Супутниковий інтернет: починаємо з нуля, Гаджети, огляди

Введення

Яка у вас швидкість роботи в інтернет? Тільки не кажіть, що вам її вистачає. Рано, чи пізно, але запити будь-якої людини, а тим більше, організації, починають рости. А без швидкого інтернету сьогодні нікуди. Поки що для робочих груп оптимальний вибір – це виділена лінія до провайдера, але вигідно таке рішення лише до пори – до часу. ISDN, DSL і будь-які інші провідні лінії – не вихід із ситуації. Ви ж будете прив’язані до провайдера товстенною ланцюгом. А провайдер, це така істота, яка і трафік вважає, і швидкість обрізає. У кінцевому рахунку, маючи справу з виділеними лініями, та й з будь-якими іншими проводами, ви ніколи не знайдете швидкий мобільний інтернет. В іншому місті, в чистому полі, або на полярній станції, коли захочете завантажити гігабайтний файл – зрозумієте, що іншого виходу у вас просто немає.

Перший радянський супутник зв’язку “Блискавка” був виведений на орбіту в квітні 1965 р. Супутник мав високоеліптичного орбіту з апогеєм 40000 км, перигеем – 500 км, нахилену по відношенню до екваторіальної площині на кут близько 64 град. Основне призначення супутників цієї серії було у віданні телевізійних передач і здійсненні далекого телефонного і телеграфного зв’язку. Саме з цього супутника почалося регулярне і широке використання супутників для телевізійного мовлення. І почалося воно 23 квітня вражаючим експериментом – передачею телевізійного сигналу з Москви до Владивостока. У СРСР протягом двох років після запуску цього супутника зв’язку протягом двох років була створена перша в світі супутникова телевізійна розподільна мережа. До 1967 р. були введені в дію 20 наземних станцій.

Ви ніколи не дивилися за статистикою вашого трафіку? Якщо на вашому комп’ютері не встановлено веб-сервер, а ви просто працюєте в інтернеті, то вихідний трафік з вашого комп’ютера буде в десятки разів менше вхідного. Все тому, що працюючи в мережі, ми передаємо менше, ніж отримуємо. Та й взагалі наше життя побудована таким чином, що людина завжди віддає менше, ніж отримує. Ми вимовляємо на вулиці одне слово, а чуємо шум і ревіння навколишнього міста. Ми постійно слухаємо радіо, дивимося телевізор, читаємо газети, не вкладаючи в їх виробництво нічого. Так чому б не скористатися цим принципом і не почати використовувати вже існуючі для нас станції на нашу користь? Можна було б організувати інтернет по радіоканалах, по телетексту, по ЛЕП, якби все це вели мовлення у цифровому форматі. А так як в цифровому форматі телебачення у нас найближчим часом (та й не тільки найближчим) не передбачається, то з існуючих передавальних станцій використовувати нам нічого. Треба б повертатися назад до проводів, але вже немає. Адже в цифровому форматі ведеться трансляція із супутників, які забезпечують весь світ сотнями теле-і радіо-каналів. Супутник – це ідеальний пристрій для наших цілей. На супутник постійно з високою швидкістю передаються цифрові потоки, а сам він постійно посилає їх на всю область свого покриття – на десятки країн і сотні міст. Разом з цифровим відеопотоком супутник може передати для нас зашифрований, зрозумілий тільки для нас пакет інформації, який комп’ютер прийме, розшифрує і в результаті видасть нам той самий, необхідний нам гігабайтний файл. Чи варто говорити, що ресурси у супутників величезні, і такі сателіти можуть передавати гігабайти інформації, сотням клієнтів, навіть не відчуваючи завантаження. В ідеальному випадку, звичайно ж.

Число місць стояння супутників на геостаціонарній орбіті і радіочастотних каналів відноситься до обмежених ресурсів, якими володіє людство і відповідно до міжнародних угод є його власністю. Органом, який регулює ці проблеми, включаючи розподіл частот, є Всесвітня адміністративна конференція з радіо (ВАКР). Ну, а вся поточна робота ведеться через Міжнародний електротехнічний союз (МСЕ).

