IP сети на базе Ka диапазона

[Konstantin]

Ди Маквикер

Мы живем на пороге новой эры, когда спутники будут широко использоваться для передачи IP-трафика, и наши представления о возможностях Интернет в значительной степени изменятся. Причина растущего интереса многих компаний к такому применению спутников -- постоянный поиск более быстрых и недорогих каналов связи, способных увеличить доступность приложений электронного бизнеса. Сейчас благодаря новому сетевому оборудованию (для передачи IP-трафика по спутниковым сетям), улучшенным стандартам многоадресной передачи данных и широкополосным спутникам Ka-диапазона интегрировать корпоративные IP-сети с системами спутниковой связи становится значительно проще.

После провала проекта Iridium компании Motorola многие предприятия считают спутниковую связь практически неработоспособной и слишком дорогой, но есть и такие компании, которые сделали ставку на ее широкое применение. Одной из них является Shoppers Drug Mart -- крупнейшее в Канаде предприятие розничной торговли медикаментами с годовым оборотом около 4,5 млрд долл. Эта компания ведет свой бизнес с помощью частной сети спутниковой связи, запущенной в эксплуатацию в 1996 г. Данная сеть используется для транзакций с кредитными карточками, корпоративного обучения, инвентаризации ресурсов, доступа в Интернет и даже для трансляции музыкальных программ для персонала 800 аптек компании.

Широкому применению спутников для передачи IP-трафика способствуют несколько обстоятельств. Во-первых, появилось соответствующее сетевое оборудование от таких фирм, как ViaCast и International Datacasting, и возросли скорости передачи данных через спутники.

Например, в компании Shoppers Drug Mart используется IP-маршрутизатор фирмы ViaCast, передающий учебные видеофильмы компании по 4,2-Мбит/с спутниковому каналу (который одновременно задействован и для трансляции IP-данных) фармацевтам сети аптек, расположенных по всей Канаде.

Во-вторых, благодаря улучшению методик многоадресной передачи IP-трафика (IP multicast) и использованию стандартной технологии Digital Video Broadcasting (DVB), недавно дополненной возможностью организации обратных каналов, появилась возможность стабильной (без коротких перерывов) передачи мультимедийных файлов. По словам главного администратора фирмы ViaCast Митчела Робинсона, в настоящее время можно построить спутниковую систему, передающую абонентам данные со скоростью 45 Мбит/с (или даже выше) и имеющую обратные каналы с пропускной способностью от 144 Кбит/с до 2 Мбит/с и более. При этом цена одного пользовательского комплекта оборудования составит около 1000 долл.

Кроме того, ряд компаний, включая Tachyon, предлагают своим клиентам двунаправленные широкополосные спутниковые Интернет-терминалы, тем самым исключая использование наземных каналов доступа. К тому же за последнее время спутниковые соединения с ПК стали гораздо доступнее для их пользователей. Услуга доступа в Интернет с помощью двунаправленной спутниковой службы StarBand, запущенной в эксплуатацию в прошлом году компаниями Microsoft, Gilat Satellite Networks и EchoStar Communications и предназначенной для прямой передачи сигнала со спутника в жилые дома, стоит менее 100 долл. в месяц. Компании Cidera, Edgix и iBeam используют спутниковые сети вместо магистрали Интернет или в дополнение к ней. Они передают широкополосные видеопотоки и другие виды данных периферийным серверам, при этом данные проходят через спутник один или два раза (передача одним скачком или двумя скачками). Даже спутниковые операторы, которые изначально ориентировались главным образом на трансляцию телевизионных программ, сейчас начинают предлагать услуги по доступу в Интернет.

По словам исполнительного вице-президента и руководителя технического отдела компании PanAmSat (чья новая Интернет-служба NET-36 передает трафик многочисленным точкам присутствия, откуда он затем перераспределяется по корпоративным сетям) Роба Беднарека, интегрируя IP-технологии со спутниковыми системами, предприятия реализуют новую модель кабельного телевидения в мире Интернет.

