Кіріспе
Спутниктік интернет – байланыс спутниктері арқылы ұсынылатын интернетке қолжеткізу; егер ол жоғары жылдамдықты сақтай алса, онда оны спутниктік кеңжолақты интернет деп атайды. Қазіргі заманғы тұтынушыларға арналған спутниктік интернет-қызметтер көбінесе геостационарлық спутниктер арқылы жеке пайдаланушыларға ұсынылады, олар салыстырмалы түрде жоғары деректер жылдамдығын қамтамасыз етеді, ал жаңа спутниктер 506 Мбит/с-қа дейін төмен қарайғы деректер жылдамдығына жету үшін қолданылады. Бұған қоса, төмен орбитадағы жаңа спутниктік интернет жүйелері ғарыштан төмен задерлі интернетке қолжеткізуді қамтамасыз ету үшін жасалып жатыр.
Satellite Internet access is Internet access provided through communication satellites; if it can sustain high speeds, it is termed satellite broadband. Modern consumer grade satellite Internet service is typically provided to individual users through geostationary satellites that can offer relatively high data speeds, with newer satellites using the to achieve downstream data speeds up to 506 Mbit/s. In addition, new satellite internet constellations are being developed in low earth orbit to enable low latency internet access from space.
Тарих
1957 жылы қазанда КСРО-ның алғашқы спутнигі – «Спутник-1» ұшырылғаннан кейін, АҚШ 1958 жылы «Explorer-1» спутнигін сәтті ұшырды. Алғашқы коммерциялық байланыс спутнигі – «Telstar-1» – Bell Labs компаниясы жасап, 1962 жылы шілдеде ұшырылды. Геосинхронды спутник идеясын – экватордың үстінде Жерді айналып, Жердің айналуымен бірге тұрақты болып қала алатын спутник идеясын – алғаш рет 1928 жылы Герман Поточник ұсынды және 1945 жылы Wireless World журналында ғылыми-фантастикалық автор Артур Кларк танымал етті. Геостационарлық орбитаға сәтті жеткен алғашқы спутник – Хьюз Эйркрафт компаниясы NASA үшін жасаған және 1963 жылы 19 тамызда ұшырылған Syncom3 болды. Теледидар тарату, әскери қолдану және телекоммуникация мақсаттарында пайдалану үшін үлкен қуаты мен жақсартылған сипаттамаларына ие байланыс спутниктерінің келесі буыны қабылданды. Интернет пен World Wide Web-тің пайда болуынан кейін геостационарлық спутниктер Интернетке қолжеткізудің ықтимал құралы ретінде қызығушылық тудырды. Интернетке қолжеткізуді спутник арқылы қамтамасыз етудің маңызды факторы – спутниктік желілерді пайдалану мүмкіндігі болды. 1993 жылдың желтоқсан айында Hughes Aircraft Co. компаниясы Федералдық байланыс комиссиясына бірінші Ka жолақты спутнигін – Spaceway – ұшыруға лицензия сұрады. 1995 жылы FCC Ka жолағындағы қосымша спутниктік қолдануларға шақыру жасады, нәтижесінде 15 компаниядан өтінімдер түсті. Олардың арасында EchoStar, Lockheed Martin, GE Americom, Motorola және кейіннен WildBlue болған KaStar спутнигі де болды. Сатылатын Интернет саласының алғашқы кезеңіндегі маңызды үміткерлердің бірі – Microsoft-тың қаржылық қолдауымен жүзеге асырылған, бірақ 9 миллиард доллардан астам шығынға ұшыраған, амбициялық және ақыры сәтсіз аяқталған Teledesic жобасы болды. Teledesic компаниясының идеясы – Ka жолағында жүздеген төмен орбиталық спутниктерден тұратын спутниктік интернет-жұлдызын құру, бұл 720 Мбит/с жылдамдықпен қолжетімді интернетке қолжеткізуді қамтамасыз ететін еді. Алайда, жоба 2003 жылы тоқтатылды. Teledesic-тің құлдырауы, сондай-ақ спутниктік байланыс провайдерлері Iridium Communications Inc. және Globalstar компанияларының банкроттық жағдайлары спутниктік Интернет дамуына нарықтың қызығушылығын төмендетті. Тұтынушыларға арналған алғашқы интернетке дайын спутник 2003 жылдың қыркүйегінде ұшырылды. 2004 жылы Anik F2 спутнигінің ұшырылуымен, бірінші жоғары өнімді спутник, жақсартылған сыйымдылық пен жолақтықты қамтамасыз ететін жаңа буын спутниктері пайда болды. Соңғы уақытта ViaSat-тың 2011 жылғы ViaSat 1 және HughesNet-тің 2012 жылғы Jupiter сияқты жоғары өтімді спутниктер одан әрі жақсарды, төмендетілген деректерді 1-ден 3 Мбит/с-қа дейін 12-ден 15 Мбит/с-қа және одан да жоғары деңгейге көтерді. Бұл спутниктерге байланысты интернетке қолжеткізу қызметтері негізінен ауылдық тұрғындарға dial-up, ADSL немесе классикалық FSS арқылы интернетке қолжеткізуге балама ретінде ұсынылады. 2013 жылы O3b шоқжұлдызының алғашқы төрт спутнигі орта Жер орбитасына (MEO) сол кезде тұрақты интернетке қолжеткізе алмайтын «басқа үш миллиард» адамға интернетпен қамтамасыз ету үшін жіберілді. Келесі алты жылда 16 спутник қосылды, қазір олар SES компаниясына тиесілі және басқарылады. 