LE RETI SATELLITARI
MORENA CARCAVALE
INTODUZIONE
…..Un po’ di storia
Le sempre maggiori richieste di banda da parte degli utenti
collegati in rete hanno evidenziato i problemi della realizzazione
di un cablaggio a banda larga che collegasse tutti i possibili
utenti. Le principali problematiche connesse ad una diffusione
della rete a banda larga risultano essere:
- costo proibitivo
- impossibilità di una totale copertura su base geografica
- disagi per la popolazione se effettuato in zone densamente
popolate
- costo elevato se effettuato in aree scarsamente popolate (zone
rurali)
- capacità di banda praticamente fissata all'atto del cablaggio
- complessità eccessiva per realizzare trasmissioni broadcast
- impossibilità di coprire le esigenze dei clienti mobili
Per eliminare queste problematiche è stata realizzata l'idea
dell'integrazione fra cablaggio e uso di reti wireless, in particolare
con utilizzo della tecnologia SATELLITARE.
I PRIMI ESPERIMENTI…..
Come primo esperimento di rete satellitare furono i palloni
metereologici metallizzati senza però riscontrare un grande
successo.
In un secondo momento , invece, a partire da esperimenti della
NASA, di far riflettere i segnali da un satellite già presente in
orbita:la luna;questo avveniva verso la fine degli anni cinquanta.
Tutto ciò ha dato il primo impulso allo sviluppo dei sistemi di
comunicazione satellitare che hanno avuto il proprio successo
ufficiale nel 1962, con il lancio del primo satellite artificiale per
telecomunicazioni.
I satelliti di prima generazione sono quelli
cosidetti bent-pipe, cioè tubo curvato, che
creano quindi, un semplice canale non rettilineo
fra due stazioni a terra. La loro funzione è
esclusivamente quella di ripetitori di microonde:
diversi trasponditori in entrata che ritrasmettono
il segnale su un’altra frequenza per evitare
interferenza con il segnale in arrivo.
Oggi i nuovi satelliti consentono comunicazioni
bidirezionali ad alta velocità.
Inoltre, grazie al sistema OBP, si potrà garantire la
connessione diretta tra tutti i terminali (connettività a rete
magliata a singolo "hop") evitando così l'uso di stazioni di
accesso a costo elevato .
…….Ricapitolando
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Palloni metereologici
Esperimenti NASA
Primi satelliti artificiali
Bent-pipe
Satelliti bidirezionali con sistema OBP
LE FUNZIONI E I VANTAGGI….
Con i satelliti è possibile trasmettere qualsiasi forma di messaggio: dati,
televisione, messaggi vocali. Ed è possibile comunicare tra due qualsiasi punti
della Terra. Uno dei nodi più importanti della rete globale di comunicazione
via satellite si trova in Italia, nella Piana del Fucino (in provincia dell'Aquila)
ed è gestito dalla società Nuova Telespazio.
Una vasta gamma di servizi di comunicazione voce/dati/video può essere
trasmessa
tramite
gli
standard
DVB/MPEG
e
DVB-RCS.
Le nuove reti satellitari sono rivolte agli Operatori Satellitari, agli Operatori di
Telecomunicazioni e ai Service Providers e offrono connessioni Internet ad
alta velocità ed alta qualità, TV interattiva e Reti Private Virtuali
La nuova generazione di satelliti porterà i seguenti vantaggi:
 Alta velocità
 Collegamento bidirezionale
 Accesso diretto al satellite
 Qualità del servizio garantita e gestita dall’ Operatore
 Copertura dell'Europa e Bacino del Mediterraneo
COS’E’ UNA RETE SATELLITARE?
Tra le possibilità di rete che esistono, c’è quella satellitare.
Questa rete adopera per la comunicazione il “Satellite”, che si trova
in orbita, che non è altro che un ripetitore di microonde che riceve il
segnale ad una certa frequenza, lo amplifica e lo ritrasmette ad
un’altra frequenza, sempre però su uno stesso canale. Tutto questo
per non avere il problema delle interferenze, perché se sta arrivando
un segnale su una banda di frequenza, mentre questo è già occupato,
accade che ci siano interferenze tra i due segnali. Il segnale che viene
trasmesso può essere diffuso in broadcast, per tutta la rete, oppure
può coprire solo una determinata area; e se nella rete broadcast è
richiesta la segretezza nella trasmissione si può ricorrere all’ uso della
crittografia.
Le comunicazioni satellitari
viaggiano su frequenze molto
elevate dette quindi
(microonde), però i
maggiori problemi a cui si va
incontro sono la perdita della
maggior parte del segnale a
causa della grande distanza
che intercorre tra una
stazione terrestre e l’orbita in
cui c’è il satellite.
