Obecnie trwaj▒ prace nad przeniesieniem transmisji internetowych na orbitΩ. Zasadniczo in┐ynierowie s▒ przygotowani na tak▒ ewentualno╢µ. R≤wnie┐ zaawansowanie technologiczne pozwala na stworzenie sieci satelit≤w komunikacyjnych, kt≤re pozwol▒ przekazywaµ dane internetowe. Jest kilka powod≤w. Pierwszy z nich to szybko╢µ transmisji. Planowane systemy satelitarne bΩd▒ przystosowane do przekaz≤w szerokopasmowych. Drugim powodem jest to, ┐e na ziemi s▒ miejsca, gdzie infrastruktura sieci jest albo bardzo s│aba, albo w og≤le nie istnieje. Jest zatem wiele miejsc, do kt≤rych dotrzeµ jest w praktyce nie spos≤b. Trzecim powodem jest umo┐liwienie powszechnej transmisji do terminali przeno╢nych.
Komunikacja satelitarna ma usprawniµ dzia│anie sieci Internet. Podobnie jak siΩ to sta│o z obecnymi telefonami satelitarnymi, kt≤re przecie┐ nie wypar│y telefon≤w kom≤rkowych, a stanowi▒ rozwi▒zanie tam, gdzie brak sieci telefonicznej. Szybkie sieci naziemne nadal bΩd▒ stanowi│y podstawowy szkielet Internetu, gdy┐ koszt budowy i eksploatacji system≤w naziemnych wci▒┐ pozostaje znacznie mniejszy ni┐ satelitarnych.

Komunikacja przez satelitΩ

Komunikacja satelitarna korzysta z du┐ych satelit≤w geostacjonarnych. Obecnie drog▒ satelitarn▒ mo┐na r≤wnie┐ transmitowaµ dane komputerowe, lecz mechanizm tej transmisji nie jest dostΩpny dla wszystkich. Aby zmieniµ taki stan rzeczy wymy╢lono koncepcjΩ dostΩpu do Internetu poprzez system satelitarny. Takie rozwi▒zanie, opr≤cz zwiΩkszenia szybko╢ci transmisji, pozwoli na korzystanie z sieci z dowolnego miejsca na ziemi. Jednak, by pomys│ sta│ siΩ faktem, potrzebna jest nowa technologia. Okre╢lenia wymagaµ bΩd▒ te┐ potrzeby przysz│ych zastosowa±. Konstruktorzy mog▒ nastawiµ siΩ albo na wsp≤│pracΩ satelit≤w ze sta│ymi stacjami naziemnymi, albo z przeno╢nymi terminalami.