Зокрема, для введення тієї чи іншої космічної системи зв’язку та мовлення слід зареєструвати її в МСЕ за 6 … 2 роки (і не пізніше!) До введення в експлуатацію. У цей процес входить попередня публікація даних про плановану системі. Потім необхідно скоординувати ці плани з намірами інших сторін і зареєструвати частотні присвоєння. Процес координації починається з листування, а завершується переговорами за участю делегацій від адміністрацій зацікавлених сторін. Словом, ця досить складна робота, що проводиться в рамках процедур і правил МСЕ, гарантує дотримання інтересів всіх країн і, головне, досить справедливий порядок.

Цифрове супутникове телебачення

Для початку, розглянемо саму систему цифрового супутникового телебачення, щоб мати уявлення про тих, чи інших термінах супутникового телебачення. Сучасні супутники мають геостаціонарну орбіту. Це означає, що кутова швидкість руху супутника дорівнює швидкості обертання землі за величиною і напрямком. Це означає, що стосовно будь-якої точки на землі, супутник “висить” нерухомо. Висота, на якій висить супутник, дорівнює приблизно 36 тисячам кілометрів. Завдяки постійному положенню супутника, для прийому сигналу з нього не треба перебудовувати антену. Протягом всього свого життя супутник буде знаходитися в одному і тому ж напрямку від вас. Число місць на геостаціонарній орбіті, де сьогодні мешкають супутники телевізійного мовлення, обмежена. Сьогодні таких місць близько чотирьохсот. У кожному місці, в кожній точці, можуть висіти відразу кілька супутників, навіть більше десяти. Щоб супутники не заважали один одному перешкодами, їх частоти мовлення, зони обслуговування і робочі канали вибираються розкидаються в певних діапазонах. Сьогодні супутники регулярно виводяться на орбіту і зводяться з неї. Це пов’язано не тільки із закінченням терміну служби супутників, який коливається від п’яти до семи років, але і з моральним старінням устаткування, а також з поломками.

Луч– Діаграма спрямованості, визначає зону покриття. Основна характеристика прийняття передач з супутника. У різних тpанспондеpов супутника діаграми можуть бути різні.

C-діапазон – Діапазон C сантиметровий (4GHz) використовується на старих супутниках і вітчизняним мовленням. Має дуже широкі промені. З точки зору простого споживача на ньому поки можна дивитися некодіpованное телебачення.

Ku-діапазон – Діапазон 10.700-12.750GHz найбільш популяpен для пpямого супутникового мовлення. в цьому діапазоні дивиться пpедачі 95% зpітелям.

Транспондер – Спрямований передавач супутника.

Крім геостаціонарних супутників, можуть використовуватися ще й так звані низколетящие супутники. Різниця між ними в тому, що при застосуванні низколетящих супутників зв’язок організовується за принципом ланцюжка. Над землею літають сотні супутників, сполучених між собою. При прийомі даних з низколетящих супутників не обов’язково мати величезну параболічну антену. Вистачить і такий, що використовується в стільникових телефонах, так як супутники випромінюють сигнали на дуже високій частоті. Переваги використання нізколетних супутників очевидні – в космос можна запустити вісім сотень сателіт, які не заважатимуть один одному і будуть рівномірно розподіляти між собою всю смугу каналів, супутники висять низько, покривають малу площу великою потужністю передавачів, а значить з них можна приймати сигнал на маленьку антенку. Працювати з низколетящими супутниками дорожче, і поки що перевага віддається геостаціонарним.

На кожному супутнику працюють десятки передавачів потужністю сотні Ватт. Так як супутник сигналом покриває досить велику площу землі (пляма діаметром 2000 – 3000 Км), то рівень сигналу в різних точках прийому різний і невисокий і вимірюється в піковаттах (10-12 Вт).

