Resumen e historia de las comunicaciones satelitales de barcos

2022-09-10 11:41:19 By : Ms. Jay Wong

Pocos operadores de barcos o sus tripulaciones están preocupados por la alta ciencia e ingeniería de los satélites, pero sí necesitan comprender los fundamentos de las comunicaciones por satélite y el espectro de radio.En esencia, un satélite es un dispositivo intermedio que permite la transmisión de datos a un barco o la recepción de datos de un barco independientemente de las diferentes posiciones en la superficie del globo de las dos partes.La otra parte puede ser una oficina en tierra u otro barco.Todos los satélites utilizan un haz, que es un patrón de ondas electromagnéticas transmitidas por el satélite.La transmisión de un satélite tiene un patrón definido y el haz puede ser ancho o angosto cubriendo un área grande o pequeña en la tierra.Usando un sistema de frecuencias variables y alineación de antenas a bordo del satélite, cada satélite puede tener varios haces dentro de los cuales se concentra toda o la mayor parte de la potencia del satélite.Las antenas del barco rara vez están estacionarias debido al movimiento constante del barco cuando está en marcha y, por lo tanto, requieren que el plato sea móvil en todas las dimensiones.El plato en sí está oculto a la vista por la cubierta del radomo, pero visto de cerca son equipos sofisticados con motores y engranajes que permiten que el plato mantenga un bloqueo en el satélite en todas las condiciones, excepto en las más duras.Se requiere que la mayoría de los sistemas de comunicación de los barcos compartan canales con otros, lo que está perfectamente bien para necesidades de comunicación simples pero muy ineficiente cuando se trata de las grandes cantidades de datos que generan algunos operadores.Esto se puede superar haciendo uso de un servicio de terminal de apertura muy pequeña (VSAT).A los suscriptores de los servicios VSAT se les proporciona el uso exclusivo o semiexclusivo de los canales satelitales para enviar y recibir voz y datos a velocidades de banda ancha.Por lo general, se les cobra por esto en base a una suscripción de tarifa fija mensual (aunque puede haber límites en los datos permitidos antes de que se apliquen cargos adicionales) a diferencia de la tarifa por Mbit que se cobra cuando se usan los servicios básicos.Esto permite crear una red que permite la transmisión de grandes cantidades de datos.No todos los tipos de barcos o administradores de flotas necesitan grandes flujos de datos por razones comerciales, pero las operaciones de pasajeros, en alta mar y de contenedores con frecuencia sí lo necesitan.Para los buques de pasajeros, esto implicará permitir que los pasajeros usen computadoras, tabletas y teléfonos inteligentes, así como brindar servicios de entretenimiento.En la industria offshore, permite que se transmitan a voluntad datos topográficos y de otro tipo, y para los buques portacontenedores se necesitan grandes cantidades de datos para los planes de estiba y los servicios de atención al cliente.En lo que respecta al transporte marítimo, la era de las comunicaciones por satélite comenzó con el establecimiento en la década de 1970 de Inmarsat, una organización internacional sin fines de lucro creada a instancias de la OMI para proporcionar una red de comunicaciones por satélite para la comunidad marítima.Inicialmente, el servicio se utilizó exclusivamente con fines comerciales, lo que permitía la comunicación por voz y télex con barcos en el mar equipados con un terminal Inmarsat A.Sin la llegada de GMDSS y el requisito obligatorio de que la mayoría de los barcos estén equipados con al menos un terminal Inmarsat C, es dudoso que el sector de las comunicaciones marítimas por satélite se hubiera expandido al ritmo que lo ha hecho.Al tener una terminal Inmarsat a bordo, los barcos inmediatamente obtuvieron el correo electrónico como un nuevo método de comunicación.Los primeros servicios de Inmarsat se describían mediante una referencia alfabética que era Inmarsat A, B, C, D y E. Cuando se llegaba a la letra F, el servicio pasaba a llamarse Flota seguido de un número (33, 55 o 77) que indicaba el tamaño de la antena. en centimetrosInmarsat A era el servicio original de Inmarsat y ofrecía servicios analógicos de voz y télex FM y, opcionalmente, servicios de datos de alta velocidad a 56 o 64 kbit/s.El servicio se retiró a finales de 2007.Inmarsat B proporciona servicios de voz, servicios de télex, servicios de fax/datos de velocidad