ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

Του συνεργάτη μας Γιάννη Πετσέλη

Οι αρχικές εφαρμογές των δορυφόρων αφορούσαν ουσιαστικά τη χρήση τους ως συμπληρωματικών στοιχείων στα ήδη υπάρχοντα επίγεια δίκτυα και συγκεκριμένα ως απλών επαναληπτών, που ο ρόλος τους ήταν να συνδέουν μακρινά σημεία λαμβάνοντας και επανεκπέμποντας τα σήματα του ενός προς το άλλο.

Στη συνέχεια, στις δορυφορικές εφαρμογές ............

κυριάρχησε η μετάδοση τηλεοπτικών προγραμμάτων σε παγκόσμιο επίπεδο, δίνοντας τη δυνατότητα στους χρήστες να παρακολουθούν τηλεοπτικά κανάλια που εξέπεμπαν σε πολύ μεγάλες από αυτούς αποστάσεις.
Την τελευταία δεκαετία και μετά από μια περίοδο αμφισβήτησης των δορυφόρων από τα τεράστιας χωρητικότητας υποβρύχια καλώδια οπτικών ινών, ανέτειλε η εποχή των Δορυφορικών Κινητών Επικοινωνιών. Οι εξελίξεις στον τομέα αυτό υπήρξαν και συνεχίζουν να είναι ραγδαίες. Οι λόγοι γι αυτό δεν είναι δύσκολο να γίνουν κατανοητοί.

Όπως δείχνουν οι πιο πρόσφατες έρευνες διεθνών οργανισμών:
. Ο μισός από τον πληθυσμό της γης ζει περισσότερο από δυο ώρες μακριά από το κοντινότερο τηλέφωνο
. Τέσσερα δισεκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο είναι χωρίς προσωπική τηλεφωνική συσκευή και
. Πενήντα εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο βρίσκονται συνεχώς σε λίστες αναμονής για την απόκτηση τηλεφωνικής γραμμής με μέσο όρο αναμονής 1,5 χρόνο
Οι περισσοτερες από αυτές τις αναγκες δεν πρόκειται να καλυφτούν ποτέ, δεδομένου ότι το κόστος της απαιτουμένης υποδομής είναι απαγορευτικό. Αν σε αυτό προσθέσουμε την αδυναμία των σταθερών και κλασσικών κινητών δικτύων να καλύψουν το μεγαλύτερο μέρος της γης (ωκεανοί, έρημοι, βουνά )είναι φανερό γιατί το μέλλον των δορυφορικών κινητών επικοινωνιών είναι ευοίωνο.
Ιστορικά, το πρώτο πραγματικά παγκόσμιο δίκτυο κινητής τηλεφωνίας ονομαζόταν Marisat και αναπτύχτηκε το 1976 με τη χρησιμοποίηση γεωστατικών δορυφόρων (GEO). Οι τελευταίοι βρίσκονται σε τέτοιο ύψος και κινούνται με τέτοια ταχύτητα, ώστε να φαινονται ακίνητοι από ένα σταθμό εδάφους. Το 1979 ιδρύθηκε ένας παγκόσμιος δορυφορικός οργανισμός ο INMARSAT, που ανέλαβε και την εκμετάλλευση του Marisat. Στη συνέχεια ο INMARSAT προχώρησε στη δημιουργία νέων κινητών συστημάτων στηριζόμενος και πάλι σε γεωστατικούς δορυφόρους. Από το σημείο αυτό και μετά ξεκίνησε μια πραγματική κούρσα που οδήγησε στην ανάπτυξη πραγματικών δορυφορικών κινητών συστημάτων, προσιτών στο μέσο χρήστη με τηλεφωνικές συσκευές που έχουν φτάσει πλεον στα επίπεδα μεγέθους των απλών κινητών τηλεφώνων (GSM).
Σήμερα πλεον τα δορυφορικά συστήματα μπορούν να προσφέρουν πολλαπλές υπηρεσίες, εκτός της κλασσικής τηλεφωνίας όπως:
. Τηλεοπτικές υπηρεσίες στηριζόμενες στα νέα πρότυπα της ψηφιακής τηλεόρασης. Μεταξύ άλλων δυνατότητα παρακολούθησης πληρωμένων προγραμμάτων, ταινιών κτλ. (pay TV,Pay per view, Video on demand)
. Ταχυτάτη πρόσβαση στο ιντερνετ και εφαρμογές πολυμέσων
. Αμφίδρομες υπηρεσίες πολυμέσων όπως η τηλεϊατρική, η τηλεκπαιδευση και η τηλεεργασια.
Όλες αυτές οι εφαρμογές απαιτούν μεγάλες ταχύτητες μετάδοσης που σημαίνει μεγάλο εύρος ζώνης συχνοτήτων. Η ανάγκη αυτή οδήγησε στην κατασκευή δορυφορικών αναμεταδοτών και συστημάτων σε όλο και πιο υψηλές συχνότητες. Έτσι ξεκινώντας από την περιοχή των 4/6 GHZ (C ζώνη συχνοτήτων) έχουμε φτάσει σήμερα στη ζώνη των 20/30 GHZ (Ka ζώνη συχνοτήτων)
Στα παραπάνω πλαίσια έχει ξεκινήσει τα τελευταία χρόνια μια τεράστια προσπάθεια ανάπτυξης δικτύων δορυφόρων με σκοπό την παροχή υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας σε παγκόσμιο επίπεδο. Τα δίκτυα αυτά στηρίζονται κυρίως σε δορυφόρους χαμηλής τροχιάς (Low Earth Orbit-LEO satellites) και σε δορυφόρους μεσαίας τροχιάς (Medium Earth Orbit-MEO satellites).
Στη συνέχεια θα παρουσιαστούν μερικά από τα σημαντικότερα συστήματα κινητών δορυφορικών επικοινωνιών, που μόλις μπαίνουν η πρόκειται να μπουν σε υπηρεσία στο άμεσο μέλλον.

