MF-TDMA или динамический BoD BM-FDMA: во что на самом деле обходится джиттер

Любая спутниковая система с общим обратным каналом должна ответить на один и тот же вопрос: как множеству удалённых терминалов передавать в одном участке спектра, не мешая друг другу? Два распространённых ответа дают сети, которые в эксплуатации ощущаются совершенно по-разному, даже если пропускная способность в документации выглядит схожей.

MF-TDMA: делим время

В многочастотном множественном доступе с временным разделением спектр обратного канала разбивается на каналы с заранее заданными центральными частотами и фиксированными полосами. Каждый канал затем делится на временные слоты, и на один канал назначается несколько терминалов. Терминал может передавать только в своих слотах.

У такой схемы есть три следствия, которые вытекают непосредственно из самого механизма.

• Переменная задержка заложена в самой схеме. Пакет, пришедший сразу после закрытия слота терминала, ждёт следующего слота. Время ожидания меняется, а переменная задержка — это и есть джиттер.
• Всё должно быть синхронизировано. Всем терминалам нужна общая шкала времени, точная настолько, чтобы передаваемые пачки не перекрывались, а это усложняет оборудование на каждой площадке.
• Внешний блок рассчитывается на самый широкий канал. Поскольку любой терминал может быть назначен на самый широкий канал в системе, каждому терминалу нужны усилитель и антенна, способные его обеспечить — включая небольшую станцию, которой такая пропускная способность никогда не понадобится.

Динамический BoD BM-FDMA: делим спектр

Выделение полосы по требованию в сочетании с пакетным множественным доступом с частотным разделением использует противоположный подход. Многоканальные демодуляторы обрабатывают всю полосу обратного канала целиком. Когда терминал запрашивает пропускную способность, система выделяет ему отдельный канал с центральной частотой и шириной полосы, выбранными под этот запрос, в любом месте диапазона.

Терминал непрерывно передаёт на своём канале столько времени, сколько ему нужно. Ждать слота не приходится, поэтому передача пакетов идёт без джиттера. Общая шкала времени не требуется. А поскольку каждый терминал передаёт только на назначенной ему скорости, его внешний блок можно рассчитывать на эту скорость, а не на самую нагруженную станцию сети.

Какие приложения это заметят

Средняя пропускная способность скрывает эту разницу; приложения — нет.

• Голосовая связь деградирует от джиттера раньше, чем от нехватки полосы. Буферы джиттера маскируют его, добавляя задержку, — именно то, что голосовой трафик переносит хуже всего.
• Видеоконференцсвязь проявляет это как подвисания и повторную синхронизацию, а не как снижение разрешения.
• Контрибуционное видео в прямом эфире наименее терпимо к джиттеру: транспортный поток с переменным временем прихода пакетов требует буферизации, на которую у прямого эфира нет времени.
• Промышленная телеметрия и SCADA как правило, рассчитаны на ограниченную задержку. Неограниченный джиттер проявляется как ложные таймауты, а не как замедление.
• Массовая передача файлов и веб-сёрфинг действительно нечувствительны к этому. Если весь профиль трафика сводится к ним, значимость такого выбора существенно снижается.

Как честно читать спецификацию

Три вопроса отделяют маркетинг от реальной механики работы. Ширина обратного канала фиксирована или выделяется по запросу? Требуется ли терминалам временная синхронизация? Должен ли каждый наружный блок поддерживать максимальную скорость системы или он подбирается под конкретный объект? Ответы покажут, каким окажется поведение сети, задолго до полевых испытаний.

Наша EvmarSAT система использует Dynamic BoD BM-FDMA именно по этим причинам, и на этой странице обе технологии подробно сопоставлены.