Cети и системы радиосвязи и средства их информационной защиты

На удаленные станции данные передаются через центральную со скоростью до 24 Мбит/с с помощью исходящего канала IP-Advantage. В обратном направлении короткие запросы транспортируются со скоростью в 3 раза выше, чем в ISDN канале - до 200 кбит/с.

ВРоссии же об этом типе терминалов знают только понаслышке, хотя на последней выставке Cable & Satellite интерес к еще одной новой разработке Hughes проявили многие операторы.

Мультимедийный терминал DirecWay, разработанный этой компанией в 1999 г., является результатом интеграции хорошо себя зарекомендовавших в реальных условиях эксплуатации изделия PES с оборудованием DirectPC, которое обеспечивает работу широкополосных Internet-приложений .

Спутниковый канал обеспечивает передачу информации от серверов к удаленным терминалам со скоростью 64, 128 или 256 кбит/с, а прием - со скоростью от 550 кбит/с до 24 Мбит/с, при этом скорость на одно TCP-соединение может достигать 2,5 Мбит/с. Терминал DirecWay MMV поддерживает работу всех традиционных IP-приложений. Телевизионное и звуковое вещание принимается как на обычный телевизор, так и на ПК.

Терминалы DirecWay MMV будут выпускаться с антеннами диаметром от 0,75 до 2,4 м для диапазонов частот С и Ku.

ВРоссии существуют и другие производители VSAT-станций, например ЗАО "Сатис-ТЛ-94" . Однако почти для всех для них характерна одна тенденция: при выпуске основных модулей ЗС используются зарубежные комплектующие. Что же касается антенных систем, то эта российская продукция традиционно не уступает зарубежным образцам, а по ряду параметров и превосходит их.

Европейские проекты ACTS

Сегодня много говорится о мультимедиа – одновременной передаче различных видов информации, а также об интерактивных услугах, смысл которых состоит в установлении обратной связи от получателя информации к ее источнику. Тем не менее, пока еще не совсем ясно, как будут эти нововведения применяться в будущем: то ли для покупок по телевизору, то ли для обращения к врачу через компьютер, то ли для различных "виртуальных" развлечений. Вероятнее всего, будут иметь место самые разнообразные применения, поэтому надо стремится учитывать все возможные направления развития мультимедиа.

Предоставление услуг мультимедиа предполагает наличие оборудования с пропускной способностью на порядок более высокой, чем существует в настоящее время (в частности, видеопрограммы могут занимать память объемом от нескольких гигабайт и выше). Поэтому существующие сети связи не годятся для функционирования интерактивных служб мультимедиа, которые требуют высокоскоростных линий передачи. Локальные (LAN) и территориальные (MAN) вычислительные сети, используемые для передачи пакетов данных, непригодны для трансляции непрерывных сигналов мультимедиа.

Преодолеть эти трудности можно путем сжатия сигналов, позволяющего снижать требуемый объем памяти и пропускную способность каналов.

Развитие мультимедиа будет положительно сказываться на занятости населения, поскольку деятельность, связанная с созданием программного обеспечения и предоставлением услуг, может дать работу многим людям. Предприниматели малого бизнеса смогут предлагать свои услуги с помощью мультимедийных средств. Внедрение мультимедиа поможет решить и другие социальные задачи. Например, если бы часть жителей большого города смогли выполнять свою работу на персональном компьютере (ПК), не выходя из дома, это позволило бы обществу справиться со многими проблемами, в частности, решить транспортную проблему. Тем не менее, пока уровень развития

160

компьютерной техники и особенно средств связи недостаточен для того, чтобы работать вне офиса.

Впоследнее время мультимедийное теле- и радиовещание приобретает такой существенный признак, как интерактивность, т.е. возможность пользователя (в частности, телезрителя) влиять на состав и характер транслируемой ему информации. Интерактивность постепенно превращается в повседневную реальность.

Вероятно, именно в этом направлении – интерактивные мультимедиа-услуги – пролегает магистральный путь дальнейшего совершенствования традиционных телевидения и радио, и в ближайшие годы на нем следует ожидать еще более впечатляющих успехов.

Конкретный пример практической реализации принципов мультимедийного телерадиовещания представляют проекты европейской исследовательской программы "Передовые технологии и услуги связи" – ACTS.

