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La «fibra spaziale» si avvicina al livello TRL 5

Mentre la rete europea in fibra ottica è ancora in espansione, la diffusione di una tecnologia equivalente in orbita bassa potrebbe iniziare già nel 2025. Le costellazioni satellitari con linee di connessione ottica hanno due vantaggi chiave rispetto alle alternative esistenti: possono raggiungere le zone più remote della Terra e forniscono collegamenti veloci e stabili a bersagli in movimento come aerei e imbarcazioni.

Spazio

Per quanto possa sembrare sorprendente nel 2020, ci sono ancora alcune aree remote nel mondo in cui è possibile viaggiare e non avere alcuna connessione a Internet. Ma le cose stanno cambiando velocemente. Mentre la prima generazione di satelliti ad alta capacità (High Throughput Satellites, HTS) lanciata nell’ultimo decennio ha riscosso un tiepido successo in Europa e in Nord America a causa della loro elevata latenza, della capacità limitata e del costo elevato, le costellazioni di satelliti LEO si dimostrano già molto più promettenti. Utilizzando centinaia di satelliti posizionati in orbite LEO/MEO e costando meno di 1 milione di euro per unità, le costellazioni LEO utilizzano componenti commerciali già disponibili sul mercato per ridurre i costi. L’unico svantaggio di questo approccio è una durata di vita limitata, in quanto questi componenti non sono progettati per l’uso nello spazio. La prossima linea di ricerca e sviluppo è costituita da costellazioni satellitari con connessione ottica per la comunicazione tra satelliti (OISL, Optical InterSatellite Link) e persino linee di connessione ottica. «In una costellazione con OISL, i satelliti diventano i nodi di una rete mesh ottica volante collegata in radiofrequenza agli utenti e alla rete Internet tramite gateway», spiega Karen Ravel, project manager di Sodern e coordinatrice del progetto SODaH. Il consorzio SODaH si riferisce a questo sistema come «fibre in the sky» (fibra nel cielo) e sta sviluppando tecnologie per ottimizzarlo con il supporto di Orizzonte 2020. Diversi facilitatori chiave di questa tecnologia esistono già e sono considerati sufficientemente maturi per applicazioni di fascia alta. La comunicazione OISL tra i satelliti può essere elaborata nei terminali di comunicazione laser, nel processore digitale di bordo e nel ricevitore a radiofrequenza. Tuttavia, poiché le costellazioni satellitari sono tipicamente costituite da satelliti più piccoli e meno costosi che devono essere più versatili e riconfigurabili, ci sono ancora importanti lacune da colmare. Devono ancora essere sviluppati nuovi concetti di carichi utili, che fungono da convertitori e router RF/fotonici. «Per soddisfare questi requisiti ci siamo concentrati sullo sviluppo di un’unità di modulazione fotonica di routing e digitalizzazione (Photonic Modulation Routing and Digitalisation, P_MRD). Il P_MRD funge da interfaccia tra gli OISL satellitari (tipicamente quattro per satellite) e il processore digitale del carico utile (collegato agli utenti finali e ai gateway tramite antenne RF). È fondamentale per consentire flessibilità, instradamento efficiente, ridondanza e multiplazione avanzata dei segnali», afferma Ravel. Il progetto SODaH ha iniziato a sviluppare un’unità P_MRD simile dalla fine del 2018 con l’obiettivo di renderla pronta per le future generazioni di costellazioni già nel 2025. Il progetto ha già raggiunto la sua prima pietra miliare, che è consistita nel soddisfare quattro obiettivi progettuali: indagare le prestazioni delle costellazioni candidate; identificare l’architettura del carico utile per raggiungere la capacità effettiva richiesta; ricavare le specifiche delle sottoapparecchiature ottiche per l’iterazione e la finalizzazione; e stabilire un piano di test per caratterizzare il dimostratore del carico utile a livello di sistema. Di fatto, un’altra pietra miliare è ora a portata di mano: l’analisi della progettazione dell’unità P_MRD, il cui completamento è previsto per la fine di ottobre 2020. Al termine del progetto, alla fine di quest’anno, l’unità P_MRD dovrebbe aver raggiunto il livello TRL 5. Da lì si aprirà la strada verso un uso commerciale di costellazioni di satelliti dotati di OISL. Gli utenti finali dovrebbero quindi beneficiare di connessioni satellitari a 100+ Mbps che si integrano perfettamente con le reti 5G, il che sarebbe di notevole interesse non solo per le aree remote e non servite, ma anche per i terminali in movimento come barche e aerei.

Parole chiave

SODAH, satellite, LEO, Internet, 5G, aree remote, costellazione, OISL, HTS

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