Что же дает это крупным предприятиям? Попробуем ответить на поставленный вопрос на примере частной франчайзинговой компании Re/Max, занимающейся торговлей недвижимостью; ее партнеры осуществляют более миллиона сделок ежегодно. Компания имеет собственную спутниковую сеть (своего рода корпоративный аналог CNN), обслуживающую около 30 тыс. агентов по торговле недвижимостью в 1200 офисах, расположенных по всей Северной Америке.

Сеть Re/Max Satellite Network (RSN) передает бизнес-программы (в течение 100 ч в месяц) через спутниковую службу компании Loral CyberStar с использованием технологии DVB. Каждый офис по продаже недвижимости оснащен небольшой параболической антенной, предназначенной для приема этих программ.

В одной из них (под названием "Тень") съемочная группа RSN в течение рабочего дня сопровождает действующего агента по торговле недвижимостью, анализирует его работу и дает зрителям советы, как правильно вести бизнес. Кроме того, журналисты RSN берут интервью у экспертов в сфере бизнеса и руководителей компании, включая ее председателя Дэйва Лингера, который стал настоящей телезвездой, когда однажды попытался облететь вокруг света на воздушном шаре. Из-за плохой погоды попытка не удалась, но операторы RSN снимали полет и передавали свои материалы через спутник телекомпаниям CNN, ABC и NBC. Отдельные видеоролики были размещены на Web-сайте компании Re/Max. Со временем, когда ее агенты найдут новые способы использования Интернет для продажи недвижимости, сфера применения спутника расширится.

Однако стоит иметь в виду, что пройдет еще несколько лет, прежде чем средние по размерам компании смогут передавать Интернет-трафик по спутниковой сети. Сегодня для большинства из них цены на услуги спутниковой связи слишком высоки. Земные станции типа VSAT (Very Small Aperture Terminal) уже более 10 лет используются компаниями для организации каналов передачи данных, главным образом с целью осуществления транзакций с кредитными карточками. Но купить эти системы могут позволить себе только очень крупные компании, имеющие 200 и более филиалов. Спутниковые системы всегда были дорогими и не очень надежными в работе. Как правило, они проектировались без учета возможности подключения к ЛВС или Интернет.

С появлением IP-технологий ситуация стала меняться к лучшему. Снизились цены на спутниковое оборудование, расширилась сфера его применения. Почти 25% из более 400 тыс. ныне действующих терминалов VSAT были установлены в прошлом году. В ближайшие несколько лет аналитики предсказывают дальнейший быстрый рост их числа. По данным компании Merrill Lynch, объем рынка услуг широкополосного спутникового доступа возрастет с одного миллиарда в 1999 г. до 51 млрд долл. в 2009 г., при этом ежегодный рост составит 53%.

Но, чтобы большинство небольших и средних компаний могли пользоваться услугами спутниковой связи (напрямую или через Интернет-провайдеров), операторы должны снизить цены на них. В этом отношении многие специалисты надеются на новые широкополосные спутники Ka-диапазона (18--30 ГГц), запуски которых запланированы на 2002--2004 гг. Они будут функционировать как "небесные" IP-маршрутизаторы и иметь на борту коммутационное и антенное оборудование, реализующее широкополосную передачу Интернет-трафика. Передавая данные на скоростях до 100 Мбит/с в направлении "космос -- Земля" и до 2 Мбит/с в обратном направлении (или даже еще быстрее), эти спутники смогут поддерживать более информационно-насыщенные мультимедийные приложения, взаимодействующие с корпоративными сетями, настольными системами и беспроводными устройствами. Самое главное заключается в том, что Ka-диапазон имеет значительную емкость -- он почти в два раза шире Ku-диапазона.

Операторы, получившие разрешение на частоты в Ka-диапазоне (от Федеральной комиссии по связи США или МСЭ), проектируют спутники с многолучевыми антеннами и интеллектуальными коммутаторами, обеспечивающими более высокую эффективность связи и значительные скорости передачи данных. Некоторые спутники Ka-диапазона, предназначенные для сетей этих операторов, уже запущены; глобальные же системы связи этого диапазона Spaceway и Astrolink планируется ввести в эксплуатацию примерно через два года. Ранее из-за технических проблем специалисты по космической связи рассматривали Ka-диапазон только как экспериментальный, но сегодня технологический прогресс помог решить многие из этих проблем, и теперь освоение этого диапазона обещает существенное удешевление коммуникационных услуг.

