В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Коммерческая спутниковая связь в середине 60-х гг. XX в. использовала С-диапазон (соответствует частотному диапазону 4/6 ГГц). Размер антенного поста составлял тогда не менее 5 м, мощность передатчиков – 100–500 Вт, а все сооружение строилось около двух лет и стоило многие сотни тысяч долларов. Затем, с начала 80-х гг. началось освоение Ku-диапазона, работающего в диапазоне частот 11/14 ГГц. Кu-диапазон позволил использовать антенны значительно меньшего диаметра – 2,4 м, передатчики – от 2 до 16 Вт и дал свет появлению VSAT (very small aperture terminal – спутниковый терминал с малым диаметром антенны). С Кu-диапазоном связано и появление первых сетей спутниковой связи с разделением станций на центральную управляющую и абонентский пользовательский терминал. Одна из первых спутниковых платформ, появившихся с приходом Кu-диапазона, так и называлась Personal Earth Station, о чем раньше нельзя было и подумать. VSAT в этот период решил проблему "последней мили" и во многом его развитие было связано с передачей небольшого объема данных с расположенного за городом объекта, типа супермаркета или заправки.
Следующий этап освоения частотно-энергетического ресурса и движение вверх по полосе частот связан прежде всего с нехваткой частот. Согласно таблице частот, рекомендованной МСЭ, за Кu закреплен диапазон шириной 500 МГц. Еще до появления Интернета и цифрового ТВ этого было вполне достаточно. Стремительное развитие этих услуг мгновенно поставило вопрос о дефиците частотного диапазона. Даже максимально уплотнившись на геостационарной орбите (а ближе чем через 1,5 градуса друг от друга разместить спутники невозможно из-за проблем частотной интерференции и электромагнитной совместимости) и заняв все 360 градусов орбиты, сегмента для стремительно растущего объема данных не хватало. А в Ка-диапазоне МСЭ "нарезал" связистам не 500 МГц, а целых 3500 МГц. Кроме того, благодаря развитию микроэлектроники появились многолучевые системы, когда вместо одного луча шириной 500 МГц на страну светит сразу несколько. Кроме того, комбинируя частоты и поляризацию, можно использовать те же самые частоты в разных лучах, многократно увеличивая суммарную пропускную способность. Банальным уже стал пример спутника ViaSat-1, пропускная способность которого (10 Гбит) превысит пропускную способность всех остальных ИСЗ, работающих над США в момент его запуска. Технология multibeam дала и другое преимущество: сжимая размер луча в диаметре до нескольких сотен километров, мы увеличиваем мощность в расчете на квадратный метр, что позволяет использовать антенны меньшего диаметра. Сейчас стандартом для Ка считаются антенны менее 90 см, что самым положительным образом сказывается на стоимости спутникового терминала, а главное – на стоимости и простоте его транспортировки и монтажа.
Рост потребности в широкополосном доступе с одной стороны и снижение стоимости спутниковых терминалов с другой привели к появлению спутниковых платформ для массового обслуживания, ориентированных на обеспечение частных лиц широкополосным доступом в Интернет, рассчитанных на сети с количеством терминалов в десятки тысяч. Огромный (по сравнению с количествами VSAT в начале 2000-х гг.) объем производства и появление "мировой фабрики" в Китае привели к тому, что стоимость терминала упала в несколько раз и сейчас ниже $500. Связано это с тем, что стоимость ИСЗ практически не зависит от диапазона. Появившиеся тяжелые ИСЗ (имеющие мощность для полезной нагрузки 14–16 кВт) иногда лимитированы тем, что просто исчерпывают весь доступный для спутниковой связи диапазон в С- и Кu-диапазонах (по 500 МГц), хотя могли бы обеспечить энергией еще несколько транспондеров. Ка-диапазон позволяет решать эту проблему и число транспондеров зашкаливает при этом уже за 100, что естественно снижает стоимость отдельного мегагерца (см. табл. 1).