Systemy satelitarne

Wykorzystywanie satelit≤w geostacjonarnych do transmisji danych jest technologicznie prostsze. Satelity GEO s▒ umieszczane na specjalnej orbicie geostacjonarnej na wysoko╢ci 35,8 tys. km. Obiegaj▒ one ziemiΩ w ci▒gu 24 godzin, co w rezultacie daje z│udzenie utrzymywania siΩ satelity nad okre╢lonym punktem globu. Jednak ze wzglΩdu na odleg│o╢µ, op≤╝nienia transmisyjne s▒ w nich stosunkowo du┐e i wynosz▒ oko│o 0,24 sekundy. Do tego dochodz▒ tak┐e wszelkie op≤╝nienia przy konwersjach i przetwarzaniu danych. W zwi▒zku z tym systemy takie praktycznie nie nadaj▒ siΩ np. do bie┐▒cej obs│ugi transakcji. Satelity GEO stosuje siΩ do transmisji rozsiewczej oraz komunikacji punkt-punkt. Ich wady to: cena oraz ograniczona liczba miejsc na jednej orbicie. Alternatyw▒ do satelit≤w GEO s▒ satelity niskoorbitowe LEO (Low Earth Orbit) i ╢rednioorbitowe MEO (Medium Earth Orbit). Pierwsze to satelity zawieszone na orbitach nisko nad ziemi▒: 600-2500 km, drugie - na wysoko╢ci 10-20 tys. km. Przy takiej odleg│o╢ci od ziemi op≤╝nienia transmisyjne s▒ bardzo ma│e, ok. 0,03 sekundy, por≤wnywalne do op≤╝nie± w linich naziemnych. Z drugiej strony, blisko╢µ ziemi powoduje, ┐e maj▒ one ograniczony zasiΩg dzia│ania. Aby wiΩc zapewniµ komunikacjΩ na ca│ym globie, potrzeba kilkunastu satelit≤w typu MEO lub kilkudziesiΩciu typu LEO - pojawia siΩ tu problem olbrzymich koszt≤w stworzenia takiego systemu i trudno╢µ w synchronizacji ich lotu. Budowa satelit≤w, koszty ich wyniesienia na orbitΩ oraz stworzenie centrum kontroli lot≤w, to inwestycje rzΩdu miliard≤w dolar≤w. Pomimo tak du┐ych koszt≤w, chΩtnych jest wielu. Wynika to z przewidywa± zapotrzebowania na tego rodzaju us│ugi telekomunikacyjne. Koszty po│▒cze± satelitarnych nie bΩd▒ tak du┐e jak by to wynika│o z wielko╢ci ponoszonych inwestycji (w wiΩkszo╢ci s▒ jeszcze nie ustalone, ale przewidywania m≤wi▒ o 1-3 USD za minutΩ). Mo┐na te┐ powiedzieµ, ┐e koszty linii naziemnych w niekt≤rych niedostΩpnych lub odludnych miejscach by│yby du┐o wiΩksze i prawdopodobnie nikt nigdy nie zdecyduje siΩ ich zrealizowaµ. W│a╢nie tam jedynym rozwi▒zaniem bΩdzie komunikacja satelitarna. Technologia geostacjonarna jest │atwiejsza do realizacji. Wynika to st▒d, ┐e satelity te s▒ nieruchomo "zawieszone" nad ziemi▒ maj▒c w swoim zasiΩgu ca│y czas ten sam obszar. Natomiast satelity niskoorbitowe, aby nie spa╢µ na ziemiΩ, musz▒ siΩ poruszaµ z wiΩksz▒ szybko╢ci▒ ni┐ prΩdko╢µ k▒towa ziemi. Teoretycznie satelity te s▒ widoczne tylko przez oko│o 20-30 minut zanim znikn▒ za horyzontem. Pojawia siΩ wiΩc problem z wy│apywaniem sygna│u z takiego satelity i z utrzymywaniem aktywno╢ci po│▒czenia. St▒d te┐ potrzebna jest dla nich specjalna technologia umo┐liwiaj▒ca przejmowanie sygna│≤w. Poniewa┐ jednak satelity LEO i MEO orbituj▒ bli┐ej ziemi to dochodz▒cy z nich sygna│ jest silniejszy i s│abiej zak│≤cony. Zatem do jego odbioru na ziemi potrzebne s▒ mniejsze anteny. R≤wnie┐ same satelity mog▒ byµ mniejsze, gdy┐ mog▒ wykorzystywaµ s│absze nadajniki. Satelity LEO dziel▒ siΩ na kilka kategorii, kt≤rych podstaw▒ jest czΩstotliwo╢µ sygna│u wykorzystywanego przez nie do transmisji danych. S▒ to: ma│e LEO (poni┐ej 1 GHz), du┐e LEO (oko│o 2 GHz) oraz szerokopasmowe LEO (20-30 GHz). Im wy┐sza czΩstotliwo╢µ, tym kr≤tsza jest d│ugo╢µ nadawanej fali. W zwi▒zku z tym terminal naziemny mo┐e mieµ mniejsze rozmiary. Satelity LEO znajduj▒c siΩ tak blisko ziemi bΩd▒ powoli "spala│y" siΩ w jej atmosferze. Konstruuj▒c takie systemy bierze siΩ pod uwagΩ wymianΩ pracuj▒cych satelit≤w. Przyjmuje siΩ, ┐e czas ┐ycia satelity LEO na orbicie bΩdzie wynosi│ oko│o 10-12 lat.
Systemy GEO i LEO mog▒ ze sob▒ wsp≤│istnieµ. Systemy LEO bΩd▒ przeznaczone do obs│ugi szybkich po│▒cze±, telekonferencji i tym podobnych interaktywnych zastosowa±. Natomiast systemy oparte na satelitach GEO bΩd▒ wykorzystywane do ╢ci▒gania informacji, dystrybucji wideo oraz transmisji rozsiewczych multi- i broadcastowych.
Powstaj▒ zatem koncepcje system≤w hybrydowych. Niekt≤re firmy my╢l▒ o "mieszanym" rozwi▒zaniu, w sk│ad kt≤rego bΩdzie wchodzi│o kilkadziesi▒t satelit≤w LEO oraz jeden lub kilka satelit≤w GEO. Dla takiego systemu zostanie opracowany specjalny protok≤│ do bezpo╢redniej komunikacji satelity z satelit▒, czyli co╢ w rodzaju miΩdzysatelitarnego routingu.
Zatem na orbicie zostanie stworzona z│o┐ona sieµ satelitarna. DziΩki temu po│▒czy siΩ zalety dw≤ch rozwi▒za±: niewielkie op≤╝nienia LEO, kt≤re s▒ szczeg≤lnie wa┐ne przy interakcji z u┐ytkownikiem oraz si│Ω GEO na polu transmisji rozsiewczych. Przyk│adem takiego systemu bΩdzie Celestri Motoroli, kt≤ry ma rozpocz▒µ pracΩ w 2002 roku. Sk│ada│ siΩ on bΩdzie z satelit≤w LEO i GEO.

