Internet via satellite, la soluzione quando mancano ADSL, fibra e 4G

Internet Via Satellite

Gli effetti della pandemia causata dal Covid-19 ci hanno fatto capire l'importanza che riveste oggi la rete. Ma accade ancora che alcune zone d'Italia non possano effettuare il collegamento, né tramite doppino telefonico tantomeno attraverso la fibra. Ma neanche tramite la telefonia mobile. Allora che fare? La soluzione è attivare internet via satellite.

In Italia la copertura totale è un miraggio

Anche se negli ultimi anni il nostro Paese ha in parte recuperato il gap infrastrutturale nei confronti del resto d’Europa, le attuali reti di comunicazioni terrestri broadband in tecnica FTTH (fibra ottica direttamente in casa), FTTC (fibra fino all’armadio di strada e poi rame fino a casa) e wireless non garantiscono ancora una copertura capillare del territorio e lasciano scoperti migliaia di comuni dove risiedono milioni di cittadini.

Secondo le informazioni riportate sul sito istituzionale http://bandaultralarga.italia.it, alla fine del 2018 le reti di nuova generazione (FTTC NGA – Next Generation Access) con velocità di almeno 30 Mbps raggiungevano il 58% delle unità immobiliari italiane (la previsione a fine 2019 è del 74,3%) mentre quelle NGA-VHCN (FTTH – Very High Capacity Networks) si fermavano al 12,1%. Per il completamento della rete NGA bisognerà attendere almeno fino al 2021-2022 ma, quasi certamente, non sarà possibile raggiungere anche i luoghi più sperduti dove a oggi non arrivano nemmeno le vecchie linee telefoniche in rame.

Bisogna poi considerare che le reti FTTC garantiscono le migliori prestazioni solo nelle vicinanze della cabina di strada perché, a causa dell’attenuazione dei segnali sul vecchio doppino in rame, la velocità di connessione scende rapidamente fino a dimezzarsi quando la distanza supera i 400-500.

In pratica, le abitazioni più lontane collegate a un armadio che offre una velocità massima di download/upload pari a 100/50 Mbps, nella migliore delle ipotesi navigheranno a 30-50/5-10 Mbps.

Copertura totale solo grazie ai satelliti

Anche le reti mobili hanno subito negli ultimi anni una forte accelerazione, sia in termini di copertura sia di velocità, grazie al 4G e al 5G. Ancora oggi, però, lasciano scoperte molte zone dove, guarda caso, non sono presenti nemmeno le infrastrutture terrestri, ovvero le reti in fibra ottica che servono ad alimentarle.

Per superare questi limiti, combattere definitivamente il Digital Divide e garantire una copertura del 100% sia del territorio sia della popolazione, l’unica soluzione a portata di mano sono i satelliti. Dalla loro posizione a 36.000 km di distanza dalla terra (5.000/6.000 per quelli in orbita bassa – LEO) sono in grado di irradiare a pioggia connessioni veloci, in qualsiasi momento e luogo, così come già fanno da decenni con i canali radiotelevisivi.

Non richiedono alcun tipo di infrastruttura terrestre, permettono di navigare su internet, leggere le mail e guardare un film in streaming anche nel rifugio montano più sperduto così come nel bel mezzo del deserto utilizzando una parabola simile a quella di Sky o tivùsat.

Da mono a bidirezionale

I primi servizi di collegamento a internet via satellite destinati al mercato consumer risalgono a circa 20 anni fa. Erano i primi anni duemila e società come Netsystem e Open-Sky promuovevano i propri servizi rivoluzionari per un’epoca dove la connessione a internet era principalmente analogica (a 56 Kbps) e quelle digitali ISDN/ADSL erano lente (massimo 640 kbps) e costose.

Le tecnologie erano ancora acerbe, i satelliti venivano utilizzati solo per velocizzare il download dei dati mentre l’upload viaggiava ancora sul doppino. Con una spesa contenuta ci si portava a casa una scheda DVB per Pc, la si collegava alla parabola (la stessa della TV) e si stipulava un abbonamento che moltiplicava la velocità di download (fino a 10 volte la PSTN analogica) e consentiva anche l’accesso alle prime web TV e ai servizi di webcasting.

Nel 2007, Astra ed Eutelsat hanno lanciato i primi servizi Astra2Connect e Tooway che utilizzavano connessioni broadband satellitari sempre asimmetriche ma anche bidirezionali (DVB-RCS – canale di ritorno via satellite), ottenute grazie a parabole da 80-100 cm di diametro dotate di appositi LNB riceventi o ricetrasmittenti. La velocità massima di upload arrivava a 512 kbps mentre quella di download a 1 Mbps.

