Satélite de alto rendimiento

Un satélite de alto rendimiento ( HTS ) es un satélite de comunicaciones que proporciona un mayor rendimiento que un satélite de servicio fijo (FSS) clásico. Un HTS proporciona al menos el doble, aunque normalmente 20 veces o más, ^{[ 1 ]} rendimiento para la misma cantidad de espectro orbital asignado , lo que reduce significativamente el costo por bit. ^{[ 2 ]} ViaSat-1 y EchoStar XVII (también conocido como Jupiter-1 ^{[ 3 ]} ) proporcionan más de 100 Gbit/s de capacidad, lo que es más de 100 veces la capacidad que ofrece un satélite FSS convencional. ^{[ 4 ]} Cuando se lanzó en octubre de 2011, ViaSat-1 tenía más capacidad (140  Gbit/s) que todos los demás satélites de comunicaciones comerciales sobre Norteamérica combinados. ^{[ 5 ]}

El aumento significativo de capacidad se logra mediante una tecnología de reutilización de frecuencia de alto nivel y de haz puntual que permite la reutilización de frecuencia a través de múltiples haces puntuales de enfoque estrecho ^{[ 1 ]} (generalmente del orden de cientos de kilómetros), ^{[ 1 ]} como en las redes celulares, que son características técnicas definitorias de los satélites de alto rendimiento. Por el contrario, la tecnología satelital tradicional utiliza un único haz ancho (generalmente del orden de miles de kilómetros) ^{[ 1 ]} para cubrir amplias regiones o incluso continentes enteros. ^{[ 1 ]} Además de una gran cantidad de capacidad de ancho de banda, los HTS se definen por el hecho de que a menudo, pero no exclusivamente, apuntan al mercado de consumo. ^{[ 6 ]} En los últimos 10 años, la mayoría de los satélites de alto rendimiento operaron en la banda K _a (26,5–40 GHz ), sin embargo, este no es un criterio definitorio, y a principios de 2017 había al menos 10 proyectos de satélites HTS de banda K _u (12–16 GHz), de los cuales 3 se habían lanzado y 7 estaban en construcción.  

Inicialmente, los sistemas HTS utilizaban satélites en la misma órbita geosíncrona (a una altitud de 35.786  km) que las naves de televisión por satélite (con satélites como KA-SAT , Yahsat 1A y Astra 2E compartiendo funcionalidad de TV y HTS), pero el retardo de ida y vuelta para la transmisión del protocolo de Internet a través de un satélite geosíncrono puede superar los 550  ms, lo que es perjudicial para muchas aplicaciones de conectividad digital, como las operaciones bursátiles automatizadas, los juegos en línea y los chats de vídeo de Skype . ^{[ 7 ] [ 8 ]} El enfoque para HTS se está desplazando cada vez más hacia la órbita terrestre media (MEO) y la órbita terrestre baja (LEO), con altitudes tan bajas como 600  km ^{[ 9 ]} y retardos tan cortos como 40 ms. ^{[ 10 ]} Además, las menores pérdidas de trayectoria de las órbitas MEO y LEO reducen los requisitos y costes de energía de las estaciones terrestres y los satélites, y por lo tanto se logra un rendimiento y una cobertura global enormemente aumentados mediante el uso de constelaciones de muchos satélites de alto rendimiento más pequeños y baratos. ^{[ 11 ] [ 8 ]} La constelación O3b de SES fue el primer sistema de satélites MEO de alto rendimiento, lanzado en 2013, y para 2018 se habían propuesto más de 18.000 nuevos satélites LEO para su lanzamiento para 2025. ^{[ 12 ]}

A pesar de los mayores costos asociados con la tecnología de haz puntual, el costo total por circuito es considerablemente menor en comparación con la tecnología de haz conformado. ^{[ 1 ]} Mientras que el ancho de banda FSS de banda K _u puede costar más de $100 millones por gigabit por segundo en el espacio, HTS como ViaSat-1 puede proporcionar un gigabit de rendimiento en el espacio por menos de $3 millones. ^{[ 6 ]} Si bien un costo reducido por bit se cita a menudo como una ventaja sustancial de los satélites de alto rendimiento, el costo más bajo por bit no siempre es el principal impulsor detrás del diseño de un sistema HTS, dependiendo de la industria a la que servirá. ^{[ 13 ]}

Las HTS se implementan principalmente para proporcionar acceso a Internet de banda ancha (punto a punto) a regiones sin cobertura o con cobertura insuficiente de tecnologías terrestres, donde pueden ofrecer servicios comparables a los terrestres en términos de precio y ancho de banda. Si bien muchas plataformas HTS actuales se diseñaron para el mercado de banda ancha de consumo, algunas también ofrecen servicios a los mercados gubernamentales y empresariales, así como a los operadores de redes celulares terrestres que enfrentan una creciente demanda de backhaul de banda ancha a estaciones base rurales . Para el backhaul celular, el menor costo por bit de muchas plataformas HTS crea un modelo económico significativamente más favorable para que los operadores inalámbricos utilicen satélites para el backhaul de voz y datos celulares. Algunas plataformas HTS están diseñadas principalmente para los sectores empresarial, de telecomunicaciones o marítimo. Además, las HTS pueden admitir aplicaciones punto a multipunto e incluso servicios de difusión, como la distribución DTH a áreas geográficas relativamente pequeñas cubiertas por un único haz puntual.

Una diferencia fundamental entre los satélites HTS radica en que algunos están conectados a la infraestructura terrestre mediante un enlace de alimentación que utiliza un haz puntual regional para determinar la ubicación de los posibles telepuertos, mientras que otros permiten el uso de cualquier haz puntual para la localización de los telepuertos . En este último caso, los telepuertos pueden ubicarse en un área más amplia, ya que la cobertura de sus haces puntuales abarca continentes y regiones enteras, al igual que ocurre con los satélites tradicionales. ^{[ 14 ]}

Los analistas de la industria de Northern Sky Research creen que los satélites de alto rendimiento suministrarán al menos 1,34  TB/s de capacidad para 2020 ^{[ 14 ]} y, por lo tanto, serán una fuerza impulsora para el mercado global de backhaul satelital, que se espera que triplique su valor, pasando de los ingresos anuales de 2012 de aproximadamente 800 millones de dólares estadounidenses a 2300 millones de dólares para 2021.

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