TIPOLOGIE DI RETI SATELLITARI
Reti ibride
Una rete ibrida è quella rete che consente la circolazione di un flusso
di dati per mezzo di tecnologie differenti: telefonia satellitare,
terrestre o mobile, in modo trasparente. Dato che ciascuna
tecnologia presenta caratteristiche differenti, è necessario
considerare un protocollo di trasmissione standard.
L’utilità di questo tipo di reti diventa particolarmente evidente se
esaminiamo il funzionamento dell’ARR (Automatic-Repeat-Request) in
una comunicazione satellitare. Il ricevente deve sollecitare la
ritrasmissione di un pacchetto di dati; ma invece di adoperare un
caro e lento collegamento satellitare, con un rete di tipo ibrido, il
dispositivo ricevente invia la richiesta per la ri-trasmissione per
mezzo di un collegamento terrestre, con risparmio in termini di
tempo e di costo della trasmissione.Protocollo maggiormente
utilizzato in tutto il mondo è il TCP/IP.
SISTEMI SATELLITARI
ATM
Due sono le grandi qualità che rendono l’ATM
(Asynchronous Transfer Mode) una tecnologia ottimale
per l’impiego sui sistemi satellitari e reti ibride. In primo
luogo, vi è l’asincronia della stessa tecnologia. E in
secondo, bisogna sottolineare la possibilità di
variazione della velocità di trasmissione. Vi sono, però,
degli inconvenienti, derivanti soprattutto dai problemi
di congestione e di feedback in aree di copertura
eccessivamente grandi.
SATIN
L’obiettivo di SATIN è la creazione di una rete,
in grado di incorporare reti di comunicazione
locali, in aree metropolitane o grandi, RDSI a
banda larga, AIN (Advanced Intelligent
Networks), e PCS (Personal Communication
Services), via ATM su satellite, in modo
totalmente trasparente per l’utente.
VSAT
VSAT
oggi indica le moderne unità di
comunicazione satellitare palmare, tra cui i
telefoni GPS, Inmarsat, ma anche altri servizi di
telecomunicazioni satellitare mediante terminale
mobile.
Classi orbitali
GEO:
I satelliti di notevole importanza sono i”GEOSINCRONI” o
Geostazionari,che ruotano alla stessa velocità della Terra e rimangono
in una posizione stazionaria, fissa, rispetto ai trasmettitori e ricevitori
delle stazioni terrestri.
Quindi il satellite sembra rimanere fisso in quanto ruota insieme alla
terra con lo stesso periodo di rotazione, coprendo sempre una stessa
area. Per ottenere questo effetto è necessaria una distanza di circa
35800 Km dalla superficie della terra su un piano passante per
l’equatore. L’altitudine del satellite approssima la lunghezza della
circonferenza
terrestre.
La distanza dei satelliti in orbita geostazionaria causa però una delle
maggiori restrizioni delle comunicazioni satellitari. I segnali radio
trasmessi verso un satellite viaggiano alla velocità della luce (300.000
Km/s); a quella velocità essi impiegano approssimativamente 125
millisecondi per raggiungere il satellite ed altrettanti per ritornare sulla
terra. Questo ritardo complessivo di 250 millisecondi (un quarto di
secondo) nella propagazione del segnale è molte volte superiore al
ritardo per un segnale trasmesso attraverso qualunque altro link
terrestre.
MEO:
I satelliti MEO (Medium Earth Orbit)
orbitano ad una distanza di 10.000-12.000 Km
rispetto alla superficie terrestre ed il tempo
impiegato per compiere un’orbita completa sale
a circa 6 ore. In questo caso l’area di copertura
di ogni satellite è molto più estesa e per garantire
la copertura globale ad ogni istante bastano 10 12 satelliti.
LEO:
I satelliti LEO (Low Earth Orbit), orbitano ad
un’altitudine di 500-2.000 chilometri dalla terra con un
tempo di orbita di circa 100 minuti. La comunicazione
da terra con un singolo satellite orbitante è possibile
solo per circa 10 minuti, dopo i quali un altro satellite
deve provvedere all’interconnessione. In altri termini
un'area terrestre non è sempre illuminata dallo stesso
fascio dello stesso satellite. Così per assicurare la
copertura in ogni momento ed in ogni luogo sono
necessarie costellazioni di 25 - 75 satelliti.
LIVELLO FISICO
La banda usata per le trasmissioni satellitari può essere utilizzata per
un’ unica comunicazione o suddivisa in più canali con la tecnica FDM
o TDM:
FDM: divide l’ intera banda in bande di frequenza fissate.
TDM: assegna slot di tempo alle varie stazioni che devono
trasmettere.
