Спутниковая Система Комбинированного Доступа HeliosNet


Введение

Всего лишь несколько месяцев прошло с момента опубликования первой статьи, посвящённой теме спутникового Интернет, а ситуация в этой области уже успела кардинально измениться. Старые провайдеры уходят, на смену им приходят новые. Некоторые тут же снова исчезают, другие остаются, но в большинстве своём это совсем молодые компании, в результате чего невозможно с достаточной уверенностью сказать, как долго они продержатся на этом рынке, и насколько качественным останется их сервис по прошествии некоторого времени, будет ли он соответствовать первоначально заявленному. Появление в последнее время большого количества компаний, специализирующихся на предоставлении услуг спутникового доступа в Интернет не случайно, и связано с очень высоким интересом пользователей к этому виду услуг. Преимущества спутникового доступа заключаются в относительной дешевизне оборудования, в высоких скоростях доступа и в относительной территориальной независимости. Сейчас, наверное, каждый знает о StarSpeeder, EOL, НТВ-Интернет, но в этой статье я собираюсь рассказать вам об отечественном проекте, который появился гораздо раньше упомянутых, существует на рынке систем спутникового доступа уже более 3-х лет и всё это время успешно развивается — о системе комбинированного доступа (СКД) HeliosNet.

История развития

Впервые эта система спутникового доступа, первоначально имевшая название NetStar, появилась в 1998 году. Своё нынешнее название — HeliosNet — проект получил в начале 2000-го года. В течение всего этого времени проект успешно развивался, и в результате на сегодняшний день предоставляет целый спектр услуг, включая высокоскоростной доступ в Интернет (Helios Internet), услуги потокового вещания (Helios MultiCast), услуги пакетной рассылки данных (Helios Packet Delivery), размещение серверных ресурсов клиентов (Helios Collocation), а также ряд дополнительных возможностей, включающих в себя доступ практически ко всем информационным ресурсам сети Русмедиа и приём центральных и региональных телевизионных и радиопрограмм.

С самого начала проекта он задумывался и был ориентирован исключительно на корпоративных заказчиков, и эта линия продолжается по сей день, хотя в числе клиентов, пользующихся услугами системы, есть и индивидуальные пользователи. В этом заключается коренное отличие проекта от других, подобных ему, ориентированных в основном на частных пользователей.

Состав СКД

Основные принципы работы системы спутникового доступа мы уже рассматривали в статье "Асимметричный доступ в Интернет через спутник", и здесь отметим только, что они вполне применимы к СКД HeliosNet. Мы ограничимся рассмотрением того, какое оборудование используется оператором и какое оборудование требуется установить клиенту системы.

СКД HeliosNet для трансляции сигнала использует два спутника, расположенных на геостационарной орбите, это спутники "Intelsat 604" (точка стояния 60° восточной долготы, передача данных в Ku-диапазоне) и "Ямал 100" (точка стояния 90° восточной долготы, передача данных в C-диапазоне). "Intelsat 604" используется для трансляции сигнала преимущественно на европейскую часть России и стран СНГ, в то время как спутник "Ямал 100" работает на практически всю территорию России, стран СНГ, Восточной Европы и Азии, включая территорию Индии. В зону покрытия спутника "Ямал 100" не попадает лишь территория Чукотки. Передача сигнала на спутники осуществляется с помощью двух телепортов, один из которых расположен непосредственно в центре управления СКД HeliosNet (который находится в Москве), а другой — в центре управления АО "Газком". Карты покрытия обоих спутников приведены на рисунках. На рисунках также отмечены рекомендуемые диаметры приёмных антенн.


Рис. 1. Схема СКД HeliosNet


Рис. 2. Карта покрытия спутника Intelsat 604 (в кружках указаны диаметры приёмной антенны)


Рис. 3. Карта покрытия спутника Ямал 100 (в скобках указаны диаметры приёмной антенны)


Рис. 4. Аппаратная центра передачи данных


Рис. 5. Передающая антенна

В качестве абонентского оборудования используется стандартный комплект, состоящий из приёмной параболической антенны, конвертора и на выбор карты спутникового DVB модема (плюс программное обеспечение) или DVB маршрутизатора. Последний может быть дополнительно сконфигурирован как локальный proxy-сервер, сервер удалённого доступа. Для передачи запросов в Интернет может использоваться любой IP канал с пропускной способностью от 1200 бит/с.

Пара слов о стоимости оборудования, устанавливаемого на стороне пользователя: в среднем оно стоит от $600 до $1200 в зависимости от потребностей клиента и его географического расположения.

