Satelity v pásmu L/Ku/Ka – co to všechno znamená?

Původně před třemi lety zveřejněný článek o rozdílech mezi systémy palubního připojení v pásmech L, Ku a Ka patří k našim nejoblíbenějším. Nyní byl aktualizován o nejnovější informace o dostupných možnostech.

Pojmy L-pásmo, Ku a Ka satelity se skloňují zcela volně. Ale víte skutečně, co znamenají a jaké jsou mezi nimi rozdíly?“

Používané „pásmo“ se vztahuje k rádiovým frekvencím používaným při příjmu a odběru ze satelitu:

• L-pásmo využívá frekvence v rozsahu 1 až 2 GHz
• Ku-pásmo využívá přibližně 12-18 GHz a
• Ka-pásmo služeb využívá 26.5-40GHz segment elektromagnetického spektra.

A pokud by vás to zajímalo, „Ku“ znamená „Kurz unten“ – německy pásmo těsně pod „krátkým“ neboli K-pásmem. Není překvapením, že „Ka“ znamená „Kurz above“. Je to proto, že Ku je spodní část původního pásma NATO K, které bylo rozděleno na tři pásma (Ku, K a Ka) kvůli přítomnosti vrcholu rezonance atmosférické vodní páry na frekvenci 22,24 GHz, (1,35 cm), kvůli kterému byl střed nepoužitelný pro přenos na velké vzdálenosti.

Tak co pláčeš? Obecně platí, že čím vyšší frekvence, tím větší šířku pásma můžete ze systému vymáčknout. Rozdíl je stejný, jako když se srovnává rozhlasové vysílání v pásmu FM se středními vlnami. Vysokofrekvenční rozhlasové pásmo VKV (100 MHz) poskytuje větší šířku pásma než střední vlny/AM (1 MHz) a kvalita zvuku je lepší.

Přepočtěte to na mikrovlnné frekvence družic a pásmo Ka by vám mělo poskytnout větší šířku digitálního pásma než pásmo Ku, které by zase mělo poskytnout větší šířku pásma než pásmo L. V tomto případě by se mělo jednat o větší šířku pásma.

Ale to je jen polovina příběhu.

Fyzik a matematik Claude Shannon vyvinul v roce 1948 takzvanou Shannonovu větu. Ta platí dodnes a je studentem nezbytným pro pochopení propustnosti satelitů. Matematiku budeme ignorovat, ale v podstatě říká:

• Čím vyšší je šířka pásma, tím více dat lze přenést
• Čím vyšší je frekvence, tím větší šířka pásma je k dispozici
• Vysoký odstup signálu od šumu je lepší
• Zvýšení úrovně vysílacího výkonu může přinést zvýšení propustnosti komunikačního spojení.

Nejde tedy jen o frekvenci – je třeba vzít v úvahu dostupnou hustotu výkonu a satelitní bodové svazky obvykle poskytují vyšší úroveň, ať už v pásmu Ku nebo Ka.

A údaj o šířce pásma v titulku se obvykle vztahuje na šířku pásma transpondéru ze satelitů. Ten je nyní třeba rozdělit mezi mnoho uživatelů.

Musíte také zvážit celou řadu dalších faktorů, například jak velká je vaše anténa? Jaká je výška družice nad obzorem? Kolik přijímačů v tuto chvíli sdílí bodový svazek satelitu a dokonce, jaké je počasí?

Ano, počasí. Jak Ku, tak Ka mohou trpět slábnutím deště (Ka více než Ku) – ve výšce 35 000 stop to obvykle není problém, ale vysoká vlhkost v tropických oblastech může také ovlivnit signály.

Především pásmo L. Společnost Inmarsat nabízí svou službu SwiftBroadband (SBB) založenou na protokolu IP s rychlostí 432 kb/s, ale oblíbená je i její lehká služba SB200 s rychlostí 200 kb/s, jejíž zařízení lze snadno namontovat do bizjetu.

Na jedno letadlo lze také „spojit“ maximálně čtyři kanály a využívat je pro streamování IP služeb v jednom okamžiku.

Novější vlnová forma HDR (High Data Rate) může také zajistit zvýšenou datovou propustnost v běžných letadlech – až 700 kb/s při použití plného 200kHz nosiče – ale opět pouze v režimu streamování.

Aby toho nebylo málo, satelit, který podporuje novou evropskou leteckou síť vzduch-země, je v pásmu S – přibližně 2,4 GHz. Její rychlost je v současné době neznámá, ale očekává se, že se bude pohybovat v rozmezí 1-3 Mb/s.

Ale pokud vám služba SwiftBroadBand v pásmu L společnosti Inmarsat nestačí, co takhle služba Global Xpress (GX Aviation) v pásmu Ka společnosti Inmarsat?“

Vyšší frekvence znamenají, že je možné dosáhnout datové propustnosti v rozmezí 30-50 megabitů za sekundu (Mbps) ve srovnání se 432 kbps u současné služby SwiftBroadband v pásmu L, což představuje až 100násobné zvýšení rychlosti.

ViaSat nabízí také svůj palubní systém Exede v pásmu Ka, který může každému cestujícímu poskytnout až 12 Mb/s.

Existují alternativy, včetně služeb v pásmu Ku od společností Panasonic, Gogo, Global Eagle a ViaSat Yonder.

Ku pásmo obvykle nabízí rychlost připojení kolem 1-12 Mb/s, i když může být i vyšší.

K dispozici je také bodový svazek Ku, který využívá nové satelity s vysokou propustností (HTS). Například EpicNG společnosti Intelsat slibuje rychlost až 80 Mb/s na letadlo a 200 Mb/s na bodový svazek. Každý bodový paprsek má vyšší hustotu výkonu, a proto je k dispozici větší šířka pásma.

Přínosem pro Ka i Ku jsou také nové konstrukce modemů, které slibují ještě větší datovou propustnost.

Poskytovatelé služeb v pásmu Ku i Ka hovoří o rychlostech až 100 Mb/s pro letadla. Skutečnost je taková, že letecké společnosti chtějí především dobré, konzistentní a spolehlivé připojení. Argument Ku nebo Ka se stává druhořadým.

„Get Connected“ testoval jak produkt 2Ku společnosti Gogo, tak Ka pásmo společnosti GX Aviation a oba v testech poskytovaly rychlost kolem 10 Mb/s.

Tak tady to máte. Každé pásmo – L, Ku a Ka – pracuje na jiné sadě frekvencí. Obecně platí, že čím vyšší frekvence, tím vyšší propustnost.

Pro optimalizaci kapacity komunikačního spoje však lze manipulovat se třemi klíčovými parametry – šířkou pásma, výkonem signálu a šumem kanálu.

Provozovatelé komunikačních kanálů vyvíjejí své technologie tak, aby dosáhli optimální kapacity spoje na základě potřeb trhu.

Zvýšení úrovně vysílacího výkonu má za následek zvýšení propustnosti komunikačního spoje, stejně tak snížení výkonu bude mít za následek opačný efekt snížení propustnosti.

Jiným způsobem, jak zlepšit propustnost spoje, by bylo zvětšení velikosti přijímací antény, aby byla vyšší úroveň energie přijímané v letadle.

Tady se však projevují provozní omezení, protože by to vedlo k nerealizovatelné instalaci pro komerční nebo obchodní letadla.

.