media a 0,6 kbit/sy servicios de datos de alta velocidad a 56, 64 o 128 kbit/s.Inmarsat C es efectivamente un terminal de 'télex satelital' con almacenamiento y reenvío, sondeo, etc. Puede manejar datos y mensajes de hasta 32 kb de longitud, transmitidos en paquetes de datos de barco a tierra, de tierra a barco y de barco a destino. - Direcciones de envío.La longitud del mensaje para terminales Inmarsat Mini C puede ser menor.Ciertos modelos de terminales Inmarsat C con GPS también están aprobados para uso GMDSS.Inmarsat D/D+ es un servicio de localización que no se utiliza habitualmente en los barcos.Inmarsat E era un servicio mundial de alerta de socorro marítimo que utilizaba pequeñas EPIRB que transmitían automáticamente mensajes de socorro a los centros de coordinación de salvamento marítimo.Este servicio ha sido retirado.Inmarsat Fleet 77 ofrece voz y la opción de ISDN móvil de hasta 64 kbit/s o servicios móviles de paquetes de datos (MPDS) siempre activos para comunicaciones rentables y prácticamente globales.Fleet 77 también cumple con las especificaciones de socorro y seguridad del GMDSS para comunicación de voz.Está previsto que el servicio se suspenda a finales de 2020.Inmarsat Fleet Broadband se introdujo en 2006 cuando entró en servicio el primero de los satélites i-4 de Inmarsat.Ofrece un servicio de conmutación de paquetes IP de canal compartido de hasta 492 kbit/s y un servicio de transmisión de IP desde 32 hasta la velocidad de datos X-Stream.X-Stream ofrece las velocidades de transmisión de datos bajo demanda más rápidas desde un mínimo de 384 kbit/s hasta alrededor de 450 kbit/s.La mayoría de los terminales también ofrecen servicios ISDN móviles con conmutación de circuitos a 64 kbit/s e incluso servicios de voz de baja velocidad (4,8 kbit/s).El servicio de flotas se ha ampliado recientemente con Inmarsat ofreciendo un servicio híbrido que combina la banda ancha de flotas con sus servicios VSAT.El primer paso fue XpressLink, que funcionó con Ku-Band VSAT de Inmarsat y fue seguido por Fleet Xpress, un servicio de banda Ka/banda L que estuvo disponible una vez que Global Xpress comenzó el servicio comercial global.Mientras esperaba el lanzamiento de todos los satélites de la constelación de banda Ka, la empresa presentó FleetBroadband Xtra (FBX), un servicio regional Global Xpress/FleetBroadband.Fleet Xpress se lanzó en 2016 y ha demostrado ser popular, con alrededor de 10 000 usuarios de barcos.Desde la llegada de GMDSS, Inmarsat se ha convertido en una empresa privada y, aunque comprometida con el mantenimiento de los servicios de seguridad, ya no se centra únicamente en el sector marítimo como antes.Recientemente, la OMI ha decidido que las comunicaciones GMDSS deben abrirse a otros operadores de satélites.El primero en presentar la solicitud fue Iridium, con sede en los EE. UU., y aunque la solicitud inicialmente avanzó muy lentamente, ahora se ha completado.En mayo de 2018, el Comité de Seguridad Marítima (MSC) de la OMI reconoció oficialmente a Iridium como proveedor de servicios GMDSS.La constelación de satélites Iridium Next completada en 2019 comprende 75 satélites recién lanzados y permite una cobertura donde antes no existía, incluidas las aguas del Ártico y la Antártida en el Área marítima A4.Iridium también ha anunciado la firma de un Acuerdo de Servicios Públicos (PSA) con la Organización Internacional de Satélites Móviles (IMSO) que detalla las condiciones para que IMSO actúe como regulador y mantenga la supervisión de los servicios GMDSS de Iridium.La firma de este acuerdo es un paso clave para que IMSO emita a Iridium una Carta de Cumplimiento, indicando que la compañía está lista para comenzar a brindar su servicio GMDSS.El último obstáculo es que Iridium y sus socios comerciales pongan a disposición equipos homologados que también deben estar certificados por IMSO.El primer terminal previsto para la certificación, el Lars Thrane LT-3100S, ya está disponible.Se planea que varios terminales Iridium GMDSS adicionales estén disponibles en el futuro.Los buques de clase SOLAS deberán esperar hasta algún momento de 2020 para que la terminal Iridium cumpla con su requisito de transporte GMDSS obligatorio, que es cuando entran en vigencia las enmiendas necesarias realizadas en el Convenio SOLAS.Los barcos pueden comenzar a usar el servicio tan pronto como esté disponible, y cualquiera podrá comenzar a usar la nueva terminal para necesidades generales de comunicación.Otros operadores de