Діапазони частот супутникового телевізійного мовлення

Діапазони

Смуги частот, ГГц
L 0,39 … 155; 1,61 … 1,71
S 1,93 … 2,70
C 3,40 …5,25; 5,725 … 7,075
X 7,25 … 8,40;
Ku 10,70 … 12,57; 12,70 … 14,80
Ka 15,40 … 27,50; 27,00 … 50,20
K 84,00 … 86,00

Цифрове супутникове телебачення повністю витіснило аналогове. Ще на початку дев’яностих років минулого століття був прийнятий стандарт компресії зображення MPEG-2. З’явилася можливість по супутниковим каналам зв’язку передавати відеосигнал зі швидкістю 1.5-15 Мбіт / c, залежно від якості зображення. Для перегляду фільму на домашньому устаткуванні вистачить і 6-9 Мбіт / с. У 1993 році 200 організацій з 30 країн світу прийшли до єдиного стандарту цифрового мовлення відеосигналу, DVB (Digital Video Broadcasting). Проект DVB ставився не тільки до супутникового мовлення, але і до передачі по кабельних каналах і по ефіру. Проект DVB грунтувався на застосуванні стандарту MPEG-2 для передачі відеозображення з багатоканальним звуковим супроводом. DVB дозволяло також передавати будь-яку іншу інформацію в цифровому вигляді.

Принципи побудови супутникового інтернету

Саме через перехід на DVB стало можливим поява DTH (Direct To Home), – можливості передавати великі обсяги інформації безпосередньо кінцевому користувачу, на його термінал. Тобто, якщо раніше можна було використовувати супутники для передачі інформації на якийсь централізований термінал, звідки дані розходилися користувачам по наземних каналах, то тепер супутник передає дані кожному абоненту, будь то банківська організація, або домашній користувач. Швидкість при такій передачі може досягати 45 Мбіт / с.

Щоб передавати, або приймати інформацію зі супутника, будь то радіо, телебачення, або гігабайтний файл, необхідна супутникова (параболічна) антена, або як її називають, тарілка. Без такої тарілки ми ніяк не зможемо повчати цифрові потоки з сателіт, тому що так влаштована супутниковий зв’язок. А ось на передачу сигналу нам тарілка і не знадобиться. Звичайно, найкраще було б, якби ми й передавали пакети через антену і приймали їх тим же способом, але передавальні антени коштують надто дорого навіть для великих організацій. А тим більше – що нам передавати? Адже ми ж не дарма почали розмову з того, що ми передаємо і що отримуємо? Для передачі даних нам вистачить і найдешевшої виділеної лінії, якщо для організації, і звичайного з’єднання по комутованих лініях (Dial Up) якщо для дому. Але як же тоді буде працювати інтернет через супутник?

Через звичайного інтернет-провайдера, до якого ми підключені в гіршому випадку, через Dial Up зі швидкістю (в ще більш гіршому випадку) 9600 ми передаємо пакунки запитів на сервер, де зберігається наш гігабайтний файл, або HTML сторінка. Після цього файл передається вам через спеціальний Proxy-сервер, чи якесь його подобу, але вже не по наземному каналу, а через супутник. Для цього файл спочатку приходить до спеціального операційний центр, де на передавальної супутникової антени відривається від землі і йде на супутник. З супутника файл приземляється на вашу тарілку і потрапляє в комп’ютер, де і зберігається на вінчестері. Швидкість передачі з супутника на вашу тарілку може обчислюватися сотнями кілобайт в секунду, в залежності від його завантаженості, а затримки між відправленням вашого запиту і початком пересилання вам файлу можуть бути такими ж, або меншими, ніж у вашого провайдера. Тобто, навіть маючи низьку швидкість по комутованій лінії, ви забезпечуєте собі дуже швидку скачку файлів.