Майк Кук, генеральный менеджер и вице-президент сети Spaceway, которая разрабатывается компанией Hughes Network Systems, считает, что более мощные антенные лучи позволят задействовать абонентские терминалы меньшего размера, через которые будут передаваться более интенсивные потоки данных, а меньше в данном случае означает дешевле. По его словам, в сети Spaceway предполагается предоставлять такие же услуги, как в наземных сетях Frame Relay, но по более низким ценам, даже с учетом того, что стоимость услуг последних со временем будет снижаться.

Системы связи Ka-диапазона, совместимые со стандартами ATM, ISDN, Frame Relay и X.25, предполагается напрямую стыковать с Интернет и локальными сетями Ethernet. Абоненты этих систем будут использовать параболические антенны диаметром около 66 см и небольшие сетевые устройства (размером с коробку для пиццы), маршрутизирующие, фильтрующие (как межсетевой экран), кэширующие и шифрующие трафик.

Пока еще не ясно, станут ли операторы предлагать услуги связи и оборудование Ka-диапазона по приемлемым для большинства сегодняшних предприятий ценам. Другой важный вопрос -- надежность работы систем Ka-диапазона. Поскольку соответствующие спутники функционируют на довольно высоких частотах, на распространение их сигналов существенно влияют погодные условия. Дождь может ослабить сигнал так сильно, что принять его будет невозможно. Эффект замирания сигнала из-за дождя известен специалистам, его можно значительно уменьшить, сконцентрировав мощность излучаемого сигнала на районах с сильными осадками.

Предполагается, что средний коэффициент готовности систем Ka-диапазона составит 99,7%, а при очень хорошей погоде возможно повышение его до 99,9%. Для критически важных корпоративных приложений системы передачи данных с коэффициентом готовности ниже 99,9% могут оказаться неприемлемыми. Впрочем, можно предположить, что надежность работы систем Ka-диапазона будет примерно такой же, как у наземных сетей, нередко перегруженных трафиком Интернет.

По мнению Чака Лиггета, главного специалиста по маркетингу услуг спутниковой системы Ka-диапазона Astrolink, строительство которой финансируют компании Liberty Media, Lockheed Martin, Telespazio и TRW, спутниковая технология Ka-диапазона способна обеспечить уровень готовности, достаточный для работы приложений электронного бизнеса. Несмотря на энтузиазм г-на Лиггета, с функционированием спутников Ka-диапазона связан ряд проблем, которые обязательно должны быть решены до начала их широкой эксплуатации. Поскольку большинство этих спутников предполагается разместить на геостационарной орбите (высотой 35 875 км), круговая задержка передачи сигнала по маршруту Земля -- спутник -- Земля будет значительной и может замедлить передачу данных по протоколам TCP/IP. Так как время, в течение которого средства TCP/IP должны подтвердить успешный прием пакетов, меньше круговой задержки, могут возникать "заторы" пакетов, и скорость их передачи будет невысокой.

Ряд фирм, включая ViaCast и EMS Technologies, решили эту проблему для Ku-диапазона с помощью методик, имитирующих доставку подтверждений в установленное время, и собираются реализовать их в средствах Ka-диапазона. Однако почти ничего нельзя сделать для устранения влияния круговой задержки на работу самих приложений. Видеоконференц-связь и другие приложения, работающие в реальном масштабе времени, особенно чувствительны к величине этой задержки. Компания ICO-Teledesic Global предполагает развернуть низкоорбитальную спутниковую систему. Поскольку ее спутники будут расположены значительно ближе к Земле, при работе с ними не должны возникать проблемы с задержкой, как в случае применения геостационарных спутников. Однако у низкоорбитальных систем имеются свои собственные проблемы, и не последней из них является высокая стоимость производства и запуска большого числа спутников, необходимых для обслуживания значительной территории.