Наиболее продвинутым в части систем массового широкополосного доступа, и Ка в частности, можно считать рынок США, там уже сейчас более 800 тыс. абонентов, есть успешно работающий в Ка проект SpaceWay. Американский ViaSat ведет подготовку к запуску гигантского спутника ViaSat-1 (старт летом 2012 г.). Их конкурент по рынку США – Hughes – планирует запустить свой Jupiter в конце 2012 г. Но, так как эти ИСЗ в любом случае не затронут российскую территорию, сконцентрируем внимание на европейских проектах, в зону охвата которых Россия попадает хотя бы частично.
Европейские спутники
Hylas-1 (33,5 град. з.д., 8 Ka-band транспондеров, объем ресурса 3000 МГц) был успешно выведен на орбиту 26 ноября 2010 г. Спутник принадлежит Avanti Communications Group, plc. (Великобритания), которая занимается предоставлением широкополосного сервиса телекоммуникационным компаниям и ориентирована прежде всего на государственные программы по обеспечению школ доступом в Интернет и программы универсальных услуг связи.
Несмотря на то что ИСЗ уже запущен почти полгода назад, о массивной рекламной кампании и выходе на рынок частных клиентов не слышно. Видимо, менеджеры компании работают в правительственных коридорах стран, на которые ориентированы лучи (Испания/Португалия, Великобритания/Ирландия, Центральная Европа). Хотя Hylas-1 формально и затрагивает Россию в части нашего Калининградского анклава, но из-за малых углов места (менее 15 град.) и пассивности оператора о работе каких-либо VSAT в России через этот спутник ничего не слышно.
Ka-Sat (9 град. в.д., 83 Ka-band транспондера, объем ресурса – 20 000 МГц) – второй европейский спутник для широкополосного Интернета. Управляет компания Eutelsat. Запущен на орбиту 27 декабря 2010 г. В отличие от Hylas-1, который способен предоставить услуги 300 тыс. домов, Ka-Sat обладает большей мощностью и может обеспечить доступ в Интернет, по расчетам его владельцев, до 1 млн домов.
Ka-Sat станет первым европейским спутником со сверхвысокой пропускной способностью, который сможет передавать до 70 Гбит/с. Аппарат обеспечит прямой выход в Интернет и будет использоваться для корпоративных сетей и местного вещания. Диаметр антенн пользовательских терминалов не превышает 0,8 м при стоимости терминала менее 400 евро. Продажей сервиса на этом ИСЗ будет заниматься стопроцентная "дочка" Eutelsat – компания "Скайлоджик" из Италии. Планируется, что она будет выбирать одного или нескольких реселлеров в каждой стране, которые и будут работать с конечными клиентами. Известно, что на Украине уже есть как минимум один реселлер – компания "ДатаГрупп", являющаяся крупнейшим на Украине VSAT-оператором. Будет ли "Скайлоджик" работать в Белоруссии, информации нет, рынки Литвы, Латвии и Эстонии вряд ли станут целевыми в силу своей мизерности и хорошего покрытия другими технологиями ШПД. На выставке CEBIT-2011 были анонсированы тарифы для Германии (см. табл. 2). Отметим, что минимальный для To-oWay тариф позиционируется не как lowcost access (что соответствовало бы скорости 2 Мбит/с и находилось бы в ценовой группе 15–20 евро), а скорее middle level. Отметим, что цена за сервис для Германии соответствует не более 2% ежемесячного дохода среднестатистического немца, и не будет основным барьером при выборе спутникового подключения. При наличии равноценного наземного варианта он будет выбран скорее из-за отсутствия необходимости установки на крыше или стене, возни с кабелями и отсутствием задержки. В то же время для сельских жителей, имеющих только ADSL и, может быть, беспроводной 3G, TооWаy может стать хорошей альтернативой.
