Satélites L/Ku/Ka-band – o que significa tudo isso?

Originalmente publicado há três anos atrás, esta funcionalidade sobre as diferenças entre os sistemas de conectividade L-, Ku- e Ka-band inflight tem sido uma das nossas mais populares. Agora foi atualizado com as últimas informações sobre as opções disponíveis.

Os termos satélites L-band, Ku e Ka são banhados com bastante liberdade. Mas você realmente sabe que eles significam e as diferenças entre eles?

A “banda” em uso refere-se às freqüências de rádio usadas para e do satélite:

• Faixa L usa freqüências na faixa de 1 a 2GHz
• Faixa Ku usa aproximadamente 12-18GHz, e
• Os serviços de banda Ka usam o 26.5-40GHz segmento do espectro eletromagnético.

E no caso de você estar se perguntando “Ku” significa “Kurz unten” – alemão para a banda logo abaixo da banda “short” ou K-band. Não é surpreendente que “Ka” signifique “Kurz above”. Isto porque Ku é a parte inferior da banda K original da OTAN, que foi dividida em três bandas (Ku, K e Ka) devido à presença do pico de ressonância do vapor de água atmosférico a 22,24 GHz, (1,35 cm), que tornou o centro inutilizável para a transmissão de longo alcance.

Então o que é que chora? Geralmente, quanto maior a frequência, maior a largura de banda que se pode espremer para fora do sistema. A diferença é como uma transmissão de rádio FM sendo comparada com uma onda média. A banda VHF de maior freqüência (100MHz) lhe dá maior largura de banda do que onda média/AM (1MHz) e a qualidade do som é melhor.

Escala esta até as freqüências de microondas do satélite e Ka-band deve lhe dar mais largura de banda digital do que Ku, que por sua vez deve dar maior largura de banda do que a banda L.

Mas é apenas metade da história.

Físico e matemático Claude Shannon desenvolveu o que ficou conhecido como “Teorema de Shannon” em 1948. Isto ainda hoje é verdade e é um aluno essencial para compreender os resultados de satélites. Vamos ignorar a matemática, mas essencialmente diz:

• Quanto maior a largura de banda, mais dados podem ser transferidos
• Quanto maior a frequência, mais largura de banda está disponível
• Uma alta relação sinal/ruído é melhor
• Um aumento no nível de potência de transmissão pode dar um aumento na taxa de transmissão do link de comunicação.

Então não se trata apenas da frequência – você tem que levar em conta a densidade de potência disponível, e os feixes de spot dos satélites geralmente fornecem um nível mais alto, seja em Ku- ou Ka-band.

E o número da largura de banda do cabeçalho geralmente se refere à largura de banda do transponder dos satélites. Agora precisamos compartilhar isso entre os muitos usuários.

Você também tem que considerar toda uma série de outros fatores, tais como o tamanho da sua antena? Qual é a elevação do satélite acima do horizonte? Quantos receptores estão compartilhando o feixe pontual do satélite neste momento e até mesmo, como está o tempo?

Sim, o tempo. Ambos Ku e Ka podem sofrer com o desbotamento da chuva (Ka mais que Ku) – isto não é normalmente um problema a 35.000 pés, mas níveis elevados de humidade em áreas tropicais também podem afectar os sinais.

Taking L-band first. A Inmarsat oferece sua SwiftBroadband (SBB) baseada em IP de 432kbps, mas seu serviço SB200 leve de 200kbps, com equipamento que pode ser facilmente instalado em um bizjet, também é popular.

Um máximo de quatro canais por aeronave também pode ser “colado” e usado para serviços de streaming IP a qualquer momento.

Uma nova forma de onda de Alta Taxa de Dados (HDR), também pode fornecer uma maior transmissão de dados em aeronaves convencionais – até 700kbps usando um portador completo de 200kHz – mas, novamente, apenas no modo streaming.

Para colocar uma chave de porcas na obra, o satélite que faz backup da nova Rede de Aviação Europeia ar-terra é banda S – cerca de 2,4GHz. As suas velocidades são actualmente desconhecidas, mas espera-se que esteja na faixa dos 1-3Mbps.

Mas se o serviço SwiftBroadBand de banda L da Inmarsat não for suficientemente rápido para você, que tal o serviço Ka-band Global Xpress (GX Aviation) da Inmarsat?

As freqüências mais altas significam que é possível a transmissão de dados na região de 30-50 megabits por segundo (Mbps), comparado com 432kbps com o SwiftBroadband de banda L atual – até um aumento de velocidade de 100x.

ViaSat também oferece seu sistema Ka-band in-flight Exede, que pode fornecer até 12 Mbps para cada passageiro.

Existem alternativas, incluindo serviços Ku-band da Panasonic, Gogo, Global Eagle e ViaSat Yonder.

Banda Ku oferece tipicamente velocidades de conexão de cerca de 1-12 Mbps, embora possa ser maior.

Também disponível é o spot-beam Ku, utilizando novos satélites de alta capacidade (HTS). Por exemplo, o EpicNG da Intelsat promete até 80 Mbps por aeronave e 200 Mbps por feixe pontual. Cada spot beam tem uma maior densidade de potência, daí as maiores larguras de banda disponíveis.

Both Ka e Ku também estão se beneficiando de novos designs de modem que prometem aumentar ainda mais a produção de dados.

Na verdade, ambos os provedores Ku e Ka falam sobre velocidades de até 100Mbps para a aeronave. A realidade é que as companhias aéreas querem uma conectividade boa, consistente e confiável, acima de tudo. O argumento Ku ou Ka está se tornando secundário.

“Get Connected” testou tanto o produto 2Ku da Gogo quanto o Ka-band da GX Aviation e ambos entregaram cerca de 10Mbps nos testes.

Então aí você tem. Cada banda – L, Ku e Ka – funciona em um conjunto diferente de freqüências. Em geral, quanto maior a frequência, maior o débito.

No entanto, três parâmetros-chave podem ser manipulados para otimizar a capacidade de um link de comunicação – largura de banda, potência do sinal e ruído do canal.

Fornecedores de canais de comunicação desenvolvem suas tecnologias para alcançar a capacidade ótima de link com base em suas necessidades de mercado.

Um aumento no nível de potência de transmissão resulta num aumento da potência de transmissão do link de comunicação, da mesma forma uma diminuição na potência resultará no efeito oposto reduzindo a potência de transmissão.

Outra forma de melhorar a potência de transmissão do link seria aumentar o tamanho da antena receptora de forma a ter um nível mais elevado de energia recebida na aeronave.

Mas é aqui que as restrições operacionais se tornam aparentes, uma vez que isso levaria a uma instalação inviável para uma aeronave comercial ou de negócios.