Использование спутниковых систем в сфере информационных технологий конспект

Обновлено: 06.07.2024

Развитие спутниковых систем связи играет значительную роль в формировании единого информационного пространства на территории государства и тесно связано с федеральными программами по ликвидации цифрового неравенства, развитию общенациональных инфраструктурных и социальных проектов.

Самыми значимыми Федеральными целевыми программами на территории РФ являются проекты по "Развитию телерадиовещания" и "Устранению цифрового неравенстсва". Основные задачи проектов - развитие цифрового эфирного телевидения, сетей связи, систем массового широкополосного доступа к глобальным информационным сетям и предоставление мультисервисных услуг на передвижных и подвижных объектах. Помимо федеральных проектов, развитие спутниковых систем связи обеспечивает новые возможности для решения задач корпоративного рынка. Области применения спутниковых технологий и различных спутниковых систем связи стремительно расширяются с каждым годом.

Одним из ключевых факторов успешного развития спутниковых технологий в России является реализация Программы Развития орбитальной группировки спутников связи и вещания гражданского назначения, включая спутники на высокоэллиптической орбитах.

Развитие спутниковых систем связи

Основными драйверами развития отрасли спутниковой связи в России сегодня являются:

запуск сетей в Ка-диапазоне (на российских спутниках "ЭКСПРЕСC-АМ5", "ЭКСПРЕСC-АМУ1", "ЯМАЛ-601",
активное развитие сегмента передвижной и подвижной связи на различных транспортных платформах (COTM),
активное продвижение услуг СШПД спутниковыми операторами на массовом рынке,
развитие решений для организации магистральных каналов для сетей сотовой связи в Ка-диапазоне и М2М-приложений.

Общим трендом на мировом рынке спутниковых услуг является сремительный рост скоростей передачи данных, предоставляемых на спутниковых ресурсах, удовлетворяющий основным требованиям современных мультимедийных приложений и отвечающий развитию программного обеспечения и росту объемов передаваемых данных в корпоративном и частном сегментах.

В сетях спутниковой связи, работающих в Ка-диапазоне, наибольший интерес связан с развитием сервисов для частного и корпоративного сегмента в условиях снижения стоимости спутниковой емкости, реализуемой на спутниках Ка-диапазона с высокой пропускной способностью (High-Throughput Satellite - HTS).

Использование спутниковых систем связи

Системы спутниковой связи созданы для обеспечения потребностей связи и спутникового доступа в Интернет в любой точке мира. Они необходимы там, где требуется повышенная надежность и отказоустойчивость, используются для высокоскоростной передачи данных при организации многоканальной телефонной связи.

Специализированные системы связи имеют ряд преимуществ, но ключевым является возможность реализации качественной телефонии вне зон покрытия станциями сотовой связи. Такие системы связи позволяют работать от автономного питания в течение длительного времени и находиться в режиме ожидания вызова, происходит это за счет невысоких энергетических показателей пользовательского оборудования, легкого веса и всенаправленной антенны.

В настоящее время существует множество различных систем спутниковой связи. У всех есть свои плюсы и минусы. Дополнительно каждый производитель предлагает пользователям индивидуальный набор услуг (Интернет, факс, телекс), определяет набор функций для каждой области покрытия, а так же рассчитывает стоимость спутникового оборудования и услуг связи. В России ключевыми являются: Инмарсат, Иридиум и Турайя.

Сферы использования ССС (Систем спутниковой связи): коммерческое судоходство, министерства и ведомства, органы управления государственных структур и учреждений, МЧС и спасательные подразделения.

Инмарсат (Inmarsat)

Первая в мире система мобильной спутниковой связи, предлагающая полный набор современных услуг пользователям по всему миру: на море, на суше и в воздухе.

Спутниковая система связи Инмарсат (Inmarsat) BGAN имеет ряд преимуществ:

зона покрытия – вся территория земного шара, кроме полярных областей;
качество предоставляемых сервисов;
конфиденциальность;
дополнительные аксессуары (автомобильные комплекты, факсы и другое);
бесплатные входящие звонки;
доступность в применении;
он-лайн система проверки состояния счета (биллинг);
высокий уровень доверия у пользователей, проверена временем (более 25 лет существования и 210 тысяч пользователей по всему миру);

Сеть Inmarsat BGAN функционирует на базе геостационарных спутников Inmarsat I-4. Первый из них был запущен 11 марта 2005 года, второй - 8 ноября 2005 года. После запуска и ввода в эксплуатацию последнего спутника, покрытие существенно расширилось и можно говорить о том, что в зону действия сети включена практически вся территория земного шара.

