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Redes Satelitales

La mayoría de los rastreadores GPS utilizan la conexión GPRS para la comunicación y la transferencia de datos. Las redes GPRS parecen una buena y óptima elección: son muy comunes, no suelen ser caras y hay una gran variedad de proveedores entre los que elegir. Los amplios nodos de la red permiten una conexión casi instantánea y la transferencia de datos en cualquier lugar, desde zonas poco pobladas hasta densamente pobladas.

Sin embargo, las redes GPRS no cubren el 100% del planeta. Hay países con poca cobertura. Las zonas afectadas por guerras o catástrofes naturales pueden sufrir pérdidas de conexión durante días.
Dificultades similares surgen en el mar o en los polos geográficos.


Aquí es donde una conexión por satélite puede resultar útil. En este artículo analizaremos las conexiones por satélite utilizadas para el teléfono e Internet, su historia y sus aplicaciones actuales.

Breve historia de las redes satelitales

El primer satélite artificial de la historia fue lanzado por la Unión Soviética en 1957: el Sputnik 1.
Era una bola metálica de 58,5 cm de diámetro con 4 antenas externas. Las señales emitidas por su unidad de transmisión de radio de 1 vatio podían ser recibidas por cualquier aficionado a la radio en un radio de 2.000 km.

Este lanzamiento marcó el inicio de la era espacial e impulsó el desarrollo de las redes de satélites.

Los primeros satélites de comunicación funcionaban en modo pasivo, simplemente reflejando la señal desde la fuente hasta el receptor.

Redes Satelitales

Esto hizo que la señal final fuera extremadamente débil, ya que se perdió la mayor parte de la energía.

Los satélites de comunicación de retransmisión activa llegaron a sustituir casi por completo a los pasivos.
A diferencia de sus predecesores, amplifican la señal antes de retransmitirla a la estación terrestre. El proyecto SCORE fue el primer satélite de retransmisión activa. Funcionó durante 8 horas, transmitiendo al mundo el discurso de Navidad de Eisenhower.

A medida que avanzaban los progresos y se aclaraban las perspectivas de futuro de la comunicación por satélite, las aplicaciones comerciales eran cada vez más factibles.



En 1962 se lanzó el primer satélite de comunicaciones comercial de la historia. El Telstar 1, construido por los Laboratorios Bell, logró la transmisión transatlántica de señales de televisión.

En esta época los satélites se colocaban en órbita terrestre media o baja. Tenían una gran velocidad orbital, por lo que no podían permanecer visibles desde ningún punto de la Tierra. En su lugar, parecían moverse por el cielo y desaparecer.

Este comportamiento planteaba problemas para la continuidad del servicio, ya que cualquier sistema requería un gran número de satélites para mantenerse conectado. Este problema podría combatirse utilizando órbitas geoestacionarias.

El Syncom 3 se convirtió en el primer satélite geoestacionario de la historia. Se puso en órbita en 1964 y se utilizó para transmitir la cobertura en directo de los Juegos Olímpicos de Verano de Japón a Estados Unidos. 

El éxito de la radio y la televisión por satélite no pasó desapercibido.
Los primeros sistemas comerciales de comunicación telefónica por satélite se pusieron en marcha a mediados de los años 70.
Se desarrollaron como alternativa a los sistemas celulares, que en aquella época eran muy voluminosos y caros.

Redes Satelitales

Cuando se lanzó la primera red comercial de satélites, el GPRS y los teléfonos móviles ya habían progresado lo suficiente como para ser baratos y estar ampliamente disponibles.
Ahora, los sistemas de telefonía e Internet por satélite se utilizan más comúnmente para aplicaciones como la ayuda en caso de catástrofes, la comunicación militar, las comunicaciones aéreas y marítimas, y la conexión de zonas remotas.

A partir del 1 de enero de 2021, hay 2.224 satélites de comunicaciones en órbita terrestre.

Cómo funcionan las redes de satélites

Toda red de satélites suele tener tres componentes principales:

  • Satelites
  • Estaciones terrestres
  • Terminales (teléfonos)

Por lo general, cuando se realiza una conexión a través de una red de satélites, el terminal se conecta primero al satélite. A su vez, el satélite pasa la señal a la estación terrestre para su posterior enrutamiento.
Las redes de satélites avanzadas también pueden pasar la conexión entre sí para mantenerla o incluso pasar la señal sin necesidad de utilizar las estaciones terrestres.