Если исходить из опыта работы "Скайлоджик" в предыдущие годы с сервисом TooWay на базе Кu-диапазона, то тарифы будут для каждой страны строго индивидуальны и будут зависеть от платежеспособности ее населения и ситуации с альтернативными вариантами ШПД.
Ka-Sat, заявленный как паневропейский ИСЗ, имеет зону покрытия, охватывающую всю Прибалтику, Украину и Финляндию, поэтому его лучи затрагивают и часть российской территории. Насколько расчеты и реальность совпадут – и где у нас физически будет доступен сервис – покажет время. Также на данный момент нет никакой информации о сервисе с Ka-Sat в России, возможно "Скайлоджик" займется этим после 1 июня 2011 г., даты официального запуска сервиса, сконцентрировав свои усилия на более важных для него западно- и восточноевропейских странах. Отметим также, что, учитывая тесное сотрудничество ФГУП "Космическая связь" и Eutelsat, нельзя исключать, что права реселлера на Ka-Sat в России получит именно ГПКС.
Ka-Sat – это качественный скачок в технологиях и начало открытой борьбы спутниковых и беспроводных технологий. Структура себестоимости европейских операторов фиксированной или беспроводной связи такова, что они не могут существенно снизить цену относительно предложенных Ka-Sat тарифов (на примере Германии). Инвестиции в то, чтобы подключить "последний дом на опушке", будут у сотовиков весьма высоки. При этом ситуация станет еще жестче – чем больше одиноких домов подключит Ka-Sat, тем бессмысленнее инвестиции других операторов в наземную инфраструктуру в попытке подключить самые удаленные хутора.
На рисунке показана маркетинговая модель Eutelsat и целевые европейские рынки, где он хочет работать. Основная идея, заложенная маркетологами Eutelsat в проект Ka-Sat, – в Европе имеется как минимум 13 млн домовладений, которые пока не охвачены фиксированным или беспроводным ШПД, они и есть целевая группа для Ka-Sat. В целом эта модель равноприменима и к США (где даже по планам правительства уровень проникновения ШПД в следующие 10 лет не превысит 98%), и, естественно, к России.
Российские спутники Ка-диапазона
"Экспресс АМ4" – первый российский ИСЗ с Ка-диапазоном готовит к запуску ФГУП "Космическая связь". Планируемая дата запуска – лето 2011 г., что позволяет предположить дату начала сервиса – конец 2011 г. Ка-диапазон представлен всего двумя транс-пондерами, без использования технологии Multibeam, совокупный объем ресурса Ка равен 224 МГц. Лучи Ка-диапазона на АМ4 имеют относительно большой угол раскрытия – 1,5 град. (в отличие от Ка-Sat, где они составляют 0,7 град.). Недостаток – меньшая энергетика, что, видимо, потребует использования антенн 0,9–1,0 м, плюс же заключается в том, что лучи смогут покрыть значительную территорию России одним "пятном" размером 1000 на 1500 км.
Учитывая, что это первый опыт работы в Ка для специалистов ГПКС и есть необходимость создания наземной инфраструктуры, контрольно-измерительных постов и т.д., ГПКС пока не анонсирует ни сроков начала использования этих транспондеров, ни окончательную зону покрытия, ни цены на аренду на них частотного ресурса.
"Экспресс АМ5/АМ6", дата начала сервиса – 2012 г., 12 транспондеров (10 по 110 МГц и 2 по 610 МГц), всего 2300 МГц.
Эти спутники призваны обеспечивать спутниковый ШПД в рамках первого этапа проекта РСС-ВСД, одобренного комиссией при Президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики России еще в 2009 г. По замыслу новая система спутникового ШПД должна обслуживать 2 млн частных пользователей на скоростях до 15 Мбит/с, а стоимость абонентского оборудования не должна превышать 8 тыс. руб. Система будет развертываться в 2 этапа, первый из них базируется на ИСЗ "Экспресс АМ5/6", для второго будут созданы специальные ИСЗ, получившие рабочее название "Восток" и "Запад". Эти ИСЗ существуют на данный момент в виде эскизного проекта и, учитывая скорость развития технологий, могут поменять свой облик к моменту запуска на орбиту. В отличие от них для АМ5/6 все уже зафиксировано в проектах и контрактах, в создании ИСЗ участвуют красноярский ИСС им. Решетнева, канадская MDA, франко-итальянский Thales Alenia Space.