Телефон Факс
Электронная почта
Передача данных (в т.ч. высокоскоростная)
Телекс (для некоторых стандартов)
GPS

Иридиум (Iridium)

Первая в мире глобальная система спутниковой связи, которая работает в любой точке мира, включая районы Южного и Северного полюсов. Производитель предлагает универсальный сервис, доступный для бизнеса и жизни в любое время суток. Зона охвата Иридиум составляет 100% нашей планеты, это единственная телекоммуникационная компания, которая охватывает каждый квадратный сантиметр поверхности Земли, от полюса до полюса, без провалов и зазоров.

Спутниковая система связи Иридиум (Iridium) имеет ряд преимуществ:

зона покрытия – вся территория земного шара;
низкие тарифные планы;
возможность переключения между спутниковой и сотовой связью автоматически
невысокая стоимость сервисов и телефонных аппаратов;
бесплатные входящие звонки;

Основные сервисы системы спутниковой связи Иридиум (Iridium):

Телефон;
Передача данных;
Пейджинг;

Турайя (Thuraya)

Спутниковый оператор, который предоставляет сервис на 35% территории земного шара. Сервисы, реализуемые в данной системе: спутниковые и GSM трубки, а так же спутниковые таксофоны. Недорогая мобильная связь для свободы общения и передвижений.

Система обеспечивает покрытие территории более 110 стран Европы, Центральной Азии, Ближнего Востока, Северной и Центральной Африки. Сеть Thuraya поддерживает стандартный набор IP-услуг до 444 кбит/с или выделенный канал в частотном диапазоне от 16 кбит/с до 384 кбит/с, в зависимости от требований к качеству обслуживания. Технология подходит для ресурсоемких приложений, включая потоковое видео, видеоконференции и загрузка/выгрузка больших файлов.

Спутниковая система связи Турайя (Thuraya) имеет ряд преимуществ:

компактный размер
возможность переключения между спутниковой и сотовой связью автоматически
невысокая стоимость сервисов и телефонных аппаратов
бесплатные входящие звонки

Основные сервисы системы спутниковой связи Турайя (Thuraya):

Телефон
Электронная почта
Передача данных
GPS

Другим интересным приложением спутниковых многолучевых систем является организация регионального телевизионного вещания, в том числе с использованием подвижных станций приема ТВ-сигнала. Трансляция пакета программ возможна в одном или в группе лучей. Интерес представляют также спутниковые системы с перенастраиваемыми лучами для сбора и передачи информации из мест актуальных или чрезвычайных событий, а также в целях оборонных ведомств.

Многообразие спутниковых технологий и платформ продиктовано разнообразием решаемых технических задач. При этом, практически, для каждой технологии спутниковой связи есть ключевая сфера применения. Так, при повышенных требованиях к надежности и эффективности спутниковых каналов для корпоративных и специальных сетей с возможностью оперативного реагирования на новые задачи, преимущество за технологиями и спутниковыми платформами, работающими в Кu-диапазоне.

Новейшие высокоэнергетические спутниковые системы позволяют существенно снижать стоимость на бит передаваемых через спутник данных, что позволит спутниковой связи в ближайшем будущем успешно конкурировать с наземными сетями.

PS Перед спутниковой связью в России поставлены задачи по активному участию в ликвидации информационного неравенства и создании лучших условий для жизни и бизнеса на всей территории России.

Мобильные автомобили-фургоны информационных каналов со спутниковыми тарелками в ближайшее время исчезнут как вид; вместе с тем изменения в медиа-индустрии не причина для ностальгии.

Технический перевод статьи журнала ROOM, № 1(3) Март 2014

Арни Кристиансон (Arnie Christianson), старший менеджер отдела технических продаж SES

Меня, как профессионала в области спутниковой связи, часто просят принять участие в публичных дискуссиях на тему различных отраслевых компетенций. В большинстве своём акцент придаётся актуальности спутниковой связи для журналистики. Вопрос этот вполне уместен в условиях, когда дешёвые быстрые подключения к интернету – явление само собой разумеющееся и когда потребитель имеет возможность повсеместно и недорого приобрести нужное оборудование.

Спутниковые технологии остаются соответствующей коммуникационной платформой в значительной степени из-за присущих им преимуществ: никакая другая технология не имеет доступа к клиентам по всему миру, и ни одна другая существующая технология передачи не является столь надёжной. Нам представляется, что спутниковые технологии созданы, чтобы решить некоторые из новых задач, стоящих перед ИТ, а в качестве промышленной отрасли спутниковые технологии вдвойне способны их преодолеть.