Los satélites pueden situarse en varias órbitas, en función de la distancia a la Tierra. En lo que respecta a las redes de telefonía e Internet, suelen dividirse en dos tipos en función de su órbita:

  1. Órbita geoestacionaria alta (GEO), 35.786 kilómetros (22.236 mi) sobre la Tierra
  2. Órbita terrestre baja (LEO), entre 640 y 1120 kilómetros (400 a 700 millas) sobre la Tierra

Los primeros pueden proporcionar una cobertura global casi continua con un número mucho menor de satélites: sólo 3-4, mientras que los LEO pueden necesitar entre 40 y 70 unidades para funcionar. Aunque esto mantiene el coste de lanzamiento bajo, los satélites GEO son muy pesados y, por tanto, más difíciles y caros de construir y lanzar que sus análogos LEO.

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Los satélites LEO ofrecen una menor latencia, pero también un menor ancho de banda, con un máximo de 2-9 kbit/s, frente a los 60-512 kbit/s de los satélites geoestacionarios. Las velocidades de la red se van mejorando a medida que avanza la tecnología.

Otra desventaja de los sistemas geoestacionarios es que sólo pueden utilizarse en altitudes bajas, aproximadamente entre los 70 grados norte y los 70 grados sur del ecuador. Las colinas, montañas y bosques densos pueden actuar como un obstáculo para la señal. Los satélites LEO no tienen estos problemas, ya que hay varios satélites que pasan en cualquier punto.

Los satélites LEO no están fijados a ningún punto de la Tierra, por lo que las empresas tienen que asegurarse de que el servicio no se caiga. Por esta razón, los satélites LEO suelen estar conectados en una constelación de satélites, algunos con posibilidad de comunicación intersatelital. Dentro de la red, los satélites suelen estar divididos en planos orbitales.

Satelite vs GPRS

Mientras el GPRS progresaba, los teléfonos y terminales por satélite no se quedaban en un solo lugar.

Hoy en día, algunos terminales no tienen un tamaño diferente al de un smartphone medio. En comparación con las redes celulares, los satélites ofrecen las siguientes ventajas

  • Mayor cobertura de red
  • Transferencia de datos cifrada
  • La señal no se ve afectada por las condiciones meteorológicas

La cobertura de la red es la principal ventaja. Al no estar limitados por las torres de telefonía móvil en tierra, los sistemas por satélite pueden utilizarse para despliegues remotos, aplicaciones de aviación y marinas, ayuda en caso de catástrofes y mucho más, conectando incluso a los equipos más distantes.

Las aplicaciones para el ocio y la ciencia tampoco son raras. Tanto si está de excursión en la montaña como si forma parte de una expedición polar, la conexión por satélite le ayudará a mantenerse en contacto.

No hay sistemas perfectos, y los satélites también tienen una serie de desventajas, siendo las principales:

  • Precios más altos para el hardware y los servicios
  • Menor velocidad de conexión
  • Imposibilidad de cambiar de red

Los costes de explotación de la red son más elevados en el caso de los satélites, de ahí el aumento de las tarifas de los operadores. Sin embargo, también existen planes de alquiler.
Los teléfonos suelen construirse y venderse para su uso con un determinado proveedor y no pueden editarse para conectarse a una red diferente. Además, los propios teléfonos pueden ser difíciles de conseguir debido a las leyes y restricciones locales.

Sistemas de satélites actuales

Sistema de satélites Iridium

iridiumlogo@1x

El proyecto Iridium comenzó en 1988.

Estaba previsto que la red contara con 77 satélites y recibió el nombre de un elemento químico con el mismo número atómico: Iridium. Más tarde se descubrió que sólo 66 satélites en órbita terrestre baja (LEO) cruzados serían suficientes para proporcionar una cobertura completa en todo el mundo, incluidos los océanos, las vías aéreas y las regiones polares.

El sistema se desarrolló con ayuda financiera de Motorola y la primera llamada de prueba se realizó en 1997. La red comercial entró en pleno funcionamiento el 1 de noviembre de 1998.

La vida útil de los satélites originales estaba prevista para 8 años, pero siguieron funcionando hasta que fueron sustituidos por los satélites mejorados Iridium-NEXT. El sistema mejorado fue desplegado entre 2017 y 2019 por la empresa SpaceX.

