Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

23

Transcript of Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Page 1: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport
Page 2: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Foresight „Przyszłość technik satelitarnych w Polsce” to realizowany przez Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej projekt, którego celem jest ocena perspektyw i korzyści z wykorzystania technik satelitarnych i rozwoju technologii kosmicznych w Polsce.

W ramach projektu wypracowana zostanie wizja rozwoju sektora technik satelitarnych i technologii kosmicznych w Polsce. Rekomendacje zebrane w trakcie jego trwania określą priorytetowe obszary rozwoju, których wsparcie ze środków publicznych może przynieść największe korzyści gospodarcze i społeczne.

Page 3: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 3

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

Autorzy:Jakub RyzenkoAnna BadurskaAnna Kobierzycka

Opracowanie graficzne:Juliusz Łabęcki

Za szczególne zaangażowanie i wkład w opracowanie raportu autorzy dziękują:

Prof. Andrzejowi Ciołkoszowi, prof. Zbigniewowi Kłosowi, dr inż. Krzysztofowi Kurkowi, prof. Józefowi Modelskiemu, prof. Stanisławowi Oszczakowi, dr Mirosławowi Ratajowi, prof. Januszowi B. Zielińskiemu

Podziękowania za czynny udział w I fazie Projektu Foresight autorzy składają:

Krzysztofowi Banaszkowi, Leszkowi Bujakowi, Bartoszowi Buszke, prof. Andrzejowi Dąbrowskiemu, Borysowi Dąbrowskiemu, prof. Katarzynie Dąbrowskiej – Zielińskiej, dr Izabeli Dyras, prof. Markowi Granicznemu, dr hab. Markowi Grzegorzewskiemu, dr Karolowi Jakubowiczowi, dr hab. Andrzejowi Kijowskiemu, Andrzejowi Kotarskiemu, prof. Adamowi Krężelowi, Arkadiuszowi Kurkowi, Bartoszowi Malinowskiemu, prof. Stanisławowi Mularzowi, dr Markowi Ostrowskiemu, dr Jerzemu Sobstelowi, prof. Cezaremu Spechtowi, Romanowi Wawrzaszkowi, prof. Piotrowi Wolańskiemu, prof. Ryszardowi Zielińskiemu

Page 4: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 4

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

Spis treści:

1. Zalety łączności satelitarnej

2. Orbity wykorzystywane w łączności satelitarnej

2.1. Znaczenie orbity geostacjonarnej

2.2. Orbita niska w transmisjach telekomunikacyjnych

3. Rynek satelitarnych usług telekomunikacyjnych

4. Ogólne trendy rozwojowe sektora

5. Trzy główne kierunki rozwoju systemów satelitarnych

5.1. Radiodyfuzja satelitarna – trendy rozwojowe parametrów technicznych

5.1.1. Nowy standard transmisji satelitarnych – DVB-S2

5.1.2. Skutki wprowadzania nowych standardów transmisji satelitarnych dla

odbiorcy indywidualnego

5.1.3. Nowy system kompresji strumienia video

5.1.4. Zmiany w sposobie wyszukiwania treści i rozwój usług typu video na

żądanie (VOD – Video on Demand)

5.1.5. Nowe radiodyfuzyjne rozwiązania technologiczne w wymiarze komercyjnym

5.2. Rozwój satelitarnych rozwiązań mobilnych

5.2.1. Satelitarne radio mobilne

5.2.2. Współpraca między systemami łączności i lokalizacji satelitarnej

5.2.3. Połączenia sieci satelitarnych z sieciami bezprzewodowymi WLAN

5.3. Usługi szerokopasmowe

5.3.1. Problemy techniczne związane z zapewnieniem szerokiego pasma transmisji

– tłumienie transmisji

6. Najważniejsze alternatywy i wyzwania dla rozwoju satelitarnych usług

telekomunikacyjnych

Page 5: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 5

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

Ze wszystkich obszarów wykorzystania przestrzeni kosmicznej w celach użytkowych, łączność satelitarna jest dziedziną przynoszącą obecnie największe zyski komercyjne. Pomimo iż rzadko to sobie uświadamiamy, to właśnie łączność satelitarna umożliwia w dużej mierze działanie światowego sektora rozrywkowego w jego obecnym kształcie, a także jest podstawą funkcjonowania wielu systemów bankowych, usług pocztowych, systemów kontroli rurociągów, gazociągów, wodociągów, sieci sprzedaży i szeregu innych.

Choć udział segmentu satelitarnego w całości wolumenu światowych transmisji telekomunikacyjnych nie przekracza 5 procent, znaczenie przekazu dokonywanego za pomocą satelitów komunikacyjnych jest kluczowe dla gospodarczego i cywilizacyjnego rozwoju społeczeństw i państw, a możliwości oferowane przez te techniki są trudne do zastąpienia.

W roku 2005 na orbicie znajdowało się 536 funkcjonujących satelitów telekomunikacyjnych (z czego 298 na orbicie geostacjonarnej), realizując zarówno transmisję rozsiewczą (tzw. radiodyfuzję: jeden nadajnik-wiele odbiorników) programów telewizyjnych i radiowych, jak i transmisje dwustronne (pojedynczy nadajnik-pojedynczy odbiornik, np.: telefonia, dane cyfrowe). Szacuje się, iż w latach 2006-2015 kolejnych 176 satelitów zostanie wyniesionych na orbitę geostacjonarną.

Telekomunikacyjne zastosowania satelitów geostacjonarnych można podzielić na trzy grupy: rozpowszechnianie treści audiowizualnych, transmisję głosu oraz przesyłanie danych. Perspektywy rozwoju poszczególnych segmentów przedstawiają się następująco:

Page 6: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 6

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

- sygnał wysyłany przez satelity umieszczone na orbicie geostacjonarnej dociera bezpośrednio na duże obszary: regiony, kraje, a nawet całe kontynenty. Ta właściwość łączności satelitarnej decyduje o jej przydatności zwłaszcza w przypadku usług nadawczych, takich jak radio, telewizja, transmisja danych czy inne, gdzie odbiorcami są liczne i rozproszone grupy użytkowników

- łączność satelitarna zapewnia możliwość jednoczesnego dostarczania informacji niezależnie do wielu odbiorców

- koszt transmisji przy wykorzystaniu satelitów geostacjonarnych jest niezależny od odległości; bez znaczenia, czy transmisja realizowana jest w obrębie kilkunastu czy kilku tysięcy kilometrów – jej koszt pozostaje zawsze stały