Неудачи в сфере мобильной спутниковой связи (прежде всего прекращение работы системы Iridium из-за дороговизны услуг и, как следствие, малого числа абонентов) могут помешать и развитию систем Ka-диапазона. Операторам придется убеждать предприятия в том, что эти системы и системы мобильной телефонной связи типа Iridium -- абсолютно разные вещи. В отличие от последних системы Ka-диапазона широкополосные и предназначены для передачи данных, речи и мультимедийного трафика.

Кроме того, операторам придется аккумулировать весьма значительные финансовые средства, необходимые для создания систем Ka-диапазона, а ведь именно высокая стоимость самой системы Iridium и явилась одной из причин ее коммерческого провала. Новая широкополосная спутниковая система будет стоить несколько миллиардов долларов (с учетом затрат на ее разработку, производство и развертывание).

Впрочем, строительство наземных широкополосных сетей тоже обходится недешево.

Прокладка одной мили (примерно 1,6 км) оптоволоконного кабеля стоит около 150 тыс. долл. По этой причине операторы связи наращивают объемы инвестиций в свои оптоволоконные сети постепенно. В отличие от них создание системы спутниковой связи требует значительных единовременных начальных затрат, зато потом (в долгосрочной перспективе) эксплуатационные расходы будут ниже. Разворачивать крупномасштабную систему Ka-диапазона тоже можно постепенно, охватывая регион за регионом, и, пожалуй, это оптимальная стратегия развития, учитывая скудость финансирования новых спутниковых проектов после провала системы Iridium.

В декабре прошлого года фирма Global Convergence Technology начала эксплуатацию своей широкополосной и мультимедийной системы

Ka-диапазона в ряде районов Южной Кореи, где высокая стоимость услуг T1 сделала востребованными относительно недорогие спутниковые каналы. Новая гибридная, широкополосная система, работающая в диапазонах Ku и Ka, была создана в прошлом году люксембургской компанией Socieўteў Europeўenne des Satellites, являющейся оператором спутников Astra. В ней прямой (исходящий) канал организован в Ku-диапазоне, а обратный канал (соответствующий недавно принятому стандарту на обратный канал для технологии DVB) -- в Ka-диапазоне.

В 1997 г. лицензии на использование частот Ka-диапазона получили 50 североамериканских компаний. Самыми известными из создаваемых систем этого диапазона являются Astrolink и Spaceway, которые, как уже было отмечено, должны начать функционировать примерно через два года. Строительство первой очереди спутниковой системы Spaceway, предназначенной для обслуживания клиентов на территории Северной Америки, обойдется компании Hughes Network Systems в 1,4 млрд долл. Коммерческая эксплуатация ее запланирована на 2003 г. Со временем система Spaceway станет глобальной.

Система Astrolink должна начать работать примерно в то же самое время. Когда она будет развернута полностью, то сможет обслуживать 98% поверхности планеты. Аналитики предполагают, что обе эти системы сделают услуги спутниковой связи доступнее для малого бизнеса. Реализация этих прогнозов зависит от степени сложности коммутирующего и антенного оборудования, которое будет установлено на борту спутников Ka-диапазона.

Как сообщил г-н Лиггет из компании Astrolink, ее система отличается от ранее развернутых систем наличием на борту каждого спутника телекоммуникационного коммутатора. Он также добавил, что ранее запущенные спутники, как правило, представляли собой своего рода большие зеркала; информация "выстреливалась" в небо, "отражалась" от спутника и возвращалась на Землю; спутник же системы Astrolink будет не только принимать и передавать, но и обрабатывать сигнал.

Можно предположить, что "небесная" коммутация пакетов позволит менеджерам по информационным технологиям управлять трафиком, накапливая и храня данные на борту спутника. Важным преимуществом спутниковой IP-маршрутизации является возможность организации прямых соединений между пользователями сети средствами самого спутника. При этом трафик не будет проходить через центральный узел сети. Прямая связь, предлагающая один скачок сигнала через спутник, обеспечивает более эффективное использование его ресурсов, чем связь с двумя скачками сигнала, реализованная во многих существующих спутниковых системах.

Близится время, когда спутники будут широко использоваться для передачи IP-трафика.

