Acceso a Internet vía satélite

A partir de 2024,Entre las empresas que prestan servicio de internet doméstico en Estados Unidos vía satélite se incluyen ViaSat , a través de su marca Exede , EchoStar , a través de su filial HughesNet , Starlink y Amazon Leo . ^{[ 22 ]} Los operadores de constelaciones de internet satelital no geoestacionarias deben demostrar el cumplimiento de los límites de densidad de flujo de potencia equivalente (EPFD) establecidos por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT).

La UE planea comenzar el proyecto IRIS² en la década de 2020. ^{[ 23 ]}

A partir de 2023,China está en proceso de desarrollar su propia constelación de internet satelital estatal , operada por Chinasat . ^{[ 24 ]}

A partir de 2023, las principales ofertas de India en el espacio eran Oneweb y JioSpaceFiber , y el país estaba considerando licencias para Starlink y Project Kuiper. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

Comercializados como el centro de las nuevas redes satelitales de banda ancha se encuentran una nueva generación de satélites GEO de alta potencia posicionados a 35.786 kilómetros (22.236 millas) sobre el ecuador, que operan en modo de banda K _a (18,3–30 GHz). ^{[ 28 ]} Estos nuevos satélites, diseñados y optimizados para aplicaciones de banda ancha, emplean múltiples haces puntuales estrechos, ^{[ 29 ]} que abarcan un área mucho menor que los haces amplios utilizados por los satélites de comunicaciones anteriores. Esta tecnología de haces puntuales permite a los satélites reutilizar el ancho de banda asignado varias veces, lo que les permite alcanzar una capacidad general mucho mayor que los satélites convencionales de haces amplios. Los haces puntuales también pueden aumentar el rendimiento y la capacidad resultante al concentrar más potencia y una mayor sensibilidad del receptor en áreas definidas y concentradas. Los haces puntuales se clasifican en dos tipos: haces puntuales de abonado, que transmiten hacia y desde el terminal del abonado, y haces puntuales de puerta de enlace, que transmiten hacia/desde una estación terrestre del proveedor de servicios. Cabe señalar que salirse del área de cobertura de un haz puntual puede degradar significativamente el rendimiento. Además, los haces puntuales pueden imposibilitar el uso de otras tecnologías nuevas e importantes, incluida la modulación "Portadora dentro de portadora ".  

En combinación con la tecnología de haz puntual del satélite, tradicionalmente se ha empleado una arquitectura de tubo curvado en la red, donde el satélite funciona como un puente en el espacio, conectando dos puntos de comunicación en tierra. El término "tubo curvado" se utiliza para describir la forma de la ruta de datos entre las antenas de envío y recepción, con el satélite ubicado en el punto de la curva. En resumen, la función del satélite en esta configuración de red es retransmitir señales desde el terminal del usuario final a las pasarelas del ISP y viceversa, sin procesar la señal en el satélite. El satélite recibe, amplifica y redirige una portadora en una radiofrecuencia específica a través de una ruta de señal denominada transpondedor. ^{[ 30 ]}

Algunas constelaciones de satélites en órbita terrestre baja (LEO), como Starlink y la propuesta constelación Telesat , emplearán equipos de comunicación láser para enlaces ópticos intersatelital de alto rendimiento. Los satélites interconectados permiten el enrutamiento directo de datos de usuario de satélite a satélite y crean, de hecho, una red de malla óptica espacial que posibilitará una gestión de red fluida y la continuidad del servicio. ^{[ 31 ]}

El satélite cuenta con su propio conjunto de antenas para recibir señales de comunicación desde la Tierra y transmitirlas a su destino. Estas antenas y transpondedores forman parte de la "carga útil" del satélite, diseñada para recibir y transmitir señales desde y hacia diversos puntos de la Tierra. Esta transmisión y recepción en los transpondedores de la carga útil se posibilita mediante un subsistema repetidor (equipo de radiofrecuencia [RF]) que se utiliza para cambiar frecuencias, filtrar, separar, amplificar y agrupar señales antes de dirigirlas a su destino en la Tierra. La antena receptora de alta ganancia del satélite envía los datos transmitidos al transpondedor, que los filtra, traduce y amplifica, para luego redirigirlos a la antena transmisora ​​a bordo. La señal se dirige entonces a una ubicación terrestre específica a través de un canal conocido como portadora. Además de la carga útil, el otro componente principal de un satélite de comunicaciones es el bus, que comprende todo el equipo necesario para posicionar el satélite, suministrar energía, regular la temperatura de los equipos, proporcionar información de estado y seguimiento, y realizar numerosas otras tareas operativas. ^{[ 30 ]}

