HOTSAT 2006

III. Puncte de acces la satelit in tehnologie DVB-RCS sau similare. Studiu de caz

HOTSAT 2006

1. Introducere

Acest document descrie modalitatea de realizare si testare a unui hotspot destinat citorva utilizatori simultani si care integreaza un terminal satelitar care asigura comunicatii bilaterale prin satelit (transmisia si receptia datelor via satelit).

2. Arhitectura si principiul de functionare a sistemului de comunicatii utilizat in

experimente

2.1 Platforma satelitara

Pentru efectuarea experimentelor a fost inchiriat accesul la o platforma de comunicatii prin satelit, detinuta de Hughes Network Systems. Arhitectura retelei de comunicatii utilizate poate fi observata in Fig.1. Este o topologie de tip stea, formata dintr-o statie centrala (HUB) si terminale distribuite in teritoriu. Fiecare terminal poate asigura comunicatiile dintre o mica retea de calculatoare pe care o deserveste si statia centrala. Statia centrala asigura de asemenea conectivitatea cu reteaua globala internet. Ideea de baz a acestei soluii const n faptul c se utilizeaz o singur anten de mari dimensiuni pentru recepie si emisie (statia HUB) si terminale VSAT cu performane mult mai modeste (din punctul de vedere al puterii de emisie i al ctigului antenei la recepie), dar mai ieftine.

Fig.1. Retea de comunicatii VSAT n varianta adoptat in experimente. Satelitul utilizat este Eutelsat W1 (aflat la 10 grade Est deasupra Ecuatorului), HUB-ul se afla in Germania, iar terminalele sunt in tehnologie Direcway si pot fi dispersate geografic. Terminalele pot fi deplasate oriunde in aria de acoperire a satelitului. Fiecare terminal este un punct independent de acces la satelit. De observat ca doua terminale nu pot comunica direct intre ele.

HOTSAT 2006

Fiecare terminal este conectat via satelit la HUB de unde i se poate asigura conectivitatea la alt terminal din retea varianta VPN (retea privata de comunicatii). Aceasta varianta de comunicare este utilizata de retelele corporative unde securizarea informatiilor este foarte importanta. Dezavantajul major al variantei consta in pretul semnificativ al comunicatiilor. O alta caracteristica a acestui tip de retea este ca mai multe terminale impart intre ele aceeasi banda de comunicatii, ceea ce reduce costurile per terminal dar in egala masura reduce si performantele conexiunii terminalelor. Tot prin NOC se poate asigura conectivitatea fiecarui terminal la internet iar doua terminale pot comunica intre ele prin diverse protocoale internet. Terminalele pot fi deplasate oriunde in aria de acoperire a satelitului vezi Fig.2. 2.1.1 Satelitul utilizat in experimente

Fig.2 Acoperirea geografic a satelitului de telecomunicatii EUTELSAT W1 transponder D6 utilizat n experimentele noastre. Se observ c este posibil transmisia i recepia datelor de pe intreg teritoriul Europei, singura condiie fiind vizibilitatea cerului pe direcia satelitului. De asemenea, distanta dintre doua terminale poate fi arbitrar de mare, in interiorul zonei de acoperire.

HOTSAT 2006

2.1.2 Punctul de acces la satelit si la reteaua globala internet In Fig.3 este descris modul de conectare al unui PC la reteaua globala internet prin intermediul unui satelit.

Fig.3 Terminalul satelitar i integrarea sa n reeaua global de comunicaii. Terminalul contine n esen o anten VSAT i echipamente de telecomunicaii prin satelit. O conexiune uplink asigur legtura dintre terminal i satelit iar de acolo la un Centru European de Operare a reelei de date (unde se afl HUB-ul) i de acolo la Internet prin cablu optic. O conexiune invers, de download, asigur legatura intre Internet i terminal, via HUB i satelit. 2.1.2.1 Studiu de caz 1. Terminal satelitar DW4020

Terminalul satelitar utilizat are acces, via satelit, la o conexiune internet asigurata de un backbone din Germania. Serviciul de internet (care este un serviciu cu valoare adaugata implementat pe o conexiune de comunicatii prin satelit) este asigurat in baza unui abonament. Valoarea abonamentului este dependenta de traficul de date zilnic solicitat si de viteza conexiunii. In experimentele efectuate a fost utilizat un terminal satelitar care permite rate de transfer (in regim best-effort) de maxim 2048 kbps la download si de maxim 256 kbps la upload, functie de banda inchiriata de la operatorul satelitar. Fiecare terminal satelitar dispune de cite 12 IP-uri private in reteaua HNS (Hughes Network Systems), pentru conectarea unei mici retele locale de PC-uri la internet. In Fig. 4 se pot observa antena VSAT utilizata in experimente iar in Fig.5 sistemul de modemuri care asigura comunicatiile prin satelit si punctul de acces la un hotspot creat in jurul terminalului satelitar.

HOTSAT 2006

Fig.4 Antena VSAT instalata la BITNET care asigura comunicatii (bi-directionale) prin

satelitul W1 si caracteristicile antenei.