Realizacje praktyczne

Systemy satelitarne s▒ budowane z r≤┐nym przeznaczeniem pocz▒tkowo maj▒ umo┐liwiaµ powszechn▒ │▒czno╢µ satelitarn▒. W│a╢nie one pojawi▒ siΩ najpierw. W niedalekiej przysz│o╢ci planowane s▒ jednak ju┐ satelity szerokopasmowe, kt≤re umo┐liwi▒ przesy│anie olbrzymich ilo╢ci danych oraz dostΩp za ich po╢rednictwem do Internetu.
Obecnie najbardziej zaawansowanym projektem │▒czno╢ci satelitarnej jest Iridium Motoroli i Raytheona. Ma on wystartowaµ jeszcze w tym roku i bΩdzie siΩ sk│ada│ z 72 satelit≤w LEO (pocz▒tkowo projekt zak│ada│ 77) znajduj▒cych siΩ na wysoko╢ci 780 km. BΩdzie on oferowa│ us│ugi telefoniczne, przywo│awcze, przesy│anie wiadomo╢ci, faks≤w i danych. Konkurowaµ ma z nim system Globalstar Lorala, Alcatela, Qualcomma i in., kt≤ry ma rozpocz▒µ pracΩ r≤wnie┐ w tym roku. BΩdzie siΩ sk│ada│ z 56 satelit≤w zawieszonych 1400 km nad ziemi▒. Jego przeznaczenie ma byµ podobne.
Jak na razie te szerokopasmowe systemy s▒ jeszcze w trakcie opracowa± i test≤w, co powoduje, ┐e na pewno nie bΩd▒ powszechnie dostΩpne w tym stuleciu. Pocz▒tek ich dzia│ania przewidywany jest w pierwszych latach XXI wieku. W╢r≤d system≤w szerokopasmowych mo┐na wymieniµ Skybridge Alcatela i Lorala, Celestri Motorili, Teledesic Billa Gatesa, Craiga McCawa i Boeinga oraz Astrolink Lockheeda. System Skyvridge ma siΩ sk│adaµ z 64 satelit≤w LEO kr▒┐▒cych 1400 km nad ziemi▒. Przewidywany pocz▒tek pracy tego systemu wypada w 2001 roku. Szybciej, bo w 2000 roku, rozpocznie pracΩ Astrolink. Sk│adaµ siΩ on bΩdzie z 9 satelit≤w GEO. W roku 2002 pracΩ maj▒ rozpocz▒µ Celestri i Teledesic. Pierwszy sk│ada│ siΩ bΩdzie z 63 satelit≤w LEO oraz 9 GEO. Drugi ma sk│adaµ siΩ wy│▒cznie z satelit≤w LEO, kt≤rych docelowo ma byµ 288 (pocz▒tkowo mia│o ich byµ oko│o 800). BΩd▒ kr▒┐yµ bardzo nisko nad ziemi▒ na wysoko╢ci 700 km. WiΩkszo╢µ planowanych system≤w satelitarnych bΩdzie mia│a mechanizm komunikacji miΩdzysatelitarnej.

Zastosowanie

Orbitalne konstelacje satelit≤w bΩd▒ wykorzystywane do wielu zada±. Rozszerz▒ mo┐liwo╢ci dzisiejszych satelit≤w i udostΩpni▒ zupe│nie nowe us│ugi. Zacznijmy od nowych. Pozwol▒ na dostΩp do Internetu, bezpo╢rednie transmisje wideo do domu, telemedycynΩ oraz systemy nawigacji. Ponadto pozwol▒ rozwin▒µ pracΩ, zakupy oraz edukacjΩ na odleg│o╢µ. Rozszerz▒ mo┐liwo╢ci organizacji wideokonferencji, przekaz≤w multimedialnych oraz faksowania. Te wszystkie zastosowania wymagaj▒ od linii transmisyjnych du┐ej przepustowo╢ci, a takowa bΩdzie oferowana przez satelity szerokopasmowe. Systemy satelitarne mog▒ siΩ r≤wnie┐ staµ platform▒ dla budowy du┐ych korporacyjnych sieci wirtualnych. Systemy satelitarne rozwi▒┐▒ problem dostarczania informacji wszΩdzie tam, gdzie nie istnieje naziemna infrastruktura te-lekomunikacyjna.