Junto con los avances espectaculares en la tecnología satelital durante la última década, los equipos terrestres también han evolucionado, beneficiándose de mayores niveles de integración y una mayor capacidad de procesamiento, lo que ha ampliado tanto la capacidad como el rendimiento. La puerta de enlace —o estación terrestre de puerta de enlace— también se conoce como estación terrestre, telepuerto o centro. El término a veces se usa para describir solo la antena parabólica, o puede referirse al sistema completo con todos los componentes asociados. En resumen, la puerta de enlace recibe señales de ondas de radio del satélite en el último tramo de la carga útil de retorno o de subida, que transporta la solicitud originada en el sitio del usuario final. El módem satelital en la ubicación de la puerta de enlace demodula la señal entrante de la antena exterior en paquetes IP y los envía a la red local. Los servidores/puertas de enlace de acceso gestionan el tráfico transportado hacia y desde Internet. Una vez que la solicitud inicial ha sido procesada por los servidores de la puerta de enlace, enviada a Internet y recibida de vuelta, la información solicitada se envía de regreso como carga útil de subida o bajada al usuario final a través del satélite, que dirige la señal al terminal del abonado. Cada puerta de enlace proporciona la conexión a la red troncal de Internet para el o los haces de puerta de enlace a los que da servicio.

El sistema de pasarelas que conforma el sistema terrestre de satélite proporciona todos los servicios de red para la conectividad satelital y terrestre correspondiente. Cada pasarela ofrece una red de acceso multiservicio para las conexiones de los terminales de abonado a Internet.

Dado que el territorio continental de Estados Unidos se encuentra al norte del ecuador, todas las antenas de puerta de enlace y de abonado deben tener una vista despejada del cielo austral. Gracias a la órbita geoestacionaria del satélite, la antena de puerta de enlace puede permanecer apuntando a una posición fija.

Para que el equipo proporcionado por el cliente (es decir, PC y enrutador) pueda acceder a la red satelital de banda ancha, el cliente debe tener instalados componentes físicos adicionales:

La latencia (comúnmente conocida como "tiempo de ping") es el retraso entre la solicitud de datos y la recepción de una respuesta, o, en el caso de la comunicación unidireccional, entre el momento real de la emisión de una señal y el momento en que se recibe en su destino.

Una señal de radio tarda unos 120 milisegundos en llegar a un satélite geoestacionario y otros 120 milisegundos en llegar a la estación terrestre, lo que supone casi un cuarto de segundo en total. Normalmente, en condiciones ideales, la física implicada en las comunicaciones por satélite genera una latencia de aproximadamente 550 milisegundos en el tiempo de ida y vuelta.

La mayor latencia es la principal diferencia entre una red terrestre estándar y una red basada en satélites geoestacionarios. La latencia de ida y vuelta de una red de comunicaciones por satélite geoestacionario puede ser más de 12 veces mayor que la de una red terrestre. ^{[ 32 ] [ 33 ]}

La latencia satelital puede ser perjudicial para aplicaciones especialmente sensibles al tiempo, como los juegos en línea (aunque solo afecta seriamente a juegos como los de disparos en primera persona o los simuladores de carreras , mientras que muchos MMOG pueden funcionar bien a través de Internet satelital ^{[ 34 ]} ), pero la IPTV suele ser una operación simplex (transmisión unidireccional) y la latencia no es un factor crítico para la transmisión de video.

