Articolo 1 – Il satellite tra Tlc e Web

Negli ultimi anni abbiamo assistito a una escalation dell’uso del satellite. Già da tempo sentiamo parlare di internet via satellite, trasmissioni dati via satellite, servizi interattivi. Ma quali sono i vantaggi e le potenzialità di sviluppo di questo attore sullo scenario dell’Itc? Quali sono i punti di forza e i contesti in cui è possibile applicare a ragion veduta la tecnologia satellitare nel mondo delle telecomunicazioni? La storia di Iridium ci insegna che il satellite, come tutti gli strumenti, va usato nel rispetto dei rapporti costi benefici e che nell’attuale contesto non si può pensare ad un’unica tecnologia in grado di coprire tutte le esigenze di un dato settore, ma la carta vincente risulta essere molto spesso un mix tecnologico ben bilanciato. Se vogliamo fare un’analisi delle potenzialità del satellite, va innanzitutto osservato che ne esistono differenti tipi e le distinzioni fondamentali si giocano sulle orbite in cui sono posizionati e sulle frequenze che utilizzano per trasmettere.

Orbite e frequenze
distinguono i satelliti

Per quanto riguarda le orbite queste vengono distinte in GEO (GEOstationary orbital ring), MEO (Medium Earth Orbit) e LEO (Medium Earth Orbit). Le orbite di tipo GEO sono posizionate a 36.000 km. di altezza, e quindi i satelliti geostazionari appaiono immobili nella loro posizione del cielo, non richiedendo alcun meccanismo di tracking (inseguimento del satellite da parte dell’apparecchiatura ricevente); di contro c’é il fatto che, considerata la distanza che il segnale deve percorrere, siamo in presenta di un ritardo di circa un quarto di secondo per ogni “hop” terra-satellite-terra. Le orbite MEO sono quelle che si posizionano tra i 10.000 e i 16.000 km dalla superficie terrestre e pertanto i satelliti che vengono posizionati in queste orbite devono avere una velocità superiore alla velocità di rotazione della terra. Per questa ragione appaiono in movimento nel cielo, per cui risulta necessario farli “inseguire” dalle antenne terrestri con meccanismi di tracking automatico e le stazioni di terra devono commutare da un satellite all’altro per mantenere operativa la sessione. Naturalmente il ritardo del segnale, da 30 a 50 ms per ogni hop, risulta inferiore al caso precedente. Le orbite LEO variano tra i 290 e i 1.600 km di altezza, il che limita il tempo di visibilità dei satelliti posizionati in queste orbite a un periodo compreso tra i 10 e 20 minuti, con conseguente necessità di tracking e switching. In compenso il ritardo del segnale viene contenuto nei 10 ms per hop. Per quanto riguarda le frequenze, queste vengono raggruppate in bande, a cui sono asseganti range misurati in GHz.: L (da 0,5 a 2 GHz), S (da 2,4 a 3,5 GHz), C (da 4 a 8 GHz), X (da 7,25 a 8,4 GHz), Ku (da 10,7 a 18,1 GHz), Ka (da 18 a 31 GHz), V (da 36 a 51,4 GHz) e W (da 75 a 110 GHz). Ovviamente quanto più alta è la frequenza, tanto maggiore è la larghezza di banda del canale trasmissivo, tanto minore è la lunghezza d’onda e quindi la dimensione che necessitano le antenne riceventi.
Da quanto visto fino a ora emerge il problema fondamentale dell’uso del TCP/IP tramite satellite. Dato che ogni pacchetto viene trasmesso dopo l’arrivo dell’ACK (conferma) relativo al pacchetto precedente, il ritmo di trasmissione dati viene proporzionalmente ritardato, poiché ogni singolo hop introduce i ritardi precedentemente illustrati. Questo si traduce in una banda passante effettiva del collegamento significativamente inferiore a quella teorica. Come alternativa a questo tipo di problema relativo al TCP/IP è l’adozione, laddove possibile, del protocollo UDP.

