Способы решения проблемы дефицита спутникового ресурса в России

От редакции «Журнала сетевых решений/LAN»: Авария спутника «Экспресс-AM2» и потеря «Экспресс-AM4» вместе с рядом других факторов привели к тому, что имеющиеся аппараты работают с очень высокой загрузкой. Например, по данным ГПКС, уровень загрузки спутника «Экспресс-АМ33» доходит до 99,48%. Поэтому с практической точки зрения вопрос повышения эффективности использования ресурсов имеющихся спутниковых каналов связи сегодня очень актуален. Статья Олега Тимошенко дает хорошее представление о данной проблематике в целом. В одном из следующих номеров журнала мы подробно рассмотрим детали новых технологий, позволяющих повысить эту эффективность.

Решение проблемы дефицита спутникового ресурса в России — это комплексная стратегическая задача. Существует много подходов, которые могли бы разрядить создавшуюся ситуацию. Однако для начала следует разобраться, кто является основным потребителем емкости геостационарных спутников.

Во всем мире это телевидение, и Россия, со своей программой перехода на цифровое телевидение, тут не исключение. На втором месте по объему занимаемой полосы находятся выделенные магистральные каналы (Single Сhannel Per Carrier, SCPC), которые используются для подключения удаленных регионов к сети телефонии и Интернету. Кроме того, в последние годы одним из основных потребителей каналов SCPC стали мобильные операторы, которым необходимо организовать связь с базовыми станциями в труднодоступных регионах.

Традиционным сетям VSAT, построенным на основе технологии TDMA, требуется не такой уж и значительный спутниковый ресурс. Между тем эти операторы наболее активны в обсуждении вопроса повышения эффективности спутниковых технологий, так как, в отличие от телевизионных компаний или мобильных операторов, для них это вопрос выживания — стремительно растущие тарифы на спутниковую емкость на фоне снижающихся цен на конкурирующую наземную связь подрывают бизнес операторов VSAT.

Рассмотрим способы решения этой проблемы с акцентом на их эффективности и быстроте реализации.

ВОСПОЛНЕНИЕ РОССИЙСКОЙ СПУТНИКОВОЙ ГРУППИРОВКИ

Рисунок 1. Спутник серии «Экспресс-АМ» на заключительной стадии испытаний.

Это самый очевидный и эффективный способ решения проблемы. Более того, у российских операторов ГП «Космическая Связь» и ОАО «Газпром космические системы» имеются достаточно амбициозные планы по запуску новых спутников (см. Рисунок 1). Однако на полноценное восполнение сильно поредевшей и устаревшей отечественной группировки уйдут годы, и не факт, что VSAT-отрасль и бизнес, связанный с организацией магистральных каналов на базе спутниковых систем связи, доживут до этих светлых дней.

В отличие от других стран мира у России имеется большое число скоординированных орбитальных позиций, многие из которых либо вообще не используются, либо используются не полностью. А это самый ценный и самый ограниченный ресурс спутниковой связи. И этот ресурс должен работать на нашу страну.

В мире уже существует много примеров решения проблемы такого временного дефицита емкости за счет покупки/аренды уже запущенных космических аппаратов и их перемещения в собственные орбитальные позиции (ABS, Spacecom). В связи с избытком емкостей в некоторых регионах мира, запуском новых спутников и освоением Ка-диапазона, на мировом рынке формируется предложение «бывших в употреблении» спутников, и операторы, имеющие орбитальные позиции, этим активно пользуются.

Перемещение спутника Astra 1F на орбитальную позицию ОАО «Газпром космические системы» — хороший пример того, как можно решать этот вопрос. Государству необходимо стимулировать такой быстрый способ наполнения российского рынка спутниковым ресурсом, причем не только силами государственных компаний, но и за счет создания условий для появления частных операторов спутников.

ПЕРЕСМОТР КОНЦЕПЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТВ-ПРОГРАММ

Реализуемая концепция распределения ТВ-программ предусматривает многократную ретрансляцию одинакового контента через спутники — для обеспечения возможности врезки локальных блоков информации и вещания нескольких дублей программ. При помощи современных технологий эту задачу можно решить без многократных ретрансляций через спутник, и такие подходы позволят сэкономить ресурсы целых транспондеров, а то и спутников. Более того, программы первого мультиплекса уже сейчас присутствуют в пакетах многих коммерческих операторов сетей наземного ТВ-вещания и кабельных сетей, и тут есть большое поле для кооперации.

МОДЕРНИЗАЦИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ КАНАЛОВ

Магистральные спутниковые каналы телефонии и Интернет активно вытесняются наземными оптическими линиями, но общий объем ресурса, задействованного для организации линий SCPC, не сокращается благодаря растущим аппетитам мобильных операторов, устремившихся в неосвоенные регионы. Как правило, подключение удаленных базовых станций осуществляется по каналам E1, при этом операторы не всегда задумываются, насколько такой поток эффективно заполнен полезными данными.

Например, базовые станции поколения 2G используют протокол A-bis, который может быть оптимизирован (с повышением эффективности до 50%) за счет использования RANоптимизаторов. Дополнительной экономии в 10–20% можно добиться путем объединения трафика нескольких базовых станций в одном транспортном потоке IP с помощью станций VSAT.

Современные базовые станции 3G/ LTE имеют более оптимизированный профиль трафика и интерфейс IP.

Передача трафика таких базовых станций по выделенным каналам малоэффективна, особенно когда речь идет о малонаселенных пунктах с небольшим или периодическим трафиком. Применение VSAT (см. Рисунок 2) и технологий TDMA в сетях мобильных операторов имеет большие перспективы и позволит подключить гораздо больше потребителей без расширения используемой полосы спутника.

Рисунок 2. Антенна станции VSAT.

ВНЕДРЕНИЕ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СЕТЯХ VSAT

Как уже упоминалось выше, внедрение самых современных технологий в сетях VSAT не позволит кардинально решить проблему дефицита емкости, но может снизить себестоимость подключения абонентов. Из наиболее перспективных решений следует выделить более совершенные протоколы TDMA, использование которых, в отличие от технологий, разработанных в 2000-х годах, позволяет повысить эффективность обратных каналов с 70 до 95%. Применение алгоритмов адаптивного кодирования и модуляции (ACM) дает возможность задействовать запасы спутниковой линии для повышения пропускной способности сети в хорошую погоду до 50%. Благодаря же современным технологиям модуляции DVB-S2 с кодированием LDPC в прямом и обратном канале, можно повысить эффективность еще на 30%. Кроме того, в зависимости от типа трафика существенный эффект могут дать такие возможности современных платформ VSAT, как исключение транзитного трафика за счет реализации полной связности между некоторыми станциями, использование ускорителей TCP и протоколов многоадресной рассылки IGMP, реверс трафика прямых и обратных каналов в зависимости от загрузки сети и режима ее работы.

Олег Тимошенко — генеральный директор компании «Романтис», генеральный директор и соучредитель компании «Истар». С ним можно связаться по адресу: ot@romantis.com.