RETARDO DE TRANSMISSÃO EM COMUNICAÇÕES POR
SATÉLITE
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
milessegundos 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 milessegundos 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
milessegundos.
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.
Portanto, a solução para o problema de retardo de transmissão de dados em comunicações
por 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 DOS VSAT's
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 VSAT's 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.
06/05/98
Adaptado de "Data Protocols and Satellite Delay" by B. Kirk, Via Satellite Magazine -
Aug 1990
26/10/10
Adaptado para AZBOXWORLD
créditos: Az Sharing