Вопрос:

«Какие недостатки есть у высокочастотного Ka-диапазона перед Ku-диапазоном в спутниковой связи?»

Ku — это диапазон частот сантиметровых длин волн (~10,7-18,0ГГц), используемых в спутниковой связи.

Ответ:

«С вводом в эксплуатацию российских геостационарных спутников и новых зон покрытия по России, у пользователей спутниковых каналов cвязи вызывает интерес высокочастотный Ka-диапазон. Но у Ка-диапазона частот есть ряд недостатков. Во-первых, для перехода на более высокую частоту Ка требуется полная замена оборудования, и во-вторых, переход на более высокие частоты передачи вызывает сильную зависимость от внешних факторов (плохая погода, ветер, влажность воздуха, гроза, облачность, тучи и тд). Влияние этих факторов для Ka-диапазона может быть — огромно (вплоть до полного обрыва связи). Погодные условия часто бывают — непредсказуемы и подстроится под них – невозможно. В связи с этим, обеспечение гарантированных, стабильных каналов связи в Ka-диапазоне 24 часа в сутки становится чрезвычайно проблематичной и часто – нерешаемой задачей.

Ka-диапазон — диапазон частот сантиметровых и миллиметровых длин волн, используемых в основном для спутниковой радиосвязи и радиолокации. По определению IEEE, этот диапазон простирается от 26,5 до 40 ГГц электромагнитного спектра (что соответствует длинам волн от 1,13 до 0,75 см).. Название диапазона происходит от смеси английского и немецкого слов: «короткий» (нем. kurz) и «над» (англ. above), что указывает на положение Ka-диапазона: «над» K-диапазоном (18 — 26,5 ГГц).


Недостатки Ка-диапазона:

Сильная зависимость от погодных условий

  • Большая зависимость Ка от плохих погодных условий является основным недостатком. В Ku диапазоне типичное снижение уровня сигнала при ухудшении погоды составляет 2-3 дБ (до 5 при значительном ухудшении погоды), что компенсируется рассчитанным заранее запасом на плохие погодные.

В Ка диапазоне падение уровня сигнал/шум может достигать 20 дБ и более, что не компенсируется даже более высокой энергетикой космического аппарата. В результате при не самых сильных осадках возможны прерывания связи.

  • При плохих погодных условиях интенсивность снижения соотношения сигнал/шум (C/N) в Ка диапазоне (3дБ/сек) значительно выше, чем в Ku (1 дБ/сек). Это приводит к тому, что не все системы спутниковой связи могут оперативно компенсировать данное резкое снижение, что приводит к деградации качества канала связи даже если в целом уровень снижения сигнала незначителен.

Узкая зона покрытия

  • На текущий момент зона покрытия Ка-диапазона закрывает гораздо меньшую территорию РФ по сравнению с Ku-диапазоном. На Дальнем Востоке не закрываются северные районы Якутии, в Европейской части не полностью закрывается Ка-диапазоном северная часть материка, территория Сибири закрыта менее чем на 50%. Как правило, лучи Ка направлены на регионы с большой плотностью населения и не закрывают менее заселенные территории, где как правило ведут свои работы компании отрасли нефть и газ.

Таким образом, если компания имеет широкую сеть терминалов, распределенных по территории нескольких регионов нет гарантии, что все точки будут закрыты Ка-диапазоном. В этом случае компании придется заключать дополнительные договоры с операторами спутниковой сети Ku-диапазона, выполнять дополнительные работы по интеграции корпоративной сети с новым спутниковым оборудованием, что приведет к дополнительным затратам ресурсов и времени. В случае работы в Ku диапазоне можно получить услуги связи на всей территории РФ на одном типе оборудования у одного оператора.

Архитектура сети построена так, чтобы максимально удовлетворить потребности массового потребителя. Массовый потребитель ищет дешевизну и в основном ему интересна передача большого объема Интернет-трафика и «не очень» интересует качество и надежность. При этом корпоративные клиенты разделяют с массовым сектором общую полосу пропускания, что крайне негативно сказывается на качестве услуг и особенно чувствительных к задержкам и вариации задержки приложениям (голосовые услуги, удаленный рабочий стол, видеонаблюдение, видеоконференцсвязь).


Недостатки модели (архитектуры) предоставления услуг связи в Ка-диапазоне

  • Все операторы, работающие в Ка-диапазоне работают по модели виртуального оператора (VNО) и используют инфраструктуру ГПКС в том числе ресурс ГПКС в Ка-диапазоне. В результате оператор не имеет доступа к каналообразующей инфраструктуре и не может полноценно контролировать работу критически важных элементов, а также не имеет возможности оперативно менять конфигурацию оборудования в полной мере так как ему требуется. Допустимые рамки изменений заранее установлены оператором инфраструктуры – ГПКС.

Все это отрицательно сказывается на гибкости работы оператора и на спектре предоставляемых абоненту услуг, на скорости решения проблем и на надежности в целом, т.к. у оператора нет полноценной картины работы его сети перед глазами.