Мы можем говорить всё что угодно о качестве журналистики и инструкциях редакции новостей, но тенденция очевидна: информационные организации мало пользуются спутниковой связью.

Насколько дорогими являются спутниковые технологии?

Главный довод телевизионных редакций, что спутниковые технологии слишком дорогие. Это спорный довод. Тем не менее новостные организации должны делать больше с меньшими затратами; и общее мнение склоняется к наземным общественным технологиям связи, таким как общественный Wi-Fi и сотовые сети. Не принимая во внимание надёжность и качество, остаётся убеждённость в том, что эти системы могут заменить спутниковую инфраструктуру для нужд большинства телеканалов.

Несомненно, что новые технологии, такие как сотовая связь, которая делает возможным для пользователя комбинировать несколько беспроводных карт 3G и 4G в единое целое и увеличить их пропускную способность для видеосигнала, оказали реальное влияние на обычное спутниковое телевидение.

Чтобы ответить на эти вопросы, мы должны понять, что представляли собой спутниковые технологии и информационные службы: за что они боролись во время своего становления, и что, наконец, получилось.

Когда спутниковые технологии изменили условия игры

В 80-х годах спутниковая связь продолжала развиваться и стала более доступной. Компактная электроника, появление дополнительных диапазонов, а также быстрый рост и превышение ожиданий потребителей побудили информационные агентства инвестировать в свои собственные спутниковые наземные инфраструктуры. Мобильные фургоны информационных служб, оснащённые тарелками спутниковых антенн, стали неотъемлемой частью для большинства средних и крупных новостных компаний.

Задержка на передачу видеосигналов

Допустим, что спутники могут быть хорошо позиционированы, чтобы обеспечить доступ в интернет в обширных районах планеты. Это так, с точки зрения досягаемости. Однако, помимо этого, здесь мы сталкиваемся с многочисленными проблемами.

Также мы имеем проблему пропускной способности. Исторически сложилось так, что на обычном геостационарном спутнике связи нет такой уж большой ширины полосы частот. Большая ширина полосы частот интернета типичного спутника обслуживает меньшие площади. Если вы думаете, что спутник начнёт покрывать миллионы квадратных миль планеты с обслуживанием данных, ограничения начнут расти.

Это не повод заявить, что там не было и нет достойных IP вариантов. Многочисленные компании предоставляют спутниковый интернет в отдалённые районы. Inmarsat строит свой бизнес вокруг удалённого мобильного спутникового интернета. Такие компании, как Eutelsat, SES и ViaSat, занимаются потребительскими IP продуктами, и эти платформы являются успешными альтернативами в тех областях, где земные подключения проблемны или нет необходимости в массовой пропускной способности.

Между тем информационные агентства попытались выяснить, насколько надёжно передавать сильно сжатое видео в режиме реального времени через спутниковый IP, используя протоколы с потерями, такие как UDP. Они противопоставили качество скорости, и это оказалось очень дорого из-за общей нехватки пропускной способности канала для таких приложений. Мы отметили низкое качество, присущее таким линиям связи. Информационные агентства взяли некоторую паузу, пока параметры IP видео не стали подобны тем, что у высококачественного SD или HD видео.

И вот пришло время перемен. Быстрый 3G / 4G сотовый и наземной интернет сделал это реальностью для информационных агентств – передавать высококачественное видео через сети общего пользования. Использование спутниковых каналов связи стало сокращаться. Провайдеры спутниковой связи начали понимать, чтобы стать конкурентоспособными в мире IP, наряду с оптимизацией существующих спутниковых технологий, необходимо разрабатывать совершенно новые.

Ниша катастроф

Землетрясение в Японии и цунами опустошили одну из наиболее технологически развитых стран на планете. Обойтись без привлечения спутниковых технологий было нельзя.

В прошлом году тайфун на Филиппинах, продолжающиеся конфликты в Ираке и Афганистане, десятки других удалённых горячих точек по-прежнему заставляют информационные агентства разворачивать спутниковое оборудование. У себя, в SES, мы всегда имеем под рукой надёжный комплект для ситуативного использования. Так поступает большинство крупных операторов.

Меsh-технологии и другие инновации

Между тем спутниковая связь продолжает использовать свои сильные стороны и развиваться, чтобы изживать свои слабые стороны. Спутниковая связь остаётся крупным игроком на рынке систем приёма спутникового ТВ, особенно в Европе, где существует несколько стандартов кабельных систем, и в развивающихся странах в Южной Америке, Африке, Индии и Азии.