Серьезные исследования и эксперименты в области предоставления интерактивных многофункциональных (мультимедиа) услуг ведутся в рамках специальной европейской исследовательской программы "Передовые услуги и технологии связи" (Advanced

Communications Technologies & Services – ACTS). Программа ACTS построена на результатах реализации предшествующей программы RACE (Research into Advanced Communications for Europe, 1985-1995), которая была учреждена с целью исследования проблем введения интегральной широкополосной связи (IBC) с учетом развития ISDN и национальных стратегий внедрения широкополосных услуг к 1995 году.

Программа ACTS представляет собой следующий шаг в направлении создания глобального информационного общества. В ней принимают участие основные европейские операторы телекоммуникационных сетей и сетей кабельного телевидения (КТВ), ведущие вещательные компании и крупнейшие производители телекоммуникационного оборудования совместно с европейскими исследовательскими организациями.

Одной из основных научно-технических областей программы ACTS является область – "Интерактивные цифровые мультимедиа-услуги". Основная цель работ в этой области состоит в том, чтобы стимулировать появление европейских интерактивных цифровых мультимедийных услуг связи по крайней мере так же быстро, как в других развитых странах. Широкое внедрение этих услуг предполагается с 2001 года. Среди работ выделены следующие направления:

Интеграция существующих широкополосных услуг, включая эфирное, кабельное и спутниковое ТВ, с коммутируемыми цифровыми услугами сетей общего пользования. Предоставление технологий для введения новых услуг: от поддержки профессиональной телеработы до развлекательных услуг общего пользования (видеотелефония высокого качества, видеоконференции и т.п.).

Разработка перспективных систем сжатия изображений для эффективного использования ширины полосы передачи, 3D-видеосвязи и телеприсутствия. Интероперабельность интерактивных мультимедиа-услуг.1

Ввышеназванной области программы ACTS существуют, по крайней мере, три десятка проектов, направленных на исследование, разработку и экспериментальную эксплуатацию сетей с полным набором услуг в целях реализации трансъевропейской широкополосной инфраструктуры связи к концу 2000 года.

Выделим среди них некоторые характерные проекты, относящиеся к исследованиям, разработкам и демонстрациям систем связи с интерактивными мультимедиа-услугами на базе сетей кабельного и сотового телевидения.

Проект AMUSE (Advanced Multimedia Service for Residential Users – Передовые мультимедиа-услуги для пользователей жилого сектора), в котором проводились эксперименты по обеспечению интерактивных мультимедиа-услуг для реальных абонентов жилого сектора, используя АТМ-сеть, продемонстрировал осуществимость и востребованность будущих коммерческих мультимедиа-услуг. Такие услуги "по

161

требованию", как просмотр новостей, фильмов, музыкальных и спортивных программ, а также "покупка из дома", были продемонстрированы с различными уровнями интерактивности. Обеспечивался высокоскоростной доступ в Интернет. В интерактивном режиме участники экспериментов (150 отдельных пользователей из 6 европейских стран) могли загружать цифровые видео- и аудиоматериалы и неподвижные изображения. Сигналы передавались по существующим сетям КТВ и гибридным радио-волоконно- оптическим сетям через различные виды терминалов от ПК до обычного телевизора с приставкой set-top box в формате MPEG-2. Причем эволюция последних рассматривалась в направлении создания универсальных абонентских устройств-"телепьютеров".

Проект CABSINET (Cellular Access to Broadband Services and Interactive Television —

Сотовый доступ к широкополосным услугам и интерактивному ТВ) направлен на исследование возможностей предоставления интерактивного широкополосного беспроводного доступа широкому кругу пользователей.

Российское участие в программе ACTS

Одним из основных среди исследовательских проектов в области цифровых интерактивных мультимедиа-услуг является проект "Интегральная широкополосная связь на широковещательных сетях" (Integrated Broadband Communications on Broadcast

Networks – IBCoBN). Начатый в 1996 г. проект завершился в декабре 1999 года.

