Probablemente varias personas desconocían el origen de la red de redes con el nombre de ARPAnet, a finales de los años sesenta, conectó cuatro nodos universitarios de los EEUU y para 1981 terminó creciendo tanto que recibió el nombre de Internet, así pocos años después se extendía con cables submarinos por todo el mundo conectando a los usuarios a través de una computadora. 

Actualmente a más de 50 años de su creación, con diferentes tecnologías y protocolos de comunicación, Internet es considerado un servicio básico según la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) así como un derecho humano por la Organización de las Naciones Unidas (ONU). A pesar de esto, según el estudio Digital 2021 Global Overview Report, 6 de cada 10 personas en el mundo tienen acceso a Internet, es decir que aproximadamente el acceso a Internet corresponde al 63.2% de la población mundial, mientras que el 36.8% aún no tienen acceso a la red de redes. Este porcentaje en su mayoría es de lugares rurales, ya que por situaciones geográficas es difícil acceder con cable o fibra óptica. 

Ante este problema se han presentado cuatro soluciones, Internet móvil, WiFi rural, WiMAX e Internet satelital, siendo esta última una opción que actualmente ha tomado gran importancia y ambiciosas inversiones para garantizar la inclusión de regiones rurales con acceso a la red.

Internet Satelital

La conexión a Internet vía satélite o fibra en el cielo es una muy buena iniciativa para evitar el cableado y utilizar una tecnología diferente; su funcionamiento requiere de un módem conectado a una antena parabólica que debe estar en la parte más alta del domicilio o edificio para tener una comunicación bidireccional con un satélite en órbita, mismo que hace rebotar la señal con la infraestructura del proveedor del servicio y permite el acceso a Internet. 

Los satélites básicamente hacen las veces de un repetidor, una frecuencia se usa de canal de subida que es por donde el cliente envía información y se reenvía por una frecuencia diferente que es el canal de bajada a la estación terrestre. Una parte esencial dentro del satélite es el transponder, ya que se encarga de amplificar la señal que recibe, cambiar la frecuencia y enviarla al destino de forma que amplía la cobertura en la estación base.  

Con este tipo de conexión inalámbrica se presenta una topología de red como alternativa para descongestionar los costosos enlaces de cable submarino u otras infraestructuras terrestres que actualmente evidencian un campo de inflexión con las condiciones geográficas agrestes y ambientes más aislados del planeta, por lo que la promesa de una conectividad global estable ya no es una completa utopía. Esta red inicialmente estaba dirigida a permitir que los proveedores de Internet (ISP) tengan un ancho de banda asimétrico para satisfacer al cliente con los altos consumos de uplink en la red, actualmente se ha ampliado a empresas que invierten y realizan proyectos en beneficio de las personas.

Entonces, ¿con qué tipo de satélites se tiene conexión a Internet?

Existen cuatro tipos de satélites, se clasifican según la altura a la que se encuentran de la Tierra, los LEO – Low Orbit Satellite están entre los 160 km hasta aproximadamente 2000 km, son menos costosos, recorren su órbita a 7,8 km/s y son más tolerantes a la degradación de la señal, por lo cual son los más óptimos para ofrecer servicios de comunicación, de meteorología y de Internet, los satélites MEO – Medium Orbit Satellite trazan órbitas elípticas de 4000 a 15000 km, con un giro a la Tierra de 6 a 8 horas, usados para observación, defensa y GPS, los GEO – Geostationary Orbit Satellite tiene su órbita de 35786 km, recorren la Tierra en 24 horas, son costosos y tienen una alta potencia de transmisión por lo que generalmente se usan en difusión de radio y televisión, finalmente los HEO – High Earth Orbit tienen órbitas elípticas de 1000 a 36500 km, con giro terrestre de 12 horas y cubren generalmente los polos del planeta por lo que se aplica su utilidad en la cartografía.

Un nuevo protocolo de comunicación

A pesar que el protocolo TCP/IP que se usa actualmente en redes LAN es muy veloz, efectivo y seguro, no resulta igual para una comunicación satelital, pero existe una alternativa para lograr comunicaciones a miles de kilómetros de distancia y que se basa en TCP/IP. Se trata del protocolo DTN – Delay Tolerant Networking que es un conjunto de reglamentos diseñados para soportar interrupciones de larga duración causadas por la interferencia entre dos nodos a causa de un planeta o estrella al pasar entre ellos. Este protocolo usa la técnica “almacenamiento y reenvío” ya que a lo largo de la ruta de transmisión guarda los datos en varios nodos para luego enviarlos, garantizando así la entrega de paquetes hasta el destino final. Con esto en mente, se plantea también la posibilidad de usar este protocolo en situaciones de desastres naturales en la Tierra cuando algunos equipos se quedan fuera de servicio u otros escenarios similares, por lo tanto, la inversión en el avance de la tecnología espacial supone a su vez un fortalecimiento de la tecnología terrestre como con el IoT – Internet of Things.

Si el aire es el medio, ¿cuál es la frecuencia para el internet satelital?

