Do příchodu Starlinku a Konnect to býval nejrychlejší a nejlevnější satelitní internet!

KA-SAT není pouze nejvýkonnější satelit na světě s průchodností 80 Gbit/s, což je 35 až 40x více, než má běžný satelit v pásmu Ku (např. HotBird nebo Astra). Je to kompletní integrovaná komunikační infrastruktura zahrnující satelit v pásmu Ka, 8 funkčních a 2 záložní pozemské brány vzájemně propojené optickým okruhem a s centralizovaným operačním střediskem. Systém poskytuje uživatelům vysokorychlostní připojení k Internetu pomocí satelitních terminálů s rozhraním Ethernet cestou pozemských bran připojených k páteřním sítím Internetu. Struktura je optimalizovaná jak pro domácí připojení k internetu, tak pro profesionální služby.

Vyznačuje se zejména: nejvyšší přenosovou rychlostí tohoto druhu satelitního připojení – nízkou měsíční cenou – nízkou cenu terminálu – neomezeným objemem přenášených dat – snadnou instalací – možností volby QoS – možností on-line změny služeb – vysokou dostupností služby – celoplošným pokrytím

Služba je díky obrovské satelitní kapacitě určena pro: surfování po internetu, e-mail, VoIP, stahování hudby i videa . Tedy i pro to, co přes běžné satelitní připojení není možné nebo je příliš drahé, je tak rychlostně srovnatelná s ADSL, UMTS, kabelovými sítěmi, CDMA (ne samozřejmě z pohledu zpoždění signálu na trase – není vhodná pro některé hry), limitující je objem předplacených dat.

Profesionální služby navíc umožnňují veřejné IP adresy bez filtrace příchozího provozu (přidělené DHCP), vyšší rychlosti, vyšší objemy dat i garantované pásmo s vlastní agregací zákazníka.

služby lze objednávat pouze u INTV, spol. s .r.o. 

Systém Tooway na satelitu KA-SAT – jak to funguje

Systém používá – na rozdíl od starších technologií VSAT – tzv. ACM, tedy adaptivní kódovou modulaci a také UPC – uplink power control. Spolu se systémem ALC satelitu – udržování úrovně signálu podle počasí na Zemi – jde o velmi robustní zabezpečení dostupnosti satelitního přenosu. To samozřejmě za předpokladu přesného zaměření antény.
1. Zaměření antény
Přesné zaměření antény je základní podmínkou dosažení max. přenosové rychlosti především na vysílání. Je nutno vidět, že vyzařovací charakteristika antény na vysílaní pro pokles o 3 dB (tedy na polovinu signálu) je pouze asi 0,9-0,95°, na příjmu to je cca 1,5°. Pokud ale uživatel zaměří anténu na příjmu s chybou 3 dB, pokles zisku na vysílání je cca 10 dB – bude tedy potřebovat pro stejnou úroveň signálu na příjmu stanice HUB 10 x větší výkon než při zaměření antény na maximum. Vyplatí se proto věnovat
zaměření antény max. pozornost a ověřit přesné zaměření podle údaje z modemu, ne pouze podle akustické signalizace anténní jednotky – zejména pokud to někdo dělá poprvé nebo méně často. Anténa o průměru 75 cm v pásmu Ka má totiž parametry srovnatelné s anténou o průměru 1,5 m v pásmu Ku. Kruhový obrázek ukazuje, že anténní jednotka detekuje nosnou v rozsahu +- 2,5°od jejího maxima, přičemž modem by se měl zalokovat v rozsahu +-1,8° – 2°. To je samozřejmě úroveň nevyhovující pro činnost a s takovou chybou by se terminál nepodařilo registrovat ani v případě, že by úroveň signálu na příjmu – tzv. RX SNR bylo 9 dB. Vysílací výkon by nedokázal kompenzovat tak velkou ztrátu signálu vlivem úzké vyzařovací charakteristiky antény. Je proto nutné se „trefit do černého, resp. zeleného kroužku“, kde je chyba max. několik desetin dB (údaj SNR na modemu poskakuje v rozsahu cca 0,3 dB, je třeba vždy chvíli počkat na špičkovou hodnotu a na šroubovici při jemném zaměřování neotáčet matkou o více, než ¼ závitu. Pokud použijeme k zaměření antény spektrální analyzátor, pak v závislosti na poloze terminálu a pokrytí území jednotlivými spoty satelitu KASAT uvidíme 1 až 3 signály, na které se modem může zalokovat. Ale pozor! Jde sice o satelitní příjem v pásmu Ka, ale mezifrekvence není v pásmu „L“ (950 – 2150 MHz u běžných TV LNB), nýbrž v rozsahu 300 až 800 MHz. Obrázek z analyzátoru ukazuje, že oddělení rovin na příjmu je jen několik dB oproti 24 dB na vysílání – to je dáno konstrukcí polarizéru a rozdílem kmitočtů 10 GHz příjmu oproti vysílání. Majitelé spektrálních analyzátorů si také musí dat pozor na fakt, že v jednom koaxiálním kabelu je kromě přijímaného signálu i modulační signál pro vysílač (ten je v pásmu kolem 1,9 GHz) a hlavně napájení vysílače +30V při proudu až 2,5A, což by mohlo pro některý přístroj být osudové. Je proto třeba použít rozbočovač schopný přenést napájení anténní jednotky (jinak dojde ke spálení tlumivky) s druhým výstupem majícím blokaci napájení (pokud SA nesnese na svém vstupu uvedené napětí).

