Internetzugang über Satellit

Internet über Satellit ist ein satellitengestützter Breitband-Internetzugang, dessen Nutzung durch den Einsatz eines geostationären Satelliten im gesamten Ausstrahlungsbereich des Satelliten möglich ist, z. B. europaweit über SES Astra.

Satellitenanlage für Internetzugang

Varianten

Grundsätzlich muss zwischen zwei Arten der Satellitenverbindung unterschieden werden.

Reine Satellitenverbindung – 2-Wege-Satellitenverbindung

Eine Verbindung, bei der Hin- und Rückkanal (Down- und Upstream) über Satellit läuft wird auch Zwei-Wege-System genannt.

Im Downstream stehen dem Benutzer je nach Anbieter Übertragungsraten zwischen 64 kbit/s und 5.120 kbit/s zur Verfügung, Satellitenbetreiber bieten in gesondert auszuhandelnden Einzelfällen auch kleinere und größere Übertragungsraten an. Die Übertragungsrate des Upstream liegt zwischen 64 kbit/s und 10 Mbit/s. Auch hier sind technisch wesentlich höhere Übertragungsraten möglich.

Vorteil der reinen Satellitenverbindung ist, dass sie unabhängig von terrestrischen Daten- oder Telefonleitungen verfügbar ist. Der gewünschte Standort muss lediglich im Ausstrahlungsbereich (Footprint) eines geeigneten Satelliten liegen. Des Weiteren können diese Verbindungen europa- oder weltweit aus einer Hand angeboten werden. Insbesondere große Firmen schätzen dies wegen der einfacheren Administration und Abrechnung.

Auch liegt die Verfügbarkeit einer Satellitenverbindung für gewöhnlich deutlich über der einer terrestrischen Leitung, da viele Störfaktoren im Vergleich zur Erdleitung wegfallen (z. B. Beschädigung der Leitung durch Bauarbeiten). Durch diese hohe Ausfallsicherheit sind Satellitenanbindungen auch beliebt als Redundanzanbindung. Oftmals ist es nicht möglich, eine redundante terrestrische Leitung zu erhalten, die von einem anderen Anbieter stammt und eine andere Leitungsführung hat.

Viele Speditionen statten inzwischen ihre LKWs mit mobilen Internetzugängen über Satellit aus um so den Fahrer unterwegs mit wichtigen Informationen versorgen zu können (z. B. geänderte Ladestellen, Änderungen der geplanten Route).

Satellitenverbindung mit terrestrischem Rückkanal – 1-Weg-Satellitenverbindung

1-Weg-Satellitenverbindung

Eine asymmetrische Verbindung, bei der nur der Downstream über einen Satelliten geführt wird, der Upstream aber über terrestrische Verbindungen läuft. Im Downstream stehen dem Benutzer je nach Anbieter Übertragungsraten zwischen 256 kbit/s und 2048 kbit/s zur Verfügung.

Die Datenübertragungsrate des Rückkanals richtet sich nach der eingesetzten Technik. Meist werden Modem-Verbindungen über POTS oder ISDN-Verbindungen eingesetzt, was bis zu 128 kbit/s Upstreamrate bereitstellt. Für mobile Anwendungen können auch GPRS-, UMTS- oder GSM-Verbindungen für den Rückkanal genutzt werden.

Bei Verbindungen mit terrestrischem Rückkanal wird dieser bei einigen Anbietern parallel zum Satellitenlink für die Datenübertragung in Downstream-Richtung verwendet. Ist dieser Kanal im Downstream ausgelastet, fließen die weiteren Pakete über die für den Anbieter teurere Satellitenübertragungsstrecke.

Die maximal erzielbare Bruttobitrate beträgt so, je nach Anbieter, zwischen 256 kbit/s und 2048 kbit/s inklusive Datenübertragungsrate des Rückkanals. Im Umkehrschluss heißt das: Wenn die terrestrische Leitung nicht voll ausgelastet wird – z. B. auf Grund eines langsamen Internet-Servers – treffen alle Daten terrestrisch ein.

Bei Anbietern, die diese Technik nicht einsetzten, läuft der eigentliche Download ausschließlich über Satellit.

Der Vorteil einer Verbindung mit terrestrischen Rückkanal gegenüber einer Zwei-Wege-Lösung liegt in den geringeren Kosten für die Satellitenübertragungsrate sowie für den Kunden in billigeren Endgeräten.

Prinzipbedingte Schwächen

Sehr hohe Latenzzeit

Schon allein durch die großen Entfernungen und die Lichtgeschwindigkeit von ~300.000 km/s ergeben sich z. B. mit geostationären Satelliten von der Erdstation zum Satelliten und zurück zum Dienstnehmer Signallaufzeiten von mindestens 239 ms. Bei bidirektionaler Kommunikation über den Satelliten muss für den Hinweg von Anfragen und den Rückweg einer Antwort diese Strecke zweimal überwunden werden. Zusammen mit anderen Verzögerungsfaktoren ergeben sich Latenzen zwischen 500–700 ms, was weitaus schlechter ist, als z. B. die bei Modemeinwahl üblichen Latenzen von „nur“ 150–200 ms. DSL-Latenzen liegen größenordnungsmäßig bei 20 ms.

Transparenz vs. Übertragungsrate

Den Anforderungen nach möglichst effektiver Nutzung der theoretisch zur Verfügung stehenden Datenübertragungsraten und möglichst großer Applikationstransparenz kann meist nicht gleichzeitig entsprochen werden. Die effektivste Datenübertragungsratennutzung bietet beim Ein-Wege-Dienst die Client/Servervariante. Sie leitet die Verbindung vor und hinter der Satellitenverbindung über einen Proxyserver (Client- und Remote-Proxy). Um applikationstransparent zu bleiben, wird beim Ein-Wege-Dienst in der Regel eine Tunnelvariante (VPN/PPTP)angeboten.