На АМ5/6 реализована технология Multibeam, энергетика транспондеров полностью соответствует современным стандартам, что позволит использовать антенны 0,8 м и менее (естественно, не на краях зоны или в высоких широтах). Модель предоставления услуг на этих ИСЗ пока на стадии обсуждения, самым вероятным сценарием является создание единого оператора РСС-ВСД, который будет предоставлять услуги на базе выбранной им платформы (о возможных вариантах см. ниже), единой для всех четырех спутников. Наиболее вероятным претендентом на роль единого оператора является "Ростелеком", который на данный момент и ведет подготовительную работу по данному проекту.
Какие услуги, помимо ШПД в Интернет, будут реализованы в РСС-ВСД, говорить пока еще рано, так как логично предположить, что "Ростелеком" будет иметь единое, технологически нейтральное портфолио своих услуг для рынка физических лиц и SOHO, которое, по-видимому, будет сформировано после окончания реформы "Связьинвеста" и слияния МРК и "Ростелекома".
Заявленные в 2009 г. параметры РСС-ВСД, опубликованные в печати, – 2 млн абонентов – делают данную сеть в случае реализации одной из крупнейших в мире, также предполагается начало производства в России современных VSAT-терминалов, цена которых анонсирована как 8 тыс. руб., что, по мнению специалистов-производственников, очень и очень труднодостижимо. Стоимость услуг в будущей сети, естественно, пока тоже не определена, но в печати были сообщения о 50 руб. за 1 Гбайт, что также делает данную сеть очень конкурентоспособной не только по сравнению с зарубежными аналогами (где стоимость 1 Гбайт находится на уровне $10, то есть в 6 раз выше), но и с конкурентами – операторами беспроводных и сотовых сетей стандартов 3G и 4G.
С оборудованием при уходе в Ка-диапазон также происходят революционные изменения – появляется простой и дешевый VSAT-терминал, получивший у ряда вендоров название consumer terminal, то есть ориентированный именно на физических лиц. Его типичные характеристики: антенна 0,6–0,8 м, приемопередатчик 1–3 Вт, спутниковый модем с 1 портом Ethernet. Цена при этом составляет менее $500 (российским операторам и пользователям спутникового двухстороннего Интернета пока об этом мечтать и мечтать). Заметим, однако, что, как следует из табл. 3, объем производства таких терминалов планируется в сотнях тысяч и миллионах единиц (вспомним, что на сегодня объем российского рынка VSAT, набранный за семь лет – с 2004 г., составляет всего 40 тыс. терминалов).
На данный момент среди всех производителей VSAT к выходу в сегмент consumer terminal лучше всего, по мнению автора, готовы три производителя – это ViaSat (США), имеющий опыт с платформой SurfBeam и ИСЗ WildBlue c технологией Multibeam; Hughes, больше года работающий с ИСЗ SpaceWay-3 Ка-диапазона c использованием платформы HughesNet, и NewTec (Бельгия), европейский производитель консумерских VSAT Sat3Play, на основе которого работает сервис Astra2Connect в Европе. Как видно из табл. 3, они практически распределили между собой все глобальные перспективные проекты в Ка-диапазоне.
Безусловно, Gilat и iDirect внимательно анализируют этот тренд, но что они предпримут – сконцентрируют усилия в сегменте корпоративного VSAT, работающего в основном в Кu-диапазоне, или попытаются рискнуть и инвестировать в создание массового производства консумерских VSAT, – покажет время. Нельзя забывать и о единственном российском производителе VSAT-платформ мирового уровня, компании "Истар", если уж одними из целей программы РСС-ВСД были модернизация и технологическое развитие – самое время помочь единственному российскому игроку в этом сегменте рынка.
