Защитные интервалы в цикле TDMA

Метод TDMA нашел широкое распространение после появления цифровых систем передачи, в частности PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy - плезиохронная цифровая иерархия) и SDH (Synchronous Digital Hierarchy – синхронная цифровая иерархия). TDMA больше подходит для передачи цифрового потока, нежели FDMA (Frequency Division Multiple Access), т.к. для его передачи как раз характерны особенности TDMA: широкополосность и небольшое время передачи.

В стандарте GSM одновременно используются TDMA и FDMA. Весь частотный диапазон разделяется на частотные каналов по 200 кГц каждый, которые в свою очередь состоят из 8 таймслотов. Также TDMA на ряду с другими методами множественного доступа используется в стандартах UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) и LTE (Long Term Evolution).

Полносвязные спутниковые сети (Mesh)

Нередко возникает необходимость организовать связь между несколькими географически распределенными подразделениями предприятия по принципу «каждый с каждым».

Если строить такую сеть с использованием технологии SCPC, земные станции получаются дорогими и громоздкими, а использование спутникового ресурса - неэффективным. Например, если сеть объединяет пять подразделений компании, то на каждой земной станции должны быть установлены по 4 модема.

«Двусторонний спутниковый Интернет» (сеть Star) тоже плохо приспособлен для такой задачи. Абонентские станции Star не могут связаться друг с другом непосредственно, данные будут передаваться через центральную станцию сети, дважды проходя через спутник («в два скачка»). В результате голос будет задерживаться на 1 секунду и более, а клиент будет платить за спутниковый канал связи дважды.

В сетях Mesh возможна непосредственная связь одной абонентской станции с другой, минуя центральную станцию. До недавнего времени такие сети представляли собой отдельный «класс» спутниковых сетей, для их построения использовалась специфические технологии (TDMA, FTDMA) и специфическое, весьма дорогое оборудование (например, терминалы Wiasat LinkWay, Eclipse). Последние достижения в спутниковой связи позволили создавать полносвязные сети внутри сетей «звезда». Многие операторы, предоставляющие услуги «двустороннего спутникового Интернета», предлагают внутри своей сети, под управлением своей центральной станции, организовать полносвязную сеть клиента.

Если клиент сети Star получает одну земную станцию и возможность доступа к разделяемому спутниковому каналу связи, то клиент сети Mesh получает выделенный спутниковый ресурс. Сеть клиента может объединять десятки и сотни земных станций, при этом каждая станция может передавать данные любой другой станции непосредственно, и на каждой станции установлен единственный терминал - на все направления. Можно сказать, что сеть Mesh работает, как один маршрутизатор с географически распределенными портами.

Спутниковый ресурс, выделенный клиенту, может распределяться между его станциями динамически, в зависимости от их мгновенных потребностей. Это позволяет наиболее эффективно использовать арендованную полосу. Кроме того, оборудование позволяет назначить приоритеты трафику определенных типов (например, голосовому). Благодаря такой возможности голос всегда «ходит» в сети без задержек, а в моменты перегрузки канала «придерживаются» в буферах терминалов только данные, некритичные к задержкам (например, данные веб-страничек).

 

Преимущества полносвязных сетей:

 

· Связь между любыми двумя станциями сети Mesh осуществляется «в один скачок» с минимальной задержкой. Это позволяет использовать Mesh для приложений, критичных к задержкам - телефонии и видеоконференцсвязи.

· Внутренний трафик клиентской сети не проходит через центральную станцию, спутниковый канал связи используется один раз, за него не надо платить дважды.

· Возможности сетей Mesh «перекрывают» возможности других технологий. Одно и то же клиентское оборудование для Mesh может работать как собственно в Mesh, так и в режиме «звезда» с центральной станцией в Москве. Более того, один терминал может функционировать в двух режимах одновременно: одна и та же станция может использоваться для связи с другой абонентской станцией (например, для корпоративной телефонной связи) и с центральной станцией сети (например, для доступа в Интернет). Станции сети Mesh также могут работать в режиме закрепленных каналов «точка-точка» или «точка-хаб» с фиксированной скоростью - то есть, практически, в режиме SCPC. В отличие от настоящей SCPC, отдельного частотного присвоения не требуется.

