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I quaderni di
A cura di Alberto Mucci
I satelliti nella società
multimediale
Q
uali tecnologie per comunicare s’imporranno nel
prossimo futuro? Prevarrà la fibra con il collegamento
“via cavo”, o s’imporranno il wireless e il satellite? Gli
interrogativi non hanno risposte univoche, anche alla
luce delle tendenze che si sono alternativamente
manifestate, nel più recente periodo. Da satellite riceviamo già
migliaia di programmi televisivi, il cui audio viene diffuso in
numerose lingue: una vera e propria finestra sul mondo intero. Ma
anche per accedere ad internet il satellite ha buone possibilità di
offrire servizi, in segmenti importanti ancorché limitati: dalle
località scarsamente abitate o isolate, alle navi.
Abbiamo avuto (e abbiamo tuttora per molti aspetti) una forte
competizione tra utilizzo della fibra (con la necessaria cablatura di
strade e case) e la tecnologia “senza fili” (wireless). Questo
antagonismo ha oscurato per un certo periodo gli utilizzi del
satellite e della radio.
Nuove applicazioni stanno ora mutando le prospettive. Ci
riferiamo all’utilizzo diffuso oltre ogni aspettativa dei telefonini
“cellulari” delle varie “generazioni”. Ci riferiamo alla conquistata
maggiore flessibilità della banda di trasmissione, che non arriva
all’ampiezza della fibra, ma che permette comunque di far passare
molteplici dati e buone immagini.
Queste applicazioni stanno rilanciando gli utilizzi della radio e del
satellite, sia perché radio e satellite permettono di scambiare
informazioni, di dialogare in aree prive, oggi e domani, di
collegamenti con fibra; sia perché il costo dell’investimento, con
queste applicazioni, si dimostra più equilibrato nel confronto con il
risultato.
La tecnologia avanza, all’insegna della continuità. Non ci sono
traguardi da tagliare. Ci sono, invece, applicazioni da sperimentare
e valutazioni dei costi-benefici delle singole applicazioni da
sviluppare. Con questo fascicolo intendiamo fornire indicazioni sul
rinnovato ruolo del satellite nella società dei servizi multimediali
Supplemento al numero di Dicembre/Gennaio n. 202 di Media Duemila
Indice
Dallo spazio la multimedialità di Guido Salerno
Le telecomunicazioni via satellite
La banda larga via satellite
Il regional BGAN: la nuova sfida di Inmarsat
Servizi Sociali: Telemedicina e Teleformazione
Galileo - Il programma europeo per i servizi globali di comunicazione
Sicurezza e telecomunicazioni: il sistema SICRAL
Il telerilevamento delle risorse terrestri
Il satellite amico del ‘Pianeta Blu’
Atlantic Bird 1: il contributo italiano alle telecomunicazioni commerciali satellitari
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Il “Quaderno” è stato coordinato dall’ing. Francesco Barbaliscia della Fondazione Ugo Bordoni
con i contributi di: Paolo Bellofiore, Paolo Binelli, Marcello Maranesi, Guido Morelli, Aldo Novelli, Francesco
Rispoli,
Il satellite dissemina l’informazione come una moderna cometa
I satelliti nella società multimediale
L’integrazione delle reti
uesto “Quaderno” è dedicato ai satelliti e al loro rinnovato ruolo nella
società dei servizi multimediali. I satelliti, come ben sappiamo, sono da
tempo strumenti indispensabili in molti servizi, dall’osservazione della
terra alla meteorologia, al monitoraggio delle risorse e di fenomeni,
naturali o antropogenici, come certi tipi di inquinamento, per non parlare
delle applicazioni militari. I satelliti hanno da tempo un ruolo consolidato nelle
telecomunicazioni, basta pensare alla trasmissione transoceanica ed alla diffusione
televisiva. Soltanto nella capacità di traffico il satellite cede il passo al cavo, specie
realizzato con fibra ottica.
Le reti satellitari si stanno sempre più integrando, anche dal punto di vista del
consumatore finale, con tutte le altre reti, fisse e mobili. Osserva il Ministro delle
Comunicazioni Maurizio Gasparri: “l’accesso a Internet a banda larga è ora possibile
direttamente via satellite, con una organica integrazione con le altre reti”. In altri termini
con i satelliti si fornisce un’offerta complementare, necessaria per le aree meno servite
dal cavo. Della storia, della realtà, delle prospettive dei satelliti e della loro integrazione
con le altri reti, questo “Quaderno”, realizzato con la collaborazione della Fondazione
Bordoni, fornisce un articolato ventaglio di testimonianze.
