Традиционно услуги спутниковых сетей, базирующихся на использовании очень малых наземных терминалов (Very Small Aperture Terminal, VSAT), предоставлялись в регионах с неразвитой наземной инфраструктурой связи и низкой плотностью населения. В России основными потребителями услуг VSAT до сих пор остаются крупные предприятия добывающих отраслей, а также финансово-промышленные группы, банковские структуры и государственные учреждения, имеющие разветвленную сеть филиалов в регионах. Полномасштабное развитие отечественного рынка VSAT сдерживается рядом экономических и административных причин.

Предназначение

VSAT — это терминал с очень малой апертурой антенны, а в обычном понимании — малая удаленная земная станция спутниковой связи. В общем случае станция VSAT включает в себя антенную систему («тарелку») диаметром 0,9–3,8 м, малошумящий преобразователь, усилитель-преобразователь, модем, модулятор/демодулятор, собственно спутниковый терминал и приемник DVB. Технические характеристики систем VSAT регламентированы европейским стандартом EN 301 428 и подчинены требованиям пункта «n» решения ECC CEPT от 17 октября 2003 года, который ограничивает мощность передатчика VSAT величиной 2 Вт, а эквивалентную изотропную излучаемую мощность (ЭИИМ) — 50 дБ х Вт.

Хотя терминалы VSAT имеют статус «малых систем», они представляют собой полноценные решения для организации множества сервисов на всей территории, обслуживаемой спутниками связи. Сети на базе VSAT являются фактически независимым от наземной телекоммуникационной инфраструктуры фрагментом, не нуждаются в постоянном техническом сопровождении и могут быть развернуты в кратчайшие сроки.

Во VSAT-системах все больше используется DVB RCS — технология широковещательного распространения прямого сигнала, подразумевающая использование обратного спутникового канала на базе транспортного протокола IP. Как считает Елена Зюкова, сотрудник департамента продаж и маркетинга ЗАО «Московский Телепорт», стандарт DVB RCS позволяет эффективно утилизировать выделенный заказчику спутниковый ресурс благодаря интеграции в едином IP-потоке разнородных данных.

При помощи дополнительного оборудования, присоединяемого к VSAT-терминалам, поддерживается целый ряд приложений и услуг, которые существенно расширяют область применения систем спутниковой связи. К наиболее распространенным дополнительным услугам относятся поддержка банковских транзакций и расчетных операций на потребительском рынке, непосредственный прием каналов ТВ-вещания, распространение широковещательных видеопотоков поверх IP, видеоконференц-связь, дистанционное обучение, приложения телемедицины и др. Однако основной областью применения VSAT пока остается удаленный доступ к Internet.

«Помимо систем на базе DVB RCS, которые правильнее называть интерактивными, на рынке спутниковых терминалов присутствуют так называемые полнофункциональные системы спутниковой связи», — отмечает заместитель генерального директора компании «Висат-Тел» Валентин Анпилогов. Таким образом, сегодня на рынке развиваются две конкурирующие технологические платформы.

Конкуренция стандартов и технологий

Первые полнофункциональные сети VSAT создавались в 80-е годы прошлого века. Уже тогда они были ориентированы на предоставление разных услуг связи, но их главной задачей считалось обеспечение удаленных и труднодоступных регионов телефонной связью. Основой работы всех спутниковых сетей со смешанной топологией на базе полнофункциональных VSAT стал способ выделения спутникового ресурса по требованию с частотным разделением каналов (SCPC/DAMA).

Технология SCPC/DAMA характеризуется как простая и надежная. В ее рамках абонентская станция обычно имеет один канал, частота которого назначается центральной станцией (ЦС) сети VSAT по запросу абонента. Одновременно ЦС назначает частоту и для вызываемой абонентской станции VSAT. Эта процедура реализуется с использованием отдельных каналов сигнализации или дежурных каналов. Она существенно экономит частотный ресурс, арендуемый на спутнике связи, и обеспечивает минимизацию задержек при распространении сигнала.

