Первый искусственный спутник Земли был выведен на земную орбиту почти 50 лет назад, и с тех пор гражданские спутники использовались сначала для передачи телевизионных программ, а затем и для предоставления двунаправленных услуг связи, прежде всего телефонии и — в последнее время во все большей степени — услуг на базе IP. При этом популярность систем VSAT год от года растет. VSAT расшифровывается как «терминал со сверхмалой апертурой луча» (Very Small Aperture Terminal), т. е. терминал для спутниковой связи при помощи станций приема, которые используют параболические антенны с малым диаметром от 0,55 до 2 м — обычно 1 м.
Для коммуникационного решения VSAT необходимы три элемента:
-
стационарная станция сопряжения (со стороны провайдера) с большим диаметром антенны (до 10 м) — так называемый концентратор;
-
геостационарный спутник или соответствующие ресурсы на каком-либо спутнике (ретрансляторы — модули приема и передачи данных, принимающие сигнал определенной частоты, возможно, преобразующие его и передающие дальше на другой частоте);
-
терминалы VSAT, состоящие из внешнего модуля (Outdoor Unit, ODU), т. е. антенны и высокочастотного приемопередатчика, и внутреннего модуля (Indoor Unit, IDU) — собственно спутникового модема, соединяющего конечного пользователя с ODU.
VSAT широко применяются в корпоративных сетях в качестве резервных решений или как средство для передачи контента многочисленным филиалам. На бензоколонках используются, к примеру, для авторизации кредитных карт, а в районах с плохой наземной инфраструктурой или в случае катастроф VSAT помогают организовать простую и гибкую широкополосную коммуникацию.
По сообщениям различных аналитических компаний, в последние месяцы и годы было отмечено увеличение затрат, связанных с потерей данных и отказами инфраструктуры ИТ и сети. Так, компания Contingency Planning Research установила, что примерно для половины опрошенных предприятий 1 ч простоя был связан с потерями от 10 до 50 тыс. долларов, в то время как остальные оценили свои потери гораздо выше — от одного до нескольких миллионов долларов (в час!). О каких тяжелейших последствиях может идти речь в случае более длительного периода неполадок, догадаться нетрудно. Другая компания, Northern Sky Research, в своем исследовании «Восстановление после катастроф и обеспечение непрерывности бизнеса при помощи спутниковой связи» утверждает, что в ближайшие годы — в том числе и вследствие все более заметного изменения климата — значение спутников и VSAT для обеспечения отказоустойчивости и преодоления последствий катастроф заметно возрастет и приведет к существенному увеличению масштабов рынка VSAT.
VSAT помогут сократить указанные потери, поскольку спутниковые соединения полностью дублируют наземные каналы. Инвестиции в необходимое оборудование, а также инсталляция и обслуживание окупаются ввиду громадных затрат, связанных с простоями.
Значение VSAT возросло именно в последние годы, поскольку эти терминалы представляют собой сравнительно простую и гибкую коммуникационную платформу, которая быстро инсталлируется и привлекательна с экономической точки зрения вследствие перехода на цифровые технологии и повышения производительности электронных устройств. VSAT присутствуют на рынке уже более десяти лет и повсеместно используются уже свыше 500 тыс. систем. Производители систем и компонентов VSAT, провайдеры услуг и прочие заинтересованные стороны объединились в организацию «Глобальный форум VSAT» (Global VSAT Forum, GVF). На ее сайте http://www.gvf.org, а также на других специализированных ресурсах Web можно найти дополнительную информацию обо всех аспектах применения VSAT.
МОДУЛЬ CISCO IP-VSAT ДЛЯ МОДУЛЬНЫХ МАРШРУТИЗАТОРОВ
Однако и производители маршрутизаторов, к примеру Cisco Systems, поддерживают спутниковые технологии: базовой платформой для них являются модульные маршрутизаторы доступа семейства Integrated Services Router (ISR). Наряду с функцией маршрутизации устройства предлагают интегрированные функции обеспечения безопасности (брандмауэры и шифрование данных), а также подключение беспроводных устройств стандарта IEEE 802.11a/b/g. Кроме того, маршрутизаторы ISR серий 2800 и 3800 поддерживают IP-телефонию благодаря интеграции функции Callmanager Express, а также множество сетевых интерфейсов, доступных в виде сетевых модулей.