2014 жылдан бастап Жердің төменгі орбитасында спутниктік шоқжұлдыздарды пайдалана отырып, интернетке қолжеткізу бойынша жұмыс істейтін компаниялардың саны артып келеді. SpaceX, OneWeb және Amazon компаниялары әрқайсысы 1000-нан астам спутник ұшыруды жоспарлап отыр. OneWeb компаниясы 2017 жылдың ақпанына дейін жобаға 1,7 миллиард доллар жинады, ал SpaceX 2019 жылдың бірінші жартысында Starlink деп аталатын қызметі үшін бір миллиардтан астам доллар жинады және 2025 жылға қарай спутниктік шоқжұлдызынан 30 миллиардтан астам табыс күтті. 2024 жылдың ақпан айына қарай Starlink орбитада 5402 операциялық спутнигіне ие. Көптеген жоспарланған шоқжұлдыздар ғарышқа негізделген интернет желісін тиімді құру үшін спутниктер арасындағы байланыс үшін лазерлік байланысты қолданады. 2017 жылдың қыркүйегінде SES O3b спутниктері мен қызметі O3b mPOWER деп аталатын келесі буынын жариялады. 11 MEO спутнигінен тұратын шоқжұлдыз 30 000 тораптық сәуле арқылы 10 терабит қуаттылықты қамтамасыз етеді. Бірінші екі O3b mPOWER спутнигі 2022 жылдың желтоқсанында ұшырылды, ал тоғыз спутник 2023-2024 жылдары іске қосылады, ал алғашқы қызмет 2023 жылдың үшінші тоқсанында басталады деп күтілуде. 2017 жылдан бастап Delta және American сияқты әуе компаниялары ұшақтардағы шектеулі жолақтың орнына спутниктік интернетті енгізе бастады және жолаушыларға қолдануға жарамды интернет жылдамдығын ұсынды.
Америка Құрама Штаттары
2024 жылға қарай, АҚШ-та спутник арқылы үйге интернет қызметін ұсынатын компанияларға ViaSat (Exede бренді арқылы), EchoStar (HughesNet еншілес компаниясы арқылы), Starlink және Project Kuiper кірді.
Еуропалық Одақ
ЕО IRIS² жобасын 2020-ші жылдары бастауды жоспарлап отыр.
Қытай
2023 жылға дейін Қытай мемлекеттік меншіктегі, дербес спутниктік интернет жүйесін құру үстінде, оны Chinasat басқарады.
Үндістан
Үндістанның ғарыш саласындағы негізгі ұсынысы Jio компаниясымен әзірленді және JioSpaceFiber деп аталады. Ол 2023 жылғы Индияның мобильді конгресінде таныстырылды. 2023 жылдың өзінде Starlink және Project Kuiper лицензияларын алуда.
Функция
Спутниктік интернет әдетте үш негізгі компонентке негізделеді: тарихи түрде геостационарлық орбитадағы (немесе GEO) спутник, бірақ қазір төменгі Жер орбитасында (LEO) немесе орташа Жер орбитасында (MEO) жиі кездеседі. Бұл жаңа, мақсатты түрде жасалған спутниктер кеңжолақты қолданыстар үшін жобаланып және оңтайландырылған, олар көптеген тар шоқты сәулелерді пайдаланады, бұл сәулелер бұрынғы байланыс спутниктері қолданған кең сәулелерге қарағанда әлдеқайда кішірек аумақты қамтиды. Бұл шоқты сәуле технологиясы спутниктерге берілген жиіліктерді бірнеше рет қайта пайдалануға мүмкіндік береді, соның арқасында олар дәстүрлі кең сәулелі спутниктерге қарағанда әлдеқайда жоғары жалпы сыйымдылыққа қол жеткізе алады. Шоқты сәулелер сонымен қатар белгілі бір шоғырланған аймақтарға қуатты және қабылдағыштың жоғары сезімталдығын бағыттап, өнімділікті және одан туындайтын сыйымдылықты арттыра алады. Шоқты сәулелер екі түрге бөлінеді: абоненттік шоқты сәулелер, абоненттік терминалмен хабар алмасады, және шлюздік шоқты сәулелер, қызмет провайдерінің жер станциясымен хабар алмасады. Шоқты сәуленің тар аумағынан шығу оның жұмысын айтарлықтай нашарлататынын ескеріңіз. Сонымен қатар, шоқты сәулелер басқа да маңызды жаңа технологияларды пайдалануға кедерілгі келтіруі мүмкін, соның ішінде "Тасымалдаушы ішіндегі тасымалдаушы" модуляциясын. Спутниктің шоқты сәуле технологиясымен қатар, желіде дәстүрлі түрде "иілген құбыр" архитектурасы қолданылады, онда спутник екі байланыс нүктесін жерде байланыстыратын ғарыштағы көпір ретінде жұмыс істейді. "Иілген құбыр" термині хабарды жіберу және қабылдау антенналары арасындағы деректер жолының пішінін сипаттау үшін қолданылады, ал спутник бұл жолдың иілген нүктесінде орналасады. Қарапайым тілмен айтқанда, спутниктің осы желілік құрылымдағы рөлі – соңғы пайдаланушының терминалынан ISP шлюздеріне және кері бағытта сигналдарды өңдемей жеткізу болып табылады. Спутник белгілі бір радиожиіліктегі сигналды қабылдайды, күшейтеді және оны транспондер деп аталатын сигнал жолы арқылы қайта бағыттайды. Кейбір спутниктік шоқжұлдыздары, мысалы, Starlink және ұсынылып отырған Telesat шоқжұлдызы, жоғары өткізу қабілеті бар оптикалық спутниктер арасындағы байланыс үшін лазерлік байланыс жабдықтарын пайдаланады. Бір-бірімен байланысты спутниктер пайдаланушы деректерін бір спутниктерден екінші спутниктерге тікелей бағыттап, ғарышқа негізделген оптикалық желі құруға мүмкіндік береді, бұл желілерді тиімді басқаруға және қызметтің үздіріліссіздігін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Спутникте Жерден байланыс сигналдарын қабылдау және оларды мақсатты жерге жіберу үшін өз антенналары бар. Бұл антенналар мен транспондерлер спутниктің "пайдалы жүктемесінің" бөлігі болып табылады, ол Жердегі әртүрлі жерлерге сигналдарды қабылдау және жіберу үшін