  • Модель предоставления услуг в Ка диапазоне направлена на массового потребителя как следствие идёт по пути удешевления, упрощения и создание унифицированного оборудования. В результате сама технология (и абонентские терминалы) максимально упрощены и урезаны в функционале. Речи о настройках сложных схем QoS, выделении приоритетов в обслуживании, выполнении каких-либо уникальных настроек для ряда терминалов больше не возможна.
  • Архитектура сети построена так, чтобы максимально удовлетворить потребности массового потребителя. Массовый потребитель ищет дешевизну и в основном ему интересна передача большого объема Интернет-траффика и «не очень» интересует качество и надежность. При этом корпоративные клиенты разделяют с массовым сектором общую полосу пропускания, что крайне негативно сказывается на качестве услуг и особенно чувствительных к задержкам и вариации задержки приложениям (голосовые услуги, удаленный рабочий стол, видеонаблюдение, видеоконференцсвязь).
Все подключения абонентов в Ka-диапазоне и весь трафик абонентов идёт через единого Виртуального Оператора (VNO) построенного на базе технологии Hughes «JUPITER».

Все операторы, работающие в Ка-диапазоне работают по модели виртуального оператора (VNО) и используют инфраструктуру ГПКС в том числе ресурс ГПКС в Ка-диапазоне. В результате оператор не имеет доступа к каналообразующей инфраструктуре и не может полноценно контролировать работу критически важных элементов, а также не имеет возможности оперативно менять конфигурацию оборудования в полной мере так как требуется абоненту. Допустимые рамки изменений заранее установлены оператором инфраструктуры – ГПКС.

Все это отрицательно сказывается на гибкости работы и на спектре предоставляемых абоненту услуг, на скорости решения проблем и на надежности в целом, т.к. у оператора нет полноценной картины работы его сети перед глазами.


Более высокие требования к качеству наведения
антенных систем и стабильности их работы

  • Из-за более высокого частотного диапазона антенные системы более требовательны к точности наведения и стабильности работы антенны. Так, например, даже при незначительном дефекте наведения антенны на спутник или при постепенном смещении антенны может происходить значительная деградация сигнала, особенно сильно она будет усиливаться в период плохих погодных условий. Учитывая, что используются более дешевые антенны массового сектора по сравнению с Ku диапазоном, ухудшение характеристик антенного зеркала может произойти достаточно быстро. Крайне негативно на характеристики антенны могут повлиять периодические перемещения терминала с демонтажом и последующим монтажом зеркала антенны.   

Сложность резервирования спутников Ка-диапазона

  • На текущий момент территорию Сибири и Дальнего Востока РФ закрывает только один спутник Ка-диапазона – Экспресс АМ-5. В случае каких-либо проблем со спутником либо с Ка-нагрузкой резерв полностью отсутствует. Пользователям придется в кратчайшие сроки искать альтернативные емкости на Ku спутниках, что приведет к длительному отсутствию связи и необходимости полной замены оборудования.

В Европейской части РФ работают или начинают работу несколько операторов в Ка-диапазоне. Все они используют различное оборудование несовместимое друг другом, поэтому любое происшествие потребует полной замены комплекта спутникового оборудования и приведет к длительным простоям связи.

На текущий момент территорию РФ, включаю регионы Дальнего Востока закрывает несколько десятков отечественных и импортных КА Ku диапазона, большинство операторов резервируют емкость на нескольких космических аппаратах. В случае нештатных ситуаций клиент может перевести станцию на другой Ku спутник без замены оборудования.

                                                                                                                                                                                   1          2        3

 

Краткое перечисление технических
ограничений при использовании
Ka-диапазона

  • НЕВОЗМОЖНО — обеспечить правильную работу сервисов, критичных к гарантированным параметрам канала связи (поточные сервисы типа VoIP, Skype, ВКС и т.д.)
  • НЕ ПРЕДУСМОТРЕНА — возможность предоставления услуги ODS.
  • ОГРАНИЧЕНИЕ по максимальному количеству сессий, которые оптимизируются в спутниковом тракте (не более 500).
  • ОТСУТВУЕТ возможность выделения требуемого клиенту адресного пространства, с вытекающими отсюда сложностями построения закрытых корпоративных сетей, организации VPN и т.д.
  • НЕВОЗМОЖНОСТЬ предоставления фиксированного публичного/частного IP адреса, в связи с чем нет возможности доступа извне на оборудование клиента, что требуется для организации  видеонаблюдения, удаленного администрирования и пр.
  • НЕ  ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ  PEP в различных видов туннелирования (GRE, OVPN  и пр.)
  • Работа таких туннелей, организованных заказчиком НЕ ГАРАНТИРУЕТСЯ.
  • НЕ ГАРАНТИРУЕТСЯ работа услуги телефонии, таких как VoIP и предоставление телефонного номера.
  • НЕ РЕАЛИЗОВАНА возможность настройки QoS для индивидуальных клиентов.
  • НЕ ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ статическая и динамическая маршрутизация