Banda Ka

Banda Ka es un segmento de frecuencias del espectro electromagnético en el rango de frecuencias conocidas como K o “Kurz”, que se encuentran situadas en la parte alta del segmento, (la “a” proviene del inglés “above”). En las comunicaciones vía satélite, este segmento se utiliza para servicios de alta capacidad en satélites denominados “HTS” o High Throughput Satellite. El rango de frecuencias está comprendido entre 26.5 a 40 GHz.

Los servicios de datos vía satélite han evolucionado, desde los primeros servicios de comunicación punto a punto en banda C, hasta las redes de amplia cobertura en banda Ku, donde los servicios de datos e internet florecieron, principalmente gracias a la cobertura extensa que permiten los satélites de órbita fija.

En la década de los 80’s era posible encontrar terminales punto a punto troncales en banda C, en servicios dedicados de datos de alta capacidad, cuyo costo en términos de inversión y operación los restringían únicamente a empresas y organismos de gobierno, estas terminales permitían los primeros enlaces troncales del tipo “clear channel» o enlaces dedicados de datos, principalmente para grandes compañías de telecomunicaciones, universidades o entidades de gobierno. En esta época, una terminal en banda C tenía un costo de alrededor de 25 a 50 mil dólares americanos y era capaz de transmitir/recibir en velocidades de hasta 500 Kbps, las coberturas de estos satélites típicamente eran continentales.

Fue hasta finales de la década de los 90’s en que se desarrollaron los primeros servicios basados en la banda K, específicamente la banda Ku (11.7 a 14.75 GHz) de la mano del desarrollo y despliegue del internet a escala mundial. Si bien su costo disminuyó drásticamente respecto a la plataforma anterior en  banda C, las primeras terminales de apertura pequeña o VSAT rondaban los tres mil dólares en costo y los servicios provistos, permitían anchos de banda desde 50 hasta 1000 kbps, con costos operativos, dependiendo del tipo de servicio, desde los 100 hasta los 5 mil dólares americanos.

Fue en la primera década del 2000 cuando el despliegue y crecimiento en el número de terminales VSAT en banda Ku alcanzó niveles masivos, al existir opciones de terminales desde los 500 dólares y costos de servicio limitados en menos de 100 dólares mensuales, esto permitió su comercialización masiva y consolidó a los servicios satelitales fijos como la mejor opción en términos de costo/beneficio para llevar servicios de datos y voz a comunidades apartadas. La cobertura típica de estos servicios usualmente incluía múltiples países y permitía en su caso servicio trans-oceánico a embarcaciones de largo alcance o bien servicios fijos a plataformas de exploración y explotación petrolera en mar abierto.

La demanda de mayor capacidad en ancho de banda y menor costo, obligó a la industria a continuar el proceso evolutivo de los servicios fijos vía satélite (FSS); desde inicios de la década de 2010 a la par del desarrollo del estándar DVB-S2, se comenzó a diseñar una nueva plataforma de servicios con mucha mayor capacidad, menor costo operativo y menor costo por terminal.

Dicha plataforma denominada HTS, contempla el uso de frecuencias en banda Ka y la reducción del tamaño de la huella de cobertura a no más de 500 Km en diámetro, lo que permite el re-uso de frecuencias. Es este re-uso de frecuencias y la disminución del tamaño de la cobertura, lo que permitiría en la mayoría de los casos multiplicar por diez la capacidad total instalada en ancho de banda por satélite. Es decir, comparativamente hablando, los primeros satélites en banda C y Ku tenían un rango efectivo de frecuencias de 500 MHz para el enlace descendente (downlink) y 500 MHz para el enlace ascendente (uplink); en el caso de banda C, esto significaba una capacidad neta de entre 600 a 700 Megabits por segundo por satélite, en banda Ku utilizando las últimas mejoras del estándar DVB-S2 y retornos de datos con tecnología TDMA adaptativa, se alcanzaban anchos de banda por satélite de hasta 1.7 Gigabits por segundo.

Los nuevos satélites en banda Ka utilizando de forma combinada el nuevo estándar DVB-S2X, el re-uso de frecuencia y mejores niveles de eficiencia espectral pueden entregar usualmente entre 10 y 100 Gigabits por segundo por satélite, lo que representa entre 10 a 100 veces más ancho de banda, comparado con las tecnologías previas.

Con este avance, los servicios satelitales fijos (FSS) se colocan a la par de los servicios inalámbricos de cuarta generación (4G) y continúan la expansión de servicios de datos y voz a zonas con bajo nivel de cobertura de redes terrestres, adicionalmente complementan a los servicios de respaldo y enlaces de última instancia para redes corporativas, lo que permite que la opción de comunicación vía satélite continúe siendo atractiva.

El mayor impacto de estas mejoras es la disminución del costo por servicio, así como el costo por terminal, lo que finalmente permite su masificación y uso en mercados de alta demanda, como el mercado doméstico y de pequeños negocios.

A pesar de los avances en cobertura de las redes terrestres, ya sea vía fibra o microondas, los servicios satelitales fijos (FSS) han tenido un incremento de demanda constante durante los últimos 20 años; los servicios en banda ka sustituyen en muchos casos a los servicios previos de datos vía banda ku, pero además su relativo bajo costo y fácil implementación, amplía el mercado y el tipo de aplicaciones, ya sea para servicios transportables, sistemas de respaldo o enlaces de última instancia.

La inclusión del estándar DVB-S2X y el desarrollo de arquitecturas de transporte de datos TDMA adaptativos, permiten lograr niveles de eficiencia tan altos como casi el 60% del límite de Shannon, lo que llevará en 2018 al primer satélite en banda ka con una capacidad total de 300 Gbps y existen ya planes para satélites de hasta 1 terabit por segundo en los próximos 5 años, lo que garantizará que el satélite continúe siendo una alternativa de alto rendimiento y cobertura inigualable.

En conclusión, los servicios basados en banda ka son producto de un largo proceso evolutivo en las plataformas de comunicación vía satélite que ha llevado al menos tres décadas de desarrollo constante e innovación, avances en el diseño y arquitectura satelital, sistemas de propulsión y control, así como procesadores, software y electrónica, que han permitido en este tiempo no sólo la reducción en tamaño y costos, sino la multiplicación del poder de procesamiento y el ancho de banda.