жобаланған. Пайдалы жүктеме транспондерлеріндегі осы тарату мен қабылдауды іске асыратын қайталаушы жүйе (RF (радиожиілік) жабдықтары) жиілікті өзгерту, сүзгілеу, бөлу, күшейту және топтастыру үшін қолданылады, содан кейін сигналдар Жердегі мақсатты мекенжайларына бағытталады. Спутниктің жоғары пайдалы қабылдау антеннасы жіберілген деректерді транспондерге жібереді, ол оларды сүзгілейді, аударады және күшейтеді, содан кейін оларды борттағы тарату антеннасына қайта бағыттайды. Сигнал тасымалдаушы деп аталатын арна арқылы белгілі бір жердегі жерге бағытталады. Пайдалы жүктемеден басқа, байланыс спутнигінің басқа негізгі компоненті – автобус, ол спутникті орнына жылжыту, қуат беру, жабдықтың температурасын реттеу, денсаулық пен бақылау туралы ақпаратты беру және көптеген басқа операциялық міндеттерді орындау үшін қажетті барлық жабдықтарды қамтиды. Спутниктік кешігу, әсіресе онлайн-ойын сияқты уақытқа сезімтал қосымшалар үшін зиянды болуы мүмкін (бұл бірінші тұлғалық атыс немесе жарыс симуляторлары сияқтыларға ғана қатты әсер етеді, ал көптеген MMOG спутниктік интернет арқылы жақсы жұмыс істей алады), бірақ IPTV әдетте бір бағытты операция болып табылады және бейне беру үшін кешігу маңызды фактор емес. Деректерді сығыстыру, TCP жеделдету және HTTP алдын ала алу арқылы осы кешігудің әсерін азайтуға болады.
Геостационарлық орбиталар
Геостационарлық орбита (немесе геостационарлық Жер орбитасы / GEO) — Жердің экваторының (0° ендік) тікелей үстінде орналасқан геосинхронды орбита, Жердің айналу периодына тең және орбиталық эксцентриситеті шамамен нөлге жуық (яғни «дөңгелек орбита»). Геостационарлық орбитадағы объекті жер бетіндегі бақылаушыларға қозғалмайтын, аспандағы белгілі бір нүктеде тұрғандай көрінеді. Ұшыру құралдары көбінесе байланыс және метеорологиялық спутниктерді геостационарлық орбитаға шығарады, соның салдарынан олармен байланыс жасайтын спутник антенналары оларды іздеу үшін жылмайып тұрудың қажеті болмайды, ал спутниктердің орналасқан аспан нүктесіне тұрақты бағытталған күйде болады. Геостационарлық орбиталардың тұрақты 0° ендігі мен дөңгелек пішініне байланысты, GEO-дағы спутниктердің орналасуы тек бойлық бойынша ғана ерекшеленеді. Жердегі байланыс жүйесімен салыстырғанда, барлық геостационарлық спутниктік байланыстарда сигналдың геостационарлық орбитадағы спутникке және кері Жерге қайта оралуына байланысты үлкен кешігу (латенттілік) пайда болады. Тіпті жарық жылдамдығымен (шамамен 300 000 км/с немесе секундына 186 000 миль) қозғалғанда да, бұл кешігу айқын болуы мүмкін. Егер басқа барлық сигнал беру кешігулері жойылса, радиосигнал спутникке және кері Жерге 250 миллисекунд (мс) немесе шамамен ширек секундта жетеді. Бұл ретте, жер бетіндегі пайдаланушылар спутникке тікелей төмен орналасқан жағдайда (айналу және кері қайту кешігуі 239,6 мс) немесе планетаның көкжиегіне жақын жерде (айналу және кері қайту кешігуі 279,0 мс) орналасуы мүмкін. Интернет пакеті үшін, жауапты алу үшін бұл кешігу екі еселенеді. Бұл – теориялық минимум. Желілік ресурстардан туындайтын басқа да қалыпты кешігулерді ескергенде, пайдаланушыдан провайдерге (ISP) бір бағыттағы байланыс кешігуі 500-ден 700 мс-ге дейін, ал жалпы айналу уақыты (RTT) шамамен 1000-ден 1400 мс-ге жетеді. Бұл, әдеттегі 150–200 мс кешігуді бастан кешіретін dial-up пайдаланушылары үшін одан да көп, және кабельдік немесе VDSL сияқты басқа жоғары жылдамдықты Интернет қызметтерінің пайдаланушыларының 15-40 мс кешігуінен әлдеқайда жоғары. Геостационарлық спутниктер үшін кешігуді жою мүмкін емес, бірақ мәселені TCP үдету мүмкіндіктері арқылы Интернет байланысында біршама азайтуға болады, бұл жіберуші мен қабылдаушы арасындағы кері байланыс тізбегін («жалғандау») бөліп, пакетке айналу уақытын (RTT) қысқартады. Кейбір үдету мүмкіндіктері спутниктік Интернет жабдықтарына енгізілген соңғы технологиялық жетістіктерде кездеседі. Кешігу SSL сияқты қауіпсіз Интернет қосылымдарын орнатуға да әсер етеді, себебі олар веб-сервер мен веб-клиент арасында көптеген деректерді алмасуды қажет етеді. Бұл деректердің көлемі шағын болғанымен, қол алысудың бірнеше рет қайталануы Интернет байланысының басқа түрлерімен салыстырғанда ұзақ кешігуге себеп болады, бұл туралы Стивен Т. Кобб 2011 жылы Rural Mobile and Broadband Alliance баяндамасында жазған. Бұл жағдай Software as a Service (SaaS) қолданбаларын пайдалану кезінде деректерді енгізу және өңдеу сияқты онлайн жұмыстың басқа түрлеріне де қатысты. Алыстағы компьютерге тікелей интерактивті қол жеткізу сияқты функциялар, мысалы, виртуалды жеке желілер (VPN), жоғары кешігудің әсеріне ұшырауы мүмкін. Көптеген TCP протоколдары жоғары кешігу ортасында жұмыс істеу үшін жасалмаған.