В июне прошлого года Cisco представила новый сетевой модуль для модульных маршрутизаторов ISR: внутренний модуль VSAT — спутниковый модем, который может быть интегрирован в маршрутизатор и обеспечивать связь через спутник в качестве дополнительного варианта для глобальных сетей (см. Рисунок 1). Он разработан в тесном сотрудничестве с компанией Gilat Satellite Networks. На стороне получателя (outbound) устройство функционирует по стандарту DVB-S, а на стороне отправителя (inbound) используется созданный компанией Gilat метод FTDMA под названием SkyEdge, который служит для регулирования распределения ресурсов со стороны VSAT. В его основе — комбинация множественного доступа с выделением каналов по требованию (Demand-Assigned Multiple Access, DAMA) с методами многостанционного доступа с временным и частотным разделением каналов (Time Division Multiple Access/Frequency Division Multiple Access, TDMA/FDMA).
Для работы со спутником одного модуля VSAT недостаточно, нужен еще и «спутниковый комплект» (Satellite Kit, SatKit) — внешний модуль со специальной спутниковой антенной, а также блок питания для него. Маршрутизатор подключается к спутниковому комплекту посредством коаксиального кабеля (см. Рисунок 2).
Важнейшими свойствами модуля IP-VSAT являются следующие:
-
двунаправленная звездообразная топология, при которой отправка и получение всегда происходят между центральной станцией-концентратором и внешним филиалом/VSAT;
-
работа в диапазоне частот С, расширенном диапазоне С (от 3,7 до 4,2 ГГц), а также в диапазоне Ku и расширенном диапазоне Ku (от 12 до 18 ГГц);
-
пропускная способность — от 340 Кбит/с до 10 Мбит/с в исходящем направлении (т. е. в нисходящем потоке от концентратора к VSAT) и от 60 Кбит/с до 1,5 Мбит/с во входящем направлении (восходящий поток от VSAT к концентратору провайдера);
-
встроенная система ускорения TCP и HTTP для повышения эффективности использования пропускной способности — в том числе и для шифруемых соединений по виртуальным частным сетям (Virtual Private Network, VPN);
-
резервирование выделенной полосы для трафика с высоким приоритетом, к примеру для передачи голоса (Dedicated Access, DA);
-
поддержка динамических протоколов маршрутизации (OSPF или EIGRP), а также независимой от протокола многоадресной рассылки (Protocol Independent Multicast, PIM) по спутниковой сети.
Модуль IP-VSAT весит около 350 г и получает электропитание от шасси маршрутизатора. Будучи совместимым с устройствами серий 2800 и 3800 семейства ISR, он может использоваться с маршрутизаторами 2600XM, 2691, а также с серией маршрутизаторов доступа Cisco Access Router 3700 (http://www.cisco.com/en/US/products/ps6989/index.html).
Для организации спутникового канала в корпоративной сети пользователю требуется провайдер спутниковых услуг (Satellite Service Provider, SSP). Он предоставляет не только услугу связи, т. е. двунаправленное соединение от концентратора к VSAT, но и управление ресурсами соединения с использованием собственных или арендуемых ретрансляторов на геостационарных спутниках.
ПРОВАЙДЕРЫ СПУТНИКОВЫХ УСЛУГ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ В КОСМОС
В большинстве случаев провайдеры спутниковых услуг продают или предоставляют в аренду уже упоминавшиеся спутниковые комплекты и предлагают, если нужно, услуги необходимой проверки запланированного размещения VSAT (дополнительная проверка достижимости спутника из данного места), а также инсталляции оборудования. Обычно спутниковые услуги делятся на две категории:
-
всегда активные соединения — т. е. услуга, к которой постоянно обращаются, в частности, для распределения нагрузки. Расчеты производятся в соответствии с используемой пропускной способностью (и связанными с ней объемами данных);
-
соединения по требованию — такая услуга предназначена для целей резервирования. Соединение организуется, однако задействуется лишь в случае необходимости (к примеру, при отказе наземного соединения с филиалом).