Bezpiecze±stwo transmisji satelitarnych

Opr≤cz rozwi▒za± czysto technicznych, dotycz▒cych systemu satelitarnego, trzeba braµ jeszcze pod uwagΩ problem bezpiecze±stwa transmitowanych danych. Systemy satelitarne bΩd▒ u┐ywa│y nastΩpuj▒cych protoko│≤w: CDMA (Code Division Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access) i innych z rodziny xDMA (np. WDMA, MF-TDMA), kt≤re w rzeczywisto╢ci bardzo utrudniaj▒ pods│uchiwanie przesy│anych danych. Przyk│adowo umieszczenie danych w pasmach r≤┐ni▒cych siΩ czΩstotliwo╢ci▒ wymaga│oby znajomo╢ci chwilowego rozk│adu czΩstotliwo╢ci, aby odczytaµ transmisjΩ. Ponadto wiele system≤w bΩdzie udostΩpnia│o swoje w│asne wewnΩtrzne systemy bezpiecze±stwa (o kt≤rych jeszcze niewiele wiadomo). Poza tym jak zawsze systemy te bΩd▒ pozwalaµ, aby u┐ytkownik zabezpiecza│ swoje dane przed rozpoczΩciem transmisji. Aby zapewniµ komunikacjΩ na ca│ym globie potrzeba kilkunastu satelit≤w typu MEO lub kilkudziesiΩciu typu LEO - pojawia siΩ tu problem olbrzymich koszt≤w stworzenia takiego systemu.

Us│ugi VSAT

Obecnie jednym z wykorzystywanych system≤w do transmisji danych drog▒ satelitarn▒ jest system VSAT (Very Small Aperture Terminal) dzia│aj▒cy na podstawie satelity geostacjonarnego. Us│uga ta polega na wykupowaniu pasma satelitarnego na okre╢-lony czas. System ten mo┐e obs│ugiwaµ │▒cza point-to-multipoint z prΩdko╢ci▒ 24 Mb/s i │▒cza point-to-point z prΩdko╢ci▒ 1,5 Mb/s.

Najprostsze systemy satelitarne maj▒ umo┐liwiµ powszechn▒ │▒czno╢µ. W niedalekiej przysz│o╢ci planowane jest jednak wprowadzenie satelit≤w szerokopasmowych, kt≤re pozwol▒ na przesy│anie du┐ych ilo╢ci danych i dostΩp do Internetu.

System satelitarny	Pasmo	Zastosowanie	Rodzaj odbiornika naziemnego	Realizacja
Sta│y serwis satelitarny	3,5-6 GHz 10-18 GHz	przekazy obraz≤w, VSAT, telefony	anteny sta│e metrowej ╢rednicy	Galaxy
Bezpo╢rednie nadawanie satelitarne	10-18 GHz	przekazy wideo i audio bezpo╢rednio do domu	anteny sta│e o ╢rednicy 0,2-0,6 m	DirectTV, Echostar
Ruchome satelity GEO	1,5-3,5 GHz	g│os i transmisje danych z ma│▒ prΩdko╢ci▒ do odbiornik≤w przeno╢nych	przeno╢ne anteny	AMSC
Du┐e LEO	1,5-3,5 GHz	telefony kom≤rkowe, pagery	telefony i pagery	Iridium, GlobalStar
Ma│e LEO	300-1000 MHz	przesy│anie wiadomo╢ci, systemy pozycjonowania	anteny o ╢rednicy 5-10-centymetrowej	OrbComm
Szerokopasmowe GEO	10-18 GHz, 20-30 GHz	dostΩp do Internetu, g│os, dane, obrazy	anteny sta│e o ╢rednicy 20 cm	Spaceway, Cyberstar, Astrolink
Szerokopasmowe LEO	10-18 GHz, 20-30 GHz	dostΩp do Internetu, g│os, dane, wideokonferencje	dualne anteny sta│e o ╢rednicy 20 cm	Teledisc, Skybridge, Cyberstar

Charakterystyka satelit≤w
Rodzaj satelity	Wysoko╢µ orbity [km]	Op≤╝nienie [sek]	PrΩdko╢µ transmisji	Podstawowe zastosowanie
GEO	35,8 tys.	0,25-0,5	155 Mb/s	komunikacja rozsiewcza, po│▒czenie punkt-punkt
MEO	10-20 tys.	0,1	9,6-38 Kb/s	transmisja danych z ma│▒ prΩdko╢ci▒, ma│e telefony satelitarne
LEO ma│e	0,6-2,5 tys.	0,03-0,05	2,4-9,6 Kb/s	transmisja danych z du┐▒ prΩdko╢ci▒
LEO du┐e			2,4-300 Kb/s
LEO szerokopasmowe			16-155 Mb/s

(c) Copyright LUPUS