Жерсерік ретінде атмосфералық өте жеңіл ұшақтар
Релелік спутниктерге ұсынылатын балама – арнайы мақсаттағы жоғары биіктіктегі платформалық станциялар ұшағы, ол белгілі бір жер үстінде дөңгелек траекториямен ұшып, шамамен 20 000 метр биіктікте автономды компьютерлік басқарумен жұмыс істейді. Мысалы, АҚШ Қорғаныс министрлігінің Advanced Research Projects Agency (ARPA) агенттігінің Vulture жобасы бес жылға дейін белгілі бір аймақта тұрақтап, жердегі объектілерді үздіксіз бақылауды қамтамасыз ететін және өте төмен жауап уақытын қамтамасыз ететін ультражеңіл ұшақты көздеген. Бұл жоба 2012 жылы іске аспастан тоқтатылды. Ұшақтағы аккумуляторлар күн батареялары арқылы күндіз зарядталып, түнде ұшаққа қуат береді. Жердегі спутниктік интернет тарелкалары ұшаққа сигналдарды жіберіп, қабылдайды, нәтижесінде сигналдың кері жолмен таралу уақыты 0,25 миллисекундқа дейін қысқарады. Ұшақтар жанармай құюсыз ұзақ уақыт бойы ұшуға қабілетті. Бұрын әртүрлі типтегі ұшақтарды қолданатын бірнеше мұндай жобалар ұсынылған.
Шашылысу
Спутниктік байланыс соңғы пайдаланушылар немесе жер станциялары мен қолданылатын спутник арасындағы сигнал жолында ылғалға және жауын-шашынның әртүрлі түрлеріне (мысалы, жаңбыр немесе қар) сезімтал. Сигналдың осы кедергісі жаңбырдың әсері деп аталады. Бұл әсерлер төмен жиілікті 'L' және 'C' жолақтарында аз байқалады, бірақ жоғары жиілікті 'Ku' және 'Ka' жолақтарында айқын болуы мүмкін. Тропикалық аймақтардағы ауыр жаңбыр жағдайларында спутниктік интернет-қызметтері үшін дөңгелек поляризациясы бар C жолағын (4/6 ГГц) пайдалану жиі кездеседі. Ka жолағында (19/29 ГГц) спутниктік байланыс үшін үлкен жаңбыр резерві, адаптивті жіберу қуатын басқару және жауын-шашын кезінде бит жылдамдығын төмендету сияқты арнайы техникалар қолданылуы мүмкін. Жаңбыр резерві – ылғал мен жауын-шашыннан туындаған сигналдың нашарлауын ескеретін қосымша байланыс талаптары және 10 ГГц-тен жоғары жиілікте жұмыс істейтін барлық жүйелер үшін маңызды. Қызметтің үзілу уақытын азайту үшін спутниктік антеннаның мөлшерін ұлғайту арқылы спутниктік сигналдың көбірек бөлігін жинап, жіберуде күшті сигналды қамтамасыз етуге болады. Басқаша айтқанда, үлкен параболалық рефлекторды пайдалану арқылы антеннаның күшейтілуін арттыру – жалпы арнаның күшейтілуін арттырудың бір жолы, нәтижесінде сигнал мен шудың (S/N) қатынасы артады, бұл жаңбырдың әсерінен сигналдың жоғалуына төзімділік береді, S/N қатынасы сәтті байланыс үшін қажетті ең төменгі шектен төмен түспейді. Қазіргі заманғы тұтынушыларға арналған антенналар көбінесе кішкентай болады, бұл жаңбыр резервін азайтады немесе қажетті спутниктік жіберу қуатын және құнын арттырады. Дегенмен, спутниктің құнын төмендету үшін тұтынушы антеннасының мөлшерін ұлғайтуға қарағанда, қымбат спутник пен арзан тұтынушы антенналарын жасау көбінесе экономикалық тұрғыдан тиімді. Жаңбыр резервін арттыру және тиімді модуляция кодтарын пайдалану арқылы бит құнын төмендету үшін 3,7 м-ден 13 м-ге дейінгі диаметрі бар үлкен коммерциялық антенналарды пайдалануға болады. Сонымен қатар, үлкен апертуралы антенналар қабылданатын өнімділікке жету үшін спутниктен аз қуатты қажет етеді. Спутниктер әдетте фотоэлектрлік күн энергиясын пайдаланады, сондықтан энергияның өзі үшін қосымша шығын болмайды, бірақ қуатты спутникке үлкен, қуатты күн панельдері мен электроника қажет, көбінесе үлкен жіберу антеннасын қамтиды. Үлкен спутниктік компоненттер материалдардың құнын ғана емес, спутниктің салмағын да арттырады, ал спутникті орбитаға шығару құны оның салмағына тікелей пропорционалды. (Сонымен қатар, спутниктік ұшыру құралдарының [яғни, зымырандардың] жүк көлемінің шектеулері болғандықтан, спутниктің бөліктерін үлкендету үшін күн панельдері мен жоғары күшейту антенналары сияқты спутниктің бөліктері үшін күрделі бүктеу механизмдері немесе үлкен жүк көлемін қабылдай алатын қымбат ұшыру құралына жаңарту қажет болуы мүмкін.) Жаңбырдың проблемаларына немесе басқа да байланыс бұзылуларына жауап ретінде модуляцияланған тасымалдаушыларды адаптивті кодтау және модуляция, немесе "ACM" процесін пайдалана отырып, динамикалық түрде өзгертуге болады. ACM қалыпты ашық аспан жағдайында бит жылдамдығын айтарлықтай арттыруға мүмкіндік береді, бұл берілетін әр Гц-ке биттер санын көбейтеді, соның салдарынан бит құнын төмендетеді. Адаптивті кодтау үшін кез келген қол жетімді құрал арқылы, жер серігі немесе жердегі арна арқылы кері байланыс арнасы қажет.
