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¿Broadband satélite = Broadband terrestre?

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La percepción existente de las comunicaciones broadband IP por satélite por parte de los usuarios finales es bastante negativa. Los motivos son siempre los mismos: su elevado precio mensual, su alta latencia, su ratio de contención excesivo, y en definitiva la lentitud de las comunicaciones y aplicaciones, especialmente en el caso de soluciones corporativas.

¿Cuáles son los requerimientos obligatorios para los sistemas satelitales?

1. Las aplicaciones deben funcionar del mismo modo que en su red local. La dificultad está en  que las aplicaciones corporativas no han sido diseñadas para su utilización en redes de alta latencia, como es el caso del satélite.
2. La interrupción del servicio debe ser mínima. La continuidad del servicio figura en primera plana en las necesidades de las grandes empresas, ya que toda interrupción del servicio puede ocasionar pérdidas multimillonarias. Según un estudio de AMR Research, las pérdidas en el sector industrial por el corte de servicio, pueden llegar a ser superiores a 400.000 dólares por hora.
3. Las redes VPN (Virtual Private Networks), extensamente empleadas en líneas terrestres, son también requeridas cuando el medio empleado es el satélite. Al utilizar el aire como medio de transmisión, la encriptación es necesaria en muchas ocasiones para proteger los datos transmitidos.

¿Cuál es la causa por la que las comunicaciones IP por satélite no cumplen los requisitos?

La latencia. El retardo de las comunicaciones por satélite tiene su origen en la transmisión de las ondas radioeléctricas al satélite (la mayoría de los satélites empleados para usos comerciales son geoestacionarios, situados a 36.000 km de distancia de la tierra). El tiempo introducido por el procesado de los equipos, más el tiempo empleado por las ondas en recorrer 36.000 km, producen una latencia situada entre 600 y 800 milisegundos, pudiendo incluso llegar a ser de más de 1 segundo en redes cargadas.
Internet trabaja sobre el protocolo TCP (Transmission Control Protocol) para asegurar la entrega de paquetes sin errores. TCP envía una cierta cantidad de datos, llamada ventana de transmisión, y posteriormente espera el acuse de recepción. De este modo, el emisor no envía ningún dato hasta que no haya recibido la confirmación de recepción en el otro extremo. Si la confirmación no llega después de un cierto intervalo de tiempo, TCP reduce la velocidad de la trasmisión para reducir la congestión y minimizar la  necesidad de retransmisiones.
Las sesiones TCP se inician enviando una pequeña cantidad de datos. Según van llegando las confirmaciones de recepción, se va aumentando poco a poco la velocidad, ya que esto indica que la red tiene capacidad suficiente para transportar más datos. Este mecanismo se conoce como «slow-start». Así TCP es capaz de averiguar la velocidad máxima soportada por el enlace.
El retardo típico de redes terrestres está en el rango de 30 a 100 ms. En redes satelitales, como hemos explicado anteriormente, puede llegar a ser de más de 1 segundo. TCP interpreta el tiempo de latencia del satélite como congestión. Este efecto causa que las redes satelitales funcionen a baja velocidad, incluso cuando existe ancho de banda disponible.

¿Cuál es la solución tradicional adoptada para mitigar este comportamiento del protocolo TCP?

La mayoría de las redes satelitales actuales emplean una técnica llamada aceleración TCP o spoofing TCP. Consiste en «engañar» localmente al protocolo TCP, enviándole localmente la confirmación de que los paquetes enviados han sido recibidos en destino. De este modo, el equipo en el origen envía datos a mayor cadencia, con lo que el efecto de la latencia se minimiza.
Los modems satelitales disponen de esta tecnología. Sin embargo, no es suficiente para satisfacer las expectativas de los usuarios (que son simplemente que una red IP satelital se comporte como una red de área local). Es por ello que algunos de los fabricantes de modems han incluido funcionalidades adicionales como la aceleración web o la compresión.
El conjunto de estas técnicas mejora el rendimiento de las redes satelitales, aunque los usuarios siguen pidiendo mejoras.

¿Funcionan las VPNs encriptadas por satélite?

