Спутниковая связь (2005-12-15) Выход в Интернет с использованием космической связи — это, с одной стороны, один из самых гибких способов подключения, но с другой стороны, один из самых сложных. Гибкость заключается не только в том, что состояние коммуникационной инфраструктуры региона не имеет ровно никакого значения, но и в том, что выбор провайдера не ограничен пределами города, государства и даже материка. Так что, в отличие от других видов связи, про которые часто можно слышать «а вот у них там это на порядок дешевле», вам никто не мешает напрямую работать с иностранными провайдерами, но можно и не напрямую — через их российского представителя (реселлера), если не хотите связываться с электронными платежами и банковскими переводами. Обратной стороной медали является сложность организации такого канала связи, что выливается в серьёзные затраты, и стабильность его работы.

Обитаемые космические станции и спутники ближней космической связи движутся по околоземным орбитам на высоте нескольких сотен километров. Это возможно только при высоких скоростях, а значит, с точки зрения наземного наблюдателя, космические аппараты перемещаются по небесному своду в 15 раз быстрее вращения планеты вокруг своей оси. Поэтому таким системам требуется целая команда спутников, чтобы бесперебойно предоставлять ту или иную услугу в некоторой точке земной поверхности. Хуже того, при разумном размере команды (десяток-другой) невозможно передавать и принимать сигнал с максимальной эффективностью, если только не задействовать сложные и дорогостоящие системы наведения антенны. Чтобы спутник казался нам неподвижным, он должен находиться на геостационарной орбите, которая проходит в экваториальной плоскости на удалении 42'164 км от центра Земли, то есть 35'768 км над уровнем моря (рис. 1). Рис. 1. Схема прохождения сигнала

Нетрудно прикинуть, что даже в чистом вакууме сигнал до столь удалённого объекта дошёл бы ослабленным в 1017 раз (150 дБ) и не ранее, чем через 0,12 с. В реальных условиях, благодаря воздуху и погодным явлениям в атмосфере, затухание сигнала ещё сильнее (что, впрочем, компенсируется высоким коэффициентом усиления узконаправленных передающих и приёмных антенн), а суммарное время его прохождения и обработки не очень вписывается в понятие комфортного телефонного разговора или видеоконференции, независимо от местонахождения собеседника. Во время дождя или снегопада связь может прекратиться вовсе. Поэтому спутниковые коммуникации хорошо подходят для веб-сёрфинга, скачивания файлов, просмотра фильмов и телепрограмм, но плохо решают задачи реального времени, в том числе игры по сети. Современный уровень технического развития позволяет сделать спутниковый Интернет доступным, но не дешёвым удовольствием. Для работы со столь слабыми сигналами, если нужна достаточно высокая скорость передачи данных, требуются дорогие компоненты — это вам не сетевая карточка за 100 рублей. Также может быть необходимо разрешение на установку оборудования и использование эфира. Поэтому вместо полноценного двустороннего канала часто организуется односторонний, когда абонент только получает данные через спутник, а обратный поток информации проходит по обычным каналам — например, через модемный выход. Первый вид подключения сокращённо называется RCS (Return Channel thru Satellite — «обратный канал через спутник»), а второй — IP («обратный канал через наземный Интернет», то есть с использованием обычной IP-сети). Существует несколько несовместимых между собой систем передачи данных. Мы не будем рассматривать те из них, которые специфичны для отдельных провайдеров. Остановимся на более популярной системе DVB (Digital Video Broadcast — «широковещательная передача цифрового видео»), позволяющей принимать данные и телеканалы на одном комплекте оборудования. Помимо интересующей нас спутниковой версии (DVB-S), существуют аналогичные технологии для кабельных сетей (DVB-C) и обычного наземного телевидения (DVB-T, DVB-H).

DVB-IP Довольно подробно эта технология описана в статье «Спутниковый Интернет» (см. полную версию на компакт-диске «Мир ПК», № 12/04). Не претендуя на открытие новых секретов, рассмотрим ключевые особенности в нашем привычном формате изложения.