Көздің бағыты
Егер екі нысанның арасында тік сызық қандай да бір кедергісіз, мысалы тау сияқты, жүргізілсе, онда олар бір-бірінің көру шегінде деп айтылады. Көлденеңнен тыс жердегі нысан көру шегінен төмен орналасқандықтан, онымен байланыс орнату қиын болуы мүмкін. Жүйенің ең жақсы жұмыс істеуі үшін таре және спутник арасында толыққанды ашық көру шегі болуы керек. Сигнал ылғалдан сіңірілуге және шашырауға ұшыраумен қатар, сигналдың жолындағы ағаштар мен өсімдіктер де оған әсер етеді. Радиожиілік 900 МГц-тен төмен болғанда өсімдіктерден өту қабілеті артады, бірақ көптеген спутниктік байланыстар 2 ГГц-тен жоғары жиілікте жұмыс істейді, сондықтан тіпті ағаш жапырақтары сияқты ұсақ кедергілерге де сезімтал. Тарені қыста орнатқанда көктем мен жазда өсетін өсімдік жапырақтарын ескеру қажет.
Френель аймағы
Тіпті, хабар таратушы және қабылдаушы антенна арасында тікелей көру сызығы болса да, сигнал жолына жақын заттардан шағылысулар фазалық араласу арқылы сигналдың күшін азайтуы мүмкін. Шағылысудан сигналдың қаншалықты жоғалуы және жоғалатыны объектінің антенналардың Френель аймағындағы орналасуымен анықталады.
Екі жақты тек спутниктік байланыс
Үй немесе тұтынушыларға арналған екі жақты спутниктік интернет-қызметіне спутник арқылы алыс орналасқан өте кішкентай апертуралы терминалдан (VSAT) деректерді жіберу және қабылдау кіреді, бұл деректер жер үстілік интернет арқылы байланыс портына (телепортқа) жеткізіледі. Әрбір орналасқан жердегі спутниктік тарелка басқа спутниктерге кедергі келтірмеу үшін дәл бағытталған болуы керек. Әрбір VSAT орнында жіберу жиілігі, бит жылдамдығы және қуаты қызмет провайдерінің хабымен басқарылатын дәл деңгейде орнатылуы тиіс. Екі жақты спутниктік интернет-қызметтерінің бірнеше түрі бар, оның ішінде уақытты бөлісумен көптеген қол жетімділік (TDMA) және тасымалдаушы бойынша бір арна (SCPC) бар. Екі жақты жүйелер тұтынушылар мен шағын бизнес үшін 60–100 см тарелкасы және бірнеше ватттық шығыс қуаты бар қарапайым VSAT терминалдары немесе көбірек өткізу қабілетін ұсынатын үлкен жүйелер болуы мүмкін. Мұндай жүйелер көбінесе "спутниктік кең жолақты" деп сатылады және ADSL сияқты жердегі жүйелерге қарағанда айына екі-үш есе қымбатқа түсуі мүмкін. Бұл қызмет үшін қажетті модемдер көбінесе өнімдік болып табылады, бірақ кейбіреулері бірнеше провайдерлермен үйлесімді. Олардың құны да жоғары, шамамен 600-2000 АҚШ доллары аралығында. SES Broadband терминалында қолданылатын екі жақты "iLNB" құрамында бір полюстік LNB қабылдағышы және таратушы бар, екеуі де SES Broadband модемдерінің бағасы 299 € мен 350 € аралығында жұмыс істейді. Бұл жүйелер көбінесе қозғалатын көлік құралдарында пайдалануға қолайлы емес, бірақ кейбір тарелкалар тарелканы үнемі туралау үшін автоматты бұрылу және көлденең механизмдермен жабдықталуы мүмкін, бірақ олардың құны жоғары. SES Broadband технологиясын бельгиялық Newtec компаниясы жеткізді.