Само по себе производство консумерских VSAT вряд ли является эльдорадо – низкая цена высокотехнологичного терминала явно говорит о том, что прибыль производителя вряд ли превысит $50 за терминал, поэтому Ка-диапазон приводит нас к революции в бизнес-модели самих VSAT-операторов.
Известная и широко применяемая до сего дня в России и Европе бизнес-модель VSAT-оператора подразумевает, что оператор приобретает у вендора оборудование – VSAT-платформы и абонентские VSAT, арендует емкость у оператора ИСЗ (в России это ГПКС или "Газпром – Космические системы") и продает сервис клиентам, устанавливая абонентские VSAT своими силами или силами привлеченных небольших компаний-инсталляторов.
Глобальные сети типа KaSat, WildBlue, SpaceWay и прочие в корне меняют эту модель. В их случае оператор сети является и владельцем борта, а если мы посмотрим на американский рынок, то еще и производителем оборудования, этаким 3-в-1-операторе. Естественно, что такой оператор управляет тысячами VSAT и сам не занимается их инсталляцией – это бизнес сотен мелких инсталляторов, которые получают небольшие деньги, ибо монтаж ультрапростого VSAT ненамного сложнее монтажа антенны спутникового ТВ.
Круг операторов резко сужается на огромном рынке Северной Америки (а это США и Канада) всего два оператора – Hughes и ViaSat. На всю Европу – 2,5 (SkyLogic, Astra2Connect и, может, "Аванти", которая в данный момент ориентируется исключительно на госзаказчиков и программы типа универсальных услуг связи).
Для России ясно, что рынок не вместит более одной такой системы. Соответственно существующие VSAT-операторы будут по-прежнему работать на рынке корпоративных клиентов или станут реселлерами оператора РСС-ВСД.
В то же время я хотел бы предостеречь от паники типа "конец VSAT-бизнеса". На сегодня основным потребителем VSAT-услуг являются именно корпоративные клиенты, требования которых весьма разнообразны, и главное, все они требуют индивидуального подхода. Не секрет, что и надежность (доступность) связи в Ка-диапазоне существенно ниже, чем в Кu, и отношение к клиенту там будет другое – ему предложат 3–5 типовых тарифов по принципу "не нравится – не бери". Напомним, что все производители и операторы Ка-диапазона говорят именно о консумерском терминале с его крайне низкой ценой, что, естественно, отразится и на его функциональных возможностях и, может, даже надежности. И вряд ли серьезный корпоративный заказчик согласится на эту дешевую игрушку, по аналогии с автомобилями – наличие на рынке дешевых машинок А и В класса не привело к исчезновению автомобилей бизнес-класса.
Гораздо интереснее другое: как сложится борьба между беспроводным ШПД (технологии 3G и LTE) и VSAT. С одной стороны, послушав бодрые отчеты операторов "большой тройки" и их же еще более бодрые заявления о планах на светлое будущее, а также формирующийся в недрах "Связьинвеста" "Мегателеком", места на рынке (неохваченном беспроводным ШПД) остается совсем чуть-чуть, ну если только в центре Таймыра. С другой стороны, практика жизни показывает, что и внутри МКАД, и уж тем более не очень далеко от нее качество и скорость беспроводного ШПД оставляют желать лучшего. По оценкам экспертов, да и самих GSM-операторов, инвестиции в одну базовую станцию составляют на круг около $100 тыс. (главная проблема, как ни странно, это трансмиссия – подведение к БС канала связи). Если развитие сети GSM-операторов будет продолжаться, учитывая экономические реалии, то элементарные расчеты покажут, что плотность абонентов должна составлять не менее 1 абонента на 30 соток (или 333 абонента на 100 гектар). Что соответствует плотности застройки типичного коттеджного поселка. Однако что характерно для Подмосковья, то абсолютно не типично для российской глубинки типа Псковской, Вологодской, Саратовской и прочих областей. Здесь немаловажным будет фактор времени, если РСС-ВСД стартует вовремя, да еще в рамках заявленных ценовых параметров, может оказаться, что большая часть более-менее активных (и главное, платежеспособных) абонентов на селе станет работать через VSAT и смысла ставить БС ради трех недоохваченных старушек не позволит никакая экономика, даже столь высокомаржинальная, как у GSM-операторов. К сожалению, данное правило работает и в другую сторону. С каждым днем охват территории РФ беспроводным ШПД растет, задвигая рыночную нишу РСС-ВСД все дальше в тундру и глубже в болота.