Обратный канал Итак, основным недостатком одностороннего доступа через спутник является то, что для него требуется дополнительный выход в Интернет. Чаще всего для этих целей используется обычное модемное подключение по телефонной сети, но требования к нему предъявляются не такие, как если бы это был основной канал доступа. Поскольку соотношение принимаемых и передаваемых данных для большинства пользователей очень асимметрично (10:1 и выше), для приёма на высоких скоростях может оказаться достаточным обратный канал начиная от 1200 бит/с. Иными словами, гоняться за высокой скоростью модема особого смысла нет; основным критерием здесь является устойчивость связи и низкие цены. В идеале нужен тариф без ограничений по времени или с оплатой трафика, так как трафик в обратном канале будет небольшим. Оптимальным вариантом является GPRS из сотовой телефонии, но не все спутниковые операторы его поддерживают. Вторичный провайдер может находиться где угодно, то есть даже если спутниковый оператор дислоцируется на туманном Альбионе, устанавливать модемное соединение надо с провайдером в вашем городе. Главное, чтобы брандмауэр провайдера не ограничивал ваши возможности. Дело в том, что вы будете работать с Интернетом не напрямую, а либо через прокси-сервер спутникового оператора, либо устанавливая между вами зашифрованный туннель (VPN). Разница между этими двумя режимами вот какая: не всякий прокси-сервер позволяет использовать протоколы, отличные от HTTP и FTP (веб и файлы), к тому же весь трафик через него идёт в открытом виде, однако и VPN имеет свои минусы, в частности, снижение пропускной способности из-за накладных расходов шифрования, так что в зависимости от задач может быть предпочтительнее то один, то другой метод. Поэтому если модемный провайдер обязывает своих клиентов использовать собственный прокси-сервер или фильтрует сетевые потоки (часто прикрываясь заботой о безопасности), вам не по пути.

Нелетающая тарелка Как театр начинается с вешалки, так приём сигнала начинается с антенны (рис. 2). Рис. 2. Схема приёмного оборудования

Типичный размер «тарелки» (отражателя) — 60, 90 и 120 см в диаметре для установки на балконе и до 300 см для установки на крыше. Увеличение линейного габарита в полтора раза означает вдвое большую площадь и мощность сигнала. Операторы связи часто так и рисуют свои карты покрытия с шагом изолиний 3 дБ (двукратная разница): внутренняя область соответствует району с устойчивым приёмом самой маленькой антенной, затем антенной побольше, и т. д. По возможности, покупать лучше 120-см тарелку (коэффициент усиления 42 дБи), даже если для выбранного провайдера достаточно меньшей антенны — тогда при необходимости сменить провайдера выбор будет шире. С другой стороны, чем меньше размер, тем удобнее и дешевле: 60-см тарелки стоят 25–40 долл., а 120-см дешевле 70 долл. ещё поискать надо. Обычно зеркала стальные; конструкции из алюминия или стекловолокна меньше весят, но стоят дороже. Для снижения эффекта парусности, зеркала часто делают не сплошными, а в виде мелкой сетки с шагом много менее длины волны, поэтому для радиосигналов такие тарелки непрозрачны. Антенны характеризуются собственной температурой шума — температурой гипотетического резистора, создающего на входе идеального приёмника шум такой же спектральной плотности (почти как цветовая температура у мониторов). Чем выше это значение, тем сильнее помехи, создаваемые принятому сигналу самой антенной. Дополнительным узлом антенной системы является механизм автоматического сопровождения спутника. Как уже говорилось выше, геостационарные объекты должны выглядеть неподвижными, но спутнику для поддержания такой орбиты требуется постоянно корректировать её наклон от экватора вследствие сил притяжения Солнца и Луны. Чтобы продлить срок службы дорогостоящего космического аппарата, перед полным исчерпанием топлива ему отключают системы коррекции, и на геосинхронной орбите спутник по-прежнему неподвижен в азимутальной плоскости, но начинает отклоняться то на север, то на юг. Если ваша антенна будет и дальше смотреть на экватор, её узкая диаграмма направленности станет причиной ослабления или окончательной потери сигнала — здесь-то и нужно автоматическое сопровождение. Имея дело только со стационарными системами, достаточно ручной настройки с помощью рычажного актуатора. Исходя из того, что наша часть суши находится в северном полушарии, направлять тарелку надо на юг. Если окна смотрят в другую сторону или обзор закрывают высокие строения, антенну необходимо устанавливать на крыше, для чего требуется разрешение собственника здания и дополнительная оплата монтажникам. Разумеется, компоненты антенной системы рассчитаны на широкий диапазон температур. Но если на рабочих поверхностях зимой будут расти сосульки, на качестве приёма это скажется не лучшим образом. Поэтому система обогрева — не самая экзотическая опция в северных широтах. Для особо сложных случаев, при установке антенны в прибрежных и промышленных районах с высоким уровнем содержания в воздухе соли и загрязняющих веществ, предусмотрены прозрачные для радиоволн колпаки — вы наверняка видели много таких «белых шариков» на крышах офисных зданий.