Жазылу диапазоны
Тұтынушылар спутниктік интернетке жеке үй пайдаланушыларынан бастап, бір компьютері барларға дейін, бірнеше жүз компьютері бар үлкен қашықтағы бизнес орталықтарына дейін қол жеткізе алады. Үй пайдаланушылары шығынды азайту үшін ортақ спутниктік сыйымдылықты пайдаланады, бірақ тоқырау болмағанда жоғары біт жылдамдығына мүмкіндік алады. Әдетте, уақыт бойынша шектелген жолақтық мөлшерлемелері болады, сондықтан әр пайдаланушы төлемдеріне сәйкес өзінің лайықты үлесін алады. Егер пайдаланушы рұқсат етілген мөлшерінен асып кетсе, компания оның қолжеткізілуін баяулатуы, трафигіне басымдық бермеуі немесе артық пайдаланған жолақтық үшін қосымша ақы алуы мүмкін. Тұтынушылық спутниктік интернет үшін мөлшерлеме әдетте күніне 200 МБ-тан айына 25 ГБ-қа дейін жетеді. Ортақ жүктеу арнасының біт жылдамдығы 1-ден 40 Мбит/с-қа дейін болуы мүмкін және оны 100-ден 4000-қа дейін соңғы пайдаланушылар бөліседі. Ортақ пайдаланушылар үшін жоғары байланыс бағыты әдетте уақытты бөліп берудің көптеген кіріспелері (TDMA) болып табылады, ол басқа пайдаланушылар арасында үзір-кесір қысқа пакеттерді жіберуді қамтиды (ұялы телефонның ұялы станцияны бөлісуі сияқты). Әрбір қашықтағы орналасқан жерде телефондық модем де орнатылған болуы мүмкін; осыған арналған қосылымдар дәстүрлі қоңыраулы ISP-ге ұқсас. Екі бағытты спутниктік жүйелер кейде модем арнасын екі бағытта да қолдануы мүмкін, егер жайылмалылық жолақтықтан маңыздырақ болса, ал спутниктік арнаны жүктеу деректері үшін қалдыруы мүмкін, онда жолақтық жайылмалылықтан маңыздырақ, мысалы, файлдарды беру үшін. 2006 жылы Еуропалық комиссия UNIC жобасын демеледі, ол үйдегі нақты соңғы пайдаланушыларға төмен құнмен екі бағытты спутник арқылы жеткізілетін жаңа кеңжолақты интерактивті теледидарға бағытталған қызметтерді тарату үшін бастан-аяқ ғылыми сынақ ортасын жасауды мақсат етті. UNIC архитектурасы төмендету үшін DVB-S2 стандартын және жоғарылату үшін DVB-RCS стандартын қолданады. VoIP телефон қызметтері үшін диаметрі 1,2-ден 2,4 метрге дейінгі стандартты VSAT тарелкалары кеңінен қолданылады. Дауыстық қоңырау спутник және интернет арқылы пакеттер түрінде жіберіледі. Кодтау және сығылу техникаларын қолдану арқылы әр қоңырау үшін қажетті біт жылдамдығы әр бағытта 10,8 кбит/с құрайды.
Көлгіш спутниктік модем
Бұл әдетте өздігінен орналасқан, жазық тікбұрышты қорап түрінде келеді және оны спутниктің шамамен бағытына бағыттау қажет. VSAT-тан айырмашылығы, мұнда дәлдеу өте қажет емес, ал модемдерде құрылғыны дұрыс бағыттауға көмектесетін сигнал күшінің көрсеткіштері орнатылған. Модемдер Ethernet немесе Universal Serial Bus (USB) сияқты жиі қолданылатын қосылыстарды пайдаланады. Кейбіреулерінде Bluetooth трансивері бар және олар спутниктік телефон ретінде де жұмыс істей алады. Модемдердің өздеріне жеке батареялары болады, сондықтан оларды ноутбукке қосу кезінде оның батареясын толықтырмайды. Ең көп таралған жүйе – INMARSAT-тің BGAN-ы. Бұл терминалдар чемодан сияқты шағын болып келеді және шамамен 350-ден 500 кбит/с дейін жылдамдықпен тең байланыс мүмкіндігін ұсынады. Thuraya ұсынатын кішірек модемдер де бар, бірақ олар тек 444 кбит/с жылдамдықпен шектеулі аумақта ғана қосылады. Орташа есеп бойынша, бір мегабайт үшін 5-7 доллар тұратын портативті спутниктік интернет, әдетте, басқа интернетке қол жеткізу тәсілдерінен қымбат, модемдердің құны 1000-ден 5000 долларға дейін жетеді. Осы себепті, ол көбінесе басқа интернетке қол жеткізу мүмкіндігі жоқ көлік құралдарында, мысалы, теңіз кемелерінде қолданылады.
Спутниктік телефон арқылы Интернетке кіру
Көптеген жылдар бойы спутниктік телефондар интернетке қосыла алады. Жолақтың ені Iridium желісіндегі спутниктер мен ACeS телефондары үшін шамамен 2400 бит/с-тан, ал Thuraya телефондары үшін 15 кбит/с-қа дейін және 60 кбит/с-қа дейін өзгереді. Globalstar да 9,6 кбит/с жылдамдықпен интернетке қол жеткізуді қамтамасыз етеді; Iridium және ACeS сияқты, қосылу үшін dial-up қажет және оған минутына ақы төленеді, бірақ Globalstar және Iridium жоғары жылдамдықпен деректерді ұсынатын жаңа спутниктерді іске қосуды жоспарлап отыр. Thuraya телефондарымен 9,6 кбит/с жылдамдықпен dial-up қосылымын жасауға болады, ал 60 кбит/с қызметі үнемі қосылып тұрады және пайдаланушы жіберілген деректер үшін төлейді (шамамен 5 доллар мегабайт үшін). Телефонды USB немесе RS 232 интерфейсі арқылы ноутбукке немесе басқа компьютерге қосуға болады. Мұндай қосылыммен веб-беттерді қарау өте баяу, бірақ электрондық пошта жіберуге, Secure Shell деректерін алмасуға және басқа да төмен жолақты протоколдарды пайдалануға ыңғайлы. Спутниктік телефондардың барлық бағытталған антенналары болғандықтан, телефон мен спутник арасында тікелей көру сызығы болғанда баптау қажет емес.