С течением времени набор приложений полнофункциональных спутниковых сетей расширился. Кроме того, разнородность оконечного телекоммуникационного оборудования обусловила необходимость поддержки разнообразных интерфейсов, протоколов информационного обмена и сигнализации. Здесь-то традиционная технология SCPC/DAMA и проявила свои «природные» недостатки. Например, при увеличении связности сети (количества прямых соединений между абонентскими терминалами), а значит, и числа спутниковых каналов, доступных конкретной станции VSAT, пользователям приходилось выводить ее усилитель мощности в линейный режим. В результате мощность сигнала, приходящаяся на каждый канал, падала пропорционально числу каналов.

В более совершенных, полнофункциональных системах VSAT используются протоколы сигнализации TDM/TDMA. Основное преимущество этих систем заключается в том, что в них каждая абонентская станция излучает на выделенной частоте собственный цифровой поток, доступный для приема всем остальным терминалам сети. А значит, для организации многоканальности не нужно снижать мощность передатчика VSAT, но на каждой станции необходимо устанавливать столько же приемных демодуляторов, сколько направлений связи предусмотрено проектом построения сети.

Такая VSAT-сеть может быть реализована как в полносвязной топологии (каждый с каждым), так и в топологии «звезда». В полносвязной сети любая станция может быть назначена центральной и оснащена дополнительным ПО, отвечающим за контроль и управление удаленными абонентами. Служебные команды при этом транслируются внутри информационного канала. В сети с топологией «звезда» ЦС может формировать единый TDM-поток с повышенной пропускной способностью, как происходит при организации интерактивных VSAT-сетей типа DVB RCS.

Однако наибольшее распространение в среде полнофункциональных систем получила технология TDMA/DAMA. При ее использовании все абонентские станции сети посылают сигналы в разные интервалы времени, формируя поток с временным уплотнением TDMA, причем ЦС обеспечивает жесткую синхронизацию всех терминалов и выделенных им временных интервалов. Таким образом, и передатчик абонентской станции работает на максимальной мощности (как в сетях TDM/DAMA), и частотный спутниковый ресурс экономится (по сравнению с TDM/DAMA и, тем более, SCPC/DAMA). Правда, технология TDMA/DAMA тоже имеет свои недостатки, главный из которых — ограничение числа станций, которые можно задействовать для формирования одного частотного потока TDMA.

Увеличение скорости передачи влечет за собой повышение требований к синхронизации, поэтому для роста пропускной способности применяется метод перескока на другую частоту. Технологию с дополнительным использованием частотного разделения каналов TDMA называют MF TDMA/DAMA. Системы на базе MF TDMA/DAMA должны учитывать на программном уровне все вариации задержек (джиттер) при распространении сигнала; если стабилизация спутника связи снижается, они вообще могут оказаться неработоспособными. Чтобы нивелировать этот негативный эффект, применяют программный метод прогноза задержек.

Отличительной чертой интерактивных VSAT-сетей является топология «звезда». В центре сети располагается мощная ЦС, обеспечивающая работу нескольких тысяч (или десятков тысяч) интерактивных терминалов. Центральная станция сопрягается с наземными магистральными линиями связи. Внутри такой инфраструктуры могут быть созданы выделенные подсети, которые «общаются» через общую ЦС. В Россию поставляются интерактивные VSAT производства Gilat Satellite Networks, Huges Network Systems, ViaSat и др. Их цена составляет примерно 2,5 тыс. долл., что в несколько раз меньше стоимости полнофункциональных VSAT-станций (7–15 тыс. долл.). Зато ЦС интерактивной сети VSAT может стоить от 2 до 4 млн долл., а полносвязной сети — на порядок меньше (200–400 тыс. долл.).