Q
Dallo spazio la multimedialità
di Guido Salerno
Direttore Generale
Fondazione Bordoni
uando, quasi mezzo secolo
fa furono lanciati i primi
satelliti, la loro valenza era
quasi
esclusivamente politica e
militare, ma già allora l’irresistibile
atout del satellite era la capacità di
coprire e servire regioni immense
contemporaneamente e con
continuità, invisibile e intoccabile,
senza i vincoli del territorio, di
infrastrutture e attività umane. Con
tre satelliti opportunamente spaziati
si vedeva a colpo d’occhio l’intero
pianeta.
L’adozione del satellite come
Q
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I quaderni di Telèma
strumento di comunicazione nacque
spontaneamente da questa peculiarità,
subito dopo, negli anni 60, e fu simbolo
di rivoluzione tecnologica e di
sovranazionalità. In realtà allora e per
molto tempo l’ingegneria di
telecomunicazioni a bordo era quella di
terra: il ‘miracolo’ era piuttosto quello
meccanico di tenere quell’oggetto
apparentemente fermo a galleggiare
nello spazio.
Il satellite era soltanto un trasponder
passivo, uno specchio che funzionava da
cavo virtuale nel cielo. Il suo punto
debole rispetto ai sistemi terrestri era, ed
è tuttora, quello di non poter modulare
la capacità di traffico, che andava
installata totalmente fin dal lancio, anche
senza la relativa copertura commerciale.
Una difficile scommessa, quindi, che
recenti ambiziosi programmi a livello
planetario hanno clamorosamente
giocato e perso.
Col progredire della tecnologia,
comunque, il ruolo del satellite come
potente strumento di comunicazione si è
irreversibilmente consolidato in virtù
della sua capacità di copertura, di
elevata elasticità di riconfigurazione e di
allocazione dinamica di risorse e servizi.
Soltanto nella portata di traffico il
satellite cede il passo al cavo, specie
all’ineguagliabile capacità della fibra
ottica, nelle aree ad elevata
urbanizzazione e informatizzazione.
Nelle telecomunicazioni tradizionali,
voce e successivamente dati, quindi, il
satellite ha convissuto con il cavo, in
rame e fibra, in un regime di rivalità
sinergica, nella quale la rete ricorreva
all’uno o all’altro dei mezzi in base a
criteri di efficienza e economicità,
mutevoli nel tempo e nello spazio e,
naturalmente, con la natura del servizio,
uno per tutti la diffusione televisiva.
Prevalente comunque il ruolo del
satellite nei collegamenti cosiddetti
tattici, nelle emergenze, e nel servizio di
ricerca e posizionamento.
Molte altre applicazioni di interesse
primario sono state sviluppate e basate
sul satellite come strumento senza rivali:
l’osservazione della terra, la meteoclimatologia, il monitoraggio di risorse e
di fenomeni, naturali o antropogenici,
come certi tipi di inquinamento, per non
parlare delle applicazioni militari.
L’avvento vorticoso di nuovi servizi e
della multimedialità come tessuto
connettivo della società e soluzioni di
ingegneria sempre più raffinate in
termini di componentistica, tecniche di
trasmissione e informatica, hanno
rivoluzionato in tempi brevi e
recentissimi l’intero settore delle
telecomunicazioni, stimolando la
tecnologia satellitare a una continua
evoluzione, sia in termini di capacità di
banda sia di codifiche di riduzione del
segnale, che hanno consentito di
raddoppiare o triplicare i canali
trasmessi.
L’adozione della larga banda, in
particolare, ha consentito al satellite un
salto di qualità rendendolo accessibile a
molti altri servizi e supplendo in parte ai
suoi limiti naturali di traffico. Di qui la
moltiplicazione dell’offerta di servizi:
telefonia mobile, immagini, servizi ad
alto valore aggiunto come telemedicina e
formazione, fino all’integrazione
sinergica con la rete Web, con tutti i
problemi di gestione traffico, interattività
e sicurezza che questa comporta.