Una de las principales consideraciones para las comunicaciones es la frecuencia en la que se va a trabajar, en este caso para cualquier aplicación que involucre satélites se debe usar frecuencias a partir de al menos 30 MHz hasta 30 o 40 GHz, ya que, por debajo de este rango de frecuencias, la atmósfera absorbe y refleja las señales. La UIT ha regularizado las bandas dentro de este rango para diferentes aplicaciones que existen, de 1 a 12.5 GHz es la banda L, S, C y X que proporciona servicios móviles, de investigación, fijo satelital y de exploración militar. De 12.5 a 40 GHz son las bandas Ku, K y Ka que son utilizadas en radiodifusión, fijo inter satélite y futuro servicio fijo respectivamente. Es decir que para el Internet satelital se hará uso en especial de la banda Ka que está en el rango de 26.5 a 40 GHz que, a pesar de ser susceptible a la atenuación de la señal por la lluvia, permite una alta tasa de transferencia de datos y la antena que necesita es de menor tamaño.

Limitaciones del internet satelital

Como en toda tecnología innovadora, siempre existen limitantes o dificultades que superar para su funcionamiento óptimo, en este caso se tiene varias como la baja velocidad  que por las distancias largas que deben recorrer las señales, la conexión puede variar o incluso interrumpirse, la limitación de combustible es algo crítico para mover al satélite en el caso que se desvíe de su órbita, la escasez de energía eléctrica que a su vez ha conducido a una posible solución de usar robots para recargar los satélites a través de emisiones solares aumentando un 50% la vida útil de las naves. El sobrecalentamiento por otro lado se sustenta usando radiadores muy grandes para evitar el aumento excesivo de temperatura, además los satélites al estar fuera de la atmósfera no tienen buena protección ante los rayos cósmicos por lo que se debe cuidar la construcción de sus componentes electrónicos, también por la radiación no se puede transmitir información con seguridad cifrada porque si se daña el almacenamiento se podría interrumpir la comunicación, para esto se propone crear una clave secundaria que se genere en base a la principal si esta estuviese comprometida.

Considerando las oportunidades, se presentan las inversiones

Actualmente hay varias empresas que brindan servicio de internet satelital, pero hay cinco principales que tienen proyectos a escala global; OneWeb tiene un enfoque de negocio hacia la industria contando con servicios a través de las ya existentes empresas de telecomunicaciones y dar Internet donde no lo hay, busca tener 650 leo satélites y luego ampliar a 2000 donde cada 30 satélites sean controlados por una de las  45 estaciones terrestres; mientras que con el proyecto de Xingyun busca formar una constelación satelital para IoT con 80 satélites que se planea desplegar hasta el 2023 para tener una cobertura amplia con fácil conexión para los dispositivos; otro proyecto es Telesat con 120 leo satélites busca proporcionar enlaces satelitales de capacidad por los Gbps para clientes individuales o corporativos a precios muy competitivos; además el proyecto Kuiper de Amazon busca dar conectividad de alta velocidad al 95% de la población mundial y en especial en lugares que hasta ahora no tienen acceso a Internet, contarán con 3236 leo satélites a varias alturas en este rango de órbita baja. 

Finalmente, la constelación Starlink de la empresa SpaceX, es una inversión de las más ambiciosas en este círculo, de 30.000 millones de dólares para brindar Internet satelital de alta velocidad con 1 Gbps y baja latencia de 25 ms en lugares rurales y alejados, así como en los hogares, automóviles en movimiento, embarcaciones y aviones. Gracias a los cohetes confiables y reutilizables que ayudan a colocar satélites LEO bastante cerca de la Tierra para garantizar que las señales tardan menos en transmitirse, lo que asegura la disponibilidad del Internet. Actualmente tiene 2350 satélites en órbita, pero su plan inicial era tener 4425 satélites hasta el año 2024 y a la manera tan exitosa que continúa tal vez no sea nada complicado llegar a esa meta; además con el tiempo pretenden aumentar servicio telefónico con planes económicos para luego dar a conocer a Starlink como una empresa de telecomunicaciones.

Red Satelital Starlink

Como preámbulo, la empresa SpaceX además de ser ambiciosa es estratégica pues actualmente cuenta con la colaboración de Google para aprovechar toda la capacidad de la constelación Starlink y promocionar de forma global el Internet de alta velocidad junto con ‘Google Cloud’ para organizaciones públicas y privadas , por lo que SpaceX debe colocar estaciones terrestres de Starlink dentro de la infraestructura de Google para obtener enlaces seguros, tiempos bajos de latencia y datos seguros en la red.

Esta constelación trabaja de forma tal que cada satélite que vuela dentro de la órbita LEO o extremadamente bajo en comparación de otros, se comunica mediante láseres entre sí y al estar en lugares específicos de captación en el planeta se comunicarán constantemente a la vez con cada una del millón de bases terrestres que la empresa establecerá y cada receptor de tamaño compacto estará con una inclinación automática para establecer su conexión además de contar con un sistema de recepción gradual que sitúa el aparato sin tener que moverlo físicamente. Estos satélites tienen tres fases de vuelo, la primera es el ascenso de órbita luego hay una primera detención en la órbita de 380 km y finalmente llegar a la base a 550 km sobre la Tierra también aquí se los reconfigura con orientación hacia la Tierra.