- sygnał satelitarny może dotrzeć praktycznie wszędzie, bez względu na rodzaj ukształtowania terenu; tereny górzyste, podmokłe, trudno dostępne – dzięki łączności satelitarnej zyskują porównywalne szanse na realizację połączeń telekomunikacyjnych jak tereny położone w centrach urbanizacyjnych

- czas potrzebny na instalację sprzętu i uruchomienie łączności jest krótki; sygnał satelitarny jest przesyłany bezpośrednio z satelity do użytkownika końcowego bez konieczności inwestowania środków i czasu w budowę nowej infrastruktury kablowej; inwestycje związane z zakupem sprzętu nie są wysokie, a wymagane nakłady mają charakter jednorazowy

- systemy satelitarne stanowiąc uzupełnienie systemów naziemnych, zapewniają łączność ze statkami na morzach, samolotami na dużych wysokościach, czy użytkownikami na obszarach gdzie naziemna infrastruktura telekomunikacyjna nie istniała nigdy lub uległa zniszczeniu

- dzięki telekomunikacji realizowanej drogą satelitarną możliwe jest realizowanie połączeń zarówno z użytkownikami stacjonarnymi jak i ruchomymi.

2. Orbity wykorzystywane w łączności satelitarnej

Dla łączności satelitarnej stosuje się zasadniczo trzy rodzaje orbit: orbitę geostacjonarną (GEO), średnią (MEO) i niską (LEO). Ze względu na swoje szczególne właściwości orbita geostacjonarna ma dla telekomunikacji zdecydowanie najistotniejsze znaczenie.

1. Zalety łączności satelitarnej

Źródło: Space Foundation

Page 7: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 7

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

2.1 Znaczenie orbity geostacjonarnej

Rola orbity geostacjonarnej w telekomunikacji jest kluczowa, zwłaszcza jeśli brane są pod uwagę transmisje radiodyfuzyjne.Prędkość kątowa satelity umieszczonego na orbicie geostacjonarnej jest równa prędkości kątowej Ziemi. W uproszczeniu oznacza to, iż satelita znajduje się przez cały okres swojej pracy dokładnie w tym samym punkcie nad Ziemią. Dlatego wycelowana w niego antena odbiorcy na Ziemi pozostaje w takiej samej pozycji względem odbiornika umieszczonego na satelicie, bez konieczności jej modyfikowania lub dostosowywania. Sygnał z nadajnika naziemnego jest przechwytywany przez odbiornik satelitarny, wzmacniany i transmitowany z powrotem na Ziemię umożliwiając komunikację między punktami oddalonymi od siebie nawet o tysiące kilometrów.Orbita geostacjonarna jest szczególnie atrakcyjna dla usług radiodyfuzyjnych poprzez swoją zdolność do nadawania na bardzo duże obszary. W praktyce, już trzy satelity umieszczone na orbicie geostacjonarnej co 120° wystarczą do pokrycia niemal całego terytorium globu (z wyłączeniem obszarów podbiegunowych poza ok. 70 stopniem szerokości geograficznej). Sygnał transmitowany przez satelitę umieszczonego na tej orbicie może być przechwycony przez nieruchome anteny ustawione gdziekolwiek w zasięgu pokrywanego obszaru, a ten z kolei może mieć wielkość regionu, kraju, a nawet całego kontynentu. Każdy odbiorca umieszczony w zasięgu nadawania satelity jest w stanie odebrać nadawany sygnał posługując się niewielką anteną, zazwyczaj o średnicy 40-50 cm.

Wiele gazet i czasopism jest redagowanych i

opracowywanych graficznie w jednym centralnym

ośrodku, ich druk odbywa się natomiast lokalnie –

często w zupełnie innym regionie lub nawet kraju. W

ogromnej liczbie przypadków treść tych czasopism, ich

szata oraz układ graficzny są rozsyłane do lokalnych

drukarni przy wykorzystaniu łączy satelitarnych

Większość światowych agencji informacyjnych używa

łączy satelitarnych do rozsyłania tekstu, transmisji

dźwięku i obrazu z centrali do swoich filii rozsianych

w terenie

Page 8: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 8

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

2.2 Orbita niska w transmisjach telekomunikacyjnych

Na przestrzeni kilku ostatnich lat rozwijane były koncepcje wykorzystywania dla celów telekomunikacyjnych konstelacji satelitów umieszczonych na orbicie niskiej (LEO). Jednakże satelita na niskiej orbicie znajduje się w ruchu względem powierzchni Ziemi i w porównaniu z satelitą geostacjonarnym oświetla znacznie mniejszy obszar. Aby wobec tego zapewnić ciągłą łączność między użytkownikiem a satelitą konieczne jest zastosowanie całej konstelacji, a więc wielu satelitów, które przełączają połączenia pomiędzy sobą, gdy któryś z satelitów znika z pola widzenia terminala naziemnego.

Systemy LEO dla uzyskania pokrycia całej planety wymagają umieszczenia na orbicie co najmniej kilkudziesięciu satelitów (w praktyce konstelacje mogą liczyć 48, 66, 77, 80 lub nawet 288 obiektów). Okrążają one Ziemię na wysokości kilkuset kilometrów co mniej więcej 90 minut. Korzystając z niższych częstotliwości systemy te zapewniają łączność pomiędzy terminalami mobilnymi. Ze względu na fakt, iż satelity te krążą w dużo mniejszej odległości od Ziemi transmitowany przez nie sygnał jest silniejszy, a dzięki temu anteny odbiorników mogą być mniejsze, podobnie jak zmniejszona może być moc potrzebna do transmisji. W praktyce terminale przypominają telefony komórkowe.

Nawet w przypadkach, kiedy emitowane przez telewizję

wydarzenia sportowe lub kulturalne odbywają się w

odległości zaledwie kilku kilometrów od studia, ich

transmisja odbywa się z wykorzystaniem satelitów

telekomunikacyjnych

Zródło: http://www.zsi.pwr.wroc.pl/missi2000

Page 9: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 9

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

3. Rynek satelitarnych usług telekomunikacyjnych

Segment satelitarnych usług telekomunikacyjnych dzielimy na następujące kategorie:

» usługi stacjonarne obejmujące dwukierunkowe transmisje do użytkowników nieruchomych FSS (Fixed Satellite Systems) oraz transmisje radiodyfuzyjne (jednokierunkowe) bezpośrednio do użytkowników indywidualnych DBS (Direct Broadcast Satellite):

� radiodyfuzja – transmisja programów telewizyjnych (standard DVB-S) i radiowych

� połączenia telefoniczne

� sieci transmisji danych VSAT (Very Small Aperture Terminal)

� transmisje okazjonalne

� sieć rezerwowa dla systemów naziemnych

Dla wielu spośród oddalonych od głównych skupisk

ludności europejskich miasteczek i wiosek uzyskanie

dostępu do Internetu za pomocą klasycznych sieci

naziemnych jest nikłą lub odległą w czasie perspektywą.