Предсказать, как сложится развитие РСС-ВСД, не менее проблематично, как и предсказать цену барреля нефти в тот же период времени. Однако один прогноз можно сделать с высокой долей вероятности – к моменту, когда РСС-ВСД заработает в полную силу, с рынка полностью исчезнут операторы одностороннего спутникового Интернета, повторив судьбу пейджинговых компаний.
Последние несколько лет мы наблюдаем растущее количество спутниковой емкости в Ка-диапазоне во многих регионах мира. Стимулируемая ростом в области интернет-приложений потребность в спутниковой емкости увеличивалась подобно потребности в других технологиях связи – проводных и беспроводных. В результате растущего спроса на спутниковую полосу пропускания, а также ввиду того, что более низкий частотный диапазон Кu оказался заполненным в большинстве геостационарных (36 000 км от земли) орбитальных позиций, Ка-диапазон стал следующим шагом в запуске новых спутников.
Рассмотрим главные отличия между этими двумя частотными диапазонами и соответствующие основные характеристики спутниковых и VSAT-технологий.
Частоты Ка-диапазона (~30 ГГц линия вверх и ~20 ГГц линия вниз) почти в два раза превышают частоты, используемые в Ku-диапазоне (~14 ГГц линия вверх и ~12 ГГц линия вниз). В условиях, когда сигнал высокой частоты передается и принимается в зоне выпадения осадков высокой интенсивности, вносится заметное затухание в уровень сигнала, пропорциональное интенсивности осадков (явление, известное как затухание в дожде/гидрометеорах). Чем выше частота, тем больше сигнал подвержен затуханию в дожде. Стандартный Кu-диапазон обладает скоростью затухания сигнала ~1 дБ/с, в то время как скорость затухания сигнала Ка-диапазона значительно выше и составляет 3–5 дБ/с. Большинство спутников Ka-диапазона реализуют технологию со множеством лучей небольшого размера (аналогично сотам в мобильной связи). Это позволяет повторно использовать частоты. Каждый такой луч покрывает заметно меньшую территорию (в 50–100 раз меньше, чем для традиционных спутников) и обеспечивает на порядок большую пропускную способность (300–600 МГц).
С точки зрения рынка требуется возрастание производительности как минимум в десятки раз по сравнению с существующим Кu-диапазоном и более старым поколением Ка-диапазона. Если стандартная скорость Кu-диапазона сегодня составляет 1–2 Мбит/с, то при использовании новой технологии ожидаемая скорость составляет 10–20 Мбит/с. Эти новые высокоскоростные технологии сравнимы с сетями 4G, LTE и широкополосными услугами, доступными в стандартных DSL-, кабельных и оптоволоконных технологиях.
Новые требования рынка и особенности спутников Ka-диапазона ставят перед производителями наземного сегмента (VSAT) новые задачи в следующих областях:
Ka-диапазон – это не просто следующий шаг развития Ku-диапазона. Он подразумевает новый тип архитектуры спутника, несет с собой новые вызовы для управления передачей и полосой пропускания для предоставления услуг более высокого качества, большей производительности. Эти новые технологии и услуги представляют собой естественную эволюцию рынка VSAT, идущую в ногу с развитием телекоммуникационного рынка в целом.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #2, 2011
Посещений: 12240
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