Los efectos de este retraso pueden mitigarse mediante la compresión de datos, la aceleración TCP y la precarga HTTP. ^{[ 35 ]}

Las comunicaciones por satélite se ven afectadas por la humedad y diversas formas de precipitación (como lluvia o nieve) en la ruta de la señal entre los usuarios finales o estaciones terrestres y el satélite utilizado. Esta interferencia con la señal se conoce como atenuación por lluvia . Los efectos son menos pronunciados en las bandas de baja frecuencia 'L' y 'C', pero pueden volverse bastante severos en las bandas de alta frecuencia 'Ku' y 'Ka'. Para los servicios de Internet por satélite en áreas tropicales con fuertes lluvias,  es común el uso de la banda C (4/6 GHz) con un satélite de polarización circular. ^{[ 51 ]} Las comunicaciones por satélite en la banda Ka ₍ 19/29  GHz) pueden utilizar técnicas especiales como amplios márgenes de lluvia , control adaptativo de potencia de enlace ascendente y tasas de bits reducidas durante la precipitación.

Los márgenes de lluvia son los requisitos adicionales del enlace de comunicación necesarios para tener en cuenta las degradaciones de la señal debidas a la humedad y la precipitación, y son de suma importancia en todos los sistemas que operan en frecuencias superiores a 10  GHz. ^{[ 52 ]}

El tiempo de interrupción del servicio puede reducirse aumentando el tamaño de la antena parabólica para captar una mayor cantidad de señal en el enlace descendente y, además, proporcionar una señal más potente en el enlace ascendente. En otras palabras, aumentar la ganancia de la antena mediante el uso de un reflector parabólico de mayor tamaño es una forma de incrementar la ganancia general del canal y, por consiguiente, la relación señal/ruido (S/N), lo que permite una mayor pérdida de señal debido a la atenuación por lluvia sin que la relación S/N descienda por debajo de su umbral mínimo para una comunicación exitosa.

Las antenas parabólicas modernas para uso doméstico suelen ser bastante pequeñas, lo que reduce el margen de seguridad ante la lluvia o aumenta la potencia y el coste de la señal de bajada del satélite. Sin embargo, a menudo resulta más económico construir un satélite más caro y antenas para el consumidor más pequeñas y económicas que aumentar el tamaño de la antena para reducir el coste del satélite.

Se pueden utilizar grandes antenas parabólicas comerciales de 3,7  m a 13  m de diámetro para aumentar los márgenes de ganancia por lluvia y reducir el coste por bit mediante códigos de modulación más eficientes. Alternativamente, las antenas de mayor apertura pueden requerir menos potencia del satélite para lograr un rendimiento aceptable. Los satélites suelen utilizar energía solar fotovoltaica , por lo que la energía en sí no supone ningún coste, pero un satélite más potente requerirá paneles solares y componentes electrónicos más grandes y potentes, incluyendo a menudo una antena transmisora ​​de mayor tamaño. Los componentes más grandes del satélite no solo aumentan los costes de los materiales, sino también su peso, y, en general, el coste de lanzar un satélite a órbita es directamente proporcional a su peso. (Además, dado que los vehículos de lanzamiento de satélites [es decir, los cohetes] tienen límites específicos de tamaño de carga útil, aumentar el tamaño de algunas partes del satélite puede requerir mecanismos de plegado más complejos para componentes como los paneles solares y las antenas de alta ganancia, o bien la adquisición de un vehículo de lanzamiento más caro capaz de soportar una mayor carga útil).

Las portadoras moduladas pueden modificarse dinámicamente en respuesta a problemas de lluvia u otras deficiencias en el enlace mediante un proceso denominado codificación y modulación adaptativa (ACM). La ACM permite aumentar sustancialmente la velocidad de bits en condiciones normales de cielo despejado, incrementando la cantidad de bits por Hz transmitidos y, por lo tanto, reduciendo el costo total por bit. La codificación adaptativa requiere algún tipo de canal de retorno o retroalimentación, que puede ser por cualquier medio disponible, ya sea satelital o terrestre.

Se dice que dos objetos están dentro del alcance visual si se puede trazar una línea recta entre ellos sin ningún obstáculo, como una montaña. Un objeto que se encuentra más allá del horizonte está por debajo del alcance visual y, por lo tanto, puede resultar difícil comunicarse con él.