Cambiano anche le applicazioni
tradizionali, con il sistema di
posizionamento europeo Galileo,
servizio perfezionato, globale e
interattivo che si pone come alternativa
europea all’americano GPS.
Le Telecomunicazioni via satellite
e telecomunicazioni spaziali hanno
una data di nascita ufficiale: nel
1965 quando, per conto di
INTELSAT, fu messo in orbita
Ear1y Bird, il primo satellite artificiale a
scopi commerciali, con un ripetitore
attivo di capacità equivalente a 240
L
circuiti telefonici e una massa di 38 kg.
Negli anni precedenti erano stati
lanciati alcuni satelliti (Telstar, Relay e
Syncom) sperimentali che avevano
permesso di affinare le tecniche di
posizionamento in orbita geostazionaria,
tale cioè far apparire il satellite ad una
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I satelliti nella società multimediale
stazione di terra come un punto fisso
nello spazio.
Dopo Early Bird, le telecomunicazioni
spaziali subirono un notevole impulso
anche grazie al supporto dei Governi che
facilitarono la costituzione di Consorzi
Internazionali per lo sviluppo e
l'utilizzazione di queste nuove tecnologie
trasmissive. Il primo di tali consorzi fu
INTELSAT creato nel 1964 da parte di 11
Paesi Occidentali.
Anche l'Unione Sovietica aveva
attivamente partecipato alla corsa verso
lo spazio con il lancio dei satelliti della
serie MOLNYA, caratterizzati da orbite
eccentriche fortemente inclinate (circa
63° rispetto all'Equatore) che avevano il
vantaggio di avere una buona visibilità
del satellite per varie ore al giorno su
regioni ad elevata latitudine.
Successivamente, con il lancio dei satelliti
geostazionari della classe GORIZONT,
l'URSS creò nel 1971 l'organizzazione
INTERSPUTNIK che divenne il
riferimento per i Paesi del blocco
sovietico.
Le comunicazioni spaziali
e comunicazioni spaziali,
inizialmente concepite per
effettuare la connessione tra punti
fissi, si indirizzarono
successivamente anche al collegamento
tra mezzi mobili. Nei primi anni '70
furono infatti lanciati tre satelliti
denominati MARISAT, posizionati
rispettivamente sull'Oceano Atlantico,
Pacifico ed Indiano ad uso della US
Navy. I risultati positivi di questa
sperimentazione portarono nel 1979 alla
creazione di INMARSAT che iniziò ad
operare sui satelliti MARISAT già esistenti
e, successivamente sui MARECS
sviluppati dall'ESA (European Space
Agency ) nel 1981.
Nel 1977, in ambito Europeo, fu
costituita EUTELSAT che solo
successivamente, nel 1985, assunse la
caratterizzazione di Organizzazione
Intergovemativa. Anche EUTELSAT
utilizzò all’inizio satelliti dell'ESA (OTS e
poi ECS). La nascita di EUTELSAT
coincise con la decisione, maturata in
ambito CEPT, di operare nella banda Ku
(11\14 GHz) riservata in parte alle
telecomunicazioni spaziali.
Altri consorzi a carattere globale
(PANAMSAT) o a carattere regionale (ad
esempio ARABSAT, PALAPA, NAHUEL,
ASTRA) e domestico (tra cui ITALSAT,
KOPERNIKUS, TELECOM) sono nati
successivamente nel contesto di
programmi spaziali mirati. La presenza di
società private e la spinta americana
verso l'incentivazione della concorrenza
ha potato poi, alla fine dello scorso
decennio, i Consorzi Internazionali
Governativi INTELSAT, EUTELSAT ed
INMARSAT alla privatizzazione e alla
L
quotazione in borsa.
L'interesse per il mezzo trasmissivo
satellitare, dopo una prima fase di rapido
sviluppo, ebbe un periodo di regresso
nella prima metà degli anni '80 a causa
del rapido affermarsi di tecnologie
competitive (fibre ottiche) e del crescente
numero di cavi transoceanici. Tuttavia,
proprio in quegli anni, giunsero a
termine alcuni progetti che si
proponevano di utilizzare il mezzo
satellite per la diffusione di programmi
televisivi, dapprima verso operatori TV
per la redistribuzione su mezzi terrestri e,
successivamente, direttamente verso
l'utente finale.
