станциями PES составляет не менее 520 мс( минимальная задержка передачи
сигнала при одном переприеме через спутник-ретранслятор составляет 260 мс). А
рекомендациями МСЭ определено, что для обеспечения устойчивой и
качественной связи телефонной связи суммарная задержка в канале не должна
превышать 400 мс.
Для АС PES больше характерны услуги, предоставлемые сетями пакетной
коммутации( например Х.25)—высокие достоверность передачи информации,
удобство использования благодаря постоянной доступности, «прозрачности»(т.е.
незаметности сложной структуры сети для пользователя), высокому уровню ее
сервисных свойств.
Абонентские станции типа TES( Telephone Earth Station). Абонентские станции
типа TES обеспечивают телефонную коммутируемую спутниковую связь через
один спутниковый переприем так же, как это обеспечивается в обычной наземной
телефонной сети связи одного или нескольких телефонных каналов. При этом для
каждого установленного телефонного соединения требуется один дуплексный
спутниковый канал с пропускной способностью 32 или 16 кбит/с.
Для подключения оконечного телефонного оборудования пользователя
предусматриваются стандартные интерфейсы 2-х или 4-х проводных окончаний
стандартного канала тональной частоты.
Абонентские станции типа HES( Hybrid Earth Station). Абонентские станции HES
предоставляют все возможности персональных наземных станций(PES), а также
обеспечивают телефонную коммутируемую спутниковую связь аналогично
станциям TES. Именно этим и обусловлено название станции—«гибридная».
Однако эти возможности достигаются очень высокой ценой—требуются
гибридные станции, имеющие и телефонный внутренний блок TES, и внутренний
блок PES для передачи данных. Кроме того, требуется большое число
спутникового ресурса по сравнению с технологией персональных наземных
станций из-за того, что передача речи осуществляется на скорости не менеее
16 кбит/с( а не 5,6 кбит/с, как у PES).