HOTSAT 2006

Fig. 5. Sistem de modemuri DW4020 care asigura comunicatiile prin satelit. Modemurile asigura legatura dintre VSAT si un punct de acces la un mic hotspot creat in jurul terminalului

satelitar. Nu este necesara includerea unui server (PC).

HOTSAT 2006

Fig.6. Setrile utilizate n timpul experimentelor pentru routerul care deservete staia VSAT aflat la BITNET. Se observ ca apar i coordonatele geografice ale staiei. La mutarea unei staii VSAT n alt localitate, acestea trebuiesc schimbate corespunztor, restul setrilor rmnnd identice. In Fig. 7 este redat o interfaa grafic a terminalului satelitar care permite identificarea problemelor de comunicatie satelitara.

Fig.7. Interfaa grafic a terminalului conectat prin satelit la staia HUB din Germania. Bulina verde indic faptul ca VSAT-ul e conectat la HUB. De menionat c aceasta nu este o conexiune Internet i c testele de conectivitate nici nu implic accesul la Internet i nici nu dau informaii referitoare la limea de band (viteza de transmitere a datelor). Defapt, din motive de securitate, aceast interfa poate fi accesat exclusiv de un calculator conectat la un terminal satelitar. Identificarea se face pe baza unui cod individual alocat fiecrui terminal satelitar.

HOTSAT 2006

Exist cinci categorii de informaii utile furnizate de aceast interfa i care au fost utilizate la testarea comunicatiilor satelitare: starea general a sistemului VSAT, caracterizarea recepiei i a transmisiei, informaii furnizate de HUB i testele de conectivitate propriu-zise.

Fig.8. Pe aceast imagine se pot observa informaiile furnizate de HUB privind starea sistemului VSAT: mrimea relativ a semnalului este 90 (o staie poate funciona normal peste valoarea 31), starea receptorului i transmitorului sunt normale, programele software de telecomunicaii spaiale sunt actualizate.

Fig.9. Statistica pachetelor de date recepionate de staie n timpul unor experimente. Total 7.723.000 pachete de date, eroare 0.

HOTSAT 2006

Fig.10. Aceleai statistic privind transmisia datelor. Numr transmisii cu succes 1.042.663, numr transmisii cu erori (transmisii ratate) 2.262. Numr total pachete de date transmise la HUB: 815.546.

Fig.11. Se pot observ cteva informaii privind identitatea staiei VSAT. Ruta de transmisie a datelor=satelit, longitudine satelit=10 grade Est, frecvena de recepie 1615 MHz, rata de transmisie a simbolurilor= 30 MSps, polaritatea receptorului=vertical, adresa routerului de la centrul de operare din Germania: 62.128.190.181.

HOTSAT 2006

Fig.12. Aceast imagine indic succesul unui test automat de conectivitate VSAT-HUB, efectuat de Centrul de operare a reelei satelitare al Hughes Network Systems.

Fig.13 Setarea unui PC pentru conexiune Internet via satelit.

HOTSAT 2006

2.2 Aplicatii mobile in jurul unui terminal satelitar. Hotspot satelitar care include punct de acces la satelit Scopul acestor aplicatii este de a asigura mobilitatea utilizatorilor unei conexiuni internet in preajma unui terminal satelitar. Acest aspect este important mai ales in cazul unor zone cu dispersie geografica a utilizatorilor sau acolo unde trasul cablurilor si permanenta lor mutare este incomoda. Ideea de baza consta in conectarea terminalului satelitar la un punct de acces Wi-Fi care acopera radio o zona de interes. Pe aceasta cale, orice utilizator dotat cu un notebook si un card Wi-Fi care costa citeva zeci de euro, poate accesa internetul via satelit vezi Fig. 5, 14 si 15.

Fig. 14. Schema de implementare a unei retele Wi-Fi cu punct de acees prin satelit.

Fig. 15. PC-ul utilizatorului este conectat printr-un terminal wi-fi la punctul de acces al retelei, care la rindul sau este conectat la terminalul satelitar (vezi Fig. 5). Raza de actiune a hotspotului este dependenta de puterea de emisie a punctului de acces si de cistigul terminalului wi-fi. Numarul de utilizatori simuntani ai hotspotului este dependent de banda satelitara inchiriata (trafic suportat si calitatea serviciului de date).

HOTSAT 2006

Primele servicii de comunicatie hibride, satelit + Wi-Fi, au fost introduse pe piata de HNS in decursul anului 2004 iar actualmente sunt obiectul mai multor proiecte internationale de anvergura (de exemplu proiectul TWISTER contractat de Comisia Europeana in 2004 cu un consortiu condus de E.A.D.S. Astrium). Daca se utilizeaza pentru conexiunea radio locala benzi nelicentiate (ex. 2.4 GHz), costul conexiunii la internet via satelit ramine acelasi.

2.3 Teste privind parametrii conexiunii care deserveste punctul de acces al retelei wireless

In aceasta sectiune sunt prezentate spre ilustrare citeva dintre testele efectuate. In esenta este vorba de conexiuni hibride, din categoria celora mentionate a