Para que el sistema funcione de forma óptima, normalmente se requiere una línea de visión completamente despejada entre la antena parabólica y el satélite. Además de ser susceptible a la absorción y dispersión por la humedad, la señal también se ve afectada por la presencia de árboles y otra vegetación en su trayectoria. A medida que la radiofrecuencia disminuye, por debajo de los 900  MHz, la penetración a través de la vegetación aumenta, pero la mayoría de las comunicaciones por satélite operan por encima de los 2  GHz, lo que las hace sensibles incluso a obstrucciones menores como el follaje de los árboles. La instalación de una antena parabólica en invierno debe tener en cuenta el crecimiento de la vegetación que aparecerá en primavera y verano.

Aunque exista una línea de visión directa entre la antena transmisora ​​y la receptora, las reflexiones de objetos cercanos a la trayectoria de la señal pueden disminuir la potencia aparente de la misma debido a cancelaciones de fase. La cantidad de señal que se pierde por una reflexión depende de la ubicación del objeto en la zona de Fresnel de las antenas.

El servicio de internet satelital bidireccional para hogares o consumidores implica el envío y la recepción de datos desde una terminal remota de muy pequeña apertura (VSAT) vía satélite hasta un puerto de telecomunicaciones central (telepuerto), que luego retransmite los datos a través de internet terrestre. La antena parabólica en cada ubicación debe estar orientada con precisión para evitar interferencias con otros satélites. En cada estación VSAT, la frecuencia de enlace ascendente, la velocidad de bits y la potencia deben configurarse con exactitud, bajo el control del proveedor de servicios.

Existen varios tipos de servicios de internet satelital bidireccional, incluyendo acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y canal único por portadora (SCPC). Los sistemas bidireccionales pueden consistir en terminales VSAT sencillas con una  antena parabólica de 60 a 100 cm y una potencia de salida de tan solo unos pocos vatios, destinadas a consumidores y pequeñas empresas, o en sistemas más grandes que ofrecen mayor ancho de banda. Estos sistemas se comercializan frecuentemente como "banda ancha satelital" y pueden costar entre dos y tres veces más al mes que los sistemas terrestres como ADSL . Los módems necesarios para este servicio suelen ser propietarios, aunque algunos son compatibles con varios proveedores. También son costosos, con precios que oscilan entre los 600 y los 2000 dólares estadounidenses.

El LNB bidireccional utilizado en la antena parabólica de SES Broadband cuenta con un transmisor y un LNB receptor de polaridad única, ambos operando en la banda K _u . El precio de los módems de SES Broadband oscila entre 299 € y 350 €. Este tipo de sistema generalmente no es adecuado para su uso en vehículos en movimiento, aunque algunas antenas pueden equiparse con un mecanismo automático de giro e inclinación para realinear la antena continuamente; sin embargo, estas son más caras. La tecnología para SES Broadband fue suministrada por la empresa belga Newtec.

Internet satelital portátil

módem satelital portátil

Estos dispositivos suelen tener la forma de una caja rectangular plana autónoma que debe orientarse en la dirección general del satélite. A diferencia de VSAT, la alineación no requiere una precisión extrema y los módems incorporan medidores de intensidad de señal para facilitar la correcta orientación del dispositivo. Los módems utilizan conectores comunes como Ethernet o USB. Algunos también integran un transceptor Bluetooth y funcionan como teléfono satelital. Además, suelen tener su propia batería, lo que permite conectarlos a un ordenador portátil sin agotar la batería del mismo. El sistema más común es el BGAN de INMARSAT : estos terminales tienen el tamaño aproximado de un maletín y ofrecen velocidades de conexión casi simétricas de entre 350 y 500 kbit/s. Existen módems más pequeños, como los de Thuraya , pero solo alcanzan una velocidad de 444 kbit/s en un área de cobertura limitada.  

Con un precio promedio de entre 5 y 7 dólares por megabyte, el internet satelital portátil suele ser más caro que otros modos de acceso a internet, ya que los módems generalmente cuestan entre 1000 y 5000 dólares. ^{[ 57 ]} Debido a esto, se usa con mayor frecuencia en vehículos que no tienen acceso a otros modos de acceso a internet, como los buques.