Adaptivní kódová modulace a řízení výkonu terminálu tooway

Jak tedy funguje adaptivní kódová modulace systému KASAT? HUB řídí vysílací výkon terminálu tak, aby udržoval dostatečnou úroveň signálu na příjmu – tady je samozřejmě jiná rezerva výkonu u terminálu s rychlostí uploadu 1 Mbit/s než u terminálu s rychlostí uploadu 4 Mbit/s, protože oba použivají stejně velkou anténu a stejný typ vysílače, resp. mají stejné max. EIRP (součet zisku antény a výkonu vysílače v ose antény – tzv. ekvivalentní izotropní vyzářený výkon). Pokud hodnota přijímaného signálu klesá, dostane terminál pokyn v první fázi ke zvýšení výkonu. To je za běžného počasí. V grafech je pak vidět kolísání energie na příjmu terminálu, ale příjem na straně stanice HUB je konstantní díky regulaci výkonu vysílače terminálu. Dostupnost služby je garantována na 99,5% roční doby, což v pásmu Ka podle doporučení ITU-R Mezinárodní Telekomunikační Unie znamená, že rezerva signálu na příjmu má být 2 dB a na vysílání 4 dB pro dosažení stanovené max. chybovosti spoje. (Jinými slovy by podle dlouhodobých srážkových úhrnů neměla doba deště s intenzitou způsobující větší útlum než je požadovaná rezerva překročit oněch 0,5% roční doby). To je údajně zaručeno, pokud je při instalaci úroveň signálu v obou směrech vyšší než je prahová hodnota = 9 dB

Pokud je anténa špatně zaměřená nebo je terminál zaregistrován na nevhodný spot, případně jsou velké srážky, či sníh na anténě, pak může graf vypadat následovně – přijímaný signál je často pod hranicí 9 dB i když vysílač dokáže korigovat útlum na uplinku
Co ale dělá systém, když výkon vysílače nestačí? HUB pošle terminálu pokyn ke snížení symbolové rychlosti a s tím i ke změně modulace a zabezpečení (FEC). Tím při konstantním výkonu dojde ke zvýšení úrovně signálu na příjmu stanice HUB a podle toho je řízen typ modulace a FEC, resp. použitelná přenosová rychlost.
Modem Surfbeam2 zná celou matici SR (symbolová rychlost = šířka přenosového pásma v závislosti na bitové rychlosti, modulaci a FEC). Modré šipky v tabulce ukazují chování signálu v závislosti na podmínkách.
A jak to vypadá v praxi ? Při dobře zaměřené anténě by terminál po 99,5% roční doby měl dosahovat deklarované přenosové rychlosti, resp. hodnoty SNR by měly být vyšší, než prahových 9 dB. Ověřili jsme, že i s výrazně menší anténou při poklesu signálu na příjmu o téměř 6 dB dodržoval terminál přenosovou rychlost 10/4 Mbit/s! Od roku 2013 jsou rychlosti výrazně vyšší 22/6 Mbit/s.

Co se ale děje v případě velmi nepříznivých podmínek nebo špatně zaměřené antény? Pomocí spektrálního analyzátoru jsme měli možnost vidět jak satelitní modem mění symbolovou rychlost, resp. šířku modulačního signálu a jeho úroveň. Testem přenosové rychlosti s protokolem FTP jsme pak zjišťovali jaká je rychlost a podle šířky signálu dedukovali použitou modulaci a zabezpečení. Nějakou neshodu nelze vyloučit, ale v principu to funguje..
Terminál mění symbolovou rychlost tak, aby udržel spojení, přitom dochází k poklesu přenosové rychlosti. Symbolová rychlost byla měněna z 10 MS/s na 5 MS/s, pak na 1,25 Ms/s až na konečných 0,625 MS/s. S tím došlo i k poklesu přenosové rychlosti na odesílání dat z terminálu z původních 4 Mbit/s na 2 Mbit/s, pak na 1 Mbits, při dosažení upstream SNR kolem 6-7 dB se pohybuje přenosová rychlost mezi 300 kbit/s až 1 Mbit/s.

