La tecnología de comunicaciones basada en el empleo de satélites, que ya tiene muchos años y está suficientemente consolidada, resulta sumamente eficaz para determinadas aplicaciones en donde se necesita cubrir amplias zonas, con un coste relativamente bajo dado que es un sistema de difusión, o proporcionar un gran ancho de banda.

Frente a los sistemas tradicionales que emplean satélites en órbita geoestacionaria y se utilizan fundamentalmente para aplicaciones de difusión y VSAT, está empezando a surgir toda una serie de otros nuevos que, situados en unas órbitas más bajas, están revolucionando el mundo de las telecomunicaciones al ofrecer una amplia y variada gama de servicios (MSS/Servicios Móviles por Satélite) con independencia de la localización de los usuarios, sirviendo en muchas ocasiones de complemento a las redes terrestres ya desplegadas, donde éstas resultan insuficientes o no pueden operar.

En la actualidad empiezan a tener un gran auge los sistemas de comunicaciones móviles vía satélite, gracias al gran desarrollo de la tecnología y al gran mercado potencial que estos sistemas parecen tener.

Una manera muy sencilla de clasificar los diversos sistemas de satélites de comunicaciones es por la altura a la que se encuentran. Este aspecto es un factor clave para determinar cuantos satélites necesita un sistema para conseguir una cobertura mundial y la potencia que debe tener (la potencia necesaria para emitir desde un órbita baja es muy inferior a la necesitada en casos de mayor altura de la órbita y dado cierto ancho de haz de la antena del satélite, el área de cobertura del mismo será mucho menor estando en una órbita de poca altura que en otra de mayor altura).

Tipos de órbitas. La clasificación de los sistemas en función de la órbita en que se ubican es la siguiente:

GEO

Abreviatura de Órbita Terrestre Geosíncrona. Los satélites GEO orbitan a 35.848 kilómetros sobre el ecuador terrestre. A esta altitud, el periodo de rotación del satélite es exactamente 24 horas y, por lo tanto, parece estar siempre sobre el mismo lugar de la superficie del planeta. Esta órbita se conoce como órbita de Clarke, en honor al escritor Arthur C. Clarke, que escribió por primera vez en 1945 acerca de la posibilidad de cubrir toda la superficie terrestre con sólo tres satélites.

El principal problema que se presenta es el retraso (latencia) de 0,24 segundos, aunque en la práctica resulta algo más, debido a la distancia que debe recorrer la señal desde la tierra al satélite y del satélite a la tierra. Así mismo, los GEO necesitan obtener unas posiciones orbitales específicas alrededor del ecuador para mantenerse lo suficientemente alejados unos de otros (unos 800 o 1.600 kilómetros. o uno o dos grados, para las bandas K y C respectivamente) dada la resolución de las antenas receptoras, siendo la ITU y la FCC (en los Estados Unidos) los organismos encargados de administrar estas posiciones.

MEO

Los satélites de órbita terrestre media, también denominados ICO, se encuentran a una altura comprendida entre los 10.000 y 20.000 kilómetros. A diferencia de los GEO, su posición relativa respecto a la superficie terrestre no es fija. Al estar a una altitud menor, se necesita un número mayor de satélites para obtener cobertura mundial, pero la latencia se reduce substancialmente. En la actualidad no existen muchos satélites MEO, y los que hay, se utilizan fundamentalmente para posicionamiento (localización GPS).

LEO

Las órbitas terrestres de baja altura prometen un ancho de banda extraordinario y una latencia reducida (unas pocas centésimas de segundo). Los LEO orbitan generalmente por debajo de los 5.000 kilómetros, y la mayoría de ellos se encuentran mucho más abajo, entre los 500 y los 1.600 kilómetros, con planes para lanzar constelaciones de cientos de satélites que abarcarán todo el planeta

Existen tres tipos de LEO, que manejan diferentes cantidades de ancho de banda. Los LEO pequeños están destinados a aplicaciones de bajo ancho de banda (de decenas a centenares de kbit/s), como los buscapersonas, e incluyen a sistemas como OrbComm. Los grandes LEO pueden manejar buscapersonas, servicios de telefonía móvil y algo de transmisión de datos (de cientos a miles de kbit/s). Los LEO de banda ancha (también denominados megaLEO) operan en la franja de los Mbit/s y entre ellos se encuentran SkyBridge y Teledesic.

