POLITECNICO

TabeUa 1
al) Equazione
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PT
G ~ A ~
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i2) P~ G ~ A ~
-
PT 4,l'
Limitato da:
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Introduzione
Considerando le limitate capacità dei primi vettori di
lancio, le comunicazioni satellitari sono cominciate
con satelliti sperimentali LE0 (Low EartA
Orbit)(Telstai e Rela~i).
A questa fase segui una dimostrazione di fattibilità e
una diffusa applicazione dei GEO (satelliti geosiazionari)
i cui vantaggi, identificati chiaramente fin dall'iniziale
proposta di Clarkel, si identificano nella loro
capacità di definire un sistema "fisso" rispetto alla
Terra. Ciò permette di richiedere unicamente la presenza
di tre satelliti per ottenere una copertura globale
(con esclusione delle regioni polari). Questo vantaggio
è apparso così importante, da porre in secondo piano
le perplessità riguardo la considerevole propagazione
del ritardo che, nonostante fosse di un livello accenabile,
produce effetti percettibili sulla velocità di comunicazione.
Di. particolare rilievo tra le succitate applicazioni
è stata la rete Intelsat, che realizzò il sogno di
connettere tutti gli stati nel mondo, anche se isolati o
in via di sviluppo. A causa delle limitazioni nella
potenza e misura dei satelliti, erano tuttavia necessari
imponenti terminali di terra, con antenne del diametro
di 30 metri. Questo requisito è risultato accettabile
anche se ben lontano da un'ottimiiione economica,
perché queste stazioni potevano essere condivise a
livello di un intero Stato. L'evoluzione dei sistemi
satellitari ha portato comunque verso terminali più
piccoli che potessero servire un'area più ristretta o
addirittura un singolo utente. Inoltre, è cresciuta la tendenza
verso l'uso di più alte frequenze, per ottenere
maggiori capacità di comunicazione. A questo pmposito
permettetemi di fare qualche considerazione. In
Appiicdone tipica
Rapporto di trarmissione
Tabella l sono riportate le maggiori caratteristiche
concernenti alcuni sistemi GEO, ME0 e LE0 esistenti
o proposti, che usano frequenze a partire dalla banda L
(1-2 GHz) alla banda Ka (20-30 G~Z)~". in ciascuna
delle categorie GEO, ME0 e LEO, le prime due
colonne sono relative a sistemi mobili o mobili personali,
dove il temine "mobile" indica operazioni con
piccoli terminali di tetra capaci di essere montati e utilizzati
su veicoli e di usare, moderatamente, antenne
direzionali; il termine "mobile-personale" indica operazioni
con terminali palmari che usano antenne omnidirezionali
per evitare problemi di puntamento.
L'ultima colonna relativa ai satelliti GEO e LE0
riguarda sistemi a larga banda che usano piccoli terminali
da installare presso siti predefiniti dall'utente.
Copertura completa versus copertura "a spotn
L'architettura dei sistemi satellitari può essere classificata,
in principio (Figura 2) in due categorie concettualmente
differenti: a) sistemi che usano un transponder
trasparente ed un'antenna a copertura completa
(cioè un'antenna che copra I'inera area di nutenza);
b) sistemi cellulari che usano antenne multifascio e
on-boardnvitchirig. Da notare è che sebbene i satelliti
multifascio producono una copertura cellulare concettualmente
identica alla copertura di sistemi cellulari
terrestri, c'è una difirenza fondamentale riguardo alla
dimensione della cellula, che è molto più elevata nel
caso dei satelliti. La soluzione a) è ottimale quando lo
stesso segnale èinviato a tutti gli utenti connessi in
"broadcastiiig". E tuttavia lontana dalla soluzione 0thmale
quando segnali differenti sono inviati ad utenti
differenti e, nel caso estremo, quando ogni segnale
particolare è inviato ad un siigolo utente; questo chia-
ramente awiene in conversazioni bilaterali, cioè nei
classici sistemi di telecomunicazioni.