W ich sytuacji geograficznej Internet dostarczany

drogą satelitarną stanowi często jedyne efektywne

technicznie i kosztowo rozwiązanie

» usługi ruchome MSS (Mobile Satellite Systems) obejmujące łączność z użytkownikami będącymi w ruchu:

� łączność z obiektami ruchomymi (statki, samoloty, pojazdy naziemne) (Inmarsat)

� satelitarne systemy telefonii komórkowej (Iridium, Globalstar, Thuraya, AceS)

� systemy transmisji krótkich wiadomości (Orbcomm)

W USA w 2005 roku po ataku huraganu Katrina

na obszarze klęski pracowało kilkadziesiąt tysięcy

satelitarnych telefonów sieci Iridium i Globalstar,

tworząc efektywny system łączności funkcjonujący

przez kilka tygodni po katastrofie.

Page 10: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 10

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

W ostatnich latach rynek usług telekomunikacyjnych

rozwijał się Europie w stałym tempie wzrostu około

15 procent rocznie. Rynek łącznościowy reprezentuje

lwią część aktywności przemysłowej europejskich

producentów urządzeń satelitarnych. Dobra kondycja

rynku łączności satelitarnej w skali światowej w dużym

stopniu wpływa pozytywnie na stabilność i kontynuację

europejskiego przemysłu kosmicznego.

Telekomunikacja satelitarna to najbardziej dochodowy segment rynku usług satelitarnych, który wytworzył w 2005 roku ponad 58 mld USD przychodu. Według szacunkó1)w ESA wartość tego rynku w 2010 roku może wynosić 106 mld EUR. Najbardziej dynamiczny wzrost jest oczekiwany w dziedzinie interaktywnych usług szerokopasmowych – transmisji danych i video, radia cyfrowego i regionalnych systemów mobilnych.

Przeszło 2/3 przychodów pochodzi z nadawania programów telewizyjnych. W ciągu 10 lat, m.in. dzięki wprowadzeniu platform cyfrowych, globalne możliwości dystrybucji obrazów wideo przez satelity wzrosły 187-krotnie, a wartość rynku nadawczego z 1,5 mld USD w 1995r. do 22,5 mld w 2001r., kiedy to istniało ok. 45 mln. indywidualnych odbiorców. Obecnie ta liczba wynosi ok. 80 mln i może wzrosnąć do 100 mln w roku 2009.

Usługi wynajmu łączy satelitarnych, które przyniosły w roku 2003 przychody w wysokości 1 mld USD, rozwijać się będą w znacznym stopniu napędzane zapotrzebowaniem wojskowym (realizowanym poprzez zakup usług na rynku komercyjnym). Zakupy takie mogą osiągnąć wartość 4,8 mld w roku 2012.

Usługi łączności mobilnej generują obecnie jedynie 5 procent przychodów sektora.

Najmłodszym i najdynamiczniej rozwijającym się rynkiem jest radio satelitarne, które w roku 2005 przekroczyło 10 mln odbiorców i odnotowało wzrost przychodów o 165 procent. Szacuje się, iż w roku 2010 liczba odbiorców może wynieść 55 mln.

Rynek sprzętu służącego łączności satelitarnej (od domowych anten telewizyjnych, odbiorników radiowych i telefonów satelitarnych po złożone terminale w wozach transmisyjnych) osiągnął w 2005 roku wartość 25 mld USD.

Z ogólnej sumy 155 satelitów wystrzelonych przy

pomocy rakiety Ariane 4 w czasie trwania jej fazy

operacyjnej - 139 satelitów miało przeznaczenie

telekomunikacyjne. Według szacunków Europejskiej

Agencji Kosmicznej (ESA) telekomunikacja będzie

stanowić około 90 procent wartości ładunków

satelitarnych znajdującej się obecnie w użyciu rakiety

Ariane-5.

Page 11: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 11

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

4. Ogólne trendy rozwojowe sektora

• Jednym z istotnych czynników rozwoju łączności satelitarnej w ciągu kilkunastu najbliższych lat będzie wzrost zapotrzebowania na usługi szerokopasmowe, przy czym zakłada się, że zwiększony popyt widoczny będzie głównie po stronie użytkowników instytucjonalnych. Satelitarne systemy szerokopasmowe służyć będą jako uzupełnienie systemów naziemnych (światłowodowych i radiowych) pozwalając na zapewnienie usług łącznościowych użytkownikom nie posiadającym dostępu do sieci naziemnych.

• Obserwowana od kilku lat tendencja do zapewnienia użytkownikom systemów łączności pełnej mobilności będzie utrzymana i pogłębiona w ten sposób, aby użytkownik mógł korzystać z systemu niezależnie od swojej lokalizacji i niezależnie od istniejącej infrastruktury naziemnej.

• Na najbliższe lata prognozowany jest wzrost popytu na tańsze, mniejsze, i lżejsze urządzenia odbiorczo-nadawcze, charakteryzujące się zwiększoną niezawodnością i coraz lepszymi parametrami technicznymi. Tego typu zapotrzebowanie obserwowane jest we wszystkich segmentach rynku usług i technik satelitarnych, wzmagając potrzebę innowacyjności i wprowadzania nowych rozwiązań.

• Przewiduje się, że satelitarne usługi nadawcze będą docierać w nadchodzącej przyszłości w nowe regiony geograficzne i do nowych grup społecznych, zwłaszcza wszędzie tam, gdzie nie istnieje infrastruktura naziemna, lub gdzie uległa ona zniszczeniu.

• Przewiduje się, iż w najbliższych latach rozwój telekomunikacji satelitarnej opierać będzie się w dalszym ciągu o wykorzystanie satelitów umieszczonych na orbitach GEO (prognozy oscylują wokół 10 wyniesień rocznie). Utrzymana zostanie obserwowane

od kilkunastu lat tendencja do komplikowania układów umieszczonych na samym satelicie (zwiększenie transmitowanej mocy, większe anteny, obróbka i przetwarzanie sygnałów na pokładzie satelity) otwierająca możliwość redukcji masy i ceny terminali naziemnych (zarówno przenośnych jak i stałych).

