Satélites de banda L/Ku/Ka: ¿qué significa todo esto?

Publicado originalmente hace tres años, este artículo sobre las diferencias entre los sistemas de conectividad en banda L, Ku y Ka ha sido uno de los más populares. Ahora se ha actualizado con la información más reciente sobre las opciones disponibles.

Los términos satélites de banda L, Ku y Ka se utilizan con bastante frecuencia. Pero, ¿sabe realmente lo que significan y las diferencias entre ellos?

La «banda» en uso se refiere a las frecuencias de radio utilizadas hacia y desde el satélite:

• La banda L utiliza frecuencias en el rango de 1 a 2GHz
• La banda Ku utiliza aproximadamente 12-18GHz, y
• Los servicios de la banda Ka utilizan el segmento de 26.5-40GHz del espectro electromagnético.

Y por si se lo pregunta, «Ku» significa «Kurz unten», es decir, la banda que se encuentra justo debajo de la banda «corta» o K. No es de extrañar que «Ka» signifique «Kurz above». Esto se debe a que Ku es la parte inferior de la banda K original de la OTAN, que se dividió en tres bandas (Ku, K y Ka) debido a la presencia del pico de resonancia del vapor de agua atmosférico en 22,24 GHz, (1,35 cm), que hacía que el centro fuera inutilizable para la transmisión de largo alcance.

¿Entonces qué clama? Generalmente, cuanto más alta es la frecuencia más ancho de banda se puede exprimir del sistema. La diferencia es como si se comparara una emisión de radio FM con la onda media. La banda de radio VHF de mayor frecuencia (100MHz) te da mayor ancho de banda que la onda media/AM (1MHz) y la calidad del sonido es mejor.

Escala esto a las frecuencias de microondas del satélite y la banda Ka debería darte más ancho de banda digital que la Ku, que a su vez debería dar mayor ancho de banda que la banda L.

Pero esto es sólo la mitad de la historia.

El físico y matemático Claude Shannon desarrolló lo que se conoce como «Teorema de Shannon» en 1948. Sigue siendo válido hoy en día y es un alumno esencial para entender el rendimiento de los satélites. Ignoraremos las matemáticas, pero esencialmente dice:

• Cuanto mayor sea el ancho de banda, más datos podrán transferirse
• Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será el ancho de banda disponible
• Una alta relación señal/ruido es mejor
• Un aumento en el nivel de potencia de transmisión puede dar un aumento en el rendimiento del enlace de comunicación.

Así que no se trata sólo de la frecuencia: hay que tener en cuenta la densidad de potencia disponible, y los haces puntuales de los satélites suelen proporcionar un nivel más alto, ya sea en banda Ku o Ka.

Y la cifra del ancho de banda del titular suele referirse al ancho de banda del transpondedor de los satélites. Ahora hay que repartirlo entre los numerosos usuarios.

También hay que tener en cuenta toda una serie de otros factores, como el tamaño de la antena. ¿Cuál es la elevación del satélite sobre el horizonte? ¿Cuántos receptores están compartiendo el haz puntual del satélite en ese momento e incluso, qué tiempo hace?

Sí, el tiempo. Tanto el Ku como el Ka pueden sufrir desvanecimiento por la lluvia (el Ka más que el Ku) – esto no suele ser un problema a 35.000 pies, pero los altos niveles de humedad en las zonas tropicales también pueden afectar a las señales.

Tomando primero la banda L. Inmarsat ofrece su SwiftBroadband (SBB) de 432 kbps basado en IP, pero su servicio ligero SB200 de 200 kbps, con un equipo que puede instalarse fácilmente en un bizjet, también es muy popular.

También se puede «enlazar» un máximo de cuatro canales por aeronave y utilizarlos para transmitir servicios IP en cualquier momento.

Una nueva forma de onda de alta velocidad de datos (HDR) también puede proporcionar un mayor rendimiento de datos en las aeronaves convencionales – hasta 700kbps utilizando un portador completo de 200kHz – pero, de nuevo, sólo en el modo de streaming.

Para poner una pega, el satélite que respalda la nueva Red de Aviación Europea aire-tierra es de banda S – alrededor de 2,4GHz. Sus velocidades son actualmente desconocidas, pero se espera que estén en el rango de 1-3Mbps.

Pero si el servicio SwiftBroadBand de banda L de Inmarsat no es lo suficientemente rápido para usted, ¿qué le parece el servicio Global Xpress (GX Aviation) de banda Ka de Inmarsat?

Las frecuencias más elevadas permiten obtener una velocidad de transmisión de datos de entre 30 y 50 megabits por segundo (Mbps), en comparación con los 432kbps de la actual banda L SwiftBroadband, lo que supone un aumento de la velocidad de hasta 100 veces.

ViaSat también ofrece su sistema Exede en banda Ka en vuelo, que puede proporcionar hasta 12 Mbps a cada pasajero.

Hay alternativas, como los servicios en banda Ku de Panasonic, Gogo, Global Eagle y ViaSat Yonder.

La banda Ku suele ofrecer velocidades de conexión de entre 1 y 12 Mbps, aunque pueden ser superiores.

También está disponible la banda Ku de haz puntual, que utiliza los nuevos satélites de alto rendimiento (HTS). Por ejemplo, el EpicNG de Intelsat promete hasta 80 Mbps por avión y 200 Mbps por haz puntual. Cada haz puntual tiene una mayor densidad de potencia, de ahí los mayores anchos de banda disponibles.

Tanto Ka como Ku también se benefician de los nuevos diseños de módem que prometen aumentar aún más el rendimiento de los datos.

De hecho, tanto los proveedores de Ku como de Ka hablan de velocidades de hasta 100 Mbps para el avión. La realidad es que las aerolíneas quieren ante todo una conectividad buena, constante y fiable. El argumento de Ku o Ka se está convirtiendo en algo secundario.

«Get Connected» ha probado tanto el producto 2Ku de Gogo como la banda Ka de GX Aviation y ambos entregaron alrededor de 10Mbps en las pruebas.

Así que ahí lo tienen. Cada banda -L, Ku y Ka- funciona en un conjunto diferente de frecuencias. En general, cuanto más alta es la frecuencia, mayor es el rendimiento.

Sin embargo, hay tres parámetros clave que pueden manipularse para optimizar la capacidad de un enlace de comunicaciones: el ancho de banda, la potencia de la señal y el ruido del canal.

Los proveedores de canales de comunicaciones desarrollan sus tecnologías para conseguir la capacidad óptima del enlace en función de las necesidades del mercado.

Un aumento del nivel de potencia de transmisión se traduce en un aumento del rendimiento del enlace de comunicaciones, mientras que una disminución de la potencia tendrá el efecto contrario, reduciendo el rendimiento.

Otra forma de mejorar el rendimiento del enlace sería aumentar el tamaño de la antena receptora para tener un mayor nivel de energía recibida en la aeronave.

Pero aquí es donde se ponen de manifiesto las limitaciones operativas, ya que esto llevaría a una instalación inviable para una aeronave comercial o de negocios.