Nombre	Orbita	Satélites operativos	Servicios ofrecidos
Globalstar	B-LEO	48	Voz (GSM), Datos, Fax, Paging
GPS
ICO Globa	MEO	10	Voz, Datos, Fax, Paging
Iridium	B-LEO	66	Voz (GSM), Datos, Fax, Paging
Odissey	MEO	12	Voz (GSM), Datos, Fax, Paging
SkyBridge	Broadband LEO	80	Bucle local de Banda Ancha
Teledesic	Broadband LEO	288	Servicios de Banda Ancha

Algunos de los principales sistemas de GEO, MEO, Y LEO que están en servicio próximamente,cada uno de ellos con número potencial de usuarios en torno a los 20 millones en un plazo de cuatro años

Ventajas e inconvenientes de las distintas órbitas

De los tres tipos mencionados anteriormente, los dos más utilizados y de mayor importancia comercial son los LEO y los GEO.

Los satélites geoestacionarios se encuentran a una altitud de unos 36.000 kilómetros sobre el ecuador, siendo ésta la única órbita que permite que el satélite mantenga una posición fija con relación a la Tierra. A esta altura, las comunicaciones a través de un GEO presentan una latencia mínima de transmisión de ida y retorno de casi medio segundo, incluyendo los retardos provocados por las diversas pasarelas y conversiones que deben sufrir los datos. Esta latencia es la fuente de molestias en muchas de las llamadas internacionales, impidiendo que se pueda entender la conversación y deformando el matiz personal de la voz. Esto, que puede ser una incomodidad en una conversación telefónica, puede ser insostenible para aplicaciones en tiempo real en donde se requiere una respuesta inmediata, viéndose afectados muchos protocolos de datos, entre ellos el IP de Internet.

Dos proyectos muy interesantes son Iridium y Teledesic; mientras el primero está orientado principalmente a proporcionar telefonía GSM y cuenta con una licencia B-2, el segundo lo está además a dar servicios de banda ancha ("Internet in the sky"). Con un sistema LEO una zona cambia de satélite cada 20 minutos y con uno MEO se tardan unas dos horas, con lo que la probabilidad de que una llamada se complete en ese periodo es mayor y, por tanto, se ofrece mayor seguridad ya que no se necesita hacer traspaso de una unidad a otra.

Por ejemplo, La red Teledesic consistirá en 288 satélites operacionales, situados en 12 planos orbitales, cada uno con 24 satélites. Para hacer un uso eficiente del espectro de radio las frecuencias se asignan dinámicamente y se reusan muchas veces dentro de la huella de cada satélite. Dentro de un área circular de 100 km de radio, la red Teledesic puede soportar un flujo de datos de hasta 500 Mbit/s hacia y desde el terminal de usuario; además, soporta ancho de banda bajo demanda, lo que permite al usuario elegir la capacidad que necesita, pagando sólo por ella, y a la red dar soporte a un mayor número de ellos.

Los satélites LEO también presentan problemas, como es el de la posible saturación de las órbitas y en algunos sectores se ha mostrado cierta preocupación por la gran cantidad de satélites que podrían juntarse en una porción relativamente pequeña del espacio, ya que son numerosos los satélites LEO y MEO proyectados para lanzarse (1.000 hasta el 2004), pero esto no parece un problema real ya que la zona de órbitas de baja altura, parte de la atmósfera terrestre hasta una zona de alta radiación conocida como el "cinturón de Van Allen", son 900 kilómetros de distancia que pueden albergar una cantidad inmensa de órbitas donde podrían colocarse más de 60.000 satélites.

La vida de un satélite oscila entre los 5 y los15 años, en función del combustible que se necesita para corregir su posición y mantenerlo en la órbita correcta, tanto más cuanto menor es la altura. Así, con los LEO debe tenerse en cuenta una política de sustitución de satélites con cierta periodicidad y a diferencia de los GEO, que cuando acaban su vida útil se desplazan a una órbita de estacionamiento unos pocos kilómetros más alejada de lo normal, los LEO entran en la atmósfera y se desintegran.

Un satélite GEO aparece como inmóvil para un usuario, proyectando un haz fijo que cubre una zona muy amplia, por lo que las antenas de seguimiento son estáticas, pero los satélites MEO y LEO se desplazan a gran velocidad y resultan visible durante pocas horas o minutos antes de que desaparezca en el horizonte (ángulo de elevación mínimo). Esto complica en gran medida el posicionamiento de la antena, si es una parábola ya que si se trata de la de un teléfono móvil no pasa, y el trabajo para mantener activo el enlace. El problema de la antena lo resuelve una tecnología denominada antena de array en fase que, a diferencia de una antena parabólica normal que sigue mecánicamente el rastro del satélite, es un dispositivo que contiene diversas antenas más pequeñas que pueden seguir a varios satélites sin moverse físicamente, por medio de las señales levemente diferentes recibidas por el conjunto de antenas.