Услуги системы

Услуга Helios Internet (cпутниковый Интернет, симплексный канал) обеспечивает подключение абонента системы к ресурсам сети Интернет, используя специальную несимметричную схему обмена трафиком между абонентом и Интернет. При этом для передачи выходящего трафика абонент использует любой выделенный либо коммутируемый IP канал (канал запросов), имеющий скорость от 1200 бит/с. Входящий трафик передается через высокоскоростной спутниковый симплексный канал (канал ответов) со скоростью во много раз большей, чем по каналу запросов (см. рис.6).


Рис. 6. Схема предоставления услуги Helios Internet

Такое подключение ориентированно прежде всего на работу Интернет-приложений, которые имеют существенно несимметричный характер обмена данными, например: WWW, FTP, USENET NEWS, а также широкий спектр мультимедийных приложений.

Услуга Helios Internet не заменяет обычной услуги дуплексного доступа к Интернет, а дает возможность быстро расширить объем и географию предоставляемых сервисов на сетях практически любых провайдеров и операторов связи, во много раз увеличивая емкость приемного канала абонента.

В настоящее время абонент может выбрать одну из трех схем подключения к системе HeliosNet: через прокси HeliosNet (Squid), через VPN (в этом случае между локальной сетью абонента и ЦУ HeliosNet организуется туннель с использованием протоколов PPTP или IPSec), и, наконец, работа с реальным IP (выданным HeliosNet). В первом варианте работают только протоколы HTTP и FTP (а так же все остальные, которые могут использовать HTTP-proxy), во втором и третьем вариантах ограничений на используемые протоколы нет.

Реальные IP-адреса, которые выдает Центр Управления HeliosNet, могут использоваться лишь для терминирования туннеля при работе через VPN. Применять же их для "обычных"целей (раздача клиентам для доступа в Интернет по наземным каналам и проч.) нельзя.

Первый вариант подключения требует наличия у абонента реального статического IP адреса. Второй и третий варианты могут комбинироваться с первым вариантом подключения и допускают работу с реальными динамическими IP адресами.

Услуга Helios Multicast обеспечивает централизованную передачу трафика с фиксированной скоростью и нормированной задержкой через высокоскоростной спутниковый симплексный канал и одновременный прием этого трафика группой пользователей (см. рис.). В качестве примера применения этой услуги можно привести:

  • Трансляция видеоконференции или выступления из студии в реальном времени и ее просмотр абонентами при помощи средств Microsoft Media Player, Real Player и др.
  • Трансляция аудио или видеозаписи, а так же данных с магнитофона или из файла и ее просмотр абонентами.
  • Корпоративное или публичное IP-телевещание, IP-радиовещание и т.д.

При этом абоненты могут использовать уже существующие дуплексные IP каналы практически любой природы (наземные выделенные, виртуальные, коммутируемые, космические, радио и т.д.) для интерактивного взаимодействия с источником вещания. При отсутствии таких каналов возможен только пассивный (не интерактивный) прием входящего спутникового трафика.


Рис. 7. Схема предоставления услуги Helios Multicast

Услуга Helios Multicast не заменяет Услуги Helios Internet или обычного дуплексного доступа к Интернет, а дает возможность разгрузить наземные каналы связи, избавиться от дублирования больших объемов мультимедийной информации при ее передаче сразу нескольким абонентам, а так же воспользоваться мультимедийными сетевыми приложениями в таких географических точках, где вообще нет доступа к телекоммуникациям.

Услуга Helios Packet Delivery — пакетная рассылка данных по одному или многим адресам без искажений с гарантией доставки или без таковой. Применяется для распространения больших объемов идентичной информации из центрального источника на любое число приемных точек.

Пакетная передача данных осуществляется через высокоскоростной спутниковый симплексный канал на все абонентские приемные терминалы одновременно.

Средства передачи в Центре Управления СКД HeliosNet могут работать с несколькими наборами данных или "списками рассылки", "группами новостей", "информационными каналами". С помощью программных средств приема, установленных на компьютере абонента (получателя данных), осуществляется прием и запись данных, а также предоставляется возможность контроля абонентом процесса приема.


Рис. 8. Схема предоставления услуги Helios Packet Delivery

Услуга Helios Packet Delivery не заменяет услуги Helios Internet или обычного дуплексного доступа к Интернет, а дает возможность разгрузить наземные каналы связи, избавиться от дублирования больших объемов информации при ее передаче одновременно нескольким потребителям.