satélites comerciales incluyen KVH, Intelsat, SES, Telesat y Thuraya con varios actores regionales más pequeños también activos en el mercado.Todos los satélites hacen uso de un haz que es un patrón de ondas electromagnéticas transmitidas por el satélite.La transmisión de un satélite tiene un patrón definido y el haz puede ser ancho o angosto cubriendo un área grande o pequeña en la tierra.Usando un sistema de frecuencias variables y alineación de antenas a bordo del satélite, cada satélite puede tener varios haces dentro de los cuales se concentra toda o la mayor parte de la potencia del satélite.Las antenas del barco rara vez están estacionarias debido al movimiento constante del barco cuando está en marcha y, por lo tanto, requieren que el plato sea móvil en todas las dimensiones.Se requiere que los sistemas de comunicación de la mayoría de los barcos compartan canales con otros, pero si se requiere un servicio exclusivo, esto se puede hacer haciendo uso de una tecnología de terminal de apertura muy pequeña (VSAT).A los suscriptores de los servicios VSAT se les proporciona el uso exclusivo o semiexclusivo de los canales satelitales para enviar y recibir voz y datos a velocidades de banda ancha.Por lo general, se les cobra por esto en base a una suscripción de tarifa fija mensual (aunque puede haber límites en los datos permitidos antes de que se apliquen cargos adicionales) a diferencia de la tarifa por Mbit que se cobra cuando se usan los servicios básicos.Cuando se trata de equipos de comunicaciones a bordo de un barco, VSAT en su mayoría requiere que se haga una elección entre los sistemas que operan en la banda C o en la frecuencia de la banda Ku.Los barcos con un tráfico moderado deberían optar por la banda Ku, que requiere menos potencia y antenas más pequeñas.Se necesitan platos más grandes y más potencia para un mayor ancho de banda y una mejor calidad de los sistemas de banda C.El atractivo de VSAT es que, cualquiera que sea la banda elegida, el equipo suele venir como parte de un paquete de arrendamiento con un pago mensual fijo, lo que permite un mayor control sobre los gastos de comunicación.En muchos barcos modernos, el elemento operativo del uso de la comunicación se está expandiendo rápidamente y las tripulaciones están comenzando a esperar los tipos de servicios de correo electrónico, Internet y llamadas que reciben en tierra.Ahora se utiliza un mayor ancho de banda para satisfacer el mercado en expansión mediante el uso de la banda Ka.Inmarsat ha invertido en cinco satélites para utilizar frecuencias de radio de banda Ka y ofrecer velocidades de banda ancha móvil de 50 Mbps.Tanto las comunicaciones por radio convencionales como las satelitales reciben y transmiten señales electromagnéticas u ondas de radio.La longitud o frecuencia de las ondas de radio varía enormemente y para distinguir entre diferentes longitudes de onda, se agrupan en bandas dentro del espectro de radio.Las bandas se nombran bajo un número o protocolos, pero en los círculos marítimos, las bandas utilizadas por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) son las más reconocidas.Algunas bandas tienen una extensión más amplia que otras y cada una de las bandas se usa para un propósito ligeramente diferente.Las radiocomunicaciones en las bandas de baja frecuencia (LF), media frecuencia (MF), alta frecuencia (HF), muy alta frecuencia (VHF) y ultra alta frecuencia (UHF) están todas en frecuencias por debajo de 1 GHz, que es el punto más bajo en el espectro asignado. a las comunicaciones por satélite y al radar de los barcos.La mayoría de los servicios de Inmarsat y todos los de Iridium operan en la parte del espectro de radio denominada banda L, que es muy estrecha y está congestionada.Al ser una frecuencia relativamente baja, la banda L es más fácil de procesar, requiere equipos de RF menos sofisticados y menos costosos, y debido a un ancho de haz más amplio, la precisión de puntería de la antena no tiene que ser tan precisa como las bandas más altas.Solo una pequeña parte (1,3-1,7 GHz) de la banda L se asigna a las comunicaciones por satélite en Inmarsat para los servicios Fleet Broadband, Inmarsat B y C.L-Band también se utiliza para satélites de órbita terrestre baja, satélites militares y conexiones inalámbricas terrestres como teléfonos móviles GSM.También se utiliza como frecuencia intermedia para la televisión por satélite, donde las señales de banda Ku o Ka se convierten a banda L en la antena.Aunque el equipo