I satelliti DBS (Direct Broadcast
Satellite) furono concepiti per funzionare
in banda Ku (12 GHz) e con una potenza
in trasmissione tale da permettere la
ricezione con antenne paraboliche del
diametro massimo di 90 cm. e ricevitori
dal basso costo, accessibili pertanto al
mercato consumer. Le principali iniziative
in Europa si concretizzarono nel lancio
dei seguenti satelliti:
TDF 1 (1988) - Francia\Germania
TELE - X (1989) - Svezia
OLYMPUS (1989) - ESA\ltalia\UK
TDF 2 (1990) - Francia\Germania
Particolarmente innovativo fu il satellite
Olympus, che disponeva, oltre al DBS, di
un sistema di telecomunicazioni in banda
Ka ( 20/30 GHz).
In parallelo era partito in Italia lo
sviluppo del sistema ITALSAT, con due
satelliti lanciati attorno al 1990 e rimasti
operativi fino all'estate del 2002. ITALSAT
operante in banda Ka con antenne multifascio, faceva uso di sistemi di
rigenerazione e commutazione a bordo
- 83 -
I quaderni di Telèma
che rendevano il satellite simile ad una
centrale di commutazione, laddove nel
passato il satellite era sempre stato
concepito come uno specchio
equivalente ad un cavo virtuale nel cielo.
L'esempio di ITALSAT é poi stato seguito
da HOT BIRD Skyplex (Eutelsat) nei
primi anni 2000, mentre sarà pienamente
sfruttato e superato solo dal sistema
Spaceway (Hughes) il cui lancio é atteso
nel 2003. Il risultato di questi progetti
può essere solo ora valutato in tutta la
sua portata se si considera che la
maggior parte della capacità spaziale
disponibile a livello mondiale è oggi
devoluta ad applicazioni di tipo
televisivo.
Gli enormi progressi nel campo delle
tecniche trasmissive (codifica e
compressione di segnali digitali) e nel
campo dei componenti a semiconduttore
hanno permesso di ridurre drasticamente
la complessità, le dimensioni ed i costi
dei sistemi di telecomunicazioni spaziali.
Le stazioni di terra, possono ora essere
installate direttamente presso la sede
dell’utilizzatore finale e sono
comunemente indicate con l'acronimo
VSAT (Very Small Aperture Terminal).
Tali soluzioni hanno incontrato un
notevole interesse nell'ambito delle
grandi aziende con crescente necessità di
sistemi trasmissivi proprietari, omogenei
ed a carattere internazionale.
Il panorama della tecnologia
satelliti artificiali rivestono una
grande importanza nello sviluppo
delle telecomunicazioni per le
caratteristiche peculiari che li
differenziano da qualsiasi altro sistema
disponibile, prima fra tutte la vasta area
di copertura, sia a livello nazionale che
continentale, in base alla quale è
possibile realizzare reti di TLC con
grande rapidità e con spese relativamente
contenute.
La maggior parte dei circa 230 satelliti
per telecomunicazioni commerciali è
posta in un'orbita geostazionaria, vale a
dire che osservano la Terra con un
angolo tale da permettere le
comunicazioni tra ogni coppia di punti
visibili dal satellite su di un'area pari a
circa 4/10 dell'intera superficie terrestre.
Per avere la copertura globale sono
pertanto sufficienti tre satelliti
opportunamente spaziati.
La posizione finale sull'orbita, le
coperture e le frequenze utilizzate sono
coordinate dall'ITU (International
Telecommunication Union). La posizione
nominale é mantenuta tramite l'utilizzo di
propulsori a jet chimici od elettronici
comandati da terra dai centri di TT&C
(Tracking, Telemetry & Command ). La
vita utile del satellite è determinata dalla
quantità di propellente caricato a bordo.
Solitamente i satelliti sono spaziati di 3°
quindi la risorsa orbitale é una risorsa
limitata. In situazioni particolari, tipico il
caso di sistemi concepiti per la diffusione
di programmi televisivi, un singolo
I
Operatore può decidere di posizionare
più satelliti nella stessa posizione orbitale
ricorrendo ad una trasmissione
diversificata in frequenza. EUTELSAT, ad
esempio, ha pianificato il posizionamento
di 5 satelliti per diffusione televisiva nella
posizione a 13° Est per permettere agli
utenti la ricezione di più di mille canali
TV con una sola antenna.