La utilización de VPNs (Virtual Private Networks) es común en Internet, especialmente en aquellas redes que se extienden en múltiples regiones a nivel nacional, o cuando la red se extiende a lo largo de distintos países. Las VPN encriptadas protegen las redes privadas del acceso de usuarios no deseados desde Internet, y permiten trabajar a los empleados situados frecuentemente a miles de kilómetros de distancia como si estuvieran situados en la misma red de área local.
La alta latencia de las comunicaciones por satélite tiene un efecto catastrófico en las redes VPN por satélite. Las VPNs IPsec encriptan no solamente la parte útil de los paquetes IP, sino también las cabeceras TCP/IP. Esto hace que la aceleración TCP realizada normalmente en el módem no sea efectiva, ya que al no ser capaz de leer las cabeceras TCP/IP, no puede realizar el spoofing.
En muchos casos, los proveedores de acceso satelital se limitan a proporcionar el enlace, dejando en manos del cliente la instalación de sistemas de VPN. El cliente muchas veces no es especialista en redes satelitales, con lo que desconoce las desventajas de emplear una solución VPN tradicional a una red satelital. Un ejemplo podría ser el caso de un banco con 1000 sedes remotas, de las cuáles sólo un 5% están conectadas por satélite. La misma solución VPN es adoptada por todas las sedes, incluidas las sedes conectadas por satélite. El resultado es que las comunicaciones de las sedes satelitales son muy lentas e incluso existen aplicaciones que ni siquiera funcionan. Como consecuencia, el cliente comienza a quejarse al proveedor de servicio satelital. El proveedor realiza las comprobaciones pertinentes, y observa que todo en su red es correcto. Sin embargo, no ha sido informado de que un equipo para establecer VPNs ha sido añadido en cada sede remota. La conclusión es que el cliente sigue insatisfecho.

¿Qué es necesario para mejorar el funcionamiento de una VPN por satélite?

En la situación descrita anteriormente, cuando el proveedor del servicio satelital está presionado por su cliente, varias técnicas son aplicadas para intentar solucionar o mitigar el problema.
1. Aumentar el ancho de banda: esta es la solución más costosa en términos económicos, ya que el ancho de banda es la parte más cara de una red satelital. Una solución alternativa algo más económica consiste en disminuir la tasa de contención para ese cliente.
La VPN emplea cabeceras, y teóricamente es necesario más ancho de banda para que los mismos datos útiles atraviesen el enlace. Sin embargo, la solución del aumento de ancho de banda no es la mejor, ya que no soluciona totalmente el problema, dado que existe la latencia que limita el protocolo TCP, y por tanto, la mayoría de las aplicaciones.
2. Modificar los parámetros de transmisión de todos los PCs conectados a la red. Existen soluciones para cambiar los parámetros TCP de transmisión, mediante la alteración del registro en el caso de Windows, o mediante la instalación de software específico de aceleración. La dificultad está en que estas modificaciones se deben aplicar a cada PC, con el consiguiente coste operacional, y además no son totalmente efectivos.
3. La solución más apropiada consiste en acelerar antes de encriptar. En este caso existen soluciones PEP (Performance Enhancement Proxy), que se encargan de acelerar las comunicaciones. Los equipos PEP están conectados a la red de área local, y una vez acelerados los paquetes IP, se conectan a otro dispositivo que realiza la VPN. El inconveniente de esta solución es que hay que añadir 3 equipos en cascada en las redes remotas: el acelerador, el encriptador y el módem. Afortunadamente, las soluciones PEP han evolucionado y se han ido adaptando a las exigencias del mercado, de modo que hoy en día existen soluciones PEP que incorporan la capacidad de realizar la VPN encriptada, además de acelerar las comunicaciones satelitales.

¿Esto es todo? ¿Los clientes estarán satisfechos?

La explicación de por qué las comunicaciones satelitales son aún lentas no son válidas para el cliente final, que está acostumbrado a las redes terrestres. El satélite es una solución más, y además más cara, con lo que su funcionamiento DEBE ser tan bueno como el de un enlace terrestre.
Por ello, los fabricantes de soluciones PEP han ido añadiendo otras funcionalidades para lograr acelerar más aún las comunicaciones. Con esto han logrado ser más eficaces que la aceleración básica que emplean los módems satelitales, cuya función es ser un módem, y no un acelerador. Alguna de estas funcionalidades son: http prefetch, cache http, QoS, Firewall, Antivirus, mail Proxy…
Pero todas estas técnicas son aún insuficientes. Las comunicaciones satelitales mejoran, pero no son aún comparables a las terrestres.

¿Cuál es el estado de soluciones VPN por satélite a nivel mundial?