Δορυφορικό Σύστημα Κινητής Επικοινωνίας Iridium

Το πρώτο πραγματικό σύστημα παγκόσμιας κινητής επικοινωνίας που εμφανίστηκε ονομάστηκε Iridium και στηριζόταν σε έναν αστερισμό από 66 δορυφόρους χαμηλής τροχιάς. Η σχεδίαση του άρχισε το 1990 και την 1η Νοεμβρίου άρχισε η πλήρης εμπορική του εκμετάλλευση.
Το iridium παρέχει τη δυνατότητα επικοινωνίας φωνής, αποστολής μηνυμάτων, δεδομένων και φαξ με τη χρήση μιας και μόνο συσκευής με ένα ενιαίο αριθμό από οποιοδήποτε μέρος του κόσμου.
Στο δίκτυο του iridium εκτός από τους 66 δορυφόρους περιλαμβάνονται και 11 επίγειοι σταθμοί. Έτσι οι χρήστες επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω του δικτύου των επίγειων σταθμών (όπως και σε ένα κλασσικό κυψελωτο σύστημα ) και όταν αυτό δεν είναι δυνατόν μέσω κάποιων από τους 66 δορυφόρους του δικτύου.
Η χρήση δορυφόρων χαμηλής τροχιάς (βρίσκονται σε τροχιά μόλις 780 χλμ. από τη γη) έχει σημαντικά πλεονεκτήματα. Η χαμηλή τροχιά έχει ως αποτέλεσμα την πολύ καθαρή λήψη του σήματος από τις κινητές συσκευές, ακόμη και αν οι δορυφόροι εκπέμπουν χαμηλής ισχύος σήματα. Ταυτόχρονα η μικρή τους απόσταση από τη γη κάνει δυνατή τη χρήση τους για τη δημιουργία ενός είδους μετακινούμενων τρισδιάστατων κυψελών.
Βέβαια, οι δορυφόροι χαμηλής τροχιάς παρουσιάζουν και σημαντικά μειονεκτήματα. Έτσι, για την κάλυψη ολόκληρης της γης απαιτείται μεγάλος αριθμός δορυφόρων σε σχέση με τους γεωστατικούς δορυφόρους. Ταυτόχρονα η μεγαλύτερη κατανάλωση καυσίμων (που απαιτείται για τη διόρθωση της τροχιάς τους λογω της αυξημένης επίδρασης της βαρύτητας) και το μικρότερο γενικά μέγεθος τους έχει ως συνέπεια να παρουσιάζουν μικρή διάρκεια ζωής.
Το iridium δεν παρέμεινε ενεργό για μεγάλο χρονικό διάστημα μια και πριν χρόνια η εταιρεία που ανέλαβε την εκμετάλλευση του ανακοινώσε την πτώχευση της προκαλώντας απογοήτευση στους οπαδούς των δορυφορικών κινητών επικοινωνιών.

