В настоящее время производители спутникового оборудования реализуют в нем несколько основных технологий каналообразования, обеспечивающих передачу разнородного трафика. Среди них нет заведомо хороших и плохих — более того, каждая из них обязательно будет лучше других при определенных условиях ее применения и с точки зрения конкретного критерия эффективности. Когда такой критерий выбран, целью сравнительного анализа различных технологий каналообразования является определение условий, при которых та или иная технология является наиболее предпочтительной.

Целью данной статьи является сравнение различных технологий каналообразования в сетях спутниковой связи по критерию наименьшей платы за аренду спутникового ресурса, в значительной мере определяющей общую технико-экономическую эффективность спутниковой системы связи, и выявление условий, при которых конкретная технология будет иметь преимущества по сравнению с другими. При этом рассматривается наиболее типичная для стационарных спутниковых сетей задача интегральной передачи телефонного трафика и данных Интернет между одной центральной станцией (ЦС) и несколькими периферийными земными станциями (далее просто ЗС).

Спутниковый ресурс и технологии каналообразования

Спутниковый ресурс имеет две составляющие — частотную и энергетическую. При определении арендной платы в качестве базовой составляющей принимается полоса частот, которую необходимо выделить для функционирования сети в час пик, а соответствующие этой полосе энергетические затраты учитываются с помощью повышающих коэффициентов к базовому тарифу для каждой несущей в отдельности.

Занимаемая системой связи полоса частот спутникового ретранслятора (РТР) зависит от нескольких факторов, однако определяющим является максимальная скорость передачи информации всеми ЗС в период наибольшей нагрузки на сеть. При этом существенное значение имеет скорость компрессии речевого сигнала в телефонном канале и способ предоставления этих каналов пользователям: на постоянной основе (Permanently Assigned Multiple Access — PAMA) или по требованию на время сеанса связи (Demand Assigned Multiple Access — DAMA). Технологии PAMA и DAMA обычно предполагают непрерывный режим передачи цифровой информации.

Из известных методов пакетной передачи сообщений для спутниковых сетей больше всего подходит протокол Frame Relay, поскольку соответствующие ему скорости передачи данных — от единиц килобитов в секунду до единиц мегабитов в секунду — являются типичными для спутниковых радиолиний, а необходимая высокая достоверность передачи не хуже BER = 10–7 обеспечивается выбором их энергетических параметров.

По сравнению с сетями на базе технологий PAMA и DAMA спутниковые сети на основе протокола Frame Relay в России пока не получили широкого распространения. Организация каналов с использованием этого протокола качественно отличается от таковой в технологиях PAMA и DAMA. Во-первых, потому, что такие каналы имеют виртуальную природу.

Во-вторых, постоянные виртуальные каналы (Permanent Virtual Circuits — PVC) Frame Relay могут быть отнесены к любой из названных технологий организации спутниковых каналов. Действительно, поскольку каждый PVC постоянно закреплен между двумя портами оборудования Frame Relay, его можно считать каналом PAMA. Если же рассматривать PVC с точки зрения его активности, то он занимает частотный ресурс линии связи только на время передачи порции информации, а во время пауз (например, речевого сигнала) этот ресурс не задействуется. С этой точки зрения PVC имеет сходство с каналом DAMA. Однако следует отметить и принципиальное их различие — в режиме DAMA канал предоставляется двум пользователям на все время сеанса связи и не может передавать информацию других каналов во время пауз в своем трафике. PVC же динамически предоставляет частотный ресурс линии связи пакету данных, а паузы в трафике одного канала могут быть использованы для передачи пакетов другого. В результате степень статистического уплотнения общего частотного ресурса трафиком различных каналов в случае мультиплексирования PVC бывает существенно больше таковой в режиме DAMA.

Различные технологии каналообразования реализуются разными аппаратными средствами: PAMA — мультиплексорами с временныўм уплотнением каналов (и другим каналообразующим оборудованием), DAMA — спутниковыми модемами с автоматической перестройкой частоты или временныўх интервалов излучения несущей или с перескоками частоты в пределах определенной частотно-временноўй матрицы. PVC в сети Frame Relay организуются устройствами доступа к этой сети и другим оборудованием.