necesario para las comunicaciones de banda L no es costoso en sí mismo, dado que no hay mucho ancho de banda disponible en banda L, es un producto costoso.Por esta razón, a medida que ha crecido el uso de aplicaciones con gran cantidad de datos, el transporte marítimo ha recurrido a una tecnología más sofisticada para las comunicaciones comerciales.Se utiliza para sistemas de radar marino.La banda C suele ser utilizada por barcos grandes, en particular cruceros, que requieren conectividad ininterrumpida, dedicada y siempre activa a medida que se desplazan de una región a otra.Los operadores de los barcos suelen arrendar un segmento de ancho de banda satelital que se proporciona a los barcos a tiempo completo, proporcionando conexiones a Internet, redes telefónicas públicas y transmisión de datos en tierra.La banda C también se usa para enlaces de microondas terrestres, lo que puede presentar un problema cuando los barcos llegan al puerto e interfieren con los enlaces terrestres críticos.Esto ha resultado en serias restricciones dentro de los 300 km de la costa, lo que requiere que las terminales se apaguen cuando se acerquen a tierra.Se utiliza para sistemas de radar marino.Ku-Band se refiere a la parte inferior de la K-Band.La 'u' proviene de un término alemán que se refiere a 'debajo', mientras que la 'a' en Ka-Band se refiere a 'arriba' o la parte superior de K-Band.Ku-Band se utiliza para la mayoría de los sistemas VSAT en los barcos.Hay mucho más ancho de banda disponible en la banda Ku y es menos costoso que la banda C o L.No existen estadísticas oficiales sobre el número de embarcaciones equipadas con comunicaciones en Banda Ku, pero los analistas del mercado estiman que alrededor de 10.000 embarcaciones es un número probable, lo que indica que existe un mercado considerable por explotar.La principal desventaja de la banda Ku es el desvanecimiento por lluvia.La longitud de onda de las gotas de lluvia coincide con la longitud de onda de la banda Ku, lo que hace que la señal se atenúe durante los chubascos.Esto se puede superar transmitiendo utilizando potencia adicional.La precisión de puntería de las antenas debe ser mucho más estricta que la de los terminales Inmarsat de banda L, debido a los anchos de haz más estrechos y, en consecuencia, los terminales deben ser más precisos y tienden a ser más costosos.La cobertura de la banda Ku es generalmente por haces puntuales regionales, que cubren las principales áreas terrestres con recepción de TV.Los buques VSAT que se desplazan de una región a otra necesitan cambiar los haces de satélite, a veces sin cobertura entre haces.En la mayoría de los casos, las terminales de satélite y los módems se pueden programar para cambiar automáticamente los haces.Los tamaños de antena VSAT suelen oscilar entre 1 m y 1,5 m de diámetro estándar para operar en áreas marginales y, más recientemente, tan bajo como 60 cm para operación de espectro ensanchado.Ka-Band es una frecuencia extremadamente alta que requiere una gran precisión de puntería y un sofisticado equipo de RF.Al igual que la banda Ku, es susceptible al desvanecimiento por lluvia.Se utiliza comúnmente para la televisión por satélite de alta definición.El ancho de banda de la banda Ka es abundante y, una vez implementado, debería ser bastante económico en comparación con la banda Ku.Inmarsat fue el primero en brindar un servicio global VSAT de banda Ka cuando su servicio Global Xpress entró en funcionamiento en 2016. El servicio utiliza tres satélites de quinta generación de Inmarsat, el primero de los cuales llegó a la estación en 2014 y entró en servicio comercial en julio de 2014 para impulsar servicios regionales Global Xpress para Europa, Medio Oriente, África y Asia.El segundo satélite Global Xpress, Inmarsat-5 F2 (I-5 F2), se lanzó el 1 de febrero de 2015 y ofrece servicios en las Américas y la región del Océano Atlántico.El tercer satélite de la constelación se lanzó en agosto de 2015 y se anunció su disponibilidad global a fines de marzo de 2016. Se espera que cada satélite Inmarsat-5 tenga una vida comercial de 15 años.A medida que haya más ancho de banda de banda Ka disponible, habrá varios otros proveedores de satélite que ofrecerán VSAT de banda Ka en una base más regional.La carga útil de banda Ka THOR 7 HTS de Telenor Satellite Broadcasting ofrece un rendimiento de 6-9 Gbp/s con hasta 25 haces puntuales activos simultáneamente y cobertura sobre el Mar del Norte, el Mar de Noruega, el Mar Rojo, el Golfo