Когда дело доходит до крупномасштабных спортивных мероприятий, таких как Чемпионат мира по футболу в этом году, Олимпийские игры, и другие региональные спортивные мероприятия, спутниковое телевидение продолжает удерживать планку.

Спутниковая связь также распространилась на новые области и технологии: High Throughput Satellite (спутниковая связь с высокой пропускной способностью) и новая система O3b делают опцию интернет-через-спутник гораздо более уместной. Мы наблюдаем появление меsh-технологий, комбинаций спутниковых и авиационных платформ, предназначенных для заполнения пробелов в наземной инфраструктуре, в частности на рынках аэро- и морских систем.

Светлое будущее для спутниковой связи на рынке мобильных услуг в перспективе есть. Мой друг и коллега Роберт Белл как-то упомянул, что спутниковая связь – единственный инструмент, посредством которого люди выяснили, как делать деньги в космическом пространстве.

В настоящее время это заявление более чем когда-либо соответствует действительности. Спутники разрабатываются и ориентированы на эти решения ещё до того, как ракеты покидают землю.

Прощай ностальгия

Нет никакой необходимости ностальгировать по старым временам и технологиям. Технологии движутся вперёд и меняют нормы поведения. Уменьшение спутниковых информационных каналов не так уж плохо для кого бы то ни было: изменения в спутниковой связи подталкивают СМИ и информационные компании к инновациям.

Как я уже говорил ранее, преимущества спутниковой связи не могут быть приравнены к любой другой технологии передачи. Никакая технология не открывает зону доступа для стольких людей, и ни одна технология не является настолько надёжной. Когда один космический аппарат может предоставить информацию для людей на всём полушарии, нет ничего, что обеспечивает гораздо большую отдачу или оказывает большее влияние на позитивные изменения.

В то же время перед информационными агентствами стоит большая задача – остаться актуальными в мире, где они конкурируют не друг с другом, а с социальными медиа, с вездесущими камерами, с Google, и Википедией, и YouTube, и сотнями других торговых точек.

Технический перевод статьи журнала ROOM

Оригинал статьи можно прочитать по этой ссылке
Satellite technology in newsgathering and disaster coverage
журнал ROOM №1 (3) март 2014

В наш век всеобщей информатизации общества, где самым близким примером является всемирная паутина (Интернет), возникает необходимость правильно ориентироваться в море поступающей информации, оперативно обмениваться ею. С этой целью компании создают специализированные сетевые инфраструктуры (потоковая передача аудио и видеоданных, многоканальная телефонная сеть, охранные системы, локально-вычислительные сети и т.д.). В основном, для организации канала связи в таких сетях используются наземные линии: проводные (медные провода, оптоволокно) и беспроводные (радиоэзернет, сотовые сети).

Абсолютно всем наземным каналам связи присущи следующие недостатки: ограниченное покрытие территории, проблемы модернизации сети (технические и экономические), отсутствие возможности быстро демонтировать оборудование и развернуть сеть в другом месте. Поэтому в ряде случаев использование спутниковых систем связи является наиболее оправданным не только с технической, но и с экономической точки зрения, а иногда и единственно доступным вариантом обеспечения надежной и качественной связи.

На сегодняшний день существует большое количество спутниковых систем, основанных на различных технологиях и предназначенных для различных применений.

Глобальная система определения координат

Одним из самых ярких примеров использования спутниковых технологий является глобальная система определения координат. Система позволяет с высокой степенью точности (до нескольких сантиметров) определять местоположение объекта (широту, долготу и высоту над уровнем моря), направление и скорость его движения. Достаточно интересным является использование системы многими учеными и исследователями в качестве источника точного времени. Система GPS (Global Positioning System) состоит из 24 искусственных спутников Земли, сети наземных станций слежения за ними и неограниченного количества пользовательских терминалов. Для определения местоположения GPS-приемник принимает сигналы со спутников, сравнивает время отправки сигнала со спутника со временем его получения на Земле и вычисляет точные координаты.

Система GPS работает непрерывно. Для пользования системой GPS достаточно приобрести GPS-приемник. В зависимости от назначения, можно выбрать носимые, автомобильные, морские, авиационные модели приемников. GPS позволяет существенно сократить затраты, связанные с поисковыми работами и значительно сократить время проведения спасательных операций. Плата за подключение и абонентская плата за пользование системой GPS не взимается.

ГЛОНАСС – российская система определения координат, полностью аналогична американской системе GPS. Орбитальная группировка также состоит из 24 спутников, размещенных в трех орбитальных плоскостях, развернутых друг относительно друга на 120 градусов. Система ГЛОНАСС сопоставима по точности с системой GPS. Принцип работы идентичен.

