L/Ku/Ka-kaistasatelliitit – mitä tämä kaikki tarkoittaa?

Alun perin kolme vuotta sitten julkaistu juttu L-, Ku- ja Ka-taajuusalueiden yhteysjärjestelmien eroista lennon aikana on ollut yksi suosituimmista. Se on nyt päivitetty uusimmilla tiedoilla tarjolla olevista vaihtoehdoista.

Termit L-, Ku- ja Ka-kaistan satelliitit liikkuvat melko vapaasti. Mutta tiedätkö todella, mitä ne tarkoittavat ja mitä eroja niiden välillä on?

Käytössä oleva ”kaista” viittaa radiotaajuuksiin, joita käytetään satelliittiin ja satelliitista:

• L-kaistalla käytetään taajuuksia 1-2 GHz:n alueella
• Ku-kaistalla hyödynnetään noin 12-18 GHz:n taajuuksia ja
• Ka-kaistapalveluissa käytetään 26.5-40 GHz:n segmenttiä sähkömagneettisesta spektristä.

Ja jos ihmettelet, ”Ku” tarkoittaa ”Kurz unten” – saksaksi juuri ”lyhyen” tai K-kaistan alapuolella olevaa kaistaa. Ei ole yllättävää, että ”Ka” tarkoittaa ”Kurz above”. Tämä johtuu siitä, että Ku on Naton alkuperäisen K-kaistan alempi osa, joka jaettiin kolmeksi kaistaksi (Ku, K ja Ka), koska ilmakehän vesihöyryn resonanssihuippu 22,24 GHz:n taajuudella (1,35 cm) teki keskipisteestä käyttökelvottoman kaukolähetyksiin.

Mitä siis itket? Yleensä mitä korkeampi taajuus, sitä enemmän kaistanleveyttä voit puristaa järjestelmästä. Ero on ihan sama kuin FM-radiolähetystä verrattaisiin keskiaaltoon. Korkeamman taajuuden VHF-radiokaista (100MHz) antaa sinulle suuremman kaistanleveyden kuin keskiaalto/AM (1MHz) ja äänenlaatu on parempi.

Skaalaa tämä ylöspäin satelliitin mikroaaltotaajuuksiin ja Ka-kaistan pitäisi antaa sinulle enemmän digitaalista kaistanleveyttä kuin Ku:n, jonka puolestaan pitäisi antaa enemmän kaistanleveyttä kuin L-kaistan.

Mutta se on vain puolet tarinasta.

Fyysikko ja matemaatikko Claude Shannon kehitti vuonna 1948 niin sanotun ”Shannonin teoreeman”. Se pätee yhä nykyäänkin, ja se on oppilas, joka on olennainen satelliitin läpäisykyvyn ymmärtämisessä. Unohdetaan matematiikka, mutta pohjimmiltaan se sanoo:

• Mitä suurempi kaistanleveys, sitä enemmän dataa voidaan siirtää
• Korkeampi taajuus, sitä enemmän kaistanleveyttä on käytettävissä
• Korkea signaali-kohinasuhde on parempi
• Lähetystehon tason kasvattamisella voidaan saada aikaan tietoliikenneyhteyksien läpimenotehon kasvu.

Ei siis ole kyse vain taajuudesta – on otettava huomioon myös käytettävissä oleva tehotiheys, ja satelliittien kohdepalkit tarjoavat yleensä korkeamman tason, olipa kyse Ku- tai Ka-kaistasta.

Ja otsikon kaistanleveysluku viittaa yleensä satelliittien transponderikaistanleveyteen. Nyt se on jaettava monien käyttäjien kesken.

Sinun on myös otettava huomioon koko joukko muita tekijöitä, kuten kuinka suuri antenni on? Mikä on satelliitin korkeus horisontin yläpuolella? Kuinka monta vastaanotinta jakaa satelliitin spottisädettä tällä hetkellä ja vielä, millainen on sää?

Joo, sää. Sekä Ku että Ka voivat kärsiä sateesta (Ka enemmän kuin Ku) – tämä ei yleensä ole ongelma 35 000 jalan korkeudessa, mutta trooppisten alueiden korkea ilmankosteus voi myös vaikuttaa signaaleihin.



L-taajuuden ottaminen ensin. Inmarsat tarjoaa IP-pohjaista 432 kbit/s SwiftBroadband (SBB) -palveluaan, mutta myös sen kevyt 200 kbit/s SB200-palvelu, jonka laitteet voidaan helposti asentaa bizjet-koneeseen, on suosittu.