Pérsico y el Mediterráneo.Ka-Sat cubre la mayor parte de Europa.Yahsat 1b, NewSat Australia, Eutelsat y Avanti Communications también brindan cobertura en Medio Oriente, ofreciendo a los navegantes con viajes estrictamente regionales en Europa y Medio Oriente una alternativa de banda Ka a Global Xpress.Con la llegada de nuevos servicios en diferentes bandas, algunos proveedores operarán servicios híbridos que aprovecharán la red más barata en un momento dado.Las tecnologías requeridas para facilitar las redes híbridas ya están en desarrollo y consisten en antenas satelitales de doble banda, antenas conmutables de banda Ku y Ka y el uso de una infraestructura equivalente de módem/hub.La mayoría de las personas están familiarizadas con wi-fi como un medio para usar teléfonos inteligentes y computadoras, y esto utiliza una sección particular del espectro de radio que en realidad se encuentra dentro de la banda C, mencionada anteriormente.Hay una serie de bandas de espectro sin licencia en una variedad de áreas del espectro de radio.A menudo se les conoce como bandas ISM (industriales, científicas y médicas) y transmiten de todo, desde microondas en hornos hasta comunicaciones por radio.Muchas de estas bandas, incluidas las dos utilizadas para wi-fi, son asignaciones globales, aunque pueden aplicarse restricciones locales para algunos aspectos de su uso.Las dos bandas en particular que se utilizan para wi-fi son las bandas de 2,4 GHz y 5 GHz.A medida que la banda de 2,4 GHz se vuelve más concurrida, muchos usuarios optan por utilizar la banda ISM de 5 GHz.Esto no solo proporciona más espectro, sino que no es tan utilizado por wi-fi.Muchos de los canales wi-fi de 5 GHz se encuentran fuera de la banda sin licencia ISM aceptada y, como resultado, se imponen varias restricciones al funcionamiento en estas frecuencias.Kongsberg ha desarrollado un sistema que hace uso de la banda de frecuencias de 5 GHz para fines de comunicación de embarcaciones fuera del sistema VSAT.Su MBR de radio de banda ancha marítima es una antena inteligente diseñada para su uso en aplicaciones marítimas donde son deseables una comunicación digital confiable de alta velocidad y la transferencia de datos.La carcasa tiene capacidad para 60 antenas individuales y solo necesita conexiones a la alimentación y ethernet.La unidad se configura desde una interfaz web que también proporciona el estado de la radio y la red.El administrador de la red puede configurar y operar unidades y ajustar los recursos de la red desde cualquier embarcación en la red.Las unidades MBR utilizan formación de haz altamente dinámica y control de potencia adaptativo para asegurar una comunicación estable en operaciones marítimas con obstrucciones de señal, desvanecimiento y alcances superiores a 50 km, según el modelo elegido.El sistema puede transportar de forma segura una diversa gama de información operativa, desde video en tiempo real hasta datos del sistema, y ​​los equipos ubicados de forma remota pueden trabajar juntos sin problemas, coordinando sistemas y actividades para un rendimiento, seguridad y éxito operativo óptimos.Con la formación de haces, el MBR puede dirigir datagramas al destino como un sistema inalámbrico en red multidireccional.Al admitir la transmisión IP, el MBR proporciona un enlace de datos resistente y de alta capacidad para los sistemas que se comunican a través de IP.El uso de conectividad IP de extremo a extremo proporciona una integración rentable y una solución interoperable para el intercambio de datos sin inconvenientes.El sistema MBR se ha utilizado para probar embarcaciones autónomas en aguas noruegas, pero el concepto tiene usos obvios más allá de esto para embarcaciones que operan en contacto relativamente cercano.Manténgase al día con la tecnología con el boletín ShipInsight.Impulsando la conectividad en el mar durante más de 40 años, sabemos...Yaskawa Environmental Energy / The Switch hace avanzar la industria marina...Signal Ocean Platform lo ayuda a tomar decisiones mejor informadas, más rápido...Habilitamos sociedades sostenibles a través de la innovación en tecnología y servicios...Brindamos soluciones óptimas a los clientes con espíritu pionero...AVEVA, líder mundial en software industrial, impulsa la transformación digital...Somos un equipo de ingenieros y expertos en financiación de buques....Vessel-Check ha sido diseñado como una herramienta de apoyo a la toma de decisiones para...© Derechos de autor, Current Business Media Ltd 2022