SCPC (Single Channel per Carrier, один канал на несущую) - классическая технология спутниковой связи. Сущность ее очень проста: для связи двух земных станций А и В на спутнике выделяются две полосы частот: одна для передачи в направлении А-В, другая - для передачи в направлении В-А.

Эти полосы частот «монопольно» используются только станциями А и В и не могут быть использованы кем-то еще. Таким образом, SCPC - выделенный физический канал связи. Связь осуществляется только по схеме «точка-точка». Спутниковые сети SCPC с более сложной топологией (например, «звезда») строятся на основе нескольких отдельных каналов «точка-точка».

Исключение - симплексные каналы SCPC. Они используются для телевизионного и радиовещания, вещания данных. В сети вещания передающая ЗС всегда одна, а приемных станций может быть сколько угодно. Они вообще не используют спутниковый ресурс, соответственно, никоим образом не мешают друг другу.

Преимущества спутниковых сетей SCPC:

• Гарантированное качество канала. Вся полоса канала используется одной конкретной земной станцией, а не делится между многими ЗС, как в других технологиях. Поэтому пропускная способность канала SCPC всегда гарантирована.
• Высокая готовность канала. Данные, поступающие на вход модема SCPC, передаются в канал немедленно.
• Минимальная временная задержка. Данные передаются «в один скачок» и не «стоят в очередях» на передачу, поэтому задержка в каналах SCPC минимальная - около 250 мсек. Это время, которое необходимо сигналу, чтобы со скоростью света проделать путь от Земли до геостационарного спутника и обратно.
• Максимально эффективное использование частотного ресурса на спутнике. Каналы SCPC организуются только по схеме «точка-точка», они представляют собой эдакий «виртуальный кабель». Поэтому в SCPC отсутствует адресация, а другая служебная информация сведена к минимуму (контрольные биты помехозащитных кодов, команды управления оборудованием удаленных ЗС). Это позволяет получить максимально возможную скорость передачи полезных данных в выделенной полосе частот. Соответственно, 1 Мбит/сек по технологии SCPC стоит дешевле, чем при использовании любой другой технологии (естественно, при прочих равных условиях - энергетике, зоне обслуживания и т.п.).
• Автономность. Сеть спутниковой связи SCPC не требует централизованного управления. Надежность такой сети не зависит от работы центральной станции оператора, каждое направление «точка-точка» функционирует отдельно. Компания может купить в собственность оборудование, оформить разрешительные документы и самостоятельно эксплуатировать сеть SCPC, не прибегая к услугам операторов связи. Таким образом минимизируются затраты на связь - компания платит практически только за использование частотного ресурса спутника. Справедливости ради следует оговориться, что на деле имеет место и противоположный тренд: иные компании предпочитают заплатить больше денег, зато купить у оператора связи готовый канал «под ключ« и не заниматься непрофильной деятельностью.
• Возможность выбора полосы и энергетики. SCPC предоставляет самый широкий выбор скоростей и энергетики канала. Пользователь может сэкономить на стоимости оборудования, применив простые схемы модуляции, слабый передатчик и недорогой модем. Зато для передачи данных потребуется более широкая полоса частот, соответственно, ежемесячные платежи будут относительно большими. Можно наоборот, минимизировать ежемесячные платежи, применив более сложные схемы модуляции, более «слабое» кодирование. Тогда для передачи данных с той же скоростью потребуется меньшая полоса частот на спутнике, соответственно, аренда спутниковой емкости будет дешевле. Зато для работы потребуются антенны больших размеров, мощные передатчики и более «умные» модемы. В сетях, построенных по другим технологиям, такой возможности нет - пользователь привязан к параметрам центральной станции сети. А в SCPC две земных станции работают друг с другом, и параметры обеих можно выбрать максимально соответствующими задачам пользователя.

Благодаря этим особенностям именно SCPC чаще всего используется для организации магистральных спутниковых каналов связи: междугородных телефонных каналов, каналов доступа в Интернет для крупных сервис-провайдеров, для телевизионного и радиовещания.

К недостаткам SCPC можно отнести довольно высокую стоимость оборудования земных станций и необходимость получения отдельных частотных присвоений на каждую станцию.

Оборудование

Каналообразующим оборудованием земной станции SCPC является спутниковый модем. Он преобразует последовательные данные в радиочастотный сигнал или наоборот. Со стороны клиентского оборудования модем имеет последовательный интерфейс - синхронный (G.703, V.35) или асинхронный (например, RS-449, RS-232). Со стороны антенны - вход и выход радиосигнала промежуточной частоты 70 МГц или L-Band (950…1450 МГц). Для преобразования сигналов промежуточной частоты в сигналы на частотах приема и передачи спутника (С или Ku диапазон) используются понижающий малошумящий конвертер (LNB) и повышающий конвертер - усилитель мощности (BUC). В современных земных станциях это два небольших устройства, расположенные непосредственно на антенне. Иногда для увеличения мощности на передачу после BUC устанавливается дополнительный полупроводниковый усилитель мощности (SSPA). В больших и мощных станциях, а также в центральных станциях, где на одну антенну работают сразу несколько модемов, схема несколько сложнее: между модемом (модемами), LNB и усилителем мощности устанавливается промежуточный повышающий/понижающий конвертер («трансивер») внутреннего или внешнего исполнения.