В проекте IBCoBN участвовало 14 полноправных партнеров и 16 субконтракторов, среди которых были исследовательские организации, университеты и кабельные операторы из Бельгии, Великобритании, Германии, Испании, Швеции и других стран ЕС. От России в проекте на правах полноправного партнера участвовало государственное унитарное предприятие НИИ "Рубин" (С.-Петербург), имеющее опыт системного интегратора сетей связи и управления. В НИИ "Рубин" проект вело дочернее предприятие "Рубин – Телекоммуникационные технологии и сети" ("Рубин–ТТС"). Его специалисты занимались исследованием рынка потенциальных пользователей сетей с полным набором услуг, прогнозированием трафика для различных классов пользователей, разработкой профилей архитектур и сценариев спроса и развития сетей КТВ в направлении создания сетей с полным набором услуг, а также проводили эксперименты на стенде и на действующих сетях КТВ.

Цели проекта IBCoBN включали:

1.Внедрение интегральной широкополосной связи в существующие и вновь создаваемые сети КТВ стран-членов ЕС.

2.Выявление потребностей всех типов квартирных пользователей (в том числе пожилых и нетрудоспособных людей), а также предприятий малого и среднего бизнеса в услугах широкополосной связи.

3.Создание общих спецификаций, охватывающих комплекс оборудования для реализации интегральных сетей на базе сетей КТВ, и рекомендаций для разработки соответствующих общеевропейских стандартов и протоколов для таких сетей.

4.Определение спецификаций для создания архитектуры сети с полным набором услуг и сценариев преобразования как существующих, так и строящихся сетей КТВ в интегральные широкополосные сети связи.

5.Проведение экспериментов по внедрению интегральной широкополосной связи в действующих сетях КТВ стран-участниц проекта.

6.Исследование потребностей сектора кабельного ТВ на долгосрочный период в рамках Европейской кабельной лаборатории, участники которой могли бы в кооперации определить стратегические направления развития локальных и

162

региональных интерактивных широкополосных кабельных сетей и координировать свои действия по их созданию.

Развитие спутниковой связи в программе IMT-2000

Одним из наиболее грандиозных проектов конца XX века является программа IMT2000. В ее основе лежит идея создания нового семейства систем подвижной связи третьего поколения (3G), охватывающего технологии беспроводного доступа, наземной сотовой и спутниковой связи. В настоящее время в Международном союзе электросвязи (МСЭ) завершается процесс стандартизации новых технологий, участие в которой принимали многие региональные и национальные организации Европы, Северной Америки и Азиатско-Тихоокеанского региона.

После ряда безуспешных попыток выработать и согласовать единые требования к системам 3-го поколения (см. «Сети», 2000, № 1, с. 39) МСЭ решил подойти к этой проблеме с других позиций. Суть новой концепции состоит в сохранении идеи глобального роуминга, но лишь в качестве идеологической основы для объединения существующих аналоговых и цифровых сетей с системами, базирующимся на новом семействе стандартов 3-го поколения, которое получило обозначение IFS (IMT-2000 Family of Systems). Приняв как данность не один, а семейство стандартов и отказавшись тем самым от принципа глобального международного стандарта, МСЭ активизировал свои усилия на их гармонизации.

Концепция систем 3-го поколения нацелена на создание условий для предоставления услуг мультимедиа, включая высокоскоростную передачу информации, видео и речи, факсимильных сообщений и данных любому абоненту с помощью мобильного терминала, имеющего единый номер. Стоимость услуги должна быть минимальна при приемлемом качестве и уровне безопасности. Главная цель разработки систем 3-го поколения — удовлетворение потребности массового рынка в персональной связи, и ее достижение будет зависеть как от тарифов для сетей общего пользования, так и от стоимости абонентского терминала.

Программа IMT-2000 базируется на ряде признаков, определяющих принципы построения систем 3-го поколения и их архитектуру. Уже на первом этапе развертывания они должны обеспечивать определенные значения скорости передачи для различных степеней мобильности абонента (т. е. разных скоростей его движения) в зависимости от величины зоны покрытия:

до 2,048 Мбит/с при низкой мобильности (скорость менее 3 км/ч) и локальной зоне покрытия;

до 144 кбит/с при высокой мобильности (до 120 км/ч) и широкой зоне покрытия;

до 64 (144) кбит/с при глобальном покрытии (спутниковая связь).

163

Что же касается набора услуг, то он фактически приближается к предоставляемому в сетях фиксированной связи. Это и высокоскоростной доступ в Internet, и мультимедиа (табл. 6.4). Очевидно, что достижение таких высоких скоростей при ограниченном частотном ресурсе и работе в каналах с замираниями потребует разработки принципиально новых подходов к построению радиоинтерфейса.