In effetti, inviando dappertuito un segnale che abbia
una specifica destiiazione, si produce dispersione di
potenza e di spettro di frequenza. In questo caso, la
soluzione b) è più conveniente perché permette di:
risparmiare potenza da satellite e da tetra concentrando
e focalido l'irradiazione e la captazione del segnale
lungo la direzione di interesse, di riutilizzare le
medesime frequenze su fasci non adiacenti.
Questi vantaggi, tuttavia, vengono raggiunti a costo di
una maggiore complessità e di una flessibilità molto
ridotta. Con riferimento all'ultimo punto, si consideri
ad esempio che la soluzione a), al contrario di b), consente
di cambiare, in un determinato sistema satellitare
anche se gia operativo, il metodo di modulazione e di
accesso senza la necessità di variare il segmento di
spazio.
Broadcasting
Sulla base delle considerazioni precedenti e valutando
le potenzialità dei satelliti che posso essere costnllti e
lanciati ai nostri giorni, è immediato concludere che i
satelliti GEO sono particolarmente adatti ad ofire,
con configurazioni semplici e flessibili, broadcastitig
televisivi con l'impiego di terminali a ridotta apertura
(antenne con diametri di pochi decimetri). La menzionata
flessibilità permette oggi di variare in un deteminato
satellite la trasmissione di segnali visivi da analogica
a digitale, approfittando in questo modo delle tecniche
moderne ed avanzate di compressione a larghezza
di banda. E possibile la allocazione di almeno cinque
canali digitali in vece di un canale analogico.
Comunicazioni bilaterali
Quando, contrariamente al puro broadcasti~~g, è necessaria
la trasmissione di ritorno da un piccolo terminale,
nascono notevoli difficoltà a causa delle limitazioni di
potenza nei terminale stesso. Casi estremi sono :
Catiale di iitortio coli tiiolta riiiriore
capacità rispelto al canale diretto
Questa è una situazione che nasce ad esempio in sistemi
di teleeducazione, quando un segnale video è trasmesso
da un centro di insegnamento ad una comunità
di utenti mentre un segnale audio è messo a disposizione
per una comunicazione di ritorno (per domande,
osservazioni etc.). ,Alcuni sistemi V-SAT, rientrano in
questa categoria. E in effetti la modesta capacità del
canale di ritorno che consente di mantenere entro limiti
accettabili la potenza di trasmissione da piccoli terminali
di terra. Un'ulteriore riduzione di tale potenza
pub essere ottenuta usando un sistema multifascio sul-
I'irplink, a patto che tale riduzione sia così importante
da giustificare l'incremento di complessità.
Figura 3
Funzioni di accesso ed interconnessione in un sistema
multisatellitare: il sistema corrisponde ad una rete
terrestre in cui le stazioni di base, le stazioni
di controllo e le reti di interconnessione sono state
trasferite nello spazio. Una singola stazione gateway
b sufficiente in linea di principio per connettere il
sistema alla rete terrestre (ad esempio la soluzione
IRIDIUM, vedi Tabella I).
Figura 4
Funzione di accesso solo In sistema mutisatellitare:
corrisponde ad una rete terrestre in cui le stazioni
di base sono state trasierite nello spazio (ad esempio
la soluzione Globestar. vedi Tabella I).
Comirriicazioiii bilanciate bilaterali irtente-iriente
Come già rilevato, questa soluzione è tipica di classiche
telecomunicazioni per le quali la soluzione ottimale
in termini di potenza e spettro di frequenza k un
sistema multifascio (o cellulare). Daremo attenzione a
questo aspetto nei prossimi paragrafi. in Figura 2, si fa
riferimento a soluzioni che sono tipiche dei sistemi
GEO e particolarmente di un satellite GEO che serve
una determinata regione.
Se si considerano sistemi multiisatellitari (e questo è
sempre più il caso per sistemi ME0 e LEO) i collegamenti
intersatellitari possono dare la possibilità di