Бір жақты қабылдау
Бір жолды жерсеріктік интернет жүйелері әдеттегі телефондық интернетпен бірге қолданылады, мұнда шығарылатын (апстрим) деректер телефон модемі арқылы жіберіледі, ал кіріс деректер спутник арқылы жоғары жылдамдықпен тасымалданады. АҚШ-та FCC лицензиясы тек жоғары байланыс станциясына ғана қажет, пайдаланушыларға лицензия талап етілмейді. Бір бағытты спутниктік интернет жүйесінің тағы бір түрі кері арна үшін жалпы пакеттік радио қызметін (GPRS) пайдаланады. Стандартты GPRS немесе GSM Evolution (EDGE) үшін жақсартылған деректер жылдамдықтарын қолдану арқылы, жүктеу көлемі өте төмен болған жағдайда тиімді жылдамдықтар артып, шығындар төмендейді, сондай-ақ бұл қызмет уақыт есебінен емес, жүктелген көлем есебінен төленеді. GPRS кері байланысы 100-200 кВт қуатпен хабар таратуға қабілетті спутник арқылы қызмет көрсетілгенде мобильділікті жақсартады. 33 см ені бар спутниктік тарелка, ноутбук және GPRS қолдауы бар стандартты GSM телефоны бар пайдаланушылар жылдам спутниктік интернетке қол жеткізе алады.
Жүйелік компоненттер
Трансляциялық станция екі компоненттен тұрады: бірнеше клиенттерге бірден қызмет көрсету үшін жоғары жылдамдықты интернет-қосылым және клиенттерге қажетті деректерді тарату үшін спутниктік желі. ISP маршрутизаторлары прокси-серверлерге қосылады, олар әрбір клиент трафигі үшін қызмет сапасы (QoS) жолақтық шектерін және кепілдіктерін сақтай алады. Көп жағдайда, спутниктік байланыстың кешігу және асимметрия мәселелерін шешу үшін стандартты емес IP стектері қолданылады. Бір бағытты қабылдау жүйелері сияқты, спутниктік байланыс арқылы жіберілетін деректер де әдетте шифрланады, әйтпесе спутниктік қабылдағышы бар кез келген адам оған қол жеткізе алады. Көптеген IP спутниктік жүзеге асырулар екі шеткі нүктеде де жұптасқан прокси-серверлерді пайдаланады, сондықтан клиенттер мен серверлер арасындағы кейбір байланыстар спутниктік байланысқа тән кешігуді қабылдау қажеті болмайды. Осыған ұқсас себептермен, спутниктік байланыс арқылы пайдалануға арналған арнайы виртуалды жеке желілер (VPN) бар, себебі стандартты VPN бағдарламалық құралдары пакеттердің ұзақ саяхат уақытын өңдей алмайды. Жүктеу жылдамдығы пайдаланушының модемімен шектеледі, ал жүктеу жылдамдығы модемді пакеттерді растаудың басқару арнасы ретінде пайдаланып, модемінен әлдеқайда жоғары болуы мүмкін. Кешігу әлі де жоғары, бірақ толық екі бағытты геостационарлық спутниктік интернетке қарағанда төмен, себебі деректердің жартысы ғана спутник арқылы, ал қалған жартысы жер үсті арнасы арқылы өтеді.
Бір бағыттағы хабар тарату
Бір бағытты спутниктік интернет жүйелері Интернет протоколы (IP) негізінде деректерді, аудио және бейне тарату үшін қолданылады. АҚШ-та Федералды байланыс комиссиясының (FCC) лицензиясы тек жоғары байланыс станциясы үшін ғана қажет, пайдаланушылары үшін емес. Көптеген интернет протоколдары бір бағытты қолжетімділікпен дұрыс жұмыс істемейтінін ескеріңіз, себебі олар кері байланыс арнасын қажет етеді. Дегенмен, веб-беттер сияқты интернет мазмұнын бір бағытты жүйе арқылы соңғы пайдаланушылардың құрылғыларындағы жергілікті сақтауға "жіберіп" таратуға болады, бірақ толық өзара әрекеттесу мүмкін емес. Бұл теледидар немесе радио бағдарламалары сияқты, пайдаланушыға аз ғана интерфейс ұсынады. Тарату механизмі бір бағытты хабарламаның дұрыс қабылдануын қамтамасыз ету үшін деректерді сығу және қателерді түзетуді қамтуы мүмкін. Деректер мерзімді түрде қайта таратылуы мүмкін, сонда бұрын қабылдауға сәттіліксіз болған құрылғылар қайта жүктеуге қосымша мүмкіндік алады. Деректер сондай-ақ шифрлануы мүмкін, сондықтан кез келген адам деректерді қабылдаса да, тек белгілі бір құрылғылар ғана оларды декодтауға және пайдалануға қабілетті болады. Рұхсат етілген пайдаланушыларға деректерді шифрлау үшін қысқа шифрлау кілті немесе өзінің жоғары дәлдікті тәуелсіз уақыт санау механизмін пайдаланатын автоматты түрде өзгеріп отыратын кодты құрылғы қажет.
Жүйелік аппараттық компоненттер
Бір бағытты жер беттік байланыс сияқты, спутниктік интернетке қол жеткізу қоңырау шалу қорабына арналған қолданбалар үшін қоғамдық телефон желісімен байланыс интерфейстерін қамтуы мүмкін. Интернет қосылымы міндетті емес, бірақ көптеген қолданбаларда деректерді таратуға дайындау үшін файлдарды беру протоколы (FTP) сервері болады.