El problema de mantener un enlace activo cuando el satélite desaparece cada poco tiempo se soluciona manteniendo como mínimo dos satélites a la vista en todo momento (muchos LEO pretenden mantener constantemente tres satélites a la vista) de forma que se inicia un nuevo enlace antes de cortar el existente con el satélite de poniente. En este caso, el satélite que gestiona la conexión debe ser capaz de realizar el traspaso (handover) a otro, que se encuentre en mejor posición, y así sucesivamente, en un proceso que debe resultar transparente y sin pérdida de calidad para el usuario, lo que implica disponer de una red inteligente y de un software de control muy potente. Por ejemplo, la conmutación necesaria para encaminar una llamada se puede realizar entre satélites (es el caso de Iridium) descendiendo a la Tierra en el punto más adecuado para establecer la conexión con el usuario, con lo cual en el caso más extremo bastaría un único gateway para la interconexión con otras redes, o hacerla por medio de las estaciones terrestres, lo que es un proceso más lento pero que no elude el uso de las infraestructuras existentes y el control que sobre éstas ejercen los operadores establecidos en cada país, evitando así un uso monopolista de la red.

La topología de las redes basadas en satélites LEO es dinámica. Cada satélite guarda la misma posición relativa a otros satélites en su plano orbital, mientras que su posición y retardo de propagación relativo a la Tierra y a otros satélites cambia continuamente y en forma predecible. Estos cambios en la topología de la red se traducen en colas de paquetes acumulados en los satélites y cambios del tiempo de espera para transmitir al siguiente satélite.

Desde el punto de vista de la red una gran constelación de nodos de conmutación entrelazados ofrece ventajas en términos de calidad de servicio, seguridad y capacidad. La malla fuertemente interconectada proporciona un robusto diseño que tolera fallos y que, automáticamente, se adapta a cambios de topología y a nodos y enlaces congestionados o averiados, pero requiere una fuerte sincronización entre todos sus elementos, un factor que resulta muy crítico.

Tipo de Banda	Rango de Frecuencias	Ventajas	Inconvenientes
HF	1.8-30 MHz
VHF	50-146 MHz
P	0.230-1.000 GHz
UHF	0.430-1.300 GHz
L	1.530-2.700 GHz	Las grandes longitudes de onda penetran a través de las estructuras terrestres; transmisores de menor potencia	Poca capacidad de transmisión de datos
S	2.700-3.500 GHz
C	Downlink: 3.700-4.200 GHz Uplink: 5.925-6.425 GHz
x	Downlink: 7.250-7.745 GHz Uplink: 7.900-8395 GHz
Ku (Europa)	Dowlink: FSS: 10.700-11.700 GHz DBS: 11.700-12.500 GHz Telecom: 12.500-12.750GHz Uplink: FSS y Telecom: 14.00-14.800 GHz DBS: 17.300-18.100 GHz
K	Entre 18 y 31 GHz

Las bandas de frecuencias

Un sistema de este tipo se puede emplear para múltiples aplicaciones, como puede ser el servicio telefónico, la radiodifusión de TV, transmisión de datos, servicios de emergencia y de localización GPS, etc., cada uno de ellos utiliza una de las bandas de frecuencias que tiene asignadas y las aplicaciones más comunes suelen ser las unidireccionales (difusión punto-multipunto) ya que en este caso los terminales son más simples y económicos.

Cuando se trata de satélites de comunicaciones, la porción del espectro radioeléctrico que van a utilizar determina prácticamente todo: la capacidad del sistema, la potencia de emisión y el precio. La ventaja de las frecuencias elevadas (las bandas Ku y Ka) es que permiten a los transmisores enviar más información por segundo, pero necesitan más potencia para evitar los bloqueos, mayores antenas y equipos más caros.

Diferentes longitudes de onda poseen propiedades diferentes y así, las longitudes de onda largas pueden recorrer grandes distancias y atravesar o rodear obstáculos, pero cuanto mayor sea la frecuencia y, por tanto, menor la longitud de onda, más fácilmente pueden verse afectadas. Cuando las frecuencias son lo suficientemente altas (decenas de GHz), las ondas pueden ser detenidas por la vegetación o las gotas de lluvia, provocando el fenómeno denominado "rain fade" y para superarlo se necesita bastante más potencia, lo que implica retransmisores más potentes o antenas más enfocadas, lo que provoca que el precio del satélite aumente. Concretamente, las bandas más utilizadas en los sistemas de satélites son la L, Ku y Ka.