Спутниковые охранные комплексы

На основе технологии GPS в настоящее время бурными темпами развиваются спутниковые охранные комплексы. В автомобильной индустрии классическая многоуровневая охранная система дополняется каналом связи и системой определения координат автомобиля с помощью, как классических методов радиолокации, так и на основе GPS. Разработанных и внедренных охранных систем достаточно много (Cesar Satellite, Навигатор, АвтоЛокатор, LOJACK и т.д.), но принцип работы, примерно, одинаков.

На транспортном средстве скрытно устанавливается центральный блок, к нему подключаются различные охранные датчики либо используется уже установленная штатная сигнализация. В случае внештатной ситуации (угон, нападение и т.д.) центральный блок по каналу связи передает информацию либо владельцу, либо в диспетчерский центр. Канал связи может быть организован на основе GSM-сетей, спутниковых систем связи либо по радиоканалу. Благодаря использованию GPS-приемника появляется возможность отслеживать местоположение объекта в режиме реального времени, просматривать пройденный маршрут, места и продолжительность остановок и многое другое.

Спутниковое телевидение

Стоит отметить, что в данный момент все большее распространение получает оборудование, которое позволяет принимать ТВ и подключаться к сети Интернет, работая с одним спутниковым комплектом. Подробнее смотрите описание работы VSAT-систем.

Глобальные спутниковые системы связи (ГССС)

Примерами ГССС являются системы: Globalstar, Inmarsat, Thuraya, Iridium. Первоначально системы предназначались для организации подвижной и стационарной телефонии там, где нет никаких линий связи. В дальнейшем появилась возможность выхода в Интернет, передачи аудио-, видеоинформации и т.д. Системы стали мультисервисными. Обобщенный принцип работы для всех систем: спутник, принимая сигнал абонента, транслирует его на ближайшую наземную станцию сопряжения. Наземная станция сопряжения авторизует его и маршрутизирует его по наземным сетям либо по спутниковому каналу до пункта назначения — это может быть абонент этой же либо другой спутниковой сети, сотовых сетей, телефонной сети общего пользования и т.д. Подробно про работу ГССС Globalstar Вы можете посмотреть здесь.

Между собой системы отличаются размерами и стоимостью абонентских терминалов (самые дорогие в системе Inmarsat, самые дешевые в системе Thuraya), стоимостью трафика, зоной покрытия и техническим особенностями построения самой системы (например, в системе Inmarsat используются геостационарные спутники, в системе Globalstar – низкоорбитальные).

Система VSAT

В настоящее время одной из активно развивающихся спутниковых систем является система VSAT (Very Small Aperture Terminal). На основе данного вида оборудования возможно построить полноценные мультисервисные сети для предоставления таких услуг как: доступ в Интернет; телефонная связь; объединение локальных сетей территориально разделенных пользователей; резервирование существующих каналов связи; сбор данных, диспетчерское управление и удаленный мониторинг производственных процессов (SCADA); организация аудио-, видеоконференций; спутниковое телевидение и многое другое.

Эта система находит применение в работе банковских и финансовых организаций, сетей розничной и оптовой торговли, промышленных предприятий и частных лиц. Преимущества сети спутниковой связи на базе VSAT: быстрое развертывание сети, высокое качество связи, простота реконфигурации, надежность, простое перемещение абонентских терминалов.

Сеть спутниковой связи на базе VSAT включает в себя три основных элемента: центральная управляющая станция (ЦУС), спутник-ретранслятор и абонентские VSAT терминалы.

Абонентский VSAT терминал — это небольшая станция спутниковой связи, предназначенная, главным образом, для надежного обмена данными по спутниковым каналам. Состоит станция из антенно-фидерного устройства (чаще всего применяют диаметр антенны от 0,9 до 2,4 метров), наружного внешнего радиочастотного блока и внутреннего блока (модема).

VSAT системы подразделяются на односторонние (абонентский терминал только принимает данные со спутника, еще такие системы называют комбинированными) и двусторонние (абонентский терминал может как принимать, так и передавать данные через спутник). Комбинированные системы используют спутниковый канал совместно с наземными линиями связи (через которые осуществляется передача данных). Двусторонние системы могут обходиться только спутниковым каналом, но, при желании, можно использовать и существующие наземные линии связи.

Рассмотрим кратко работу двусторонней VSAT-системы на примере выхода в Интернет. Запрос от абонентского терминала через спутник направляется на ЦУС оператора. ЦУС по наземным линиям связи (чаще всего по оптоволокну) осуществляет поиск необходимой информации в сети Интернет и, получив ее, через тот же спутник отправляет информацию на абонентский терминал.