• W dalszej perspektywie można przewidywać powstanie systemów łączności z wykorzystaniem satelitów umieszczonych na orbitach MEO (charakteryzują się one obniżonymi kosztami w porównaniu do systemów LEO oraz wydłużonym czasem życia – około 10–15 lat).

• W celu zwiększenia pojemności systemów satelitarnych od dłuższego czasu stosuje się już zwielokrotnianie przestrzenne i polaryzacyjne sygnałów nadawanych w tych samych pasmach częstotliwości, a w ostatnich latach zaczęto stosować anteny wielowiązkowe z dynamicznie sterowanymi charakterystykami promieniowania oraz realizować transmisje w paśmie Ka (20/30 GHz).

• Zostanie utrzymana tendencja wzrostu znaczenia pasma Ka, podobnie jak wywołany nią wzrost liczby transponderów satelitarnych pracujących w tym paśmie.

50 do 60 procent przychodów generowanych przez

europejski przemysł kosmiczny (około 5 miliardów EUR)

pochodzi z produkcji lub umieszczania w przestrzeni

kosmicznej satelitów komunikacyjnych.

Page 12: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 12

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

5. Trzy główne kierunki rozwoju systemów satelitarnych

Analizy eksperckie przewidują rozwój satelitarnych systemów łączności w trzech głównych kierunkach: A. radiodyfuzja – systemy transmisji rozsiewczych DBS • programy telewizyjne oferowane w standardzie DVB-S i DVB-S2

• wzrost liczby oferowanych programów

• wprowadzenie telewizji wysokiej rozdzielczości HDTV

• rozwój radia satelitarnego

• wprowadzanie usług dodatkowych (np. telemarketing)

Page 13: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 13

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

B. systemy transmisji danych

• szybki internet – dane do użytkownika przesyłane przez satelitę jako jeden ze strumieni w cyfrowej transmisji TV w standardzie DVB-S, przy realizacji kanału zwrotnego przez naziemną sieć telefoniczną (np. OpenSky, DirectPC w USA)

• interaktywne szerokopasmowe systemy transmisji z kanałem zwrotnym przez satelitę stosujące satelitarne terminale użytkowe, które są w stanie nadawać sygnały w kierunku satelity; wykorzystanie transponderów istniejących satelitów, a w przyszłości zastosowanie satelitów z podziałem oświetlanego obszaru na wiele wiązek, celem zwiększenia całkowitej pojemności systemu, omijając ograniczenie liczby aktywnych użytkowników przy pojedynczej wiązce oświetlającej duży obszar

• rozwój łączności dwukierunkowej przez satelity geostacjonarne do momentu, gdy sieci naziemne pokryją swoim zasięgiem całość obszarów zamieszkanych

• w dalszej perspektywie 2020 r. prawdopodobnie zostaną podjęte prace nad budową interaktywnego szerokopasmowego systemu transmisji danych z kanałem zwrotnym przez satelity LEO o zasięgu ogólnoświatowym, pojawią się przetwarzanie pokładowe i łączność pomiędzy satelitami bez udziału stacji naziemnych

• sieci VSAT zapewniające dwustronną interaktywną łączność między użytkownikami poprzez satelitę; ich szybki rozwój przewidywany jest w krajach rozwijających się, gdzie występuje niedobór odpowiedniej infrastruktury telekomunikacyjnej (Afryka, Azja, Ameryka Płd). W Polsce dla sieci VSAT przewidywane są raczej specjalne zastosowania (łącza zapasowe), ponieważ w zastosowaniach indywidualnych będą one wypierane przez sieci naziemne przykładowo WiMax

C. systemy łączności ruchomej

• systemy satelitarnej telefonii komórkowej wykorzystujące konstelacje satelitów na orbitach LEO (Iridium, Globalstar), oraz satelitów dużej mocy na orbitach GEO (Thuraya, ACeS), na obszarach bez infrastruktury stałej, głównie poza Europą

• systemy łączności z obiektami ruchomymi: samolotami, statkami, samochodami

• systemy łączące sieci bezprzewodowe WLAN z siecią szkieletową realizowaną przez satelity

Źródło: Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco

Page 14: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 14

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

5.1 Radiodyfuzja satelitarna – trendy rozwojowe parametrów technicznych

Jak wcześniej wspominano, systemy satelitarne są idealnym rozwiązaniem dla transmisji rozsiewczych, w których ten sam sygnał dostarczany jest jednocześnie do wielu odbiorców (nie wymagając transmisji w kierunku przeciwnym) np. programów telewizyjnych i radiowych.

Od początku lat 80-tych istnieje możliwość odbioru programów z satelity przez użytkowników indywidualnych, wyposażonych w zestawy odbiorcze z antenami o średnicach 1,2–1,8 m. Zastosowanie kodowania sygnału telewizyjnego MPEG2 pozwoliło na transmisję przez transponder satelity kilku programów cyfrowych (standard DVB-S, wprowadzony w 1995), zamiast pojedynczego programu z modulacją analogową, co doprowadziło do znacznego wzrostu liczby programów oferowanych odbiorcom. Obecnie nadawanych jest kilkanaście tysięcy programów telewizji cyfrowej, stanowiących ponad 60% wszystkich sygnałów transmitowanych przez satelity.

Według wszelkich dostępnych prognoz transmisje radiodyfuzyjne programów radiowych i telewizyjnych pozostaną najlepiej rozwijającą się gałęzią usług satelitarnych w nadchodzących latach. Walka o klienta prowadzona przez europejskich nadawców telewizyjnych wymusza uruchamianie kolejnych programów tematycznych. Impulsem technologicznym jest rozpoczęcie na szeroką skalę komercyjnych emisji programów w technologii HDTV (High Definition TV), która zaoferuje w przyszłości klientowi końcowemu niespotykaną dotychczas jakość odbioru.

Page 15: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 15

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

5.1.1 Nowy standard transmisji satelitarnych – DVB-S2

Większa ilość przesyłanych danych wymaga większej pojemności satelitów radiodyfuzyjnych. Obecnie najpopularniejsze pozycje satelitarne nie mają już rezerw pojemności. Wymusi to stopniowe wprowadzenie nowego standardu transmisji satelitarnej DVB-S2. Digital Video Broadcasting - Satellite - Second Generation jest drugą generacją standardu transmisji satelitarnej i rozwinięciem poprzedniego standardu DVB-S.Nowy standard DVB-S2 umożliwi zwiększenie o około 30 procent całkowitej przepływności transpondera satelitarnego i tym samym obniżenie kosztów nadawania pojedynczych programów. Zastosowanie standardu DVB-S2 w połączeniu z nowoczesnym kodowaniem obrazu MPEG-4/AVC umożliwia emisję w pojedynczym transponderze podobnej liczby programów HDTV, co nadawanych obecnie programów w standardowej rozdzielczości SDTV.