Снижение стоимости интерактивной абонентской станции достигается за счет упрощения ее конструкции. Например, нестабильность частоты опорного генератора интерактивной абонентской станции — на порядок выше, чем в полнофункциональной VSAT-станции. Поскольку пропускная способность прямого (нисходящего) канала интерактивных терминалов измеряется десятками мегабит в секунду, в них задействуются обычные малошумящие конвертеры, аналогичные используемым в приемных станциях спутникового телевидения. Температурная нестабильность частоты такого конвертера может достигать 3 МГц, но в широкой полосе пропускания прямого канала она практически незаметна. Передатчик интерактивной VSAT-станции тоже устроен максимально просто: он работает в режиме насыщения и, как правило, не предусматривает регулировки мощности.

Преимущества полнофункциональной VSAT-технологии проявляются при организации информационного обмена в компаниях с мало развитой филиальной структурой, центральный офис которых удален от наземной ЦС оператора спутниковой сети, или при решении региональных задач информатизации. «Если требуется предоставить клиентам закрепленные каналы с гарантированной пропускной способностью, использование полнофункциональной VSAT-технологии является самым эффективным способом. А при условии асимметрии трафика с преобладанием передачи в направлении от филиалов к центру это становится единственным технически оправданным решением», — подчеркивает Валентин Анпилогов. Если же необходимы каналы с низкой загрузкой от филиалов к центру, интерактивные VSAT-терминалы окажутся более востребованными даже при территориальной удаленности корпоративной штаб-квартиры от ЦС спутниковой VSAT-сети. Анпилогов добавляет, что эти выводы справедливы лишь при работе сети через спутники с прямой ретрансляцией сигнала.

По сведениям гендиректора «Висат-Тел», 86% используемых в мире VSAT-терминалов являются интерактивными, 10% — полнофункциональными, а 4% классифицируются как специальные средства связи. При этом ЦС интерактивных VSAT-сетей в мире насчитается уже больше 100, а в России — пока только семь. В 2005 году в нашей стране могут быть построены еще пять-шесть интерактивных ЦС. Потенциально 12–13 таких станций могут обеспечить работоспособность сетей, состоящих из 100 тыс. терминалов VSAT стандарта DVB RCS. Однако сейчас на территории России применяются не более 500 таких терминалов, что как минимум в пять раз меньше числа действующих полнофункциональных станций VSAT.

Для совмещения преимуществ интерактивной технологии с возможностями построения децентрализованных сетей производители оборудования спутниковой связи предлагают центральные мини-станции, способные обслуживать нескольких сотен абонентских терминалов и отличающиеся невысокой ценой. Например, компания ViaSat выпустила серию ЦС LinkStar C-250, которые поддерживают до 250 периферийных наземных станций. Другое направление работ в этой области — создание геостационарных спутников связи, самостоятельно обеспечивающих мультиплексирование, обработку и коммутацию сигналов.

Первым из таких КА стал спутник Anik F2 канадской фирмы Telesat, выведенный на геостационарную орбиту в июле 2004 года. Часть его ретрансляционной аппаратуры ориентирована на поддержку интерактивных VSAT-сетей стандарта DVB RCS — предоставление 22 обратных каналов в режиме MF TDMA (по 2 Мбит/с каждый) и общего канала прямого вещания TDM с пропускной способностью 52 Мбит/с. Anik F2 позволяет организовывать интерактивные подсети, работающие по принципу «каждый с каждым». При этом используется ставшая уже традиционной многолучевая схема формирования рабочей зоны. Создание таких спутников сулит большие перспективы, но характеризуется высокими затратами. Стоимость проекта Anik F2 (вместе с запуском на орбиту) составляет примерно 400 млн долл., а это как минимум вдвое дороже любого проекта на базе российского «Экспресс АМ».

Внешний контур конкуренции

Потребители обычно воспринимают технологии, с помощью которых можно получить примерно одинаковый набор услуг, как альтернативные. Таким образом, средства спутниковой связи не существуют на рынке телекоммуникаций обособленно от других и конкурируют с рядом «наземных» технологий организации корпоративных сетей. Среди последних стоит упомянуть RadioEthernet, ВОЛС, РРЛ, GPRS и xDSL.