Maksimissaan neljä kanavaa lentokonetta kohti voidaan myös ”liimata” ja käyttää IP-palvelujen suoratoistoon kerrallaan.

Uudemman High Data Rate (HDR) -aaltomuodon avulla voidaan myös tarjota tavanomaisissa lentokoneissa suurempi tiedonsiirtonopeus – jopa 700 kbit/s, kun käytetään täyttä 200 kHz:n kantoaaltoa – mutta jälleen kerran vain suoratoistotilassa.

Kiinnostavana yksityiskohtana voidaan todeta, että satelliitti, joka tukee uutta eurooppalaista ilmailualan verkostoa, on S-taajuuskaistalla, eli 2,4 GHz:n taajuudella. Sen nopeudet ovat toistaiseksi tuntemattomia, mutta niiden odotetaan olevan 1-3 Mbps:n luokkaa.

Huomautus kaikille lukijoille:

Get Connected on fuusioitunut Simple Flyingin kanssa.

Lukeaaksesi viimeisintä Get Connected -sisältöä vieraile uudessa kotisivullamme klikkaamalla tästä.

Mutta jos Inmarsatin L-kaistaisen SwiftBroadBand-palvelun nopeus ei riitä, miten olisi Inmarsatin Global Xpress (GX Aviation) Ka-band-palvelu?

Korkeammat taajuudet merkitsevät, että tiedonsiirtonopeudet ovat mahdollisia 30-50 megabittiä sekunnissa (Mbit/s), kun ne nykyisellä L-kaistaisella SwiftBroadBand-palvelulla ovat 432 kilobittiä sekunnissa (Mbit/s) – nopeus on siis kasvanut jopa 100 kertaa.

ViaSat tarjoaa myös Ka-kaistaisen Exede-järjestelmänsä lennon aikana, joka voi tarjota jopa 12 Mbit/s jokaiselle matkustajalle.

Vaihtoehtoja on olemassa, kuten Panasonicin, Gogon, Global Eaglen ja ViaSat Yonderin Ku-kaistaiset palvelut.

Ku-kaista tarjoaa tyypillisesti noin 1-12 Mbps:n yhteysnopeuksia, vaikka ne voivat olla suurempia.

Tarjolla on myös pistemäistä Ku-säteilyä, jossa käytetään uusia High Throughput -satelliitteja (HTS). Esimerkiksi Intelsat EpicNG lupaa jopa 80 Mbit/s per lentokone ja 200 Mbit/s per spot beam. Jokaisen spottisäteen tehotiheys on suurempi, mistä johtuvat suuremmat käytettävissä olevat kaistanleveydet.



Ka:n ja Ku:n yhteydessä hyödynnetään myös uusia modeemimalleja, joiden luvataan lisäävän tiedonsiirtonopeuksia entisestään.

Ka:n ja Ku:n palveluntarjoajat puhuvatkin nopeudesta, joka on jopa 100 Mbps lentokoneeseen. Todellisuudessa lentoyhtiöt haluavat ennen kaikkea hyvän, johdonmukaisen ja luotettavan yhteyden. Ku- tai Ka-väite on jäämässä toissijaiseksi.

”Get Connected” on testannut sekä Gogon 2Ku-tuotetta että GX Aviationin Ka-kaistatuotetta, ja molemmat toimittivat testeissä noin 10 Mbps.

Se on siis siinä. Jokainen kaista – L, Ku ja Ka – toimii eri taajuuksilla. Yleensä mitä korkeampi taajuus, sitä suurempi läpäisykyky.

Viestintäyhteyden kapasiteetin optimoimiseksi voidaan kuitenkin manipuloida kolmea keskeistä parametria – kaistanleveyttä, signaalin tehoa ja kanavan kohinaa.

Viestintäkanavien tarjoajat kehittävät tekniikoitaan saavuttaakseen optimaalisen linkkikapasiteetin markkinoidensa tarpeiden perusteella.

Lähetystehon lisääminen johtaa tietoliikennelinkin läpäisykyvyn kasvuun, samoin tehon vähentäminen johtaa päinvastaiseen vaikutukseen, joka vähentää läpäisykykyä.

Toinen tapa parantaa linkin läpäisykykyä olisi kasvattaa vastaanottoantennin kokoa, jotta ilma-alus vastaanottaa enemmän energiaa.

Tässä kohtaa toiminnalliset rajoitteet tulevat kuitenkin ilmeisiksi, sillä tämä johtaisi siihen, että asennus ei olisi toteuttamiskelpoinen kaupallisessa tai liikelentokoneessa.

Viikennelentokoneessa.