Un esempio è l’ACTS(Advanced Communication Technology
Satellite) che usa 4 canali TDM indipendenti, ogni slot di ogni canale
permette di trasportare 64bit e di utilizzare un canale vocale di 64kbps.
Se il numero delle stazioni è piccolo i canali o gli slot possono essere
allocati in maniera statica o dinamica.
L’assegnazione dinamica avviene quando si tratta di un canale
multiaccesso, ovvero si deve cercare di diminuire il problema
dell’accesso contemporaneo di più stazioni ad un unico canale,
soprattutto per quanto riguarda il canale di salita.
Infatti solo in questa situazione, quando si effettua una trasmissione
verso il satellite, c’è la possibilità di collisioni all’interno dello stesso
slot, dato che il canale di discesa ha come solo mittente il satellite.
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L’ACTS propone due metodi per l’allocazione degli
slot:
L’accesso alla rete satellitare lo si fa usando l’aloha slot,le
stazioni competono per avere gli slot,e quando una
trasmissione ha successo alla stazione viene assegnato
lo slot.
Si può utilizzare il metodo a prenotazione in cui ogni
frame contiene uno slot suddiviso in vari sottoslot,
quando una stazione vuole trasmettere prova a farlo in
un sottoslot, se riesce la comunicazione si prenota lo
slot successivo.
IRIDIUM
Successivamente avvenne la volta di Iridium, primo sistema di comunicazione
globale per la telefonia mobile lanciato nel 1998. Gli apparecchi
commercializzati compatibili con il sistema Iridium erano inizialmente due,
entrambi dual mode (cellulare/satellitare) e prodotti rispettivamente da
Motorola e Kyocera.
Il prodotto offerto permetteva di comunicare mediante servizi di voce, datafax (limitati a 2400bps) e messaggi. I clienti del consorzio dovevano essere
dotati di un costoso telefono dual mode: ad ogni chiamata, il telefono provava
a connettersi alla rete Gsm locale. Se ne trovava una abilitata (in Italia, per
esempio, quella Tim), vi si connetteva - il cliente doveva pagare delle salate
tariffe di roaming. Altrimenti si connetteva alla rete satellitare di Iridium,
pagando tariffe ancora più alte: circa 10.000 lire al minuto per telefonate alla
rete fissa o mobile.
Ma nel marzo 2000 il consorzio Iridium dichiarò bancarotta e il giorno 17
cessò ufficialmente il servizio. Troppo costoso? Sovrastima dei possibili
clienti? Cattive scelte manageriali? Un po’ tutti e tre i motivi.
Gli impianti e la tecnologia Iridium furono acquistati dalla società Iridium
Satellite LLC, che si prefissò di ridurre i costi in modo drastico e di fornire un
servizio di grande qualità tecnica.
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La copertura globale della rete IRIDIUM viene fornita da una costellazione
di 66 satelliti a bassa quota (780 Km dalla superficie terrestre) eliminando
il ritardo tipico dei satelliti geostazionari. I satelliti sono posizionati su 6
piani orbitali ed ogni piano orbitale contiene 11 satelliti operativi ed 1
satellite di riserva.
La progettazione della rete è stata effettuata da Motorola, che ha creato
nel 1989 la Motorola Satellite Communications Division (SATCOM)
con sede a Chandler in Arizona, appositamente per sviluppare questo
progetto. All’interno dello stabilimento SATCOM sono sistemati:
l’Iridium Satellite Control Facility (per il controllo e la gestione dei
satelliti da terra nella fase di test)
l’Antenna Compound (area chiusa contenente l’antenna di grosse
dimensioni)
l’Integration and Test Laboratory (in cui vengono testati l’hardware, il
software ed ogni componente del sistema Iridium)
il Satellite Manufacturing Centre (centro in cui vengono assemblati i
satelliti).
....Negli ultimi anni sono stati presentati altri
progetti di reti radiomobili satellitari, tutti con
un numero inferiore di satelliti e senza crosslink tra questi. Ogni satellite di Iridium, a
differenza delle altre reti satellitari in cui i satelliti
fungono da semplici ripetitori, non sarà
collegato solo con le stazioni di terra e con i
terminali mobili, ma sarà interconnesso anche
con altri 4 satelliti, formando un vero e proprio
network.
TARIFFE TELEFONIA SATELLITARE
Collegamenti in uscita
a
Zona 1
Zona 2
Zona 3
da
Zona 1
2,85
2,85
2,85
Zona 2
2,85
2,85
2,85
Zona 3
4,67
4,67
2,85
6,00
6,00
6,00
Collegamenti in entrata
SMS
Inviare
Ricevere
Zona 1
0,38
0,00
Zona 2
0,66
0,00
Zona 3
0,66
0,00
INTERNET SATELLITARE
La soddisfacente richiesta di un’ottimale navigazione in
internet è stata garantita dalle prestazioni del satellite.