Понравился материал?! Нажми на иконку и поделитесь информацией с друзьями в соц.сетях, добавьте страницу в закладки или распечатайте

Мнения покупателей! Все вместе задаем и отвечаем на вопросы, комментируем и оставляем ОТЗЫВЫ, ведь данная информация будет полезна вам и всем посетителям сайта, она расскажет подробности об использовании оборудования или софта, его нюансы, настройки и установки. И помогут всем сделать свой правильный вывод и выбор при покупке или его настройке/установке.
Оставить свой комментарий/отзыв

Комментариев/отзывов к записи: 1

Привет! Модуляция производится на земной станции. Модулированный сигнал усиливается, переносится на нужную частоту и поступает на передающую антенну . Спутник принимает сигнал, усиливает, иногда регенерирует , переносит на другую частоту и с помощью определённой передающей антенны транслирует на землю.

Фактор безопасности является одним из ключевых при выборе систем связи государственными предприятиями, финансовыми структурами и другими компаниями, успех деятельности которых во многом зависит от сохранности данных. Поэтому при предоставлении услуг таким пользователям спутниковые операторы уделяют особое внимание защите конфиденциальных данных в своих сетях.

Для построения сетей связи крупные территориально-распределенные компании чаще всего применяют спутниковые системы VSAT. Термин Very Small Aperture Terminal (VSAT) был введён в 1983 г. для того, чтобы отличить пользовательские станции с антеннами относительно малых диаметров (до 2,4 м) от больших наземных станций. В начале 90-х гг. технология VSAT была ориентирована в основном на предоставление операторам связи закрепленных одиночных каналов (Single Channel Per Carrier, SCPC) и организацию удаленного доступа к сетям телефонии. Затем, с изменением потребностей рынка, акцент сместился с предложения исключительно голосовых услуг к комбинированным телематическим услугам, включая услуги передачи данных. Сейчас наблюдается массовая переориентация технологий VSAT на предоставление доступа к Internet. Производители оборудования VSAT, прежде всего каналообразующего, все в большей мере ориентируются на использование протоколов IP и Frame Relay на транспортном уровне своих систем.

Наземные сети связи подвержены таким опасностям, как обрыв и повреждение кабеля. Свою лепту в уязвимость наземных систем связи вносят сбои и аварии в сетях электропитания, в том числе отказ сетевого оборудования. Спутниковая связь избавлена от этих опасностей. С помощью спутниковых каналов можно достаточно быстро сформировать сетевую инфраструктуру, у которой будут самые высокие показатели надёжности. Передача цифровой информации в сетях VSAT характеризуется низким уровнем ошибок (не более одной на 10 млн переданных бит информации, что соответствует примерно одной ошибке на 500 страниц текста) и надёжной работой (до 100 тыс. часов, а это почти 10 лет бесперебойной быстрой связи). Конечно, имеются и свои проблемы. Например, спутниковые сигналы подвержены ослаблению во влажной атмосфере (дождь, туман, облачность). Впрочем, погодные помехи спутниковой связи учитываются при проектировании и устраняются путем правильного выбора места установки антенного поста.

ПЕРЕХВАТ ДАННЫХ В ОДНОСТОРОННЕМ СПУТНИКОВОМ КАНАЛЕ

Классический односторонний спутниковый доступ по-прежнему достаточно популярен, при этом в качестве обратного канала применятся любой доступный наземный канал связи (GPRS, ADSL, и пр.). Абсолютное большинство провайдеров такого доступа не используют шифрование спутникового трафика. Поэтому все данные, которые пользователь загружает через спутник, могут быть параллельно приняты и просмотрены посторонним лицом.

Самый простой и достаточно надёжный способ защиты данных от спутникового перехвата — установка специального программного акселератора, тем более что большинство провайдеров предоставляют ее бесплатно. В таком случае задача хакера значительно усложняется. Данные, передаваемые по протоколу TCP/IP, сжимаются согласно алгоритмам компрессии (например, V.44), а работа с сеансами TCP осуществляется по технологиям посредника Web, PEP и спуфинга TCP.

И все-таки такому методу защиты не стоит доверять из-за отсутствия криптостойкого шифрования трафика. Между тем в современных двусторонних сетях VSAT используются мощные системы кодирования на программно-аппаратном уровне, что делает перехват практически невозможным.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ В ПРЯМОМ И ОБРАТНОМ СПУТНИКОВОМ КАНАЛЕ

шифрование как всего сеанса работы (программный ключ), так и каждого сеанса в отдельности (сеансовые ключи);

применение фирменных алгоритмов преобразования исходных данных во внутренние форматы (структуры) данных, которые потом передаются через спутниковый канал. Тем самым решаются задачи дополнительной защиты информации, доставки служебной информации и коррекции ошибок;

ускорение данных, передаваемых по протоколу TCP/IP. В создаваемых виртуальных каналах исходные данные в сеансах TCP группируются, сжимаются и получают приоритеты.

