DVB a satelitní přístup

V minulé části jsme se podívali na vlastnosti a zejména výhody využití satelitní komunikace pro širokopásmový přístup. Dnes se zastavíme u technických specifikací DVB a také naznačíme, kam se vývoj satelitní komunikace pro běžné „spotřebitele“ ubírá.

DVB-RCS

Veličiny kritické pro širokopásmovou komunikaci jako dostupnost, zpoždění, kolísání zpoždění (jitter) a chybovost představují u satelitní komunikace problém pro obousměrnou interaktivní komunikaci. Většinou se proto u obousměrné komunikace jednalo o hybridní topologii sítě, kdy dopředný kanál (směrem k uživateli) byl řešen satelitním přenosem, ale pro zpětný kanál od uživatele se využívalo vytáčené spojení přes pozemní síť (nejčastěji telefonní). Moderní způsob obousměrného přenosu je specifikován jako DVB-RCS.

DVB-RCS (Digital Video Broadcast-Return Channel via Satellite) je součástí evropské normy ETSI, EN 301 790. Specifikace zahrnuje popis satelitního terminálu (SIT, Satellite Interactive Terminal, nebo RCST, Return Channel Satellite Terminal) jako součást obousměrného satelitního systému. Terminály se připojují kabely k vnitřní jednotce, kterou může být přídavné TV zařízení (STB) se síťovým rozhraním, nebo která může být integrovaná do periferní jednotky nebo PC rozšiřovací karty. Na základě specifikace se rozběhla řada pilotních projektů organizovaných European Space Agency (ESA).
 
Vysílání se odehrává přes stejnou anténu jako příjem signálu ze satelitu. Pro vysílání se používá multifrekvenční časový multiplex (MF-TDMA, Multi-Frequency Time Division Multiple Access). Norma nespecifikuje, jaký kmitočet se má použít, takže lze stavět na ATM (zapouzdření IP do buněk ATM prostřednictvím ATM adaptační vrstvy AAL5) nebo MPEG-2 (přímé zapouzdření IP).

DVB-RCS nabízí asymetrickou širokopásmovou komunikaci: po dopředném kanálu (k uživateli) se rychlosti pohybují mezi 1-10 Mbit/s, po zpětném kanálu pak 0,2-2 Mbit/s (podobné nabídce ADSL). Ale zatímco ADSL je realizovatelné pouze v městských oblastech, přesněji řečeno do určité vzdálenosti od ústředny, DVB-RCS představuje řešení pro zákazníky mimo dosah ADSL, zejména pro malé podniky a domácí kanceláře.

Aplikace, které vyžadují dostatečnou šířku pásma a snesou střední zpoždění, budou obslouženy prostřednictvím hvězdicové topologie s využitím transparentních satelitů, a to v pásmech pro dopřednou/zpětnou komunikaci: Ku/Ku,  Ka/Ku, nebo Ka/Ka. Aplikace, které potřebují široké pásmo a přitom krátkou dobu odezvy (krátké zpoždění), mohou využít topologie sítě se smyčkami (mesh) s využitím satelitního transpondéru.

Hlavními výhodami obousměrné satelitní služby (zejména ve srovnání s hybridním systémem) jsou trvalé připojení podobně jako xDSL a nezávislost na telekomunikační platformě (např. pro vytáčený přístup pro zpětnou komunikaci uživatelů v hybridních systémech). Obousměrný satelitní přístup má i své nevýhody: vyšší cena koncového zařízení, větší antény, nutná profesionální instalace satelitních antén a koncového zařízení ve vnitřních prostorách, požadavek dalšího segmentu pro zpětné kanály.

Rodina DVB

Konsorcium DVB se věnuje již deset let vývoji specifikací pro konvergenci TV, IP a mobilních komunikací. Před třemi lety vytvořilo pod hlavičkou DVB 2.0 iniciativy pro rozvoj MHP; DVB-T kombinované s mobilními sítěmi (DVB-H); TV přes DSL (DVB-IP) a specifikace druhé generace satelitních sítí DVB-S2. Kromě toho probíhá v DVB také důležitý projekt pro ochranu autorských práv (CPCM, Content Protection/Content Management).

DVB-H podporuje shlukový režim vysílání (1-2 Mbit/s) prostřednictvím časových úseků, kdy celá kapacita sítě se přidělí jedné službě v daném čase. Vysílač je trvale v provozu, zatímco přijímač může přecházet do režimu spánku mezi jednotlivými přijímanými shluky dat. Toto řešení také umožňuje předávání uživatelů mezi buňkami, protože v režimu spánku může přijímač monitorovat služby nabízené v dalších buňkách.

Standardní vysílání (v optimální délce 20 minut) prostřednictvím DVB-T potřebuje 3,5 Mbit/s, zatímco IP spotřebuje méně kapacity, pouze 380 kbit/s, proto se toky přenášejí právě prostřednictvím tzv. IP datacasting (první návrh tohoto technického řešení má v DVB být hotov do konce roku).