Жүйелік бағдарламалық жасақтама компоненттері
Бір бағытты хабар тарату қолданбаларының көпшілігі қашықтағы жерлерде арнайы бағдарламалауды талап етеді. Қашықтағы жердегі бағдарламалық жасақтама деректерді сүзгілеп, сақтап, таңдау интерфейсін ұсынып, көрсетуі керек. Ал хабар жіберу станциясының бағдарламалық жасақтамасы деректерге қолжетімділікті бақылау, басымдық кезектерін құру, жіберу және оларды қаптауды қамтамасыз етуі тиіс.
2013 жылғы FCC есебіне сәйкес спутниктерде үлкен өсім байқалады
2013 жылдың ақпан айында жарияланған есебінде Федералды байланыс комиссиясы спутниктік интернеттің өнімділігіндегі маңызды прогреске тоқталды. FCC-нің "Measuring Broadband America" есебі ірі интернет-провайдерлерді жарнамаланған жылдамдыққа қаншалықты жақын екендігі бойынша да бағалады. Осы көрсеткіш бойынша спутниктік интернет көшбасшы болды, абоненттердің 90% жарнамаланған жылдамдықтан 140% немесе одан да жоғары жылдамдықты алды.
Спутниктің кідіріс уақытын қысқарту
Спутниктік интернеттің баяулауының көп бөлігі, әрбір сұрау үшін, сұрау жасаушыға пайдалы деректер түсетінге дейін көптеген қайтымды байланыстар аяқталуы керек екендігімен байланысты. Арнайы IP стектері мен проксилер де, протоколдардың бас бөлігін қысқарту арқылы немесе қайтымды байланыстар санын азайту арқылы жаңқа уақытын қысқарта алады. Оптимизациялау технологияларына TCP үдету, HTTP алдын ала жүктеу және DNS кэштеу кіреді. NASA әзірлеген және коммерциялық және әскери жабдықтар мен бағдарламалық қамтамасыз етушілердің көпшілігі қабылдаған Space Communications Protocol Specifications (SCPS) стандартын қараңыз.
Геостационарлық орбита
WINDS спутнигі 2008 жылдың 23 ақпанында ұшырылды. WINDS спутнигі Жапонияға және Азия-Тынық мұхиты аймағындағы елдерге кеңжолақты интернет қызметтерін ұсыну үшін пайдаланылады. Спутниктің максималды жылдамдығы 45 см апертурасы бар антеннасы бар үйлерге 155 Мбит/с жүктеу және 6 Мбит/с жүктөө жылдамдығын, ал 5 метрлік антеннасы бар бизнеске 1,2 Гбит/с қосылымды қамтамасыз етеді. Ол жобаланған қызмет мерзімінің соңына жетті. SkyTerra 1 2010 жылдың қараша айының ортасында Солтүстік Американы қамтамасыз ету үшін, ал Hylas 1 2010 жылдың қарашасында Еуропаны бағыттап ұшырылды. 2010 жылдың 26 желтоқсанында Eutelsat-тың KA SAT спутнигі іске қосылды. Ол Еуропа құрлығын және Жерорта теңізін қамтитын, шамамен жүзден бірнеше жүз шақырымдық аумақты қамтитын 80 нүктелік сәулелермен жабады. Нүктелік сәулелер жиіліктерді кедергісіз бірнеше аймақта тиімді түрде қайта пайдалануға мүмкіндік береді. Осының нәтижесінде сыйымдылық артады. Әрбір нүктелік сәуленің жалпы сыйымдылығы 900 Мбит/с, ал спутниктің жалпы сыйымдылығы 70 Гбит/с құрайды. Қызмет United Airlines, American Airlines, Scandinavian Airlines, Virgin America және Qantas авиакомпанияларына да ұзартылды. EchoStar XVII спутнигі 2012 жылдың 5 шілдесінде Arianespace компаниясымен ұшырылып, HughesNet қызметін көрсету үшін 107.1° батыс бойлықтағы тұрақты геосинхронды орбиталық позициясына орналастырылды. Бұл Ka жолақты спутниктің өткізу қабілеті 100 Гбит/с-тан астам. 2015 және 2016 жылдары Австралия үкіметі екі Sky Muster геостационарлық спутнигін ұшырды. Бұл спутниктер аймақтық Австралия тұрғындарына және Норфолк аралы мен Рождество аралы сияқты Сыртқы территориялардың тұрғындарына интернетпен қамтамасыз ету үшін пайдаланылды. 2006 және 2015 жылдары аргентиналық ARSAT компаниясы тиісінше ARSAT 1 және ARSAT 2 спутниктерін ұшырды, олар өз елінің шалқарына интернет және теледидарға қол жеткізуді қамтамасыз етеді.
Орташа Жер орбитасы
2013 жылдан бері O3b спутниктік шоқжұлдызы (орташа Жер орбитасында, 8063 км биіктікте) деректер қызметтері үшін 238 мс-қа дейін соңғы нүктеден соңғы нүктеге дейінгі кешігу уақытын қамтамасыз етеді.
Жердің төменгі орбитасы
2022 жылдың наурыз айына қарай, Starlink үшін шамамен 2300 спутник, ал OneWeb спутниктік тобы үшін 400 спутник орбитаға жіберілді. SpaceX компаниясы өздерінің Starlink жүйесінің 250 мың қолданушысы бар екенін хабарлады.
Океанография мен сейсмологияда
Спутниктік байланыс деректерді тарату, қашықтан құралдарды диагностикалау, физикалық спутниктік және мұхиттық өлшемдерді теңіз бетінен (мысалы, теңіз бетінің температурасы және теңіз бетінің биіктігі) теңіз түбіне дейін жүргізу, сондай-ақ сейсмологиялық талдаулар үшін пайдаланылады.