5.1.2 Skutki wprowadzania nowych standardów transmisji satelitarnych dla odbiorcy indywidualnego

Zastosowanie nowych standardów DVB-S2 / MPEG-4 / VC-1 / HDTV wiąże się z koniecznością wymiany sprzętu odbiorczego znajdującego się w dyspozycji użytkowników indywidualnych. Wymianę odbiorników rozpoczęły już płatne platformy cyfrowe. Przykładem jest tu nowa platforma „n” grupy ITI, która wchodząc na rynek oferuje urządzenia obsługujące nowe standardy DVB-S2 / MPEG-4 / HDTV. Umożliwia to zwiększenie atrakcyjności oferty programowej dla klienta. Niestety według przewidywań wymiana terminali satelitarnych przez klientów indywidualnych może być znacznie rozciągnięta w czasie. W początkowym okresie będzie ona związana z zakupem nowego sprzętu przez nowych widzów oraz powolną wymianą terminali przez obecnych klientów.

Przewiduje się, że dopiero w okolicach 2009 roku liczba odbiorników DVB-S2 osiągnie poziom pozwalający na ekonomicznie uzasadnione nadawanie większej liczby programów niekodowanych FTA (free to air) w nowym standardzie. Po osiągnięciu pewnej masy krytycznej około roku 2012 większość emisji będzie nadawana wyłącznie w nowym systemie. Towarzyszyć temu będzie przechodzenie nadawców na system telewizji wysokiej rozdzielczości HDTV.

5.1.3 Nowy system kompresji strumienia video

Obecnie najpopularniejszym systemem kompresji treści audiowizualnych jest standard MPEG-2. Rozpoczął się już jednak proces przechodzenia nadawców na około dwukrotnie wydajniejszy standard MPEG-4/AVC. Dużą wadą obecnych metod kompresji strumienia video MPEG-2/MPEG-4 jest jednak ich słaba skalowalność, brak możliwości pracy przy bardzo małych przepływnościach. Około 2015 roku przewidywane jest wyparcie tych

Page 16: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 16

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

systemów przez nowe systemy kompresj. Z dużym prawdopodobieństwem można przewidzieć, że przyszłościowe metody kodowania treści wizyjnych będą oparte na szczegółowej analizie składników obrazu i wyodrębnianiu poszczególnych obiektów. Części składowe obrazu będą reprezentowane w tym przypadku przez wektory krawędzi i tekstury. Obraz wynikowy tworzony będzie podobnie jak obecnie generowana jest grafika 3D w systemach komputerowych. Zalążkiem nowego podejścia są już obecnie istniejące standardy opisu treści multimedialnej MPEG-7 oraz MPEG-21. Warunkiem dalszego rozwoju jest tutaj, z uwagi na olbrzymią wymaganą moc obliczeniową, zachowanie obecnego tempa wzrostu mocy obliczeniowej komputerów osobistych. Efektem zmiany podejścia do kodowania będzie zanik pojęcie rozdzielczości obrazu, jedynym kryterium oceny jakości sceny będzie ilość szczegółów-unikalnych obiektów obecnych w scenie.

Strumień danych do odbiorcy będzie mógł być dynamicznie zmieniany w zależności od możliwości sprzętu i dostępnego pasma transmisji odbędzie się to dzięki eliminowaniu ze scen mniej znaczących obiektów.

5.1.4 Zmiany w sposobie wyszukiwania treści i rozwój usług typu video na żądanie (VOD – Video on Demand)

Dodatkowo nowy standard transmisji satelitarnej wprowadzi rewolucję w sposobie wyszukiwania treści, co w znakomity sposób przysłuży się rozwojowi usług typu wideo na żądanie (VOD - Video On Demand). Dokładny opis położenia obiektów w scenie umożliwi dynamiczne i indywidualne sterowanie widokiem kamery, jak również dynamiczny

rozwój systemów 3D. Prawdopodobnie, za około 15 lat kolejna rewolucja technologiczna podobna do wprowadzanych obecnie trybów HDTV będzie dotyczyła telewizji 3D. Działające obecnie systemy telewizji trójwymiarowej polegają na transmisji podwójnego strumienia danych wideo dla każdego oka osobno i nie są atrakcyjne dla odbiorcy końcowego. Usługi VoD przeżywają obecnie dynamiczny rozwój, który z czasem może zostać wzmocniony możliwościami rozsyłu satelitów umieszczonych na orbicie geostacjonarnych.

5.1.5 Nowe radiodyfuzyjne rozwiązania technologiczne w wymiarze komercyjnym

Analizując obecne trendy rozwojowe oraz dynamikę wzrostu dochodów segmentu transmisji radiowo-telewizyjnych należy spodziewać się coraz większej popularności odbioru satelitarnego. Tym bardziej rozwój sieci kablowyc, głównego konkurenta odbioru satelitarnego, jest ekonomicznie uzasadniony tylko na obszarachh o dużej gęstości zaludnieniaSzczególnie na młodych rozwijających się rynkach takich jak Chiny, gdzie ilość działających sieci kablowych jest niewielka, telewizja satelitarna będzie najprawdopodobniej rozwijała się z niesamowitą dynamiką. W warunkach europejskich przy dużej penetracji rynku przez sieci kablowe szansą telewizji satelitarnej są płatne platformy satelitarne oferujące klientowi całościową, znacznie szerszą ofertę programową niż sieci kablowe. Jeszcze w 2001 roku, gdy łączyły

Page 17: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 17

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

się platformy cyfrowe CANAL+ oraz WIZJA TV przewidywano, że na polskim rynku jest miejsce tylko dla jednej takiej platformy. Obecnie działają już trzy platformy cyfrowe CANAL+ z 850 tysiącami abonentów, POLSAT CYFROWY z 1.0 milionem abonentów, oraz nowa platforma grupy ITI „n” z około 50 tysiącami abonentów.