[Konstantin]

НАДЕЮСЬ СКОРО БУДЕТ И У НАС :-)

Уже около 10 лет назад Ка-диапазон (20-30 ГГц) считался ключом к спутниковому интернет-доступу. Это было обусловлено и большими возможностями, которые он предоставляет и, не в последнюю очередь, тем, что ресурс в традиционном Ku-диапазоне стало для операторов находить всё труднее и труднее. Особенно это касалось Северной Америки и Западной Европы. Поэтому во второй половине 90-х г.г. планировалось несколько спутниковых систем, которые должны были предоставлять пользователю интернет-доступ в Ка-диапазоне. В условиях кризиса начала двухтысячных эти проекты практически прекратили свое существование. Wild Blue был одним из таких проектов. Два-три года про него не было ничего слышно, интернет-сайт компании был "мёртвым". Но уже в 2003 году начала появляться информация, что инвесторы не поставили окончательный крест на спутниковом интернете, и Wild Blue начинает деятельность. Потом, в числе всей прочей информации, касающейся реструктуризации компании Loral, мелькнула и информация о том, что Space Systems/Loral возобновляет работу по космическому аппарату WildBlue-1.
Всплеск интереса к Wild Blue отмечается в середине 2004 года. Инициировал этот всплеск успешный запуск спутника Anik F2 в октябре 2003 г. и начало тестирования сервиса. Исполнительный директор компании То Мур (Tom Moore) с гордостью сообщает в своем заявлении, что у него дома сервис работает, и его семье нравится. Первый этап - отработка технологии - продолжался до весны 2005 года, после чего началось бета-тестирование сервиса ограниченной группой пользователей. Также, на тот момент не все станции сопряжения были готовы. Предполагалось, что окончательно сервис станет доступным на всей территории США в середине 2005 года. Реально, как и всегда в подобных проектах, планы были реализованы с задержкой.

К началу 2005 года действительно было объявлено, что тестирование прошло успешно, и компания вышла на новую ступень развития. Тогда же Wild Blue заключила контракты с двумя крупнейшими американскими рекрутинговыми агентствами RS&I и DSI для набора и обучения персонала. Тогда же было объявлено, что коммерческая эксплуатация системы начнется в июне. И действительно, 3 июня был подключен первый абонент. К концу 2005 года Wild Blue организовала свою дилерскую сеть из 600 представительств, базирующихся в основном в телефонных компаниях, работающих в сельских областях. Весьма немалую поддержку проекту оказывало сообщество National Rural Telecommunications Cooperative (NRTC), основной задачей которого является именно что развитие высокоскоростного интернет-доступа в регионах со слабо развитой телекоммуникационной структурой.

Опрос бета-пользователей (25 тысяч человек) был оптимистичен: 94% заявили, что они полностью удовлетворены сервисом, 9 из 10 пользователей рекомендовали сервис своим друзьям. Видимо это было результатом правильно выбранной целевой аудитории. Поскольку именно тогда на американских форумах, посвященных интернет-доступу достаточно широко обсуждался сервис Wild Blue, и общее резюме (насколько о таковом можно говорить по результатам обсуждений в интернет-конференциях) было примерно таково, что это отличная альтернатива DSL и даже кабельному модему, но оптоволокну в доме не конкурент. Что, в общем-то, логично, именно на эту нишу и нацеливается оператор.

2006 год должен был стать годом окончательного и полного ввода в строй системы. По занавес 2005 года, в конце декабря, Wild Blue сделала громкое заявление о том, что компания намерена активно работать на VSAT-рынке, предлагая сервис (и, соответственно аппаратуру) для мелких и средних компаний. Областью предстоящей деятельности были объявлены: компании с крупной дилерской сетью, энергетические и финансовые компании, местные региональные администрации. Разумеется, были включены и традиционные для VSAT области - телемедицина, обучение, связь в случае чрезвычайных происшествий. Заявление было сделано не просто как "протокол о намерениях" ему предшествовало заключение контракта с четырьмя компаниями - реселлерами, работающими на VSAT-рынке. Ground Control (Калифорния) - компания, специализирующаяся на фиксированном и мобильном интернет-доступе, работающая с коммерческими и государственными клиентами и с учебными учреждениями. OptiStreams (Калифорния) - как и предыдущая, специализируется на мобильном и фиксированном интернет-доступе, работающая в основном с федеральными структурами. Broad Sky Networks (Орегон) - специализируется на спутниковом интернет-доступе. Amtech (Вирджиния) - специализируется на работе с газовыми компаниями, финансовыми структурами и ресторанами.