 

Los satélites Iridium cuentan con una infraestructura de malla cruzada que les permite pasar señales entre ellos mejorando la continuidad del servicio. Los satélites se comunican entre sí a través de enlaces intersatelitales en banda Ka. Cada uno puede tener hasta cuatro enlaces intersatelitales: normalmente dos conexiones con los vecinos en el mismo plano orbital, y dos con satélites en planos vecinos a cada lado.

Iridium también utiliza estaciones terrestres que se conectan a la red a través de los satélites visibles para ellas. Actualmente hay 4 estaciones: 2 en Estados Unidos, 1 en Europa y 1 en Sudamérica. Las estaciones terrestres de Iridium interconectan la red de satélites con las infraestructuras terrestres fijas o inalámbricas de todo el mundo para mejorar la disponibilidad.

Redes Satelitales

Sin embargo, las llamadas de un teléfono por satélite a otro también pueden dirigirse directamente a través del espacio sin pasar por una estación terrestre.

La constelación de 66 satélites activos tiene seis planos orbitales espaciados 30º, con 11 satélites en cada plano (sin contar los de repuesto).

Actualmente, Iridium es la mayor constelación de satélites disponible en el mercado.

Sistema de satélites Inmarsat

Inmarsat es una empresa británica de telecomunicaciones por satélite.

inmarsat-logo

La empresa tiene su origen en la Organización Internacional de Satélites Marítimos (INMARSAT), creada en 1979 para establecer y operar una red de comunicaciones por satélite para la comunidad marítima de las Naciones Unidas.

En 1999 la empresa se privatizó y su unidad operativa se separó para convertirse en la empresa británica Inmarsat Ltd.
Inmarsat fue la primera organización internacional de satélites privatizada.

Cada vez que realice una conexión con Inmarsat, su terminal se conectará primero al satélite. A continuación, el satélite transferirá los datos a una de las estaciones terrestres para que lleguen a su destino.

A diferencia de Iridium, Inmarsat utiliza 14 satélites geoestacionarios. Los satélites pertenecen a diferentes series y se utilizan para distintos fines:

  • 4 satélites Inmarsat-3
    • 2 utilizados para las copias de seguridad
    • 1 para los servicios existentes (que operan a través de estaciones terrestres, no propiedad de Inmarsat)
    • 1 es alquilado
  • 4 satélites Inmarsat-4
    • Se utiliza para la red de área global de banda ancha en tierra.
  • 5 satélites Inmarsat-5 (GX)
    • Utilizado para Global Xpress - servicio global de hasta 50 Mbit/s de enlace descendente y 5 Mbit/s de enlace ascendente

Los satélites se controlan desde el Centro de Control de Satélites (SCC) de la sede central de Inmarsat en Londres, que se encarga de mantener los satélites en posición y de garantizar que los sistemas de a bordo sean totalmente funcionales en todo momento.

Las aplicaciones más comunes de los sistemas Inmarsat son:

  • Aviación (comunicaciones de seguridad, wi-fi a bordo para los pasajeros)
  • Comunicaciones marítimas (barcos de pesca, plataformas marinas, vehículos de pasajeros)
  • Aplicaciones gubernamentales y militares
  • Soluciones para propietarios de empresas
Redes Satelitales
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Inmarsat coverage 

Inmarsat también proporciona servicios globales de socorro y seguridad marítima (GMDSS) a barcos y aviones sin coste alguno, como servicio público.

Thuraya satellite system

Fundada en 1997, Thuraya es el primer operador de satélites de los EAU.

 

Aunque la red de satélites de la empresa es pequeña -sólo dos satélites geoestacionarios-, ofrece servicios en 161 países de Europa, Asia, África y Australia.

El primer satélite está situado en una órbita geosincrónica a 44º de longitud E, con una inclinación de 6,3 grados. El segundo satélite orbita a 98,5° de longitud E, con una inclinación de 6,2 grados. Ambos satélites pueden atender hasta 13750 llamadas a la vez.

Está previsto lanzar un tercer satélite en el futuro.

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Thuraya coverage 

Thuraya ofrece varios servicios de comunicación: llamadas, SMS y planes de datos. La empresa también fabrica sus propios teléfonos, la mayoría con conectividad GPS. Los terminales pueden ofrecer velocidades de 60 kbit/s en el enlace descendente y 15 kbit/s en el ascendente. Si se utiliza su propio terminal ThurayaIP, las velocidades pueden alcanzar los 444 kbit/s.