Архитектура систем будущего включает два основных элемента: cетевую инфраструктуру (Access Network) и магистральные базовые сети (Core Network). Такая структура обеспечивает возможность наращивания инфраструктуры путем последовательной модификации ее составных элементов, но чтобы гарантировать работу сетей в долгосрочной перспективе, необходимо помнить об абонентской части архитектуры — терминалах, которые за счет изменяемой конфигурации должны удовлетворять требованиям многих стандартов.

В рамках концепции IMT-2000 допустимы две стратегии перехода к 3G-системам: постепенное (эволюционное) и «одномоментное» (революционное). Рассмотрим те преимущества и недостатки, которые таит каждая из них (табл. 6.5).

Таблица 6.5. Две стратегии внедрения услуг 3-го поколения мобильной связи

164

Примечание. Н/д — нет данных. * HPSK (Hybrid Phase-Shift Keying) — гибридная фазовая манипуляция (известная также как OCQPSK).

Аббревиатура IMT-FT (IMT-2000 Frequency Time) присвоена проекту DECT EP, который поступил от ETSI. Новый стандарт на микросотовую систему DECT предполагает применение комбинированного частотно-временного дуплексного разноса и предназначен для работы как в парных, так и в непарных полосах частот. В IMT-FT определены три значения скоростей передачи: 1,152; 2,304 и 3,456 Мбит/с, реализовать которые можно за счет введения новых методов модуляции p/2-DPSK, p/4-DQPSK и p/8- D8PSK соответственно.

Во второе партнерское объединение — 3GPP2 — входят Ассоциация промышленности связи TIA (представленная подкомитетами TIA TR-45.3 и TIA TR-45.3) и ряд азиатских региональных организаций: ARIB, CWTS, TTA и TTC. Члены 3GPP2 являются сторонниками эволюционного развития двух технологий сотовой связи 2-го поколения TDMA (IS-136) и cdmaOne (IS-95), которые в настоящее время широко распространены в США.

Предложения от этого партнерства представлены двумя вариантами радиоинтерфейсов, получившими обозначение IMT-MC (IMT-2000 Multi Carrier) и IMTSC (IMT-2000 Single Carrier), см. табл.6.6. Первый из них — IMT-MC — по сути представляет собой модификацию многочастотной системы cdma2000, в которой обеспечивается обратная совместимость с оборудованием стандарта cdmaOne (IS-95). Увеличение пропускной способности реализуется за счет одновременной передачи сигналов на нескольких несущих с частотным дуплексным разносом, предполагается работа в непарных полосах частот. Радиоинтерфейс IMT-SC базируется на спецификациях проекта стандарта UWC-136; в нем определено поэтапное расширение возможностей существующей системы TDMA при условии работы системы в парных полосах частот.

166

Транспортная сеть должна обеспечить межсетевое взаимодействие и «прозрачность» доступа к услугам независимо от местонахождения абонентов. Чтобы реализовать это требование на практике, предусматривается создание специального конвертора, или шлюза, IWG (Interwoking Gateway), который и будет поддерживать глобальный роуминг при любом протоколе радиодоступа.

Многофункциональная космическая телекоммуникационная система «Ростелсат».

Разработку многофункциональной космической телекоммуникационной платформы осуществляет АО "Ростелесат". По грандиозности своих масштабов предлагаемая система превосходит большинство из известных зарубежных проектов систем. Орбитальную группировку планируется создать из двух взаимоувязанных комплексов:

низкоорбитального сегмента, состоящего из 91 КА на 7 круговых приполярных орбитах высотой 700 км и наклонением 82° (подсистема "Ростелесат - Н‖); среднеорбитальной группировки, в состав которой входят 24 КА на 4 круговых

приполярных орбитах высотой 10355 км и наклонением 73° (подсистема "Ростелесат -

В‖);

Низкоорбитальная подсистема "Ростелесат-Н" будет включать в свой состав три базовые сети:

сеть подвижных абонентских станций, работающих в S-диапазоне частот (2,1/1,9 и 2,6 ГГц) и обеспечивающих связь между подвижными объектами с максимальной скоростью до 19,2 кбит/c (между возимыми) и 64 кбит/с (между носимыми);

сеть стационарных абонентских станций, работающих в Ku диапазоне (11/13 ГГц) со скоростью от 64 кбит/с до 2048 кбит/с;

сеть мониторинговых станций, работающих в диапазоне 11 ГГц и предназначенных для сбора информации со скоростью до 32 Мбит/с (дистанционное зондирование Земли с получением и обработкой информации практически в реальном масштабе

времени).