Konkurencja na rynku oraz zmniejszenie kosztów związanych z nadawaniem satelitarnym powoduje, że platformy cyfrowe mają obecnie lepszą i tańszą ofertę od wielu sieci kablowych. Coraz więcej klientów będzie odbierało przekazy satelitarne, co najmniej do czasu, kiedy popularność zaczną zdobywać rozwiązania mobilne.

5.2 Rozwój satelitarnych rozwiązań mobilnych

Geneza rozwoju satelitarnej łączności ruchomej wiąże się z powstałym w początkach lat 80-tych systemem Inmarsat, który po raz pierwszy stworzył możliwości zapewnienia łączności ze statkami na morzach. Dalszy rozwój technologiczny, który umożliwił zastosowanie mniejszych anten i terminali, umożliwił powstanie rozwiązań zdolnych zapewnić łączność z pojazdami naziemnymi (samochody dostawcze) oraz samolotami.

Na przełomie XX i XXI wieku uruchomiono pierwsze satelitarne systemy telefonii komórkowej - Iridium i Globalstar - wykorzystujące konstelacje satelitów na orbitach niskich LEO oraz Thuraya i ACeS (Asia Cellural System) używające pojedynczych satelitów na orbicie geostacjonarnej. Rozwój mobilnych sieci komórkowych został jednakże postawiony pod znakiem zapytania przez porażkę rynkową, jaką poniosły Irydium i Globalstar w niedawnej przeszłości. Problemy związane z małym zapotrzebowaniem na usługi tych systemów zatrzymały prace nad kolejnymi systemami. Do porażki satelitarnych systemów komórkowych przyczynił się zwłaszcza sukces telefonii naziemnej, głównie GSM, która dzięki usługom roamingu międzynarodowego zapewnia prawie

globalny zasięg przy znacznie mniejszych kosztach i mniejszych, lżejszych terminalach niż wymagane przez rozwiązania satelitarne. Dodatkowo rozwój technologiczny końca lat 90-tych pozwolił na realizację systemów satelitarnej telefonii komórkowej w oparciu o satelity na orbicie geostacjonarnej.

Najnowsze prognozy wskazują jednakże, iż rozpowszechnienie w Europie na szeroką skalę telefonii 3 generacji UMTS przyczyni się do gwałtownego rozwoju rynku satelitarnych usług mobilnych. 5.2.1 Satelitarne radio mobilne

Olbrzymi sukces radia satelitarnego w USA zachęca do uruchomienia podobnej emisji w Europie. Ważną kwestią pozostaje jednak uzgodnienie odpowiedniego zakresu częstotliwości dla planowanej emisji na kontynencie europejskim. Dodatkowo z uwagi na pełne pokrycie Europy rozgłośniami radiowymi UKF FM większym zainteresowaniem odbiorców prawdopodobnie cieszyć się będą transmisje multimedialne – odpowiednik S-DMB (Digital Multimedia Broadcasting) skierowane do posiadaczy telefonów 3G i urządzeń PDA. Pierwsze emisje planowane są wspólnie przez spółki SES ASTRA i EUTELSAT w paśmie S z satelity Eutelsat W2A na początek 2009 r.

Źródło: Space Foundation

Page 18: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 18

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

Zastosowanie do emisji satelitów geostacjonarnych wiąże się jednak z koniecznością doświetlania obszarów miejskich dodatkowymi nadajnikami. Jest to spowodowane niskim kątem widoczności nad horyzontem satelitów geostacjonarnych. Do zapewnienia dla systemu GEO ogólnoeuropejskiego pokrycia konieczna jest budowa ponad 2,500 przekaźników systemu w większych miastach. Znacznie ciekawszym rozwiązaniem jest zastosowanie orbit eliptycznych EEO, HEO typu Molnya ~12hr, Tundra ~24hr. Dzięki swoim właściwościom umożliwiają one uzyskanie quasi-geostacjonarnej pozycji przy zastosowaniu trzech satelitów. Dzięki temu sygnał z satelitów odbierany będzie w znacznie większej liczbie miejsc, co podnosi atrakcyjność oferowanych usług. System HEO do zapewnienia pokrycia wymaga około 100-150 przekaźników w obszarach najbardziej zurbanizowanych oraz w tunelach. Jest to cenna zaleta w porównaniu do systemów opartych na satelitach GEO.

Dzięki znacznej przepustowości, która przekłada się na dużą liczbę oferowanych kanałów, oraz dzięki dużej dostępności systemy satelitarne mogą już w latach 2009-2012 stanowić platformę dla wielu ciekawych i innowacyjnych zastosowań, a także potencjalnie mogą stworzyć nowy rynek usług o znacznym rozmiarze.

5.2.2 Współpraca między systemami łączności i lokalizacji satelitarnej

Poważnym motorem dla rynku rozwiązań mobilnych okaże się zapewne współpraca z systemami lokalizacji satelitarnej. Systemy GPS, Galileo, Glonass osiągną około 2012 r. pełnię swoich możliwości operacyjnych i umożliwią pozyskanie dużej grupy nowych użytkowników korzystających z satelitarnychsystemów transmisji danych.

5.2.3 Połączenia sieci satelitarnych z sieciami bezprzewodowymi WLAN

Interesującym rozwiązaniem na przyszłość jest połączenie sieci satelitarnych z sieciami bezprzewodowymi WLAN. W takim połączeniu punkt dostępowy zapewniałby łączność z użytkownikiem końcowym, natomiast łącze satelitarne pełniłoby rolę sieci szkieletowej, zapewniając połączenie z siecią internet. W taki sposób wykorzystując tanią technologię sieci bezprzewodowych można obniżyć koszty korzystania z łącza satelitarnego, które są dzielone pomiędzy wielu użytkowników znajdujących się w zasięgu punktu dostępowego. Wydaje się, że jest to idealne rozwiązanie dla zapewnienia taniego dostępu do szybkiego internetu w dowolnym miejscu na Ziemi znajdującym się w zasięgu satelity, niezależnie od istniejącej infrastruktury naziemnej. Taki model dostępu do internetu umożliwia zaoferowanie użytkownikom nowych rodzajów usług np. dostępu do internetu w pociągach, samolotach, autokarach. Obecnie pracuje ponad 1000 punktów dostępowych WLAN włączonych do sieci internet przez łącze satelitarne, a przewiduje się że do roku 2008 może ich być około 100 tysięcy. Od jakiegoś czasu w niektórych liniach lotniczych działa już usługa dostępu do internetu dla pasażerów samolotów na trasach międzykontynentalnych. Niebawem podobna usługa może zostać udostępniona pasażerom statków.