Основной аргумент в пользу спутниковых систем — возможность их использования в удаленных районах со сложным рельефом и жесткими климатическими условиями (вечная мерзлота, резкие температурные колебания, заболачивание местности). К преимуществам VSAT относятся и покрытие больших территорий, возможность объединения региональных фрагментов сетей, простота развертывания и модернизации. Но построение сетей VSAT зачастую дороже внедрения систем на базе xDSL и RadioEthernet.

С другой стороны, при использовании RadioEthernet и РРЛ возникают свои сложности — необходимость прямой видимости между узлами, сложность процедуры получения частотных назначений. Для xDSL и GPRS характерны трудности при развертывании сетевой инфраструктуры в труднодоступных районах и областях c жесткими климатическими условиями, например на Крайнем Севере. Наилучшие скорость передачи данных и надежность обеспечивают ВОЛС, но их внедрение требует высоких затрат не только в районах с вечной мерзлотой, но и на территориях с хорошо развитой инфраструктурой. В крупных городах процесс согласования, связанный с прокладкой новых кабельных коммуникаций, зачастую превосходит по сложности процесс получения разрешений на установку VSAT.

Наконец, установка станций VSAT, отвечающих стандартным гигиеническим требованиям к размещению и эксплуатации передающих радиотехнических объектов (СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03), возможна не только на специальных площадках, но и на крышах зданий (ввиду их компактности, небольшого веса и энергопотребления). «Использование VSAT во многих случаях оправдывает себя с экономической точки зрения даже в городских условиях», — отмечает Наталья Лукьянова из компании «Информационная Индустрия».

В свою очередь, Елена Зюкова из «Московского Телепорта» считает, что в России нет технических барьеров для продвижения VSAT, но многие потенциальные клиенты пока не готовы к использованию спутниковых систем по экономическим причинам. «Первоначальный платеж при их внедрении слишком велик, а процедура оформления разрешения является дорогостоящей и длительной», — говорит Леонид Рогозин, исполнительный директор некоммерческого партнерства «Национальная ассамблея спутниковой связи». Пользователям приходится подготавливать множество сложных разрешительных документов и обращаться для их согласования в «три окна» — к оператору сети, в местные органы по регулированию использования радиочастот и в Федеральное агентство связи. А с декабря 2004 года срок рассмотрения в радиочастотных центрах разрешительной документации по проектам VSAT увеличился с 20 до 45 рабочих дней.

Состояние рынка

Как сообщила консультант iKS-Consulting Татьяна Толмачева, за прошлый год рынок услуг спутникового Internet, обеспечиваемых через системы VSAT в диапазоне Ku, вырос на 40%, а его емкость в России оценивается в 15 млн долл. Наиболее значимыми потребителями услуг VSAT являются Центральный Банк РФ, Сбербанк, Федеральное казначейство России и несколько заказчиков из корпоративного сектора. По прогнозам iKS-Consulting, в 2005 году доходы от спутникового Internet возрастут до 18 млн (т. е. на 20%). Уже в I квартале текущего года в стране зарегистрировано 127 новых РЭС спутниковой связи типа VSAT, 60% из которых установлены в Сибири и на Дальнем Востоке. Толмачева считает, что катализаторами развития космической связи и VSAT-технологий в России станут программа обновления российской спутниковой группировки, некоторое упрощение процедуры регистрации VSAT, развитие конвергентных технологий и массовое проникновение услуг доступа к Internet.

По оценкам iKS-Consulting, общий объем услуг отечественного рынка доступа (фиксированного и беспроводного) в 2004 году увеличился более чем в два раза и составил 670 млн долл. За тот же период в 2,5 раза (до 48 тыс. Тбайт) вырос объем информации, переданной российскими пользователями по Internet. При этом основной прирост трафика и доходов зафиксирован в сегменте мобильных сетей. В совокупности беспроводные технологии обеспечивают примерно 20% выручки от услуг доступа, но доля услуг на базе спутниковых сетей VSAT составляет лишь десятую часть доходов беспроводного сегмента. К слову, доля доходов от услуг VSAT в обороте национального оператора спутниковой связи ГПКС составляет примерно 0,4%.