Thuraya también ofrece mucha flexibilidad. Sus tarjetas SIM funcionan en teléfonos normales y, además, se pueden utilizar tarjetas SIM normales para las conexiones de Thuraya, siempre que el proveedor de GSM tenga un acuerdo de itinerancia con la empresa.

Starlink es una constelación de Internet por satélite desarrollada por SpaceX.
Está previsto que la constelación cuente con miles de satélites en la órbita terrestre baja.

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En mayo de 2021 hay más de 1600 satélites desplegados y operativos. Está prevista la instalación de unas 32 estaciones terrestres.

A diferencia de Iridium, Inmarsat y Thuraya, Starlink no se conectará directamente al teléfono del usuario. En su lugar, los usuarios deberán obtener terminales específicos que contarán con antenas dedicadas al seguimiento de los satélites.

La red está aún en fase beta, con servicios disponibles en sólo 8 países de Norteamérica, Europa y Oceanía. Las primeras pruebas indican velocidades de descarga de 11 Mbit/s a 60 Mbit/s, y de subida de 5 Mbit/s a 18 Mbit/s.

Las pruebas militares y de aviación aún están en marcha.

Una vez que esta red esté plenamente operativa, su amplia red de satélites podrá proporcionar conexión a Internet en todo el mundo y dar servicio a cerca del 10% del tráfico total de Internet.

Orbcomm

Orbcomm es una empresa estadounidense que ofrece hardware de comunicaciones industriales M2M e IoT.

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Orbcomm es una empresa estadounidense que ofrece hardware de comunicaciones industriales M2M e IoT.

Los proyectos comenzaron a finales de los años 80, con el lanzamiento de los satélites de prueba de diseño de la red en 1992.
En 1995 se realizaron las primeras pruebas de la red global de comunicaciones.
En febrero de 1996, ORBCOMM inició el primer servicio comercial del mundo de comunicaciones móviles de datos globales proporcionadas por satélites LEO.

Entre 1997 y 1999 Orbcomm lanzó 33 satélites más.

A partir de 2021, la empresa posee y opera una red mundial de 31 satélites de comunicaciones en órbita baja (LEO). Su infraestructura terrestre de acompañamiento incluye 16 estaciones terrestres de entrada (GES) en todo el mundo.

Los servicios de Orbcomm están disponibles en más de 130 países de todo el mundo.

Soporte para satélites en dispositivos de hardware

Por lo general, cada proveedor de satélites fabrica sus propios terminales, teléfonos, etc.

Sin embargo, no es raro que empresas no afiliadas también den soporte a un determinado sistema. Los proveedores de datos por satélite suelen tener una amplia red de socios entre los que elegir.

Utilizar las conexiones por satélite con Navixy

La plataforma Navixy soporta varios rastreadores con conexión Iridium/Inmarsat.

  • Galileosky v4.0 con módulo Iridium
  • Bloque Base Galileosky Iridium
  • Globalstar SmartOne
  • Globalstar SmartOne C
  • Globalstar SmartOne Solar
  • Naviset GT-10
  • Naviset GT-20
  • Orbcomm IDP-782
  • Teltonika FM63XY (via TSM-232 modem)
  • Teltonika FMB630 (via TSM-232 modem)
  • Teltonika FMB640 (via TSM-232 modem)
  1. https://www.marsat.ru/en/technologies-iridiumnetwork
  2. https://www.iridium.com/network/globalnetwork/
  3. https://www.inmarsat.com/en/index.html
  4. https://www.thuraya.com/
  5. https://en.wikipedia.org/wiki/Satellite_Internet_access
  6. https://www.swpc.noaa.gov/impacts/satellite-communications
  7. https://www.orbcomm.com/
  8. https://arstechnica.com/information-technology/2020/08/spacex-starlink-beta-tests-show-speeds-up-to-60mbps-latency-as-low-as-31ms/
  9. https://www.iridiummuseum.com/exhibits/iridium-an-overview/
  10. https://en.wikipedia.org/wiki/Satellite_phone 
  11. https://web.archive.org/web/20150623004603/http://www.integratednetworkcable.com/uncategorized/the-global-telephone-system-iridium
  12. https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/iridium-network
  13. https://en.wikipedia.org/wiki/Iridium_satellite_constellation
  14. https://www.javatpoint.com/types-of-satellite-systems
  15. https://en.wikipedia.org/wiki/Inmarsat
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