¿Qué necesita para conectarse a la red Starlink?

Junto con el servicio de Internet, la compañía facilita la adquisición de un kit de conexión, que contiene una antena parabólica sencilla de 48 cm, un enrutador wifi y una fuente de alimentación. Al ser un sistema sencillo de instalar el cliente lo puede montar, se recomienda colocar la antena lo más arriba posible del techo, con la ayuda del soporte sujetarla y apuntar al cielo y por cable se la conecta dentro de la casa al enrutador wifi. El costo de este kit es 499 euros o 527.24 USD y la mensualidad del servicio es de 99 euros o 104.6 USD. 

Durante pruebas controladas que la organización ha realizado, registra una velocidad de descarga entre 50 y 150 Mbps con una latencia (retardo) de 20 a 40 ms, mientras que en sectores de Estados Unidos que no tienen acceso a red cableada se obtuvo una velocidad de carga de 13.89 Mbps, descarga de 97.23 Mbps y latencia de 45 ms. De la misma forma al realizar la comparación de Starlink con otros proveedores de Internet satelital en varios países como Nueva Zelanda, Reino Unido, Francia y Alemania se obtuvieron resultados que sobrepasan al menos el 30% de efectividad.

Conclusión

En definitiva, una red satelital engloba una gran oportunidad, tanto para el comercio como para el beneficio de la humanidad, ya que grandes inversiones en programas espaciales como Starlink favorece a su empresa, así como a la población rural o de lugares de difícil acceso con red cableada, además que permite impulsar la investigación para contribuir con el avance de la tecnología.

En base a lo expuesto, se puede considerar a la constelación Starlink como una opción viable y eficiente como proveedor de Internet satelital y evitar fallas y precios mucho más elevados; de esta manera se reducirá la brecha tecnológica que se presenta en las zonas rurales en especial por la maravilloso pero especial geografía montañosa del país.

Como se ha podido revisar, la utilidad de una red Satelital es muy alta pero a pesar de esto existen limitantes, riesgos y sobre todo problemas que resolver, como la basura espacial la cual con la constelación Starlink se ha procurado evitar ya que asegura que al dejar en uso un satélite cuando entre a la atmósfera será desintegrado; de la misma forma los astrónomos se preocupan que por la cantidad de satélites que se desea poner en órbita se dificulte la visibilidad de los astros y el control meteorológico. 

Finalmente, desde mi punto de vista, las oportunidades que presenta una red global son inmensas, desde la reducción de la brecha digital con la disponibilidad de Internet en lugares del planeta donde no llega una red cableada, el impulso a la investigación espacial y que también aporta a la tecnología terrestre hasta la circulación del patrimonio que permite el crecimiento del comercio que enmarca este ambiente espacial.

Referencias

[1] Bier, M., <<Estaciones escolares; configuración constructiva para el espacio educativo en territorios rurales>>, Enero, 2022. [En línea]. Available: https://repositorio.uc.cl/xmlui/handle/11534/63610?show=full

[2] DW Made for minds, <<Elon Musk prevé que en agosto habrá cobertura de Internet «en todo el mundo» gracias a Starlink y sus 1.500 satélites>>, Junio, 2021. [En línea]. Available: https://www.dw.com/es/elon-musk-prev%C3%A9-que-en-agosto-habr%C3%A1-cobertura-de-internet-en-todo-el-mundo-gracias-a-starlink-y-sus-1500-sat%C3%A9lites/a-58112238

[3] González, J. C., <<Comunicación vía Internet sobre la plataforma satelital>>, Febrero, 2006. [En línea]. Available: https://repository.uaeh.edu.mx/bitstream/bitstream/handle/123456789/10893/comunicacionviainternetsatelital.pdf?sequence=1

[4] Higuera, A., << Qué es OneWeb, el internet satelital que podría hacerle la competencia a Starlink de Elon Musk>>, Abril, 2021. [En línea]. Available:  https://www.20minutos.es/noticia/4638368/0/que-es-oneweb-el-internet-satelital-que-podria-hacerle-la-competencia-a-starlink-de-elon-musk/

[5] Navarro, P., <<Análisis de factibilidad en el uso de la red satelital Starlink como medio para el acceso al internet y transmisión de datos>>, Abril, 2021. [En línea]. Available:   http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/56258/1/NAVARRO%20HURTADO%20PAUL%20WALTER.pdf

[6] Ramos, E., <<Internet interestelar>, Julio,2020. [En línea]. Available: http://www.idi-unicyt.org/wp-content/uploads/2020/07/INFORME-Jose-Juan-y-Aaron-verfi%C3%B3n-final-16072020-.pdf

Lucía Loor

Ingeniera en Electrónica y Telecomunicaciones de la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. Miembro y voluntaria IEEE desde el año 2020.

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