La rivoluzione della banda Ka

Internet via satellite ha compiuto il vero salto prestazionale grazie alla banda Ka (20-30 GHz) impiegata in alcuni satelliti come Astra 1L (19,2° Est – 2007) e Ka-Sat di Eutelsat, primo esemplare europeo totalmente dedicato alla connettività broadband bidirezionale che dal 2011 occupa lo slot dei 9° Est. Il Ka-Sat si caratterizza per un footprint, ovvero “l’impronta” del segnale sul territorio, esteso come quello dei tradizionali satelliti ma composto da una “ragnatela” di ben 82 spotbeam a copertura regionale, distanti poche centinaia di chilometri e focalizzati sulle aree a maggior densità di popolazione dell’Europa e del bacino del Mediterraneo.

Internet Via Satellite Multispot
I satelliti HTS come il Ka-Sat di Eutelsat offrono decine di spot a copertura regionale, focalizzati sulle aree a maggior densità di popolazione così da ottimizzare la banda, la copertura e la velocità di connessione

Questi spot hanno una capacità complessiva di 70 Gbps ottenuta grazie al riutilizzo (fino a 20 volte) delle frequenze assegnate a spot non adiacenti e alla suddivisione in 4 gruppi affinché le aree coperte da ogni gruppo non risultino adiacenti fra loro. Queste soluzioni innovative hanno permesso di ridurre il diametro delle parabole a soli 77 cm (utilizzandole anche per la ricezione radiotelevisiva) e di portare la velocità massima di download dai precedenti 2-3 Mbps a oltre 10 Mbps (fino a 2-4 Mbps in upload).

Come funziona e quali sono i limiti

Internet via satellite è a tutti gli effetti una connessione di tipo wireless ma si differenzia dalla tradizionale Wi-Fi perché i due blocchi di connettività risultano invertiti. Il Wi-Fi si appoggia a una connessione fisica (doppino o fibra ottica) e la trasforma in onde radio mentre internet via satellite sfrutta i segnali dallo spazio per alimentare una rete cablata (LAN) oppure un singolo dispositivo (Pc, notebook, ecc.) con l’eventuale aggiunta di un hot spot Wi-Fi.

Un collegamento internet satellitare assomiglia quindi a quelli degli operatori come Eolo che offrono connettività internet con tecnologia wireless (es.: Wi-Fi punto-multipunto). Al posto dell’antenna Wi-Fi, esterna e puntata verso un ripetitore locale (BTS), abbiamo una parabola satellitare indirizzata verso il satellite che trasmette e riceve i dati per la connessione al web.

internet visa satellite schema funzionamento
Il funzionamento di internet via satellite si basa su quattro elementi chiave: il satellite, le stazioni terrestri (NOC – Network Operation Center), che si interfacciano con i satelliti, la parabola (con LNB bidirezionale) e il modem satellitare dell’utente

Lo schema di funzionamento di un collegamento internet satellitare si basa su quattro elementi fondamentali. Il primo elemento è rappresentato dai satelliti, collocati a 36.000 km di distanza dalla terra e nell’orbita geostazionaria che assicura un posizionamento e un puntamento immutati nel corso del tempo. Questi satelliti possono fornire connettività internet in banda Ka (20-30 GHz) o Ku (12-18 GHz), in modo esclusivo (come l’Eutelsat Ka-Sat) oppure insieme ai servizi radiotelevisivi digitali (Astra 2E, 2F e 2G a 28,2° Est, Astra 1L a 19,2° Est, Hotbird 6 a 13° Est, ecc.).

Il secondo elemento sono le stazioni terrestri (NOC – Network Operation Center) che si interfacciano con i satelliti (infrastruttura spaziale) e con le dorsali internet (infrastruttura terrestre) per instradare le richieste di contenuti web dagli utenti e inviare le risposte al singolo destinatario.

Il terzo elemento è la parabola dell’utente dotata di LNB di tipo bidirezionale (e non monodirezionale come quello della TV Sat) per trasmettere e ricevere dati dal satellite. Il quarto e ultimo elemento è il modem satellitare dell’utente che si interfaccia all’LNB bidirezionale e con la rete LAN domestica per consentire l’accesso a internet a Pc, notebook, smart TV, decoder connessi, ecc.

Internet Via Satellite Parabola
La parabola per internet via satellite si installa come quella di Sky o Tivùsat. Basta seguire attentamente le istruzioni e prestare attenzione durante la fase di puntamento, più critica per via della banda Ka

I satelliti fungono quindi da “sponda” così come accade per qualsiasi altro genere di segnale, sfruttando l’ipotesi formulata nel 1945 dallo scrittore britannico Arthur C. Clarke di collocare i satelliti nell’orbita geostazionaria (Fascia di Clarke) per garantire i servizi di telecomunicazione su grandissime distanze. Tuttavia devono poter anche gestire sia il traffico in ingresso sia quello in uscita e garantire una potenza sufficiente per essere visibili dalla terra con parabole di dimensioni contenute.