«Операторы космической связи пока не реализуют свой потенциал на рынке VSAT. Они не готовы к тому, чтобы привлечь в свою нишу массового пользователя, в том числе за счет активного рыночного продвижения технологии и ценового демпинга на начальном этапе», — делает вывод представитель аналитического агентства. Игрокам спутникового рынка VSAT нужно брать пример с «наземных» провайдеров широкополосного доступа, которым сегодня целиком принадлежит инициатива в рыночном продвижении сервисов. Титанические маркетинговые усилия Intel и ее партнеров по форуму WiMAX, развитие сетей Metro Ethernet и продуктов семейства xDSL могут навсегда заморозить технологию VSAT в ее нынешней «труднодоступной» нише.

Кто есть кто на рынке VSAT

Компания «Информационная Индустрия» поставляет на российский рынок систему спутниковой связи VSAT LinkStar серии C производства ViaSat. Она основана на стандарте DVB-S и предназначена для создания небольших сетей. Например, ЦС LinkStar C-250 поддерживает до 250 периферийных земных станций, а LinkStar C-500 — до 500, тогда как стандартное спутниковое решение LinkStar может поддерживать до 10 тыс. узлов на одну центральную станцию.

Таким образом, оборудование LinkStar C служит преимущественно для реализации начального этапа построения крупной распределенной сети связи с топологией «звезда», предназначенной для предоставления услуг телефонии, передачи данных и доступа к Internet. Данное решение позволяет снизить первоначальные затраты на организацию корпоративной спутниковой сети, а по мере роста требований к общей пропускной способности системы и числа периферийных станций можно плавно модернизировать сеть до необходимого уровня. Программные средства управления сетью LinkStar дают возможность проводить такую модернизацию дистанционно. Периферийные станции компактны, автономны, просты в настройке и обеспечивают удаленную загрузку параметров из единого центра управления.

Компания Gilat Satellite Networks предлагает комплексную платформу спутниковой связи SkyEdge, поддерживающую интегрированные услуги передачи голоса и данных. Унифицированное семейство продуктов предназначено для построения расширяемых гибких модульных сетей. Решение включает в себя ЦС SkyEdge и пять продуктов категории VSAT. Это SkyEdge Pro (многофункциональный модульный терминал, поддерживающий интерактивную передачу данных, пакетную телефонию, широкополосный доступ по IP и видеоприложения), SkyEdge IP (комплект с IP-маршрутизатором, поддерживающий интерактивные широкополосные IP-приложения, VoIP и мультивещательные приложения), SkyEdge Call (VSAT-терминал с поддержкой малоканальных приложений телефонии), SkyEdge Gateway (транкинговое решение VSAT для организации полносвязных сетей с поддержкой цифровой телефонии и передачи данных по IP) и SkyEdge DVB-RCS (терминал, полностью соответствующий стандарту DVB-RCS).

Система спутниковой связи DirecWay от Hughes Network Systems обеспечивает предоставление услуг доступа к Internet, передачи данных, IP-телефонии, многоадресной рассылки информации, видео- и аудиовещания, видеоконференц-связи, создание VPN и VLAN. Особенностями DirecWay являются высокая защищенность связи, возможность одновременного функционирования в сети нескольких десятков тысяч терминалов, их работа в нескольких стволах ретрансляции под управлением одной ЦС, простота сопряжения с наземными проводными и беспроводными сетями на базе IP.

Оборудование DirecWay полностью отвечает требованиям уже одобренных и принятых международных стандартов DVB S, DVB S2 и IPoS (IP over Satellite). Эффективность заполнения полезной нагрузкой каналов DVB-S в системах DirecWay достигает 96% (при полосе пропускания канала 1–48 Мбит/с), а обратных каналов — 90% (при полосе пропускания от 128 Кбит/с до 2 Мбит/с). Небольшие размеры и вес «кабинетного» модуля терминала DirecWay позволяют разместить его на столе в офисном помещении.