Особенности спутниковой связи в Ка-диапазоне в сравнении с системами спутниковой связи в других диапазонах

Игорь Травников, руководитель отдела ИПП, AltegroSky

В статье рассматриваются основные особенности технических характеристик использования Ка-диапазона для двусторонней передачи данных через спутник и проводится мини-сравнение параметров этих характеристик с соответствующими им параметрами при использовании других диапазонов.

В последнее время все чаще обсуждаются вопросы, связанные с Ка-диапазоном. Сегодня дискуссии уже перешли из области теории или опыта зарубежных операторов связи в практическую плоскость применения сервисов, предоставляемых российскими операторами.

Итак, начнем, пожалуй, с полосы частот, которую можно использовать для передачи данных в Ка-диапазоне. Она составляет 3500 МГц в отличие от С- и Кu-диапазонов, которым отведено всего по 500 МГц. Уже только одно это сравнение явно не в пользу более привычных диапазонов, задействуемых для двусторонней передачи данных через спутник. При прочих равных более широкая полоса частотного спектра позволяет существенно повысить пропускную способность спутников связи, следовательно, предоставляет гораздо больше возможностей для развития отрасли. Справедливости ради стоит отметить, что развитие это в основном экстенсивное и имеет целый ряд ограничений. Тем не менее такой прирост полосы пропускания весьма актуален в условиях жесткого дефицита спутникового ресурса в «традиционных» диапазонах. Кроме того, довольно большое количество уже выведенных на орбиту спутников вкупе с узким частотным спектром старых диапазонов практически исключает возможность выведения на орбиту новых спутников. Сказываются влияние частотной интерференции и действие прочих физических эффектов. Так что с этой точки зрения явное лидерство за Ка-диапазоном.

Следующий немаловажный момент – применение многолучевых (multibeam) систем в спутниках связи, работающих в Ка-диапазоне. Одна из основных причин появления таких систем – необходимость сужать каждый из лучей с повышением при этом его энергетических параметров. И хотя в итоге каждый луч покрывает весьма небольшой участок поверхности, количество таких лучей на новых спутниках Ка-диапазона может достигать нескольких десятков, т. е. о суммарной зоне покрытия можно не беспокоиться. Как следствие – возможность уменьшения диаметра зеркала антенны и снижения стоимости комплекта оборудования в целом. Кроме того, использование таких локально ориентированных областей покрытия позволяет использовать одну и ту же частоту в разных лучах, просто меняя варианты комбинаций частот и поляризаций на транспондерах, что возвращает нас к существенно возрастающей пропускной способности спутников связи. Диапазоны С и Кu опять в проигрыше – такие варианты многократной утилизации одной и той же частоты им недоступны, хотя бы в силу относительной новизны многолучевых систем. И снова неоспоримое лидерство за Ка-диапазоном.

Следствием перечисленных факторов является возможность продавать трафик конечному клиенту за ощутимо меньшие по сравнению с С- и Кu-диапазонами деньги, что в совокупности с подешевевшими комплектами спутникового оборудования в разы увеличивает количество потенциальных клиентов. Это особенно актуально для России, где развитая инфраструктура передачи данных локализована только вокруг крупных городов. Там же, где нет наземных (равно как и привязанных к наземным) сетей связи, но есть спрос на услуги связи, к сожалению, далеко не всегда существует возможность оплачивать достаточно дорогое оборудование и трафик (что пока является отличительной чертой диапазонов С и Кu в сравнении с Ка). Итак, уже третий аргумент в пользу Ка-диапазона.

Естественно, любая новая технология, какой бы она ни была привлекательной и какие бы радужные перспективы ни сулила, имеет и отрицательные стороны. В случае Ка-диапазона самый первый из приходящих в голову минусов, напрямую связанный с частотами, используемыми для приема и передачи информации, – это значительно меньшая атмосферная проницаемость. Меньшая длина волны хотя и позволяет при одинаковом усилении (читай: зеркале антенны и мощности передатчика) получить более высокий энергетический потенциал в сложных погодных условиях гораздо сильнее подвержена затуханию. В России, особенно в центральных и северных районах (как наиболее удаленных от экватора и, следовательно, имеющих более протяженный атмосферный радиотракт), с нередкими осадками и облачностью, это может стать серьезным препятствием к продвижению услуг и сервисов на основе VSAT-оборудования в Ка-диапазоне. Есть примеры, когда из двух спутниковых станций, установленных в нескольких метрах друг от друга и работающих в разных диапазонах с почти одинаковыми параметрами антенного поста (эффективный диаметр зеркала антенны одинаков, а мощность передатчика в случае Ка даже больше на целый Ватт), при осадках определенной интенсивности одна перестает работать. Вторая же при этом остается на связи и способна принимать и передавать данные. Несложно догадаться, что выпадает именно станция Ка-диапазона. И страдает от этого не только сам конечный потребитель, но и оператор связи – в периоды простоя станции не потребляется трафик, возрастает количество обращений в службу поддержки оператора. К тому же под вопросом остается сам факт подключения клиента – ведь далеко не все согласятся платить деньги за сервис, столь сильно подверженный влиянию атмосферных факторов.