Internet vía teléfono satelital

Durante muchos años, los teléfonos satelitales han podido conectarse a Internet. El ancho de banda varía desde aproximadamente 2400 bit/s para los satélites de la red Iridium y los teléfonos basados ​​en ACeS hasta 15 kbit/s de subida y 60 kbit/s de bajada para los terminales Thuraya . Globalstar también proporciona acceso a Internet a 9,6 kbit/s; al igual que Iridium y ACeS, se requiere una conexión telefónica y se factura por minuto. Sin embargo, tanto Globalstar como Iridium planean lanzar nuevos satélites que ofrecerán servicios de datos permanentes a tarifas más altas. Con los teléfonos Thuraya, también es posible la conexión telefónica de 9,6 kbit/s; el servicio de 60 kbit/s está siempre activo y se factura al usuario por los datos transferidos (aproximadamente 5 dólares por megabyte ). Los teléfonos se pueden conectar a una computadora portátil u otra computadora mediante una interfaz USB o RS-232 . Debido al bajo ancho de banda, navegar por internet con este tipo de conexión es extremadamente lento, pero resulta útil para enviar correos electrónicos, datos Secure Shell y utilizar otros protocolos de bajo ancho de banda. Dado que los teléfonos satelitales suelen tener antenas omnidireccionales, no se requiere alineación siempre que haya línea de visión directa entre el teléfono y el satélite.     

Los sistemas de internet satelital terrestre unidireccional se utilizan con el acceso a internet convencional por línea telefónica , donde los datos de salida ( subida ) viajan a través de un módem telefónico , pero los datos de bajada se envían vía satélite a mayor velocidad. En EE. UU., se requiere una licencia de la FCC solo para la estación de enlace ascendente; no se requiere licencia para los usuarios.

Otro tipo de sistema de Internet satelital unidireccional utiliza el Servicio General de Radio por Paquetes (GPRS) para el canal de retorno. ^{[ 58 ]} Al usar GPRS estándar o EDGE ( Enhanced Data Rates for GSM Evolution ), los costos se reducen para obtener velocidades efectivas más altas si el volumen de subida es muy bajo, y también porque este servicio no se cobra por tiempo, sino por volumen subido. GPRS como retorno mejora la movilidad cuando el servicio es proporcionado por un satélite que transmite en el rango de 100 a 200  kW. Usando una antena parabólica de 33 cm de ancho, una computadora portátil y un teléfono GSM con GPRS , los usuarios pueden obtener banda ancha móvil satelital. 

Los sistemas de Internet satelital de transmisión unidireccional se utilizan para la distribución de datos, audio y video basados ​​en el Protocolo de Internet ( IP) . En Estados Unidos, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) solo requiere una licencia para la estación de enlace ascendente, no para sus usuarios. Cabe destacar que la mayoría de los protocolos de Internet no funcionan correctamente en acceso unidireccional, ya que requieren un canal de retorno. Sin embargo, el contenido de Internet, como las páginas web, aún puede distribuirse a través de un sistema unidireccional mediante su almacenamiento local en los equipos de los usuarios finales, aunque no es posible una interactividad completa. Esto es similar al contenido de televisión o radio, que ofrece poca interfaz de usuario.

El mecanismo de transmisión puede incluir compresión y corrección de errores para garantizar la correcta recepción de la señal unidireccional. Los datos también pueden retransmitirse periódicamente, de modo que los receptores que no lo hayan logrado previamente tengan nuevas oportunidades para intentar la descarga.

Los datos también pueden estar cifrados, de modo que, si bien cualquiera puede recibirlos, solo determinados destinatarios pueden descifrarlos y utilizarlos. Los usuarios autorizados solo necesitan una clave de descifrado corta o un dispositivo de código variable automático que utiliza su propio mecanismo de sincronización independiente y de alta precisión para descifrar los datos.