I servizi realizzabili
via satellite

I servizi offerti via satellite sono: FSS, DTH e DARS, offerti dai satelliti GEO; SI offerto dai satelliti MEO e LEO; MTSS e MMSS offerti da satelliti posizionati in una qualsiasi orbita.
Gli FSS (Fixed Satellite Services) sono i servizi di broadcast tradizionali offerta di operatori quali Eutelsat, SES-Astra, IntelSat-Comsat, PanAmSat, Loral Skynet, e che prevalentemente sfruttano le bande C e Ku. Questi servizi vengono offerti da setelliti con varie potenze e dimensioni; per quelli di grande potenza, si possono effettuare collegamenti con gli utenti utilizzando antenne paraboliche di diametro inferiore ai 90 cm. Attraverso sistemi quali: V-SAT, Direct-PC e eventuali set-top-box intelligenti.
I DTH (Direct To Home) sono i tipici servizi di trasmissione analogica o digitale di centinaia di canali televisivi su transponder di satelliti per FSS di alta potenza, utilizzando prevalentemente la banda di frequenza K. La ricezione avviene tramite le classiche antenne paraboliche domestiche di piccole dimensioni e un ricevitore di tipo set-top-box, che demodula e codifica i segnali, inviandoli al televisore. Interessante la possibilità di utilizzare bande disponibili tra i canali televisivi per veicolare dati in modalità broadcast o multicask, servizio offero in Italia da Skydata.
I DARS (Digital Audio Radio Services), non ancora disponibili in Italia, equivalgono ai DTH: il segnale viene ricevuto direttamente da apparecchi radio dedicati, che integrano tutte le funzioni necessarie, fornendo una qualità di suono ai massimi livelli dell’audio digitale, particolarmente adatto alle autoradio.I SI (Satellite Imaging) sono servizi specifici di immagini topografiche trasmesse da satelliti LEO e forniti in Italia da Telespazio, che sono stati resi disponibili recentemente a seguito della cessazione del loro uso per scopi militari. Gli MTSS (Mobile Telephony Satellite Services) sono mirati a fornire i servizi di telefonia mobile. Quelli da satelliti GEO lavorano con terminali per navi o trasportabili in valigetta con antenne paraboliche con diametri compresi tra i 30 e i 40 cm, offrono una copertura a livello mondiale e sono offerti in Italia da Telespazio e Telemar. Quelli da satelliti MEO e LEO usano terminali mobili tipo telefono cellulare dotato di antennina omnidirezionale, che evita la necessità del tracking. Offerti da Globalstar, hanno coperture macroregionali (per esempio tutta l’Asia e l’Europa) o mondiali. Gli MMSS (Multi Media Satellite Services) offrono trasmissione dati a larga banda, anche on demand, per supportare servizi multimediali come l’accesso a Internet, la realizzazione di intranet e videoconferenze. Allo stato attuale vengono utilizzati, per questo tipo di servizi i satelliti GEO usati per FSS e DTH. Gli operatori presenti in Italia, oltre a quelli che offrono FSS, sia direttamente che attraverso Telespazio, sono TV-Files e Netsystem.com. Per superare, almeno in parte, il problema del ritardo e per ridurre le potenze a bordo, e quindi i costi, si dovrebbe incominciare a breve a utilizzare, a questo scopo, anche i satelliti MEO e LEO.

Modalità
di trasmissione dati

Si distinguono tre modalità di trasmissione dati via satellite a banda larga: broadcast, unicast e multicast.
La prima è la modalità che tutti conosciamo e in cui la trasmissione avviene “erga omnes”, in perfetta analogia con le trasmissione televisive. È possibile in questo modo avere un numero illimitato di utenti, che elaborano localmente i dati ricevuti (ovviamente tutti gli utenti ricevono gli stessi dati), il che permette di scaricare il costo del canale trasmissivo a larga banda su un numero elevato di utenti. Soluzione tipica per applicazioni “push” può essere sfruttata efficacemente sia in ambito B2B che, in modo adeguato, B2C. Sul versante esattamente opposto la soluzione unicast, dove un canale viene dedicato al singolo utente. Si caratterizza, come evidente, da un costo estremamente elevato, ragion per cui va considerata in opportuni contesti di B2B. Al di là del mero problema di costo, la diffusione a livello consumer di una soluzione di questo tipo appare al momento difficilmente percorribile in quanto, per trasmettere un flusso da 2 Mbps, necessario per esempio per lo streaming video, a centomila utenti (dato che, con una certa approssimazione, può considerarsi massa critica), considerato il fatto che un transponder veicola 16 flussi a questa velocità, occorrerebbero più di 6.000 transponder e di conseguenza la disponibilità di più di 350 satelliti. Come modalità intermedia troviamo il multicast, dove la trasmissione di un flusso di dati avviene per un numero predefinito di punti di aggregazione di utenti, come, per esempio, i POP degli ISP; questo permette di scavalcare tutta la rete Internet fino al POP, eliminando i colli di bottiglia.
È proprio su questo nuovo modello di distribuzione delle informazioni che stanno facendo il loro ingresso sul mercato i CDN (vedi riquadro).

Uno sguardo
al mercato italiano

Fino allo scorso anno, momento in cui si è registrata una forte accelerazione, la penetrazione dei pc, delle LAN e di Internet era stata significativamente inferiore in Italia rispetto agli altri maggiori paesi europei. Questo ha comportato una serie di conseguenze: la stesura di fibra ottica è partita in ritardo e ancor oggi è disponibile solo in alcune zone; non esistendo la TV via cavo mancano i cavi coassiali e per quanto concerne il rame esistono problematiche, spesso legate alla vetustità che relegano le tecnologie DSL solo ad alcune zone.
Di fronte a questo scenario è possibile che le soluzioni di tipo satellitare, la cui attuazione richiede tempi molto contenuti, soprattutto se paragonati con altre tecnologie, possano, insieme ad altre soluzioni di tipo wireless, diventare un’alternativa interessante. Per quanto riguarda il nostro prossimo futuro, l’Agenzia Spaziale italiana, varie università e industrie spaziali italiane, stanno studiando l’uso di frequenze in banda W per i servizi di Tlc. Il Progetto di ricerca DAVID (Data And Video Interactive Distribution) sperimenterà satelliti piccoli su orbite basse per raccogliere e rilanciare su satelliti in orbita GEO grosse moli di dati ad altissima velocità, per immetterli in Internet, allo scopo di superare le interferenze metereologiche da una parte e avere canali trasmessivi a larghissima banda dall’altra.
Il lancio del satellite, per cui si prevede una vita operativa di almeno due anni, è previsto per il 2004.