Según el VSAT Forum, existen actualmente más de 2 millones de sistemas broadband satelitales en más de 120 países. Estas soluciones permiten disponer de una conexión IP en cualquier punto del mundo, por muy aislado que se encuentre.
Hasta hace unos años, dado su elevado precio, los sistemas broadband satelitales eran empleados únicamente por redes privadas corporativas o gubernamentales.
Gracias al descenso del precio del servicio con la llegada de los sistemas VSAT (Very Small Antenna Terminal), las soluciones satelitales han ido siendo empleadas para acceso a Internet por pequeñas empresas. Un nuevo tipo de servicio ha surgido en el mercado, el servicio de Internet satelital a hogares donde no está disponible el servicio de ADSL. Empresas como Ipstar en Asia, Astra y Eutelsat en Europa y WildBlue y Hughes en Estados Unidos, han crecido enormemente en los últimos años, ofreciendo servicios de banda ancha a precios competitivos incluso comparados con el ADSL.
Existen más de 500 operadores VSAT en el mundo, existen casi 3 millones de VSATs, de las cuáles la parte de acceso al hogar está superando recientemente al corporativo. Las redes SCPC y DAMA, aunque son aún importantes con más de 150.000 unidades, están presentando un crecimiento por debajo del 6%.
Casi la mitad de las VSATs instaladas a nivel mundial lo están en los Estados Unidos. Es el mayor mercado, con más del 50% de las unidades instaladas, aunque su crecimiento es de sólo un 5%. Gran parte de este mercado es aplicado a redes militares. La encriptación es fundamental en estas redes, siendo empleados sistemas propietarios militares. La aceleración externa se emplea para mejorar la velocidad de las comunicaciones. Una gran competencia se lleva a cabo para acceder al mercado residencial, donde WildBlue y Hughes compiten por tener la mayor cuota de mercado.
América latina es el segundo mercado más grande, y su crecimiento es mayor que el de los Estados Unidos. El ancho de banda es clave en esta región, ya que actualmente prácticamente no hay proveedores de ancho de banda satelital, al estar los satélites al máximo de su capacidad. En esta región, cualquier ahorro de ancho de banda es importante, especialmente en proyectos nacionales como el e-mexico en Mexico, Compartel en Colombia o Fitel en Perú, donde se provee de acceso a Internet a escuelas y centros gubernamentales por todo el país. Dada la alta tasa de contención el funcionamiento de los sistemas es en muchas ocasiones mediocre. La seguridad VPN es importante sobre todo para redes de bancos y empresas extranjeras implantadas en países productores de petróleo como Brasil, Venezuela o Colombia.
Los países Europeos disponen de fibras y redes terrestres que prácticamente llegan a todos los rincones del viejo continente, pero aún así existe un nuevo mercado para Internet satelital al hogar, liderado por empresas como Astra en Alemania o Eutelsat en Europa Occidental. Las redes que más proliferan y más necesidad tienen de encriptación y ancho de banda se encuentran en lugares atípicos como en el caso de los molinos de viento o las obras de construcción, que requieren de conectividad segura y de calidad. Así mismo, están apareciendo proyectos para proveer de Internet a los usuarios de los trenes de alta velocidad, como en Francia la línea este de la SNCF, o el Thalis entre Bélgica, Francia, Alemania y Holanda. Se emplea Wifi, 3G o satélite, dependiendo de la disponibilidad de los enlaces en cada instante del trayecto.
El mercado de la región Asia-Pacífico tiene un crecimiento de más del 40%, y una gran necesidad de aplicaciones de optimización de ancho de banda. El principal actor de esta región, Ipstar, proporciona servicios tanto corporativos como al hogar.
La región MEA, Oriente Medio y África, es la de mayor crecimiento, y en la que actualmente hay un verdadero problema de ancho de banda. Varios proveedores satelitales como Eutelsat, Gascom, RSCC, están trabajando duramente en lanzar nuevos satélites parar poder abastecer a esta región que requiere más ancho de banda. Las soluciones de compresión basadas en disco son necesarias para aprovechar al máximo el ancho de banda disponible.

Conclusión

El mercado de las comunicaciones por satélite crece anualmente entre un 10 y un 20%. Aunque se han producido mejoras en las redes satelitales como la aceleración TCP, los requerimientos son mucho mayores. Las VPNs encriptadas deben funcionar de la misma manera que lo harían en la red de área local. La compresión de datos basada en disco permite que esto sea posible, y facilita a los proveedores de servicios satelitales ofrecer un servicio profesional, especialmente adaptado para empresas o proyectos gubernamentales.

Texto: Iñigo López (Jefe de Producto, UDcast)
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