Формати даних, що передаються користувачеві через сателіт, можуть вимагати, або не вимагати підтвердження. Так наприклад, якщо ви приймаєте звичайний телевізійний сигнал, ваш термінал не відповідає супутнику, й супутнику все одно, чи приймаєте ви чисту картинку, або цифрові глюки. Точно так само можуть передаватися і файли за принципом пейджингового зв’язку. Файл передається одним потоком і в разі проходження помилки відкатка, або повтор пакета не відбувається. Можливий і інший варіант, коли ви, як і при роботі зі звичайним інтернетом, підтверджуєте прийом пакетів по зворотному каналу. В цьому випадку якщо пакет пройшов з помилкою, він буде висланий ще раз. Переваги є в обох методів. У першого воно в тому, що для прийому файлів вам не обов’язково треба мати з’єднання з інтернет, а в другого у підвищенні надійності. У першому випадку дані передаються порціями, а в другому – це безперервний потік. Сам потік даних в DVB займає тільки частину смуги каналу і передається в MPEG-2 разом з іншими потоками відео та радіо каналів. Всі приймачі, налаштовані на ваш супутник, беруть ваші дані ваш файл, але вони їх відкидають, не розшифровують, так як ID вашого пакета не відповідає їх фільтрам. Для досягнення більшої безпеки дані можуть додатково шифруватися скрамблерамі.

Щойно ми говорили про роботу зі супутниковим інтернетом при наявності Dial-Up з’єднання з провайдером на швидкості 9600. Через велику асиметрії з’єднання, коли на передачу у вас швидкість до 56 Кбіт / с, а на прийом – 384 Кбіт / с і більше, робота в інтернет буде більшою мірою залежати від вашого наземного каналу, хоч і не завжди. Давайте подивимося, чому. Як відбувається завантаження сторінки з інтернет? Ми надсилаємо запит серверу, на який сервер відповідає, посилаючи пакет даних. Отримуючи цей пакет, клієнт посилає підтвердження і йому надсилаються ще пакети, але вже в більшій кількості. Коли вся інформація передана, клієнт відправляє фінальний пакет і закриває з’єднання з сервером. Після цього браузер аналізує HTML код сторінки і для кожного вбудованого об’єкта (картинок, флеш-анімацій, Java-аплетів), відкриває нові з’єднання з сервером, або серверами. За тією ж самою схемою сервер паралельно передає нам картинки і всі вбудовані у сторінку об’єкти. Так як передаються вони всі одночасно, загальна швидкість передачі зростає. Чим більше картинок і об’єктів на сторінці, тим більше буде швидкість, хоча для кожного об’єкта окремо швидкість буде однакова. Це означає, що маючи сторінка з 50 картинок по сто кілобайт кожна завантажиться з такою ж швидкістю, як сторінка з одного стокілобайтовой картинкою. На приходять пакети клієнтської частини треба відповідати, що вони пройшли успішно. Ось тут-то і зіграє роль наземне з’єднання. Одна справа – відсилати підтвердження на одну картинку, а інше – на 50. Для одного користувача, можливо, ці затримки не будуть помітні, оскільки перевантажити вихідний канал при звичайному серфінгу буде важкувато, а от якщо ви працюєте групою – тут треба подбати про високу швидкості зворотної лінії. Звичайно, в якості зворотнього лінії можна також використовувати передавальну супутникову антену, але це занадто дорого навіть для організацій, тому даного напрямку ми торкатися не будемо.

Отже, давайте підведемо підсумки нашого першого знайомства з супутниковими технологіями. Ми знаємо, що навколо землі постійно обертаються низколетящие супутники, сигнал з яких можна приймати на маленьку штирьковий антену, але це дорого і поки що незручно для інтернету на комп’ютері, а скоріше для супутникових телефонів. Перевага віддається геостаціонарним сателітам, які завжди висять над однією точкою й покривають сигналом одну і ту ж область на землі. Сигнали супутника мають різні діапазони. Для організації супутникового інтернету необхідно мати відповідне обладнання і зворотний канал для зв’язку з передавальним центром, або проксі-сервером. Швидкість передачі даних із супутника може бути дуже високою, але залежить вона від завантаженості сателіти.

Частина 2. Вибираємо провайдера

LIKE OFF

21/02.2002

Схожі статті:


Сподобалася стаття? Ви можете залишити відгук або підписатися на RSS , щоб автоматично отримувати інформацію про нові статтях.

Коментарів поки що немає.

Ваш отзыв

Поділ на параграфи відбувається автоматично, адреса електронної пошти ніколи не буде опублікований, допустимий HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

*