Změny jsou vidět i na grafech FTP v průběhu přenosu. I když vysílací signál jde pokaždé nahoru o cca 5 dB, vlivem „uhnutí“ antény a strmosti vyzařovací charakteristiky šel poměr signál/šum na příjmu na stanice HUB dolů. Hraniční hodnota je asi 5 dB, nicméně po výpadku spoje tato hodnota nepostačuje pro návrat terminálu do stavu „online“.

Tabulka níže ukazuje, jak systém měnil parametry pro udržení spojení

Pokud se úroveň vysílacího signálu dostane příliš nízko, resp. výkon vysílače nepostačuje pro dosažení potřebného poměru SNR (poměr signál/šum), webové roz
hraní modemu to indikuje zčervenáním ikony IFL. Současně dochází ke změně hodnoty Cable Attenuation v menu „Modem/IFL Cable Status“ na hodnotu „N/A dB“. To je vždy indikace problému na vysílání (může znamenat i vadný kabel nebo vysílač), v tomto případě ale špatně zaměřenou anténu. Uživatel služby terminálu Kasat má možnost vidět stav na webovém rozhraní modemu na adrese: http://192.168.100.1/?page=modemStatus Uživatel má i přístup k parametrům svého terminálu na straně stanice HUB – např. vidět hodnoty SNR v obou směrech satelitního spoje i svoji spotřebu dat – k tomu slouží adresa: http://checkportal.skylogic.com/ Hodnoty jsou obnovovány každých 15 min.

 Terminál Tooway

modem velikosti běžného Wi-Fi routeru s výstupem Ethernet pro uživatelský PC nebo router, a s koaxiálním portem pro připojení jednotky TRIA (integrovaný vysílač-přijímač o výkonu 3W pro pásmo Ka). TRIA je napájena po koaxiálním kabelu napětím +30 V při odběru proudu do 2,5 A. Modem je napájen ze síťového adaptéru o výkonu 90 W. Anténa typu offset má rozměr 72 x 77 cm.

Vysílání běží na kmitočtech 28 až 30 GHz, příjem ze satelitu je na kmitočtech 18 až 20 GHz. Modulace vysílače z modemu je na kmitočtu asi 1,8 GHz, příjem modemu od TRIA je podle spotu v rozsahu 300 až 800 MHz

 

Specifikace vnitřní jednotky – modemu:

• Příjem 300 až 800 MHz
• Vysílání 1 800 až 2 300 MHz

Demodulátor příjmu:

• 16-APSK 2/3, ¾, 4/5, 5/6, 8/9
• 8PSK 3/5, 2/3, ¾, 5/6
• QPSK 1/3, 2/5, ½, 3/5, 2/3, ¾, 4/5, 5/6
• Funkce ACM
• Symbolová rychlost 10 až 52 MS/s

Modulátor zpětného kanálu:

• 8PSK 7/12, 2/3, ¾
• QPSK 3/8, ½, 5/8, ¾
• BPSK ½
• Automatické řízení výkonu a rychlosti
• Symbolová rychlost 0,652 1,25, 2,5 5 a 10 MS/s

Kontrola:

• Webové grafické rozhraní

IP:

• Transparentní TCP a HTTP akcelerace
• Klasifikace a filtrování paketů
• Uživatelské rozhraní IEEE 802.3 Ethernet 10/100/1000 na RJ-45 se službou DHCP

Prostředí:

• Provozní teplota 0° až +40°C
• Skladovací teplota -35° až +65°C
• Vlhkost 0 až 95% nekondenzující

Napájecí zdroj 90W  230V/50 Hz – ss 30 V max. 2,5A, spotřeba asi 40 W

Specifikace venkovní jednotky:

• Příjem 18,3 až 20,2 GHz
• Vysílání 28,1 až 30 GHz
• EIRP (výkon vysílače+zisk antény 48,4 dBWi
• Výkon vysílače max 3 W
• G/T 17,5 dB/K
• Kruhová polarizace

Prostředí:

• Okolní teplota -40°až +55°C (do +80°C bez poškození)
• Vlhkost 0 až 100%
• Déšť <100 mm/h
• Vítr do 72 km/h

Hmotnost 11 + 3 kg bez držáku

Profesionální terminál:

Modem:

• Modulátor až 20 MS/s
• Průchodnost až 50/20 Mbit/s
• Podpora tunelování na druhé vrstvě s GRE

S anténou 120 cm a vysílačem 4 W:

• EIRP 54 dBWi
• G/T 23 dB/K
• Hmotnost 25 kg