Спутниковые каналы в направлении от терминалов к ЦУС называются обратными спутниковыми каналами. Сети терминалов оператора могут работать сразу с несколькими обратными каналами. Само их устройство и метод работы позволяет говорить о них как о защищенных. В настоящий момент самыми распространенными способами функционирования терминалов в таких каналах являются принципы доступа с временным и частотно-временным разделением каналов (Time/Frequency Division Multiple Access, TDMA/FDMA).

Каждый обратный канал работает в своей частотной полосе (или со своей несущей) и с определенным алгоритмом кодирования для выявления и коррекции ошибок передаваемых данных (Turbo Coding). Конкретный терминал может осуществлять передачу только в одном обратном канале. Однако многие производители спутникового оборудования уже реализовали возможность изменения частот несущих обратных каналов, на которых терминалы осуществляют передачу (FDMA) от одного пользовательского сеанса к другому. Данная возможность позволяет, с одной стороны, выполнять перераспределение всех передающих терминалов по обратным каналам в рамках их группы (балансировку нагрузки), а с другой — значительно усложняет перехват передаваемых данных.

Каждый обратный канал делится на временные составляющие. С точки зрения терминалов он не является непрерывным, а представляет собой последовательность импульсных сигналов, причем длительность каждого не превышает несколько миллисекунд. При методе многостанционного доступа с временным разделением (TDMA) передатчики множества терминалов передают данные в выделенные им временные интервалы по одному каналу или в рамках группы каналов.

Информационная безопасность в спутниковой сети повышается за счет сложности методов организации обратных каналов, а также применения фирменных алгоритмов по работе с ними. Если терминал по какой-то причине не сможет получить управляющую информацию от серверов по зашифрованному прямому каналу, то ему не удастся передать свои данные в обратном канале. И наоборот, если он некорректно работает по обратному каналу, то не сможет правильно принимать данные.

АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ В СПУТНИКОВОЙ СЕТИ

Основным способом обеспечения безопасности передачи данных в беспроводном спутниковом канале является прменение аппаратно-программных средств защиты данных. Во-первых, весь обмен информацией с внешними сетями и Internet контролируется в соответствии с заданной политикой безопасности на пограничных маршрутизаторах и межсетевом экране оператора. Во-вторых, передаваемые данные шифруются с помощью фирменных алгоритмов криптозащиты производителя спутникового оборудования. В-третьих, постоянный сбор статистики по работе сети и серверов позволяет технической службе эффективно отслеживать и корректировать функционирование сети в любое время суток.

Спутниковые абонентские терминалы имеют необходимый набор средств для обеспечения как собственной безопасности, так и для защиты подключенных к ним сетей. Главным инструментом, конечно же, является сетевой фильтр — его функционала достаточно, чтобы исключить большинство атак по портам и протоколам на сети клиентов через спутниковые каналы связи. Расширенные возможности по регистрации различных ошибок, попыток несанкционированного доступа и взлома предоставляет сервис генерации событий. Информация о событиях автоматически передается на центральный пульт управления ЦУС оператора. Для более детального анализа работы терминала привлекаются записи в журнале событий.

Управлять спутниковыми терминалами и изменять их конфигурации разрешается только компетентным техническим специалистам ЦУС оператора. Обычно они используют программный комплекс, разработанный производителем спутникового оборудования. Посредством этого ПО эффективно решается большая часть задач по защите информации в канале: регистрация новых терминалов, контроль их состояния и доступа, управление информацией о ключах.

ЗАЩИТА СОЕДИНЕНИЯ СПУТНИКОВЫХ КАНАЛОВ СВЯЗИ С НАЗЕМНЫМИ

Спутниковые каналы VSAT широко применяются при построении распределенных корпоративных сетей. Как уже отмечалось, для таких каналов предусматривается достаточно высокий уровень шифрования и защиты данных. Но что делать, если необходимо соединить центральный офис клиента через наземную линию связи со множеством филиалов, доступ к которым организован через спутниковый канал, причем связь должна быть защищенной?