Наконец, услуга Helios Collocation предоставляет возможность размещения серверного ресурса на площадях технического центра компании и его подключения к системе комбинированного доступа HeliosNet и/или сети Интернет.

Пользователи системы

Услуги системы HeliosNet могут быть полезны большому числу пользователей. Из их числа можно, в частности, выделить таких абонентов, как местные провайдеры Интернет и операторы связи; предприятия в сфере бизнеса; медицинские, образовательные учреждения; государственные структуры; теле- и радиовещательные компании; домашние сети. Подключение к системе домашних сетей представляет особенный интерес, так как в этом случае расходы каждого из участников такой сети будут вполне приемлемыми, а скорости работы с Интернет более высокими, чем при подключении с использованием модема.

Тестирование

Существует два варианта подключения к системе HeliosNet. Первый вариант предусматривает оплату фиксированного объёма трафика, с возможностью указания минимальной гарантированной скорости спутникового канала за дополнительную плату. Второй вариант — подключение с фиксированной пропускной способностью (32, 64, 96, 128, 192, 256 Кбит/с и выше) и неограниченным объёмом трафика. Мы протестировали первый вариант, причём была выбрана гарантированная минимальная скорость CIR=0 (другие возможные значения CIR=64 Кбит/с, 128 и 256 Кбит/с), то есть тот случай, когда оплата производится только за трафик (и следовательно, наиболее предпочтительный вариант для домашних сетей и индивидуальных пользователей).

При проведении тестирования использовалось следующее оборудование: PCI карта спутникового DVB приёмника Pent@Net, которая кабелем длиной примерно 110 м через MultiSwitch (устройство, позволяющее подключить несколько антенн к нескольким картам одним кабелем) подключалась к приёмной сетчатой антенне диаметром 2,3 м для спутника "Ямал 100" и параболической антенне диаметром 90 см для спутника "Intelsat 604". Следует отметить, что сигнал от антенны разделялся всего на 10 точек, учитывая нашу. Тестирование проводилось на машине, работающей под управлением ОС Windows 2000 SP2, дополнительно использовалось программное обеспечение Pent@Net v. 2.93. Тестирование производилось в центре Москвы, в будний день, в промежуток времени с 11:00 до 13:00, то есть в период максимальной загрузки обоих спутниковых каналов. Этот временной отрезок был выбран специально, для выявления минимальных показателей работы системы.

Были поочерёдно протестированы оба спутника, при этом производилась закачка эталонных файлов с FTP сервера, расположенного непосредственно в ЦУ HeliosNet, а также закачка двух дистрибутивов: Nero 5.5.5.1 и AtGuard Параллельно с закачкой файлов осуществлялся web-серфинг. Результаты закачки файлов приведены в таблице.

Файл Спутник
"Ямал 100" "Intelsat 604"
Время закачки Средняя скорость Время закачки Средняя скорость
Эталонный 1 Мб 5 с 204 KB/s 12 с 85,3 KB/s
Эталонный 2 Мб 10 с 204 KB/s 25 с 81,9 KB/s
Эталонный 4 Мб 25 с 163,8 KB/s 48 с 85,3 KB/s
Эталонный 8 Мб 47 с 172,2 KB/s 98 с 82,6 KB/s
Эталонный 16 Мб 104 с 157,5 KB/s 190 с 86,2 KB/s
Эталонный 32 Мб 265 с 123,6 KB/s 375 с 87,4 KB/s
Nero (11 395 877 байт) 190 с 59,9 KB/s 185 с 61,6 KB/s
AtGuard (1 546 480 байт) 26 с 59,4 KB/s 25 с 61,8 KB/s

Перед тем, как начать анализ полученных результатов, необходимо рассказать об одной особенности закачивания данных по спутниковому каналу. Эта особенность заключается в том, что задержки при передаче данных (по ping) достаточно велики, и составляют примерно 300–400 мс. Так как протокол TCP при передаче блоков данных требует отсылки пакетов подтверждения принятия данных, а максимальный размер пакета TCP при этом составляет 64 KB, то закачивание данных стандартным способом — например, через Internet Explorer — а проще говоря, с использованием одной сессии, будет неэффективным. Поэтому при закачке данных с использованием спутникового канала необходимо использовать менеджеры закачки, открывающие сразу несколько сессий для одного файла. В этом случае канал будет использоваться намного более эффективно, а средняя скорость передачи данных возрастёт как минимум в полтора раза. Другой способ повышения эффективности использования спутникового канала — одновременно производить закачку нескольких файлов, например, при работе в локальной сети. Или, говоря другими словами, необходимо открывать для спутникового канала как можно большее число сессий (которое, кстати, в системе HeliosNet неограниченно!), и чем больше сессий будет одновременно открыто, тем более эффективно будет использоваться канал. В нашем случае использовался менеджер закачки FlashGet, число сессий для одного файла у которого было установлено равным пяти.