Źródło: ESA

Page 19: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 19

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

instytucjonalni i korporacyjni, którzy obecnie mogą już korzystać z systemów naziemnych. System satelitarny mógłby być wykorzystany przez nich w przypadku jego ewentualnej kompatybilności z innymi stosowanymi obecnie systemami.

Duże koszty emisji satelitarnych, relatywnie małe przepływności i efektywności widmowe oraz duże opóźnienia w transmisji powodują, że powszechny dostęp do sieci internet z wykorzystaniem satelitów geostacjonarnych, zarówno jednokierunkowy jak i dwukierunkowy, nie stanowi alternatywy dla przyszłych sieci naziemnych. Internet satelitarny doskonale sprawdza się jednak w zastosowaniach specjalnych, tam gdzie nie ma dostępu do stałej infrastruktury oraz jako łącza rezerwowe dla dużych firm. Nie bez znaczenia jest również łączność w sytuacjach kryzysowych, połączenia dla służb rządowych i militarnych. Zgodnie z tym, o czym wspominano wyżej systemy satelitarne znajdą również zastosowanie do zapewniania łączności z internetem dla pasażerów samolotów statków czy szybkich pociągów, oraz na terenach bez infrastruktury naziemnej, zwłaszcza dopóty, dopóki bezprzewodowe sieci naziemne nie pokryją swoim zasięgiem całości obszarów zamieszkanych.

5.3 Usługi szerokopasmowe

Eksperci wskazują, iż w satelitarnych systemach szerokopasmowych w miejsce zapowiadanej jeszcze kilkanaście lat temu rewolucji wynikającej z uruchomienia systemów LEO, obserwujemy obecnie raczej ewolucję opartą na wykorzystaniu satelitów na orbitach GEO i standardzie DVB-S do transmisji danych cyfrowych. W analizach eksperckich usługi szerokopasmowe są charakteryzowane jako długoterminowe źródło rozwoju systemów satelitarnych.

Nowe usługi szerokopasmowe dostępne dla rosnącej liczby użytkowników, takie jak szybki dostęp do internetu, dwustronne przesyłanie dużej ilości danych, tele- i wideokonferencje, rozsiewcze transmisje radiowe i telewizyjne o wysokiej jakości, czy wreszcie radio i telewizja na żądanie powodują wzrost zapotrzebowania na szybkość transmisji, prowadząc do powstania szerokopasmowych systemów łączności. Względy ekonomiczne uzasadniają budowę naziemnych (przewodowych i radiowych) systemów realizujących szerokopasmowe usługi multimedialne na obszarach o dużej gęstości zaludnienia i rozwiniętej infrastrukturze telekomunikacyjnej. Dla pozostałych obszarów rozwiązaniem wydają się być systemy satelitarne.Jednak istniejące klasyczne satelity nawet w połączeniu ze sprzętem naziemnym nowej generacji (kanał zwrotny przez satelitę) nie są w stanie objąć całego rynku nieobsługiwanego przez systemy naziemne, z powodu wysokich kosztów i ograniczeń pasma częstotliwości. Konieczna jest budowa nowych systemów zapewniających znacznie większą pojemność całkowitą i znacznie mniejsze koszty wykorzystania pasma. Jednocześnie nowy system musiałby spełniać wymagania użytkownika, charakteryzując się dużą elastycznością w dopasowaniu się do specyficznych grup odbiorców oraz rodzajów usług i oferować niezawodność pracy i bezpieczeństwo przesyłanych danych. Zakłada się, że główną grupę użytkowników systemu mogliby stanowić klienci

Page 20: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 20

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

5.3.1 Problemy techniczne związane z zapewnieniem szerokiego pasma transmisji – tłumienie transmisji

Usługi szerokopasmowe dostępne dla dużego grona odbiorców wymagają zapewnienia szerokiego pasma transmisji. Szersze pasmo osiągnąć można obecnie jedynie zwiększając częstotliwość pracy systemu. Limitem jest tu głównie postęp techniczny w budowie sprzętu mikrofalowego. Dodatkowe ograniczenia w pracy systemów stanowi zróżnicowane tłumienie wprowadzane przez atmosferę. Systemy szerokopasmowe wykorzystują obecnie głównie pasma Ku i Ka, z uwagi na mały koszt sprzętu oraz dużą odporność na zmienne warunki atmosferyczne. Systemy pracujące w tych pasmach nie zapewniają jednak wystarczającej przepływności. Zwiększanie się wymagań użytkowników szybko wymusi stosowanie coraz wyższych pasm częstotliwości. Wyższe pasmo pracy umożliwia równie stosowanie anten o mniejszej średnicy (przy wymaganej kierunkowości). Do pracy w paśmie C konieczne są anteny o średnicach 2 - 3 m. Pasmo Ku wymaga anten o średnicach ok. 1 m, a na paśmie Ka wystarczą anteny o średnicach ok. 0.5 m. Ograniczeniem zastosowania wyższych częstotliwości są jednak fizyczne warunki propagacji fali elektromagnetycznej.

Pierwsze ograniczenie w pracy systemów satelitarnych pojawia się w okolicach 22 GHz i związane jest z absorpcją przez cząsteczki H2O, zmiana całkowitego tłumienia jest jednak niewielka i wynosi zwykle około 0,2 dB/km. Tłumienie pogarsza się jednak gwałtownie podczas opadów atmosferycznych i często osiąga wartości dochodzące nawet do 30 dB/km w obszarze burzowym. Powoduje to, że systemy pracujące powyżej pasma Ku (14,5 GHz) powinny posiadać adaptacyjne mechanizmy kontroli mocy i trybu nadawania. Systemy przyszłości powinny również umożliwić dynamiczną zmianę pasma w przypadku wystąpienia silnych opadów w

danym rejonie. Kolejne, tym razem bardzo silne tłumienie sygnału występuje na częstotliwości 60 GHz i związane jest z absorbują promieniowania przez cząsteczki O2. Zmiana tłumienia przekraczają tutaj 10 dB/km, co całkowicie uniemożliwia pracę systemów satelitarnych w pobliżu tego zakresu.

Kolejne okno częstotliwościowe możliwe do wykorzystania do transmisji satelitarnej rozpoczyna się w okolicach 85 GHz i ma szerokość około 20 GHz. Efektem zmian tłumienia wraz ze zmianami atmosferycznymi jest ograniczenie pewności świadczonych usług. Ma to bardzo duże znaczenie w przypadku łączy rezerwowych, które powinny zapewniać łączność z dużą gwarantowaną pewnością. Mniejsze znaczenie ma to przy zapewnieniu dostępu do internetu odbiorcom indywidualnym.

