I innsatsområdet 22

O problema

Em algumas situações se tem afirmado que o retardo de transmissão em comunicações por satélite impede o uso do mesmo para transmissão de dados. Tem-se dito também que o satélite é inteiramente transparente a qualquer tipo de comunicação. Ambas afirmações, porém, estão equivocadas: o retardo não impede a transmissão de dados e o satélite não é transparente para qualquer tipo de comunicação.

A diferença básica entre transmissão de dados terrestre e via satélite é o retardo da transmissão. O sinal de rádio, viajando à velocidade da luz, leva cerca de 270 milisegundos para ir da terra ao espaço (satélite geoestacionário posicionado a 36.000Km de altura), e do espaço, de volta à terra. Uma aplicação que requeira uma transmissão e uma resposta associada leva, portanto, 540 milisegundos para ir até o destino e retornar com um "acknowledgment" ("ACK"). Na prática, retardos adicionais nas estações terrenas envolvidas acabam levando este retardo total para cerca de 600 milisegundos.

A solução

Um elemento importante em qualquer enlace de dados via satélite é o protocolo utilizado. É ele que permite que terminais de dados, que pretendam comunicar-se, façam-no dentro de um conjunto de regras e procedimentos que instruem cada terminal como ele envia seus dados para o outro lado e de que forma tais dados são retransmitidos caso ocorra algum erro.

Existem diversos protocolos tais como X.25, BSC, SNA/SDLC, etc. com suas variações e formas de implementação. O resultado é que se tem uma variedade de formas para se definir um protocolo entre dois dispositivos. Cada protocolo tem seus pontos fortes e fracos e sua adequabilidade.

A maioria dos protocolos tem coisas em comum, como por exemplo o tamanho das "janelas" e o "time out". O que ocorre é que algumas características que funcionam bem numa aplicação terrestre (com baixo retardo) requerem ajustes para operar satisfatoriamente via satélite.

35 satélite passa por escolher adequadamente os parâmetros do protocolo utilizado (tunning). A menos no caso de aplicações em tempo real que requeiram tempos de resposta totais bastante restritivos, o satélite sempre poderá ser uma solução possível, não sendo impeditivo o retardo de transmissão.

Alguns detalhes adicionais

Uma das características mais relevantes dos protocolos é o tamanho da "janela". Em alguns protocolos, o terminal de transmissão deve receber um "ACK" do terminal de recepção pacote a pacote. Somente quando o terminal transmissor souber que o pacote emitido chegou em segurança no seu destino é que ele envia o pacote seguinte. Como, nesse caso, apenas um pacote pode ter um "ACK" (acknowledgment), diz-se que o tamanho da janela é igual a um. Esta forma de operar é possível em uma rede terrestre, mas ineficiente em uma ligação via satélite, pois o terminal emissor gasta muito tempo esperando o "ACK", bloqueando a transmissão de dados.

No caso de comunicações por satélite onde os canais têm baixas taxas de erro, devido ao uso de códigos detetores e corretores de erro (FEC), pode-se muito bem transmitir vários pacotes em seqüência. Aposta-se que muitas dessas freqüências sejam transmitidas sem que algum erro não corrigido pelo FEC ocorra (o número de pacotes de cada seqüência é chamado de janela). Com isso ganha-se vazão ("throughput”), que fundamentalmente é o número de bits (bytes ou pacotes) transmitidos (com êxito) na unidade de tempo. Esta forma de operar requer um espaço de memória (buffer) grande o suficiente para permitir armazenar os pacotes que compõem a janela de transmissão.

Para comunicações satélite em protocolos como X.25 e SDLC o comprimento de janela utilizado é de 128 pacotes. O protocolo BSC é do tipo stop-and-wait (janela 1), o que o torna ineficiente para comunicações satélite.

Como citado anteriormente, outra característica existente em muitos protocolos é o "time out". Quando um terminal transmite dados para um outro, uma cópia do pacote de dados é guardada no buffer do terminal emissor para eventual retransmissão, caso ocorra erro de transmissão. Após um intervalo pré definido, se não houver um "ACK", o pacote de dados é retransmitido. É claro, portanto, que devido ao retardo inerente à comunicação por satélite o sistema deve ser reajustado para um valor maior se comparado com o caso terrestre. Para ser eficiente, este "time" deve ser ajustado para valores que levem em conta o tempo de retardo adicionado ao tempo de transmissão e tempo de processamento envolvidos.

O caso das VSATs

Nos casos citados anteriormente, considerou-se aplicações via satélite do tipo "clear channel" isto é, não há emulação pelo equipamento satélite de nenhum protocolo. O protocolo está apenas nos terminais do usuário e o canal satélite é visto como um duto por onde trafegam os dados.

Há, porém, uma abordagem diferente, quando se consideram aplicações comumente identificadas como VSATs TDM/TDMA para dados. Neste caso, ao invés de somente adaptar-se o protocolo do usuário para a transmissão via satélite, faz-se uma emulação deste protocolo, agora no equipamento satélite, que permite ao usuário não sentir o retardo do satélite. Cada fabricante tem desenvolvido seus protocolos para resolver esta questão e tais soluções fazem parte da tecnologia oferecida para aquela rede VSAT. Aliás, um dos motivos pelos quais terminais VSAT's de tecnologias diferentes não se comunicam entre si é justamente pelo fato de que internamente estas redes utilizam protocolos proprietários.

Conclusão

Levar em conta o retardo intrínseco em uma transmissão de dados via satélite é uma boa prática de engenharia e planejamento, que permite uma rede operar eficientemente via satélite. Não há motivo razoável, portanto, para se concluir que transmissão de dados e satélite são coisas incompatíveis. É bom lembrar que há milhares de estações terrenas transmitindo e recebendo dados via satélite em todo o mundo.

Bibliografia