Il mezzo satellitare permette una risposta rapida ed
universale per la connettività ad alta velocità.
C’è da ricordare che le trasmissioni satellitari vengono
utilizzate anche per il collegamento via Internet.
Per questo bisogna installare un’antenna parabolica e
collegare al computer un modem satellitare.In questo
campo, il primo servizio satellitare offerto è stato
quello della società NetSystem (FreeAdsl),funziona in
modo unidirezionale:l’utente riceve tutte le
informazioni dal satellite, ma per inviare informazioni
può farlo usando la semplice linea telefonica.
Esistono però anche connessioni bidirezionali, molto
più costose dell’ADSL, ma utili nelle zone in cui non è
utilizzabile l’ADSL.
La sua copertura di intere
regioni e le sue condizioni
economiche, divenute oggi
di facile accesso, ne fanno
lo strumento migliore di
comunicazione tra quelli
conosciuti oggi conosciuti.
Una soluzione basata sul satellite può scavalcare le
infrastrutture terrestri (fibra, coassiali, doppini, ecc.)
realizzando un collegamento diretto tra gli utenti e gli
host server. Abilitando servizi IP di tipo multicast, ISP
(Internet Service Provider) e NAP (Network Access
Point) possono fornire servizi avanzati, migliorare i
tempi di accesso alla rete, personalizzare servizi ed
offerte, aumentare le revenue.
La tecnologia prevede sia protocolli di accesso TCP/IP,
sia UDP/IP: il primo come protocollo orientato alla
connessione (punto-punto virtuale, internet access), il
secondo come protocollo connectionless per l'offerta di
servizi video broadcast, video-on-demand (multicast) e
monitoring.
I Punti di Forza
La soluzione satellitare è da considerarsi
particolarmente efficace per svariati
motivi:
- Indipendenza dalla distribuzione
geografica delle sedi.
- Accesso ad Internet e comunicazioni dati
fino a 4 volte più veloci della ADSL.
- Tipologia di collegamento sempre attivo
(always on) con costi basati su canoni
"flat".
- Velocità ed Omogeneità in termini di
apparati, installazione e gestione.
- Uso efficiente e flessibile della banda,
attuale e futura.
COSTI INTERNET SATELLITARE
Il sistema “flat” permette a ogni utente di navigare
liberamente su internet ricevendo dati (download) o
mandando dati (upload) usando la miglior
combinazione possibile di connettività satellitare
e/o terrestre su numero verde. In pratica, in base a
quelle che sono le condizioni web e ambientali al
momento
rilevate,
l'utente
può
decidere
autonomamente se preferire la connessione satellitare,
o quella terrestre su numero verde, oppure entrambe.
La commutazione può avvenire mentre si è collegati, in
pochissimi istanti. Tutto ciò permette massima
convenienza (quindi costi minimi) e massima
velocità operativa (anche oltre ADSL) senza dover
tenere sempre impegnata la linea telefonica.
Non c'è alcun limite di traffico internet. Solo
per quanto riguarda la durata di connessione
terrestre su numero verde, c'è un "idle" di
sicurezza che interviene automaticamente dopo
circa 6 minuti di completa inattività dell'utente
(cioè solo se non naviga nè trasmette nè riceve
dati). Nessun "idle" nè limitazione invece per
quanto riguarda la connessione satellitare (quindi
via satellite si sta connessi 24 ore su 24 anche se
non si fa assolutamente nulla).
Il punto-multi-punto (PMP)
Reti satellitari punto-multi-punto (PMP) consistono in collegamenti
radio via satellite in cui ciascun utente remoto deve stabilire una
connessione bidirezionale o unidirezionale contemporanea, con più
utenti dello stesso gruppo o di gruppi diversi.
Il collegamento PMP può avvenire in modo paritetico tra tutti gli
utilizzatori o in modo accentrato, in cui una stazione ha il ruolo di
centro stella e le altre stazioni il ruolo di unità remote che colloquiano
con questa.
Le tecnologie di PMP si dividono per prestazione e tipologia di servizi e
sono:
- Sistemi Star a doppio salto
- Sistemi Meshed a singolo salto
Servizi
I servizio offerti da questa tecnologia
sono principalmente i seguenti:

Collegamenti LAN-to-LAN, ovvero
interconnessione dati tra reti remote
e geograficamente distanti.

Telefonia e comunicazioni intra-sede,
in cui tutto il traffico interno viene
trasmesso sulle linee satellitari senza
passare da operatori esterni.

Applicazioni video, quali video
conferenza, tele sorveglianza remota,
o broadcast tv interna.
Aggiornamento di database ed
applicativi di società multisedi ed
estere

FINE PRESENTAZIONE