Page 21: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 21

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

6. Najważniejsze alternatywy i wyzwania dla rozwoju satelitarnych usług telekomunikacyjnych

Doświadczenie kilkunastu ostatnich lat rozwoju sektora pokazuje, iż najważniejszym warunkiem sukcesu nowych systemów telekomunikacyjnych wykorzystujących łącza satelitarne jest przede wszystkim trafna interpretacja potrzeb i życzeń użytkowników. Nie mniej liczą się dostępność tanich terminali użytkowych oraz konkurencyjne ceny w porównaniu do istniejących systemów naziemnych oferujących podobne usługi.

Prognozy sprzed kilku lat wskazywały, że systemy wykorzystujące satelity na orbitach niskich LEO i średnich MEO mogłyby potencjalnie stanowić odpowiedź na wiele problemów związanych z systemami korzystającymi z orbity GEO, przede wszystkim takimi jak wyczerpujące się wolne miejsca, duże tłumienie czy opóźnienie sygnału. Jednak zastosowanie satelitów na takich orbitach (LEO i MEO) wymaga użycia konstelacji wielu obiektów, aby zapewnić nieprzerwaną pracę systemu i jego globalny zasięg, co powoduje wzrost kosztów projektu, budowy i utrzymania systemu. Jednocześnie z niższą orbitą wiąże się krótszy czas życia satelity, czyli zwrot kosztów inwestycji musi nastąpić w krótszym czasie. Po problemach finansowych Iridium i Globalstar, przerwano prace nad kolejnymi systemami mającymi wykorzystywać satelity na orbitach LEO. Uważa się, że bez znaczącego zmniejszenia kosztów budowy satelitów i ich wynoszenia na orbitę, rozwiązania z satelitami na orbitach LEO nie odniosą sukcesu.

Istotnym wyzwaniem przyszłości są alternatywne systemy, zastępujące połączenia satelitarne, zwłaszcza jeśli chodzi o systemy satelitarne służące transmisji danych dla klientów indywidualnych. Prognozuje się, że po roku 2012 r. znaczenie tych ostatnich będzie malało (przynajmniej w Europie). Stanie się tak za sprawą rozwoju naziemnych bezprzewodowych sieci do transmisji danych, przykładowo typu WiMax. Dzięki unifikacji

różnego rodzaju usług typu: multimedia, telewizja, połączenia głosowe, połączenia z Internetem komunikacja odbywać się będzie różnymi drogami i usługi nie będą od nich zależne. Bezprzewodowy terminal użytkownika automatycznie będzie przełączał się między różnego rodzaju sieciami w zależności od wymaganych parametrów i ceny połączeń. W tym nowym środowisku satelitarne systemy transmisji dzięki swoim zaletom i niezależności od infrastruktury naziemnej będą stanowiły konieczne i istotne uzupełnienie usług oferowanych przez systemy naziemne.

W przyszłości częściową alternatywę dla łączności satelitarnej mogą stanowić platformy stratosferyczne HAP (High Altitude Platform), w których systemy telekomunikacyjne byłyby zamontowane na pokładzie sterowców lub samolotów bezzałogowych umieszczonych na wysokości kilkudziesięciu kilometrów nad Ziemią. Platformy te mogą realizować pokrycie obszaru o średnicy kilkuset kilometrów umożliwiając łączność przykładowo wokół dużych miast nad którymi miałyby być „zawieszone”. Ich dodatkową przewagę zapewnia fakt, iż nie muszą być wynoszone w przestrzeń powietrzną przy użyciu rakiet. Co więcej, HAPy posiadają własne silniki, które umożliwiają im przemieszczanie się lub zatrzymanie nad określonym obszarem, a także możliwość sprowadzenia ich na Ziemię dla wykonania konserwacji i napraw.

Myśląc o rozwoju sektora łączności satelitarnej w perspektywie lat 2012 oraz 2020, obok zagrożeń i barier technologicznych oraz rynkowych, należy zasygnalizować także wyzwania natury politycznej. Przede wszystkim sektor ten, ongiś w przeważającej mierze skupiony w rękach publicznych, na przełomie XX i XXI roku uległ niemal całkowitemu skomercjalizowaniu w drodze prywatyzacji dużych międzynarodowych operatorów (Inmarsat, Intelsat, Eutelsat).

Page 22: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 22

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

Udziały poszczególnych państw członkowskich w tych wcześniej klasycznych organizacjach międzynarodowych zostały zamienione na akcje spółek giełdowych. Wciąż postępujące zmiany własnościowe, polegające na wykupie przez prywatnych inwestorów akcji operatorów, sprzyjają zmianom kontroli strategicznej nad poszczególnymi częściami sektora, i w konsekwencji również jego całością.

Wśród najłatwiej dostrzegalnych skutków powyższej sytuacji należy wymienić obawy dotyczące ograniczenia dostępności łączności satelitarnej na obszarach, gdzie brak uzasadnienia komercyjnego dla świadczenia zaawansowanych usług. Odrębnym zjawiskiem jest wzrastające znaczenie państw jako nabywców zakupujących od komercyjnych operatorów kanały i pasma transmisji dla potrzeb operacji militarnych i działań humanitarnych. To oczywiście pozytywnie wpływa na rozwój rynku, jednocześnie jednak zwiększa zagrożenie użyciem wobec cywilnych satelitów broni antysatelitarnej.

Źródło: Boeing

Page 23: Kierunki rozwoju systemów satelitarnych Łączność satelitarna - raport

Polskie Biuro do spraw Przestrzeni Kosmicznej 23

Projekt ForesightKierunki rozwoju systemów satelitarnych

Łączność satelitarna

Wszystkie raporty są dostępne na stronie internetowej Polskiego Biura ds. Przestrzeni Kosmicznej:www.kosmos.gov.pl

Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznejul. Bartycka 18 A00-716 Warszawatel./faks: + 48 (22) 840 01 98e-mail: [email protected]

Raporty I fazy Projektu Foresight

Kierunki rozwoju systemów satelitarnych

Kierunki rozwoju systemów satelitarnych:łączność satelitarna

Kierunki rozwoju systemów satelitarnych:satelitarna obserwacja Ziemi

Kierunki rozwoju systemów satelitarnych:nawigacja satelitarna

Kierunki rozwoju systemów satelitarnych:technologie kosmiczne

Kierunki rozwoju systemów satelitarnych:główne trendy