В данном случае затраты состоят из ежемесячной базовой стоимости предоставления соединений и управления VSAT, а также оплаты реально потребленных ресурсов, которые чаще всего измеряются в объемах передаваемых данных.
Важно, чтобы провайдер спутниковых услуг был сертифицирован как поставщик оборудования VSAT, а технология, на основе которой функционирует концентратор SSP, была совместима с технологией VSAT. Первым в Европе сертифицированным провайдером спутниковых услуг, предлагающим модуль IP-VSAT, стала немецкая компания Satlynx.
СЦЕНАРИИ ПРИМЕНЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННОГО МОДУЛЯ IP-VSAT
Модуль VSAT позволяет использовать спутниковые соединения для передачи данных, голосовой и видеоинформации на базе IP. В результате любое предприятие открывает для себя новые возможности коммуникации.
В крупных компаниях с многочисленными филиалами отказ наземных сетевых соединений из-за природных катастроф или иных событий (к примеру, вследствие нарушения энергоснабжения) может повлечь значительные финансовые потери. Избыточная защита соединений через глобальные сети при помощи резервного спутникового канала предлагает недорогое широкополосное соединение как альтернативу наземным сетям и значительно повышает качество соединений с филиалами. Благодаря интеграции устройства в маршрутизатор при отказе наземного соединения немедленно происходит автоматическое переключение на спутниковое соединение. Таким образом можно избежать простоев и потери данных.
Кроме того, модуль IP-VSAT обеспечивает быструю и надежную организацию широкополосных соединений между центральными офисами разного рода учреждений и временно развертываемыми функциональными участками, к примеру строительными площадками или морскими буровыми установками, а также связь с районами, затронутыми стихийными бедствиями. Так, летом 2005 г. сразу после разрушительного урагана «Катрина» в Новом Орлеане на базе пакета интегрированных решений для быстрой и мобильной связи (Instant and Mobile Integrated Communications Solution, IMICS), состоящего из стандартных коммуникационных продуктов, включая коммутаторы, маршрутизаторы, проводные и беспроводные IP-телефоны и «горячие» точки Wi-Fi, была развернута локальная сеть, а затем с помощью модуля IP-VSAT и автоматически наводящейся на спутник антенны (Auto-Acquisition Antenna) организовано широкополосное соединение (см. http://www.cisco.com/web/strategy/docs/gov/IMICSAt-A-Glance.pdf). Это решение можно поместить в обычный транспортный контейнер, использование которого допускается Международной ассоциацией воздушного транспорта (International Air Transport Association, IATA), или надежно закрепить на машине и в случае возникновения кризисной ситуации быстро доставить его к месту аварии, в течение 10 мин связаться со спутником и приступить к работе (см. Рисунок 3).
Кроме того, геостационарные спутники признаны идеальным инструментом для одновременного распределения значительных объемов информации и потоковых данных (к примеру, видео в реальном времени с большой пропускной способностью) множеству получателей или филиалов предприятия. Такие сценарии возникают при развертывании обновлений программного обеспечения или передаче в реальном времени видео- и аудиоданных с информационных мероприятий компании и тренингов, а также другой информации — объемных файлов, документов и видео по требованию.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Модуль VSAT для маршрутизаторов предлагает возможность двунаправленного и широкополосного объединения локальных сетей IP через спутники. Благодаря интеграции в маршрутизаторы и поддержке динамических протоколов маршрутизации по спутниковым соединениям решение как нельзя лучше подходит в качестве резервного для наземных сетевых соединений, повышая отказоустойчивость. В случае мобильных и временных сценариев применения, к примеру восстановления после катастрофы, описанная технология уже продемонстрировала свою пригодность. Таким образом, VSAT представляют собой разумное дополнение и еще один способ передачи данных по глобальным каналам для модульных маршрутизаторов.
Д-р Клаус-Петер Дорпелькус — менеджер космических инициатив по Европе и развивающимся рынкам компании Cisco Systems.
© AWi Verlag