К недостаткам сетей Mesh можно отнести несколько большую стоимость оборудования, чем для сетей Star («двустороннего спутникового Интернета») и несколько большую стоимость выделенных каналов, чем для SCPC. Однако применительно к целому ряду задач бизнеса эти недостатки с лихвой компенсируются достоинствами.

 

Оборудование

Оборудование для сетей Mesh очень похоже на оборудование для «двунаправленного спутникового Интерета». Это естественно, ведь абонентские станции Mesh работают со станциями Star в одной сети, под управлением единой центральной станции («хаба»). Однако есть два существенных отличия.

Первое отличие, так сказать, количественное. Станции Star работают «в паре» с центральной станцией, имеющей антенну большого диаметра и мощный передатчик, поэтому сами могут иметь небольшие антенны и слабые передатчики. Станции Mesh работают друг с другом, поэтому они оборудуются антеннами несколько большего размера, чем станции Star, и более мощными передатчиками.

Второе отличие - качественное. Станции Star принимают только один сигнал TDM от центральной станции. Это непрерывный цифровой поток на одной несущей, в котором передаются и полезные данные, и служебные команды управления сетью. По структуре этот сигнал очень похож на сигнал спутникового цифрового телевидения DVB. Станции Mesh также получают временную синхронизацию от центральной станции сети и полностью управляются ею: именно хаб анализирует потребности этих станций на передачу и динамически распределяет между ними пропускную способность общего спутникового канала связи. Поэтому станция Mesh должна принимать синал TDM от центральной станции. В то же время, она должна принимать передачи других таких же станций. Это гораздо сложнее - они передают не непрерывно, а пакетами, или «вспышками» (burst mode), только во временных окошках (тайм-слотах), назначенных им центральной станцией. Кроме того, они передают на частоте, отличной от частоты несущей TDM. Поэтому терминалы абонентских станций Mesh имеют два независимых демодулятора: один для приема TDM-несущей от хаба, второй - для приема «бёрстов» от других абонентских станций Mesh.

У разных производителей эта особенность реализована по-разному. Например, абонентский терминал SkyEdge-Pro фирмы Gilat имеет базовое шасси с одним демодулятором TDM, которое обеспечивает работу только в режиме Star. Для работы в режиме Mesh это шасси комплектуется дополнительной платой второго демодулятора. У такого терминала два отдельных входа с F-разъемами, для подключения которых к LNB используется внешний сплиттер. Оборудование iDirect построено по другому принципу: для работы с одним и тем же хабом используются терминалы Infinity-3100, которые поддерживают только Star, и терминалы Infinity-5300, которые поддерживают и Star, и Mesh.

 

Примеры использования:

 

Корпоративные сети

Mesh очень удобно использовать для связи между географически распределенными равноправными подразделениями одной компании, или между удаленными филиалами и центральным офисом, если он находится не в Москве. Кроме передачи данных, такая сеть обеспечит качественную телефонию - благодаря доставке «в один скачок» и возможности установить приоритет голосового трафика. Одновременно с работой в сети Mesh абонентские станции могут работать в сети Star, обеспечивая доступ в Интернет.

 

 

Видеоконференции

Сети Mesh подходят для видеоконференций наилучшим образом. Временная задержка минимальна (от 0,25 сек) и не зависит от направления передачи. Достижимы скорости до 3 Мбит/сек - это при современных технологиях сжатия видео (MPEG-4 AVC; H.264; Wimdows Media) соответствует качеству вещательного телевидения. Канал может быть предоставлен с гарантированной минимальной скоростью или гарантированной постоянной скоростью. При этом клиентам выделяются не физические каналы (как в SCPC), а виртуальные, которые по окончании конференции автоматически отдаются в пользование другим абонентам сети. Абонентская станция оборудована антенной сравнительно небольших размеров (1,8…2,4м) и единственным терминалом, стоимость ее немногим выше стоимости станции «двунаправленного спутникового Интернета». Частотного присвоения не требуется, достаточно только свидетельства о регистрации РЭС. Все это позволяет организовать ВКС с большим количеством удаленных участников, находящихся в любых географических точках. В их числе могут быть «мобильные» участники с передвижными или переносными VSAT. Центральный офис и сервер видеоконференций могут также находиться где угодно, в том числе вне крупных городов. Собственная спутниковая станция в центральном офисе делает систему полностью автономной и независимой от других операторов связи.