DVB začátkem letošního roku zahájilo práci na rozšíření vysílání přes IP prostřednictvím MPEG-2 (CBMS, Convergence of Broadcast and Mobile Services). Zde bude také spolupracovat nové evropské konsorcium Instinct (IP-based Network Services and Terminals for Converging Systems), jehož členy jsou France Télécom, Rai, TDF nebo Telenor. Instinctse bude věnovat využití specifikací DVB-T, DVB-H a DVB-MHP v bezdrátových komunikačních sítích kombinovaných s pozemními sítěmi DVB. K tomu využije výsledky evropských projektů jako Cismundus, Confluent, Multimedia Car Platform (MCP), Savant a Sambits.

DVB-S2 je specifikace nové generace satelitních sítí, která má nabízet vyšší kapacitu (až o třetinu oproti stávající DVB-S) a také vyšší odolnost vůči rušení. DVB-S2 může podporovat šest až osm kanálů pro služby o vysokém rozlišení nebo 25 standardních služeb na jednom transpondéru v kombinaci s moderními video kodeky. IP-orientované DVD-S2 je dalším krokem pro zlepšení postavení satelitního přístupu vůči ADSL nebo pozemním bezdrátovým službám.

Normalizace: ETSI, CENELEC a EBU (European Broadcasting Union) sestavily společný výbor (JTC) pro spolupráci na sadě norem pro DVB. Specifikace DVB pro mobilní video založená na DVB-T byla postoupena ETSI pro otevřenou normalizaci. ITU-R se nadále zabývá normalizací satelitní komunikace v pásmu Ka podobně jako ETSI.

Další vývoj

Moderní satelitní antény (multispot beam) s vysokým ziskem umožnily použití levných uživatelských terminálů a také se zvýšila kapacita celého systému díky opětovnému využití kmitočtů mezi paprsky antén. „Vícepaprsková“ technologie je efektivnější, ale současně složitější, protože satelit musí zjistit cílovou adresu paketu přicházejícím po zpětném kanálu, aby určil paprsek v dopředném směru pro jeho odeslání. To ovšem znamená aplikaci moderního přepínání v satelitu.

Kvůli typicky shlukovému přenosu musí být přidělování kapacity dynamické, a proto se používá mechanizmus dynamického přidělení kapacity (DCA, Dynamic Capacity Allocation), který umožňuje efektivně sdílet dostupné pásmo mezi terminály např. na základě centralizovaného plánovače. Ten je realizován nejčastěji v pozemní stanici, přestože efektivnější (ale náročnější) by bylo umístit jej na palubě družice.

Uplatnění satelitního přístupu

V Evropě nepůsobí mnoho významných poskytovatelů satelitního přístupu: Netsystem (Itálie), Netbysky (Francie), Bysky (Holandsko), Deutsche Telekom (Německo) a také americký provozovatel DirectWay, který má největší počet zákazníků širokopásmového satelitního Internetu na světě. I někteří poskytovatelé pevných bezdrátových sítí nabízejí satelitní připojení, ovšem jen okrajově.

Satelitní přístup nelze nazvat konkurencí DSL či kabelových přípojek kvůli cenové dostupnosti služby, ale ani není v pravém slova smyslu alternativním širokopásmovým přístupem, protože právě kvůli ceně a dalším omezením je výhradně určen těm, kteří jinou alternativu ve své lokalitě prostě nemají. Částečnou konkurencí pro satelitní přístup se mohou stát nové pevné/mobilní bezdrátové pozemní služby či širokopásmový mobilní přístup prostřednictvím mobilních sítí 3G.

Satelitní přístup dobře koresponduje se stále populárnějším skupinovým vysíláním, protože ho implicitně podporuje bez dalších přídavných mechanizmů (na rozdíl třeba od podpory multicast přes DSL). Hodí se dobře pro aplikace jako e-learning, VoD, off-line stahování aktualizací operačních systémů a bezpečnostních záplat.

Satelit má ještě jednu nespornou výhodu: obchází pozemní Internet, takže se může snadno vyhnout zahlceným spojům a úzkým místům v pevné síti. Pokud je satelitní síť dobře spravovaná, neměli by koncoví uživatelé zakusit žádnou zátěž typickou pro běžnou pozemní komunikaci přes Internet. Satelitní systémy pokrývají větší plochy (kontinenty) a jsou navrženy na základě přesných statistických odhadů aktivit uživatelů v čase.

Zdroje

Další informace o technickém řešení satelitní komunikace lze nalézt např. v následujících nových publikacích:

Širokopásmový Internet aneb Přístupové a domácí sítě, Computer Press, ISBN 80-251-0139-8 (kapitola 11, Přístup prostřednictvím satelitních sítí)

TCP/IP v kostce, Kopp, ISBN 80-7232-236-2 (kapitola 7, TCP přes satelit)

6. 8. 2004

Autor: Ing. Rita Pužmanová, CSc., MBA