Δορυφορικό Σύστημα Κινητής Επικοινωνίας Globalstar

Το δορυφορικό δίκτυο Globalstar δημιουργήθηκε το 1991 από μια κοινοπραξία ιδιωτικών τηλεπικοινωνιακών εταιρειών, με σκοπό την παροχή χαμηλού κόστους και υψηλής ποιότητας τηλεφωνίας και άλλων ψηφιακών υπηρεσιών, σε περιοχές που δεν καλύπτονται από τα υπάρχοντα ενσύρματα και ασύρματα δίκτυα επικοινωνιών. Ανάμεσα σε αυτές περιλαμβάνεται η μεταφορά δεδομένων, η τηλεειδοποίηση, το φαξ και ο εντοπισμός θέσης (GPS)
Το Globalstar λειτουργεί συμπληρωματικά με τα επίγεια συστήματα κινητής τηλεφωνίας GSM και παρέχουν κάλυψη εκεί που αυτά αδυνατούν (π.χ. ωκεανούς, ερήμους κλπ)
Και το Globalstar χρησιμοποιεί δορυφόρους χαμηλής τροχιάς για τη δημιουργία του δικτύου του. Πιο συγκεκριμένα περιέχει 48 δορυφόρους (συν άλλους 8 εφεδρικούς)η εκτόξευση των οποίων ξεκίνησε στις αρχές του 1988. η τροχιά των δορυφόρων αυτών είναι σε απόσταση 1.414 χλμ. από τη γη και η διάρκεια ζωής τους αναμένεται να είναι 7,5 χρόνια.

Δορυφορικό Σύστημα Κινητής Επικοινωνίας ICO

Η υλοποίηση του δικτύου αυτού ξεκίνησε το 1995 με την ίδρυση της ομώνυμης εταιρείας από τον Inmarsat και 46 από τους μεγαλύτερους τηλεπικοινωνιακούς οργανισμούς του κόσμου.
Σκοπός της εταιρείας αυτής είναι η ανάπτυξη και λειτουργία ενός παγκόσμιου δορυφορικού συστήματος κινητής τηλεφωνίας, για παροχή υπηρεσιών τόσο τηλεφωνίας όσο και μετάδοσης δεδομένων και φαξ. Επιπλεον, θα υπάρχει δυνατότητα τηλεειδοποίησης και εντοπισμού γεωγραφικής θέσης.
Το δορυφορικό δίκτυο στην τελική του μορφή αποτελείται από 10 δορυφόρους (συν δυο εφεδρικούς) σε μέση τροχιά (ύψος περίπου 10.335 χιλιόμετρων)
Η επιλογή μέσης τροχιάς έχει το πλεονέκτημα της χρήσης λιγότερων δορυφόρων για την κάλυψη της γης και το μειονέκτημα της ανάγκης ύπαρξης πολύ πιο ευαίσθητων κυκλωμάτων στο δορυφόρο για τη λήψη των σημάτων που εκπέμπονται από τη γη. Η εκτόξευση των δορυφόρων έγινε το 1999.