Обычно центральный офис компаний имеет высокоскоростной доступ в Internet по наземным линиям связи или выделенную линию до центра коммутации (до площадки MMTC-9). Задача сопряжения сетей решается путем создания защищенного туннеля VPN между ЦУС спутникового оператора и центральным офисом клиента (см. Рисунок 3). Для этого можно использовать любой из протоколов туннелирования VPN: MPLS, IPSес, PPTP, L2F и прочие. Реализованная в соответствии с такими принципами схема связи будет довлетворять заказчика как по степени информационной безопасности, так и по скорости доступа.

ПЕРЕДАЧА СЕКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Спутник предохраняет передаваемую информацию гораздо надежнее, чем другие технологии связи. Многие компании выбирают спутниковые системы VSAT для резервирования имеющихся каналов как заведомо безопасные с технической точки зрения и максимально защищённые от повреждений и сбоев. Скорость работы по спутниковому каналу для терминала VSAT составляет от 16 Кбит/с до 10 Мбит/с и более, что сопоставимо со скоростью передачи данных в наземном канале.

При соблюдении всего комплекса мер безопасности пользователи получают одно из самых защищенных в мире телекоммуникационных решений, отвечающее высочайшим требованиям к конфиденциальности информации. Спутниковые системы VSAT гибко настраиваются, что позволяет адаптировать их в соответствии с растущими запросами клиентов, работающих в высокотехнологичных отраслях. Так, для нефте- и газодобывающих компаний спутниковая связь VSAT считается сегодня стандартом де-факто. Это значимый довод в пользу спутниковых технологий.

Структура прямого и обратного канала в сети HughesNet

В случае прямого канала все передаваемые пакеты IP сначала поступают на спутниковый сервер-маршрутизатор IPGW, где упаковываются в пакеты UDP внутреннего формата. Далее эти пакеты передаются на сервер формирования пакетов MPEG (SATGW), на котором преобразуются в кадры многопротокольной инкапсуляции (Multi-Protocol Encapsulation, MPE). Каждый такой кадр состоит из нескольких компонентов:

заголовка, в котором указывается MAC-адрес спутникового терминала назначения. MAC-адрес содержит серийный номер терминала. Поскольку всем терминалам на заводе производителя присваиваются уникальные серийные номера, получение данных другими терминалами исключается;

порядкового номера кадра MPE (SEQ number). Он используется для учета и контроля порядка передачи последовательности кадров MPE;

поля с зашифрованным пакетом IP. Для шифрования передаваемых пакетов IP, предназначенных для определенного терминала, сервер SATGW использует соответствующий секретный ключ шифрования. Алгоритм шифрования — собственная разработка компании Hughes;

контрольной суммы кадра MPE. С ее помощью на терминале проверяется целостность каждого принятого кадра.

Полученная последовательность кадров MPE преобразовывается в последовательность транспортных пакетов MPEG (MPEG Transport Packets) длиной 188 байт каждый. Внутри такого пакета MPEG содержится:

заголовок MPEG-2, в котором присутствуют уникальные данные компании-производителя спутникового оборудования. Эта информация исключает получение данных устройствами другого производителя;

кадр MPE или фрагмент кадра MPE. Если кадр MPE не помещается в один пакет MPEG, то он разбивается на фрагменты.

На целевом терминале данные, полученные по прямому каналу Outroute, подвергаются обратному преобразованию, а вся зашифрованная информация декодируется соответствующими ключами. В итоге, терминал выдает исходные пакеты IP, которые передаются в локальную сеть.

Метод доступа терминалов к обратным каналам (Inroute) основан на собственном алгоритме, разработанном HughesNet. Функцию распределения всех передающих терминалов по обратным каналам выполняет специализированный сервер обратных каналов DNCC.

Обратный канал разбивается на временные составляющие — супер-кадры (superframe). Супер-кадр имеет длину 360 мсек и состоит из 8 кадров длительностью 45 мсек каждый. Кадр делится на слоты, измеряемые в байтах. Количество и размер слотов в одном кадре рассчитываются на основании технических характеристик обратного канала. Пакеты IP, предназначенные для передачи терминалом, помещаются в интервальные пакеты (burst packet), которые затем распределяются по слотам и кадрам в заданное время и в заданном порядке. Контролем и управлением этим сложным процессом преобразований занимаются сервер DNCC и сервер синхронизирующих импульсов (Timing Unit Server).

Данные от терминалов поступают на ЦУС, на сервер DNCC, где интервальные пакеты проверяются на предмет их корректности и целостности, и затем они преобразуются в пакеты UDP служебного формата, которые направляются на спутниковый сервер-маршрутизатор IPGW. На его выходном сетевом интерфейсе пакеты IP получают свой первоначальный вид и теперь готовы для передачи в классическую целевую сеть доступа.

Читайте также: