Nelle aree dove non arrivano la fibra ottica, il 4G/5G e l’FWA, l’STTH (Internet via satellite) rappresenta l’unica soluzione per le connessioni ultrabroadband. Offre velocità paragonabili alle reti FTTC e FWA, anche nei luoghi più sperduti e in totale assenza di infrastrutture terrestri.
Nonostante l’Italia abbia parzialmente recuperato il gap infrastrutturale nei confronti del resto d’Europa, le attuali reti di comunicazioni terrestri ultra broadband in tecnica FTTH (Fiber To The Home – fibra ottica direttamente in casa), FTTC (Fiber To The Cabinet – fibra fino all’armadio di strada e poi rame fino a casa) e FWA (Fixed Wireless Access – collegamento radio da stazione base a casa) non garantiscono ancora una copertura capillare del territorio e lasciano scoperti migliaia di piccoli comuni dove risiedono milioni di cittadini.
Secondo le informazioni riportate sul sito Banda Ultralarga, alla fine di marzo 2021 le reti di nuova generazione (NGA – Next Generation Access) con velocità di almeno 30 Mbps raggiungevano l’89,6% delle famiglie italiane mentre quelle oltre i 100 Mbps si fermavano al 55,4%. Il 6% delle famiglie naviga su internet a meno di 30 Mbps.
Le percentuali, tuttavia, sono sovrastimate perché le velocità di download e upload in FTTC si riducono drammaticamente al crescere della distanza. Se una famiglia potenzialmente connessa a una rete da 100 Mbps si trova a 600-700 metri di distanza dall’armadio di strada, non in linea d’aria ma quella del percorso del cablaggio, le velocità di download/upload scendono intorno a 30-40/5-10 Mbps. Non stiamo ovviamente parlando dei grandi centri urbani dove la presenza di centinaia di armadi è tale da consentire velocità ottimali quasi per tutti ma delle migliaia di piccoli comuni con una densità abitativa ben inferiore, con pochi armadi sparsi su un territorio molto vasto. La Strategia Italiana per la Banda Ultralarga (Verso la Gigabit Society), approvata lo scorso maggio dal CITD (Comitato Interministeriale per la transizione digitale), punta a portare la connettività a 1 Gbps su tutto il territorio nazionale entro il 2026, in anticipo rispetto agli obiettivi europei fissati al 2030. Anche dopo questa data, però, è probabile che coloro che vivono in aree scarsamente abitate e totalmente isolate, non raggiunte nemmeno dalle linee telefoniche in rame oppure soggette a vari impedimenti, non riusciranno a sfruttare la velocità massima ottimale e forse nemmeno quei “miseri” 30 Mbps che rappresentano il minimo sindacale per i moderni servizi digitali (IPTV, VOD, remote security, videochiamate, didattica a distanza, ecc.).
100% del territorio e della popolazione solo grazie al satellite
Anche le reti mobili 4G/5G e soprattutto l’FWA hanno subito negli ultimi tempi una forte accelerazione, sia in termini di copertura che di velocità. 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 alimentare le stazioni base (BTS).
Per superare questi limiti, risolvere una volta per tutte il problema del Digital Divide e garantire una copertura del 100% sia del territorio sia della popolazione, l’unica soluzione attualmente a disposizione sono i satelliti.
Dalla loro posizione a 36000 km dalla terra (5000/6000 per quelli in orbita bassa – LEO) sono in grado di irradiare a pioggia connessioni veloci, in qualsiasi momento e luogo, così come fanno già da decenni con i canali radiotelevisivi.
Non richiedono alcun tipo di infrastruttura terrestre, permettono di navigare su internet, fare videochiamate, guardare un canale IPTV o un film in streaming anche nel rifugio montano più sperduto così come in mezzo al mare utilizzando una piccola parabola simile a quella di Sky e tivùsat.
Gli albori di internet via satellite
I primi servizi di collegamento a internet via satellite destinati al mercato consumer risalgono a circa 20 anni fa: i pionieri come Netsystem e Open-Sky offrivano connessioni digitali ad alta velocità assolutamente rivoluzionarie se consideriamo che sul doppino si viaggiava in analogico a soli 56 kbps oppure in digitale (ISDN/ADSL) a 640 kbps.
Le tecnologie erano ancora acerbe, i satelliti venivano utilizzati solo per velocizzare il download dei dati mentre l’upload utilizzava ancora il tradizionale doppino in rame. 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 ed 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 il download a 1 Mbps.
Ricezione e trasmissione in banda Ka
Il vero salto di qualità e velocità delle connessioni internet satellitari è avvenuto 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 lanciato in orbita nel 2011. Il Ka-Sat ha un footprint (l’impronta del segnale sul territorio) esteso come quello dei satelliti radiotelevisivi ma composto da una “ragnatela” di ben 82 spotbeam a copertura regionale, distanti tra loro poche centinaia di chilometri e focalizzati sulle aree a maggior densità di popolazione dell’Europa e del bacino del Mediterraneo.
Questi spot hanno una capacità complessiva di 70 Gbps ottenuta grazie al riutilizzo (fino a 20 volte) delle frequenze assegnate a spot non adiacenti ed 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 70-80 cm, abilitare definitivamente la ricetrasmissione per tutti (non solo download ma anche upload dalla parabola al satellite) e di portare la velocità massima di download dai precedenti 2-3 Mbps ad oltre 20 Mbps.
L’ultimo satellite in ordine di tempo dedicato a internet è l’Eutelsat Konnect HTS: pur lanciato in orbita a gennaio 2020, ha potuto iniziare i test solo alla fine del 2020 a causa dell’emergenza Covid-19 e ha raggiunto la completa operatività lo scorso marzo.
Konnect HTS è il primo satellite ad utilizzare l’innovativa piattaforma Spacebus Neo di Thales Alenia con ben 75 Gbps di capacità e 65 spotbeam. Offre considerevoli vantaggi anche dal punto di vista economico, con un costo per Gbps sostanzialmente inferiore rispetto a quello dei suoi predecessori.
La copertura verrà inizialmente suddivisa tra l’Europa, con circa il 55% della capacità concentrata sulle aree con una forte domanda (Francia, Italia, Germania, Spagna, Regno Unito), e l’Africa, dove integrerà e sostituirà gradualmente la capacità di operatori di terze parti. Il lancio del secondo satellite della flotta Konnect (VHTS) è previsto tra il 2022 e il 2023.
Come funziona l’STTH
L’STTH (Satellite To The Home – connessione dati diretta dal satellite all’abitazione) 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 quasi sempre ad una connessione fisica (doppino per l’FTTC o fibra ottica per l’FTTH) e la trasforma in onde radio. L’STTH sfrutta invece i segnali dallo spazio per alimentare una rete cablata (LAN) oppure un singolo dispositivo (PC, notebook, smart Tv, decoder, ecc.) con l’eventuale aggiunta di un hotspot Wi-Fi. Un collegamento internet satellitare assomiglia pertanto a un FWA: al posto dell’antenna 4G/4G+/5G (o su banda licenziata per le tecnologie proprietarie – vedi EOLOwaveG), installata all’interno di casa oppure all’esterno e puntata verso un ripetitore locale (BTS) raggiunto dalla rete in fibra, si utilizza una parabola satellitare puntata verso il satellite broadband che trasmette e riceve i dati.
Lo schema di funzionamento di un collegamento internet satellitare si basa su quattro elementi fondamentali.
Il primo elemento è rappresentato dai satelliti, collocati a 36000 km di distanza dalla terra e nell’orbita geostazionaria che assicura un posizionamento immutati nel corso del tempo (la parabola è fissa). Questi satelliti possono fornire connettività internet in banda Ka (20-30 GHz) o Ku (12-18 GHz), in modo esclusivo (come gli Eutelsat Ka-Sat e Konnect HTS) oppure insieme ai canali radiotelevisivi digitali.
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 dati dagli utenti e inviare le risposte al singolo destinatario.
Il terzo elemento è la parabola dotata di LNB di tipo bidirezionale (e non monodirezionale come quello della Tv Sat) per trasmettere e ricevere dati dal satellite. Il quarto ed ultimo elemento è il modem satellitare dell’utente che si interfaccia all’LNB bidirezionale e con la rete LAN domestica.
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 che quello in uscita e garantire una potenza sufficiente per essere visibili dalla terra con parabole di dimensioni contenute. Per compiere queste operazioni fondamentali, sono stati costruiti satelliti dedicati al traffico dati (HTS – High Throughput Satellite) che, come abbiamo già visto, operano in banda Ka e sono dotati di fasci di illuminazione multipli e sovrapposti, focalizzati sulle aree a maggior densità di popolazione.
Ad oggi, le due principali infrastrutture europee che forniscono servizi internet via satellite STTH in ambito consumer e professionale sono quelle di SES Astra (Astra Connect) ed Eutelsat (Euro Broadband). Per un’analisi delle piattaforme, delle offerte commerciali e delle apparecchiature da installare vi rimandiamo all’articolo di approfondimento che verrà pubblicato nelle prossime settimane.
Costo e latenza, gli svantaggi dell’STTH
La connessione STTH non è purtroppo esente da limiti e svantaggi, sia economici che tecnici. Quello principale è il costo, quasi sempre più elevato se confrontato con altre tecnologie come FTTC e FWA a parità di velocità. In presenza di reti NGA da almeno 30-40 Mbps reali in download, l’STTH non è quasi mai una soluzione conveniente. Altro limite importante è la latenza, in termini tecnici “lag”. Misura 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 ed altrettanti per ricevere una risposta (36000 km dalla parabola al satellite, altri 36000 km dal satellite al NOC e 72000 km per il ritorno). Una latenza di circa 500-600 millisecondi (10-100 volte rispetto a FTTC/FTTH/FWA) risulta ininfluente durante la navigazione, lo streaming video e le videochiamate ma crea problemi con la telegestione e soprattutto con i 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) ed un acceleratore web che, però, non permettono di ottenere le stesse performance delle reti cablate e wireless a corto raggio. 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 Viasat utilizzano tecnologie che riducono l’attenuazione del segnale, controllano la potenza di uplink (dalla parabola al satellite) e ottimizzano la banda.