Per compiere queste operazioni fondamentali, i sono stati realizzati satelliti dedicati al traffico dati (HTS – High Throughput Satellite) che operano in banda Ka e sono dotati di fasci di illuminazione multipli e sovrapposti focalizzati sulle aree a maggior densità di popolazione con tecnologie di riutilizzo delle frequenze per aumentarne la capacità.

La connessione a internet via satellite garantisce prestazioni paragonabili a quelle delle reti terrestri, è disponibile praticamente ovunque e non richiede apparecchiature complesse e ingombranti.

Internet Via Satellite LNB
Gli LNB montati sulle parabole satellitari per i collegamenti internet sono bidirezionali, cioè trasmettono e ricevono i segnali in banda Ku (ormai in disuso) e Ka

Non è però esente da svantaggi (soprattutto economici) e limiti (tecnologici). Quello principale è il costo, quasi sempre più elevato se confrontato con altre tecnologie come l’ADSL su doppino, la fibra ottica, le reti ibride (FTTC) e quelle wireless (4G/5G). In presenza di infrastrutture terrestri per la banda larga (minimo FTTC) e con connessioni di almeno 30-40 Mbps in download, internet via satellite non è quasi mai una soluzione consigliata.

Altro limite importante è la latenza (in termini tecnici “lag”), cioè il ritardo di trasmissione e ricezione dei dati causato dagli oltre 140 mila chilometri che il segnale deve percorrere per inviare le richieste dell’utente alla dorsale internet e altrettanti per ricevere una risposta (36.000 km dalla parabola al satellite, altri 36.000 km dal satellite al NOC e 72.000 km per il ritorno).

Il ritardo complessivo, pari a 500-600 millisecondi (solo 7-20 ms in FTTC/FTTH e 30 ms con ADSL), risulta ininfluente durante la navigazione, le chiamate VoIP, la telegestione e la videosorveglianza ma crea non pochi problemi nei giochi online in modalità multiplayer che richiedono feedback istantanei. Per tentare di ridurre la latenza, il NOC utilizza un sistema chiamato PEP (Performance Enhancing Proxy) e un acceleratore web che, però, non permette di ottenere le stesse performance delle reti cablate.

La connettività satellitare può anche essere influenzata o totalmente compromessa dalle precipitazioni atmosferiche più intense, dove pioggia, neve e grandine possono deviare il percorso dei segnali ad altissima frequenza. Per ovviare a questo problema, alcuni sistemi come il Surfbeam2 di Tooway utilizzano tecnologie che riducono l’attenuazione del segnale, controllano la potenza di uplink (dalla parabola al satellite) e ottimizzano l’utilizzo della banda.

Internet in the Sky, i progetti Facebook, Google, Amazon e SpaceX

Internet Via Satellite starlink

Google e Facebook hanno studiato soluzioni tecnologicamente più avanzate oppure più semplici, economiche (e anche curiose) per portare il web e i social network nelle aree sprovviste di infrastrutture terrestri, in particolare quelle più povere dell’Africa. Il progetto internet.org di Mark Zuckerberg si basava inizialmente su una rete di satelliti (tra cui l’Amos 6 andato perduto prima del lancio nel 2016) e ora anche su droni, aeromobili, ripetitori di terra e sistemi di trasmissione laser in grado di fornire connettività di tipo wireless.

Google ha sviluppato un progetto alternativo low-cost chiamato Project Loon con l’obiettivo di fornire l'accesso a internet nelle aree rurali e remote attraverso palloni aerostatici collocati nella stratosfera a un’altezza di 32 km dalla terra. Distanze così limitate permettono di impiegare tecnologie di trasmissione wireless già collaudate (come il 3G o il 4G), ridurre al minimo la latenza e migliorare l’affidabilità dei segnali.

Amazon (Project Kuiper) e SpaceX (Starlink – www.starlink.com) stanno invece lavorando su due diverse costellazioni composte da migliaia di satelliti in orbita bassa (6.000 km) per portare la banda larga negli Stati Uniti e nel resto del mondo a costi inferiori e con prestazioni superiori rispetto agli attuali sistemi geostazionari di Astra ed Eutelsat.

Internet via satellite, come attivarla

Attualmente, le due principali infrastrutture europee che forniscono servizi internet via satellite in ambito consumer e professionale sono quelle di SES Astra (Astra Connect) ed Eutelsat (Tooway). Offrono prestazioni simili alle reti FTTC (fino a 50 Mbps in download e 6 Mbps in upload), sono disponibili su tutto il territorio italiano (con alcune eccezioni), si installano e configurano in modo semplice e veloce. Per conoscere tutti i dettagli sulle loro offerte vi rimandiamo a questo articolo.

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