Антенны земных станций SCPC несколько больше по размерам, чем антенны, например, для «двустороннего спутникового Интернета». Это связано с тем, что станция «спутникового Интернета» работает в паре с центральной станцией сети с антенной диаметром 5…12 м и передатчиком в несколько сотен Ватт, поэтому абонентская станция принимает сильный сигнал, а сама может излучать слабые сигналы. Станция SCPC работает в паре с такой же точно станцией, поэтому они обе должны принимать относительно слабые сигналы, а излучать относительно сильные.

Конкретные размеры антенны и мощность передатчика зависят, в первую очередь, от требуемой скорости передачи данных, а также от параметров самого спутника.

Примеры использования

Подключение удаленной АТС

Это «традиционный» способ подключения коммутаторов фиксированной телефонной связи друг к другу через спутник. Используется пара модемов с последовательными синхронными интерфейсами G.703, через которые передается цифровой поток Е1 (2048 кбит/с), полный или дробный. Таким способом может быть подключен удаленный абонентский вынос большой АТС (номера абонентов выноса будут такие же, как и у локальных абонентов), либо удаленная самостоятельная АТС к опорной АТС (например, сельская к городской), либо две равноправных АТС (например, учрежденческих) объединены одна с другой. За исключением небольшой временной задержки спутникового канала связи (0,25 секунды), все оборудование работает точно так же, как при подключении медным или оптическим кабелем или с помощью радиорелейной линии.

Подключение удаленной базовой станции сотовой связи

Это единственный способ подключения удаленной базовой станции сотовой связи через спутник, который гарантирует качественную связь и функционирование всех сервисов сотового оператора в полном объеме. Используется пара модемов с последовательными синхронными интерфейсами G.703, через которые передается цифровой поток Е1 (2048 кбит/с), полный или дробный.

Связь центрального офиса с удаленным филиалом

Технология SCPC позволяет напрямую связать друг с другом любые две точки в пределах зоны обслуживания спутника. Поэтому ее удобно использовать для связи центрального офиса с филиалом или двух равноправных подразделений корпорации, если оба они находятся вне крупных городов. На земных станциях используются модемы с синхронным последовательным интерфейсом, например, G.703 или V.35. По одному последовательному каналу одновременно можно передавать и телефонный трафик, и трафик компьютерной сети. Для этого используются специальные устройства - мультиплексоры голос-данные.

Канальный доступ в Интернет

Спутниковый канал SCPC можно использовать в качестве внешнего канала доступа в Интернет для провайдерского узла в регионе. Как правило, в этом случае спутниковый канал связи «приземляется» на узел крупного оператора связи в Москве. Обычно у такого оператора есть центральная земная станция с антенной больших размеров и мощным передатчиком. За счет этого его клиент в регионе может использовать земную станцию с антенной несколько меньших размеров. Или, что еще интереснее, может использовать более «плотные» схемы модуляции (8PSK, 16QAM, 32 APSK), и таким образом сэкономить на стоимости спутникового канала связи.

Между модемом земной станции и сетевым оборудованием провайдера устанавливается маршрутизатор.

Обратный канал для Broadband Frame Relay

Спутниковую связь SCPC можно использовать совместно с однонаправленным спутниковым доступом в Интернет, например, Broadband Frame Relay One Way, в качестве обратного («запросного«) канала. Такая комбинация получается более эффективной, чем двунаправленный канал SCPC. Клиент Broadband Frame Relay платит ежемесячную фиксированную плату, точно так же, как если бы он использовал SCPC. При этом он, также как пользователь SCPC, получает гарантированный минимум скорости. Для пользователя SCPC этот минимум также является и максимумом - скорость в канале фиксированная. В Frame Relay One Way позволяет получать мгновенную фактическую скорость в несколько раз больше гарантированного минимума. Это очень удобный сервис для провайдеров Интернет в регионах, где ограничен доступ к наземным высокоскоростным каналам крупных операторов связи, а местные операторы предоставляют каналы низкого качества по неадекватно высоким ценам. Однако сервис Broadband Frame Relay One Way нельзя использовать автономно - он работает только на прием входящего трафика, для исходящего трафика нужен альтернативный канал связи. Использование в качестве такого канала SCPC позволяет региональному ISP полностью отказаться от услуг связи местных операторов.

Для приема Broadband Frame Relay и передачи SCPC можно использовать одну антенную систему. Модем SCPC работает только в одну сторону - на передачу.

Спутниковая сеть радиовещания

SCPC Audio- классическая технология доставки сигналов сетевой FM-радиостанции ее партнерам-ретрансляторам в других городах. Особенно актуально использование SCPC для региональных радиостанций, у которых студии находятся не в Москве. Аренда спутникового канала SCPC обходится дешевле, чем аренда такого же по скорости канала любой другой технологии. Правда, на приемных станциях приходится использовать довольно дорогое специфическое оборудование. Однако, станций-ретрансляторов, как правило, немного, и стоимость единожды купленного оборудования быстро окупается экономией на платежах за связь.

Земная станция спутниковой связи, установленная в студии, работает только на передачу. На ней устанавливается обычный спутниковый модем с последовательным интерфейсом RS-449 и кодер ComStream DAC700, который преобразует звук в последовательный цифровой поток со скоростью 128…392 кбит/с. Используется цифровое сжатие звука MPEG-1 Layer3.

На станциях-ретрансляторах устанавливаются обычные приемные спутниковые антенны - такие же, как для спутникового телевидения. К антенне подключается специфический приемник ComStream ABR202, который сочетает в себе однонаправленный спутниковый модем и декодер MPEG. С выходов приемника снимаются аналоговые сигналы звука (симметричные) или цифровые сигналы в формате AES/EBU.