2006 год начался с того, что Wild Blue получила кредит в 200 млн. долларов на дальнейшее развитие своей сети. В основном эти средства предназначались на финансирование запуска спутника Wild Blue-1. Кредит был получен от основных акционеров компании, включая TimesArrow LLC (держатель самого крупного пакета) и Liberty Media Corporation. Помимо того, что кредит сделал возможным развитие сервиса, он стал показателем, что компания вызывает доверие у акционеров, и что они видят хорошие перспективы за услугами спутникового интернет-доступа.

Видимо, кредит был весьма важен для компании, поскольку буквально через полтора месяца после его получения WildBlue Communications определилась с планами по запуску WildBlue-1. Запуск был назначен на четвертый квартал 2006 года. Запуск будет произведен ракетой-носителем Ariane 5 с космодрома Куру (Французская Гвиана), пусковой провайдер - Arianespace. Разработчик и поставщик космического аппарата - Space Systems/Loral (платформа 1300).

Космический аппарат WildBlue-1 будет работать в Ка-диапазоне, его антенны будут формировать несколько высокомощных узких лучей - это на сегодня общепринятая концепция подобных систем.

Сейчас отсутствие своего специализированного спутника сдерживает возможности развития компании и увеличение количества абонентов.

Очередное успешное соглашение о партнерстве было заключено в апреле. Надо сказать, что, судя по сообщениям новостей, поиски партнеров по распространению и поддержке сервиса стало едва ли не главной областью деятельности Wild Blue за последний год работы. На этот раз в партнеры была привлечена компания AT&T - крупнейшая в США коммуникационная компания. По условиям соглашения AT&T будет продавать сервис под маркой "AT&T High Speed Internet Access, powered by WildBlue."

В начале сентября было заключено, пожалуй самое удачное партнерское соглашение Wild Blue - услуги провайдера взялись предоставлять Dish Network и Direc TV. Проще говоря, сервис Wild Blue будет продаваться через систему дилеров двух крупнейших американских операторов непосредственного спутникового телевещания. С большой вероятностью это станет толчком для бурного распространения сервиса. Разумеется, условия, на которых Wild Blue договорилась с Dish Network и Direc TV не раскрываются, но в любом случае это весьма удачный ход со стороны спутникового интернет-провайдера. Оба оператора имеют в сумме подписную базу в 27 млн. абонентов, каждый из которых - потенциальный клиент Wild Blue, отработанную систему биллинга и технической поддержки 24/7. И руководство компании это отлично понимает, не зря исполнительный директор Wild Blue Дэвид Леонард (David Leonard) в своем заявлении по этому поводу специально отметил, что это соглашение - признак перспективности сервиса и знак высокого доверия со стороны Dish Network и Direc TV. Несколько позже с компанией Echostar (владелец сервиса Dish Network) было заключено более серьёзное соглашение о поддержке, видимо именно эта компания станет основным партнером Wild Blue.

Помимо поиска партнеров, компания активно (как это свойственно любому оператору появившемуся на рынке) ищет различные способы привлечения клиентов. В частности, была широко разрекламирована (и несколько раз продлевалась) акция по бесплатьной установке комплекта. За 49,99 USD WildBlue предлагает пользователям скорости доступа до 1,5 Мбит/с на линии "спутник-пользователь" и до 256 кбит/с на линии "пользователь-спутник". Плюс, как обычно - e-mail, хостинг. Стоимость комплекта - 299 долларов, установка - 179,95 USD. Можно заметить, что цены весьма привлекательны, даже если не брать в расчёт более высокий уровень жизни в США. В России аналогичный сервис с такими же ценами несомненно тоже пользовался бы большим спросом. Но если в конце 90-х компания активно озвучивала свои планы по развитию спутниковой группировки и распространению сервиса во всём мире, то сейчас представители Wild Blue об этом говорят очень и очень осторожно.