Slow Start

Das Transmission Control Protocol (TCP) ist nicht für Signallaufzeiten ausgelegt, wie sie bei Satellitenverbindungen auftreten. Die Signallaufzeit liegt bei ca. 240 ms für den Weg von der Erde zum Satellit und zurück. Die durch diese Laufzeiten entstehende Round Trip Time (RTT) führt dazu, dass eine TCP-Verbindung nach dem sogenannten Slow Start die Datenübertragungsrate nicht wesentlich erhöht und so z. B. auf einer Verbindung mit 2 Mbit/s theoretischer Datenübertragungsrate unter ungünstigen Bedingungen nur einige 10 kbit/s übertragen werden könnten. Dieses Problem kann durch den Einsatz spezieller Proxy-Server umgangen werden. (siehe unten)

Funktionsweise 1-Wege-Dienst

Eine Client-Software auf dem lokalen PC oder einer dedizierten Maschine (im weiteren Verlauf Proxy genannt) fährt mit einem im Internet lokalisierten Proxy-Server ein als PEP (Performance Enhancement Proxy) bezeichnetes Protokoll. PEP umgeht Schwächen von TCP, die TCP auf Verbindungen mit hoher Round Trip Time (RTT) hat. Ohne PEP würde die Signallaufzeit von ca. 240 ms für den Weg von der Erde zum Satellit und zurück dazu führen, dass durch den TCP Slow Start auf einer Verbindung mit 2 Mbit/s theoretischer Datenübertragungsrate unter ungünstigen Bedingungen nur einige 10 kbit/s übertragen werden könnten. Die Übertragung vom Satelliten erfolgt ausschließlich in UDP/IP, d. h. anstelle von ACKs werden NAKs (optimistischer Ansatz) in Richtung Server und lokal nachgebildete ACKs bzw. SACKs – um den lokalen Stack schneller zu leeren – verwendet. Neben dem Einsatz von PEP wird auch der TCP Windowing Mechanismus optimiert.

Der Weg der Daten

Ein Browser generiert eine HTTP-Anfrage. Der Proxy fängt den entsprechenden TCP-Aufbau ab, baut die Verbindung mit dem Proxy-Server auf (inklusive Login und IP-Adressvergabe). Der Proxy-Server holt die Inhalte aus dem Internet.

Bei aktiviertem HTTP-Prefetching auf dem Server-Proxy werden die Seiten analysiert und es wird automatisch entschieden, ob zusätzliche Daten gebraucht werden (z. B. Bilder). Diese zusätzlichen Daten werden dann automatisch vom Proxy-Server geladen und übertragen. Alle auf der Satellitenstrecke übertragenen Daten werden als IP-Multicast-Datenpakete (UDP/IP-Datenstrom) an den lokalen Proxy übertragen und von diesem wieder in TCP/IP-Datenpakete zurückgewandelt. Dadurch kommt es vor, dass die Inhalte einer Internetseite bereits im Cache des Proxys sind, bevor sie vom Browser überhaupt angefordert wurden.

Der umgangene Slow-Start ist relativ effektvoll beim Beginn eines längeren Downloads zu sehen. Im Aufstart erhält der TCP-Stack den Eindruck, eine null-verzögernde Leitung vor sich zu haben. Dadurch kommt es bei der Ermittlung des gleitenden Mittelwertes zu sehr hohen Durchsatzzahlen und die Angaben nähern sich erst langsam den realen Werten an.

Anbieter

Anbieter	Ausstrahlungsbereich	Produkt	Verbindungsart	Downstream (max)	Upstream (max)	Downstream (min)	Upstream (min)	Dual Play	Triple Play
Arabsat			2-Wege
atrexx	Afrika		2-Wege
Businesscom Networks Limited	Afrika, Europa, Mittlerer Osten, Nordamerika, Südamerika, Asien	XT iDirect Service	2-Wege	4.000 kbit/s	1.000 kbit/s	256 kbit/s	64 kbit/s	Nein	Nein
CETel GmbH	Europa		2-Wege
Comnet	Indien		2-Wege
dsl2u	Europa		2-Wege
EgyptSat Telecom	Afrika		2-Wege
Filiago	Europa		2-Wege
Globalstar			2-Wege
HETAN@Home	Europa		2-Wege
HughesNet			1-Weg
HughesNet			2-Wege
Inmarsat		Broadband Global Area Network	2-Wege
Iridium			2-Wege
level421	Afrika		2-Wege
Optus	Australien		2-Wege
SAT-Network	Europa		2-Wege	10.000 kbit/s	4.000 kbit/s			Ja	Ja
Sat Internet Services GmbH	Europa	tooway	2-Wege	10.000 kbit/s	4.000 kbit/s	4.000 kbit/s	1.000 kbit/s	Nein	Nein
Satlynx	Europa		2-Wege
satspeed	Europa		2-Wege					Ja	Ja
SES Astra			2-Wege
skyDSL		skyDSL	1-Weg	6.000 kbit/s		1.500 kbit/s		Ja	Ja
skyDSL		skyDSL2+	2-Wege	10.000 kbit/s	4.096 kbit/s	2.000 kbit/s	192 kbit/s	Ja	Ja
Spacenet	Nordamerika		2-Wege
StarDSL	Europa		2-Wege
Thuraya	Europa, Afrika, Asien, Australien		2-Wege
Vconn / AZ Communication	Philippinen		2-Wege
WildBlue	Nordamerika		2-Wege
WorldSpace			1-Weg

Siehe auch

• DVB-S, DVB-RCS

Weblinks

• IP via Sky Förderverein Internet und Mediendienste e. V.
• Using VPN (Virtual Private Networks) over Satellite