En su informe publicado en febrero de 2013, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) destacó avances significativos en el rendimiento de Internet por satélite. El informe de la FCC, titulado «Measuring Broadband America» (Medición de la banda ancha en Estados Unidos), también clasificó a los principales proveedores de servicios de Internet (ISP) según su grado de cumplimiento de las velocidades anunciadas. En esta categoría, Internet por satélite lideró la lista, con un 90 % de los suscriptores que experimentaron velocidades un 140 % superiores a las anunciadas. ^{[ 60 ]}

Gran parte de la lentitud asociada con Internet satelital se debe a que, para cada solicitud, se deben completar muchos viajes de ida y vuelta antes de que el solicitante pueda recibir datos útiles. ^{[ a ]} Las pilas IP y los proxies especiales también pueden reducir la latencia al disminuir el número de viajes de ida y vuelta o al simplificar y reducir la longitud de las cabeceras del protocolo. Las tecnologías de optimización incluyen la aceleración TCP , la precarga HTTP y el almacenamiento en caché DNS , entre muchas otras. Consulte el estándar de Especificaciones del Protocolo de Comunicaciones Espaciales (SCPS), desarrollado por la NASA y ampliamente adoptado por proveedores de software y equipos comerciales y militares en el mercado.

El satélite WINDS fue lanzado el 23 de febrero de 2008. El satélite WINDS se utiliza para proporcionar servicios de internet de banda ancha a Japón y a diversas localidades de la región Asia-Pacífico. El satélite ofrece una velocidad máxima de 155  Mbit/s de bajada y 6  Mbit/s de subida a los hogares con una  antena de apertura de 45 cm, y una  conexión de 1,2 Gbit/s a las empresas con una antena de 5 metros. ^{[ 61 ]} Ha llegado al final de su vida útil prevista.

SkyTerra-1 fue lanzado a mediados de noviembre de 2010, abasteciendo a Norteamérica, mientras que Hylas-1 fue lanzado en noviembre de 2010, con destino a Europa. ^{[ 62 ]}

El 26 de diciembre de 2010, se lanzó el satélite KA-SAT de Eutelsat . Este satélite cubre el continente europeo con 80 haces puntuales: señales focalizadas que abarcan un área de varios cientos de kilómetros a través de Europa y el Mediterráneo. Los haces puntuales permiten reutilizar eficazmente las frecuencias en múltiples regiones sin interferencias. El resultado es una mayor capacidad. Cada uno de los haces puntuales tiene una capacidad total de 900  Mbit/s y el satélite completo tendrá una capacidad de 70  Gbit/s. ^{[ 62 ]}

ViaSat-1 se lanzó el 19 de octubre de 2011 desde Baikonur, Kazajistán, ofreciendo  una capacidad de transmisión total de 140 Gbit/s a través del servicio de Internet Exede . Los pasajeros de JetBlue Airways pueden usar este servicio desde 2015. ^{[ 63 ]} El servicio también se ha extendido a United Airlines , American Airlines , Scandinavian Airlines , Virgin America y Qantas . ^{[ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]}

El satélite EchoStar XVII fue lanzado el 5 de julio de 2012 por Arianespace y se colocó en su órbita geosíncrona permanente de 107,1° de longitud oeste, prestando servicio a HughesNet . Este satélite _de  banda K a tiene una capacidad de transmisión de más de 100 Gbit/s. ^{[ 67 ]}

En 2015 y 2016, el Gobierno australiano lanzó dos satélites geoestacionarios Sky Muster para proporcionar internet a los australianos de zonas rurales y a los residentes de Territorios Externos, como la Isla Norfolk y la Isla Christmas . ^{[ 68 ]}

En 2006 ^{[ 69 ]} y 2015, ^{[ 70 ]} la empresa argentina ARSAT lanzó los satélites ARSAT-1 y ARSAT-2 , respectivamente. Proporcionando acceso a internet y televisión a lugares remotos en su país de origen.

Desde 2013, la constelación de satélites O3b (en órbita terrestre media a una altitud de 8063 km) afirma una latencia de ida y vuelta de extremo a extremo de 140  ms para servicios de datos. Desde 2024, la constelación O3b mPOWER de próxima generación ha estado operando en paralelo en MEO, ofreciendo decenas de Mbps a varios Gbps por servicio con una latencia de aproximadamente 150  ms ^{[ 71 ].}

A partir de septiembre de 2024, 6426 satélites Starlink orbitan la Tierra. A septiembre de 2024, Starlink tiene más de 4 millones de suscriptores. ^{[ 72 ] [ 73 ] [ 74 ]} Hay 648 satélites Oneweb en órbita terrestre baja. ^{[ 75 ]}