Таким образом, мы плавно подошли к более практическим, с потребительской точки зрения, вещам, а именно к услугам, которые может получить конечный потребитель. Здесь стоит вспомнить о том, что удешевление комплекта оборудования происходит за счет не только уменьшения зеркала антенны, но и сокращения количества функций, которые может выполнять само каналообразующее оборудование. Понять причины такого поведения производителей весьма несложно. Ведь вложения в разработку оборудования, а также построение и запуск спутников – весьма приличные. А прибыль с каждого конечного потребителя услуг не столь велика. Единственный выход для производителя – завоевание массового потребителя. Такого, который в силу различных факторов еще не подключился к другим сетям передачи данных либо которого по каким-то причинам не устраивает его нынешнее подключение. В большинстве своем это владельцы загородных домов и сельские жители, т. е. физические лица (так называемый сегмент b2c). С ними все вроде бы понятно: среднестатистическому потребителю в этом сегменте ничего, кроме простых вещей типа веб-серфинга или сервисов передачи сообщений через Интернет, не требуется. А с запросами такого уровня легко справляются даже самые дешевые модели оборудования. Безусловно, дальше уже могут возникать вопросы в области качества предоставляемого на таком оборудовании сервиса и услуг, однако они в большей степени обусловлены конкретным оборудованием и/или оператором связи.

Что касается корпоративного сектора, называемого сегментом b2b, то ситуация здесь гораздо сложнее. В силу технических особенностей самих спутниковых модемов (связанных с тем самым сокращением количества функций), а также спутниковых хабов, обслуживающих сети VSAT в Ка-диапазоне, многие вещи становятся либо недоступными, либо весьма сложными в реализации. А если принять во внимание и тот факт, что управление единственным хабом, на основе которого предоставляются сервисы в Ка-диапазоне в России операторами, продающими эти сервисы, не осуществляется, то ограничения в применении этих сервисов для b2b становятся понятны не только специалистам. Отсутствие целого ряда простейших вещей, без которых трудно представить построение мало-мальски сложной корпоративной спутниковой сети, заставляет прибегать к многочисленным техническим ухищрениям, в частности устанавливать дополнительное (иногда довольно дорогое) оборудование на стороне клиентских спутниковых терминалов, при помощи которых потребителю обеспечиваются требуемые параметры услуги. Соответственно возрастает количество точек возникновения проблем. Оператору приходится содержать больше специалистов для поддержания работоспособности такой сети, что не может не сказаться на затратах. Все это в итоге иногда сводит на нет описанные выше преимущества Ка-диапазона: дешевое оборудование, повышенные скорости и более низкая цена на трафик. То есть вполне вероятна ситуация, в которой оператору станет неинтересно продвигать подобные сервисы в направлении корпоративного сегмента. К тому же территориальный охват Ка-диапазона в России пока значительно уступает Кu и С. Ситуацию могли бы изменить запуски российских спутников с транспондерами, работающими в Ка-диапазоне. Соответственно, у операторов связи могла бы появиться возможность управлять собственными хабами на территории России и таким образом повысить проникновение Ка-диапазона в b2b. Однако не стоит забывать о таком замечательном во всех отношениях проекте, как РСС-ВСД, точнее о целях, для достижения которых этот проект задумывался и под который, вероятно, и будут задействованы мощности планируемых к выводу на орбиту российских спутников связи в Ка-диапазоне. Даже просто прочитав официальные заявления исполнителя данного проекта и приняв во внимание некоторые другие факторы (например, заявленная нижняя планка стоимости комплекта оборудования, а также планируемый полный цикл разработки и производства на территории России), можно предположить, что корпоративному сектору в данном случае ожидать особо нечего.

Подведем некоторые итоги.

Преимущества Ка-диапазон по сравнению с С- и Кu-диапазонами:

  • более широкая полоса частотного спектра, доступная для приема и передачи информации;
  • более дешевое оборудование и меньшая стоимость трафика;
  • более высокая пропускная способность спутников связи;
  • привлекательность для массового потребителя (сегмент b2c) и соответственно оператора связи, ориентирующегося на массового потребителя.

Недостатки Ка-диапазона по сравнению с С- и Кu-диапазонами:

  • более высокое влияние самой атмосферы и атмосферных явлений на прохождение сигнала;
  • ограничение при продвижении услуг и сервисов в сегменте b2b.

Безусловно, у Ка-диапазона большое будущее. Даже с учетом всех его недостатков в скором времени подавляющее большинство спутниковых каналов связи будет построено именно в этом диапазоне. Все это относится только к массовым подключениям физических лиц (либо потребителей, сходных с ними по потребностям в услугах и степени критичности доступности каналов связи). По крайней мере пока. Построение сложных или нетривиальных сетей связи (с особой маршрутизацией, разделением приоритетов трафика в зависимости от пожеланий клиента, гарантированием качественных характеристик каналов связи, построением сетей с топологиями, отличными от «звезды», и т. д.) в Ка-диапазоне либо невозможно, либо сложно технически и тяжело в обслуживании. Поэтому от С- и Кu-диапазонов отказываться пока рано.

Поделиться:
Спецпроект

Напряженный трафик или Современные требования к инфраструктуре ЦОД

Подробнее
Спецпроект

Специальный проект "Групповой спутниковый канал для территориально-распределенной сети связи"

Подробнее

Подпишитесь
на нашу рассылку