На первом этапе создания системы орбитальная группировка "Ростелесат - Н" будет состоять из 70 КА, расположенных в 7 орбитальных плоскостях высотой 700 км и наклонением 82° (по 10 КА в каждой плоскости).На втором этапе орбитальная группировка будет доведена до 91 КА путем размещения в указанных орбитальных плоскостях дополнительно по 3 КА.

Зона обслуживания каждого КА представляет собой пятно на поверхности Земли диаметром 3500 км. Зоны радиовидимости всех КА покрывают Землю и обеспечивают видимость КА в зоне обслуживания под углом места не менее 10° .

Всостав подсистемы "Ростелесат - В" будут входить:

сети абонентских терминалов, обеспечивающих речевой обмен и передачу данных в S-диапазоне со скоростью от 1,2 до 64 кбит/с при связи с подвижными объектами;

сети стационарных абонентских терминалов с любым набором стандартных скоростей до 2048 кбит/с, включая мультимедийные услуги;

сеть цифрового телевидения со скоростью до 8 Мбит/с.

Космический сегмент подсистемы "Ростелесат-В" содержит в своем составе орбитальную группировку из 24 средневысотных КА (высота орбита 10360 км, наклонение 82,5°), располагаемых в четырех орбитальных плоскостях. В каждой плоскости расположено по 6 КА. Зона обслуживания отдельного КА имеет диаметр 7000 км и разбита на 625 сот протяженностью 160...200 км (для диапазона 20/30 ГГц) и 19 сот размером 1250 км (для диапазона 7/8 ГГц).

Зона обслуживания всех КА непрерывно покрывает всю поверхность Земли и обеспечивает видимость КА в зоне обслуживания под углом места 40° и выше.

168

На борту КА предполагается установить 91-лучевую антенну для связи с подвижными объектами и 19-лучевую - для связи со стационарными станциями и фидерными линиями. Суммарная пропускная способность в пересчете на один КА составит около 7000 каналов. В 1995-1996 гг. многие российские предприятия, специализирующиеся в области ракетнокосмической и связной техники, столкнулись с резким сокращением государственных заказов. На основании имеющихся у них технологических и конструктивных заделов был предложен ряд проектов создания низкоорбитальных систем спутниковой связи, такие как "Гонец", "Сигнал", "Курьер", "Эликон-Стир", "СПС-Спутник" и др. Однако отсутствие устойчивого финансирования не позволило пока довести большинство из них до стадии практической реализации.

Успешная реализация российских проектов низкоорбитальных и среднеорбитальных систем спутниковой связи в сильной степени зависят от общего экономического состояния страны, от возможности привлечения необходимых инвестиций.

Спутниковая система связи Inmarsat

Созданная в 1979 году с целью удовлетворения потребностей в спутниковой связи на морских судах и безопасности мореплавания, Инмарсат в настоящее время управляет глобальной спутниковой группировкой, которая используется независимыми сервиспровайдерами для предоставления услуг голосовой, факсимильной телексной и мультимедийной связи для пользователей, находящихся в движении и в районах с отсутствием традиционных видов связи. Продолжая развивать и совершенствовать связь на море, Инмарсат расширил сферу своего влияния на наземный, автомобильный и авиационный рынки. Таким образом, на сегодня пользователями системы являются тысячи абонентов, которые живут или работают в удаленных районах, где отсутствует наземная связь, или путешествуют по всему миру. Пользователями системы являются журналисты и телеоператоры, спасательные организации и министерства по чрезвычайным ситуациям, транспортные компании, перевозящие грузы, авиалинии, авиапассажиры и органы управления воздушным движением, работники государственных учреждений, подразделения гражданской обороны, а также главы государств.

Зона покрытия

Спутники системы Инмарсат покрывают около 98% земной поверхности. Гарантированная связь обеспечивается в среднем от 75° ю. ш. до 75° с. ш.

169