Анализируя данные, видно, что на эталонных файлах очень хорошая скорость закачки наблюдалась для спутника "Ямал 100", причём максимум этой скорости составлял примерно 1,7 Mbps. Скорость закачивания реальных файлов из Интернет у "Ямал 100" также была вполне приемлемой, и варьировалась примерно от 480 до 500 Kbps. Со спутником "Intelsat 604" дела обстояли несколько хуже: как видно из таблицы, скорости закачки эталонных файлов с него не превышали, как правило, 700 Kbps, и только в единственном случае была зафиксирована скорость закачки, равная 1,2 Mbps. Разбросы скоростей для спутников объясняются неравномерностью нагрузки; как только нагрузка уменьшалась, скорость загрузки сразу же значительно увеличивалась. Отмеченный характер скоростей закачки с "Intelsat" объясняется тем, что его загрузка во время тестирования была значительной (в частности, это связано с тем, что во время тестирования через этот спутник велась multicast передача) и составляла около 80% (среднесуточная загруженность канала составляет около 30%). Спутник "Ямал 100" был загружен намного слабее, чем и объясняются значительно более высокие скорости при работе с ним.

Необходимо иметь в виду, что эталонные файлы скачивались с сервера, расположенного непосредственно в ЦУ HeliosNet, и следовательно, их загрузка производилась с максимальной скоростью канала пользователя в данный момент времени. Реальные данные из Интернет будут закачиваться несколько медленнее, так как в этом случае многое зависит от ёмкости канала от запрашиваемого ресурса: ясно, что если сервер подключен к Интернет с помощью ISDN 128K, то скорость закачки с него не будет превышать этого значения.

Отметим, что web страницы при серфинге загружались достаточно быстро, даже те, что были сильно насыщены графикой и анимацией. Вообще вся система в целом оказала очень приятное впечатление, а работать с ней было достаточно комфортно.

Учитывая тот факт, что тестирование производилось в общем канале, без обеспечения какой-либо гарантированной минимальной скорости, и во время высокой загрузки обоих спутниковых каналов, можно сказать, что система в целом вела себя очень хорошо. Особенно это касается спутника "Ямал 100", скорости закачки с которого доходили до 1,7 Mbps и, как правило, не опускались ниже 800–900 Kbps.

В заключение необходимо сказать, что режим работы с гарантированной минимальной скоростью не был протестирован. От рассмотренного этот режим отличается тем, что для пользователя гарантируется некоторая минимальная скорость закачки эталонных(!) данных, то есть гарантируется, что при закачивании эталонных файлов скорость никогда не опустится ниже установленного значения. Разумеется, это не гарантируется для данных из Интернет: например, ресурс Интернет может вообще не быть доступен из-за неработоспособности сервера (вызванной, допустим, обрывом кабеля).

Выводы

В результате проведения практического тестирования выяснилось, что СКД HeliosNet является системой, обеспечивающей хороший уровень сервиса даже в трудных условиях — при высокой загрузке обоих спутниковых каналов. При этом несомненным плюсом является наличие двух спутников, вместе покрывающих практически всю территорию России, за исключением Чукотки. Плюсом является также и то, что скорость закачки ограничивается только степенью загруженности спутникового канала, и может при хороших условиях легко достигать 1,5 и даже 2 Mbps для обычных файлов. Таким образом, если не брать в расчёт стоимость услуги, высокая величина которой для индивидуального пользователя является единственным замеченным на данный момент минусом, по качеству она может сравниваться с аналогичными услугами других операторов, а по некоторым параметрам, и в частности по средним скоростям закачки файлов, намного превосходить их. Всё это делает рассмотренную систему чрезвычайно привлекательной для практического применения, особенно в удалённых от центральной части России районах.

Благодарности

Автор благодарит компанию WMS за предоставленное для тестирования оборудование и эфирное время. Также автор лично благодарит Андрея Басалаева, Асель Шалахметову и Дмитрия Туголукова за консультации и помощь при проведении тестирования.

 




Дополнительно

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.