Alcuni sistemi satellitari, noti come
costellazioni di satelliti hanno adottato
soluzioni di tipo non-GEO. Tale scelta
permette di minimizzare il ritardo
trasmissivo insito nella tecnologia
geostazionaria (circa 270 ms) ed i
requisiti di potenza necessari per un
radiocollegamento bidirezionale. In
questo caso i satelliti vengono
solitamente posizionati su orbite subpolari ad alcune centinaia di km. di
altezza ed hanno un periodo di
rivoluzione di poche ore. Questa
soluzione viene frequentemente utilizzata
nel campo militare a scopi di intelligence
ma anche nel campo del “remote
sensing” per usi commerciali. L'adozione
di costellazioni costituite da decine di tali
satelliti permette di realizzare trasmissioni
in “real time” richieste per servizi di
telefonia mobile personale.
Fino ad alcuni anni fa le caratteristiche
dei satelliti erano limitate in peso e
dimensioni dalla scarsa potenza dei razzi
vettori; l'attuale disponibilità di lanciatori
evoluti (ad esempio ARIANE 5) permette
il lancio di satelliti con grandi sistemi di
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I satelliti nella società multimediale
energia ( pannelli solari e batterie)
sufficienti ad aumentare di uno-due
ordini di grandezza la potenza degli
amplificatori.
Satelliti GEO,MEO,LEO
el corso degli anni le
telecomunicazioni spaziali si
sono progressivamente
differenziate in termini di orbite
dei satelliti, frequenze di esercizio. e
classe di servizi, come schematizzato
nella Figura.
Nella terminologia corrente si
distinguono, infatti, oltre ai satelliti GEO,
posti in orbita geostazionaria:
N
●
satelliti MEO ( Medium Earth Orbit )
posizionati ad altitudini tra i 10.000 ed i
20.000 Km. Ne é un esempio la
costellazione di satelliti GPS (Global
Positioning System) utilizzati,
inizialmente, per scopi militari USA e
successivamente anche a scopi civili.
● satelliti LEO (Low Earth Orbit) che
orbitano circolarmente attorno alla terra
ad altezze comprese tra i 700 ed i 1500
Km.
Appartengono a tale classe sistemi
satellitari complessi composti da decine
di satelliti di medie dimensioni (Big
LEOs) quali ad esempi IRIDIUM e
GLOBALSTAR ( telefonia mobile ), o di
dimensioni dell'ordine di poche decine
di Kg. quali ad esempio ORBCOMM (
trasmissione dati a bassa velocità).
Classificazione delle orbite per i vari tipi di satelliti e servizi
Nella scelta dell'orbita si tiene anche
conto della presenza delle cosiddette
fasce di Van Allen, zone altamente
ionizzate posizionate fra i 1200 e i 10.000
Km ed intorno ai 20.000 Km, che
comportano notevoli disturbi alle
apparecchiature elettroniche di bordo.
Per quanto riguarda i servizi una prima
classificazione di massima è la seguente:
● Fixed Satellite Services (FSS) che
comprendono le radiocomunicazioni
tra punti fissi
● Mobile Satellite Services (MSS) relativi a
comunicazioni tra mobile ed una
stazione fissa di terra o tra mobili
● Broadcasting Services (BSS) che si
riferiscono a servizi di tipo diffusivo.
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I quaderni di Telèma
Metodi di accesso
olitamente in una rete per
telecomunicazioni via satellite
la condivisione della capacità
spaziale si consegue
adottando una tra le seguenti
tecniche di accesso multiplo ai
ripetitori (transponder) di bordo.
A.FDMA (Frequency Division
Multiple Access)
B.TDMA (Time Division Multiple
Access)
C.CDMA (Code Division Multiple
Access)
S
Tecnica di accesso FDMA
(Frequency Division Multiple
Access)
Con la tecnica di accesso FDMA la
banda di frequenza, disponibile su
un transponder, è divisa in canali di
ampiezza opportuna, ciascuno dei
quali è assegnato ad una portante a
Radio Frequenza (RF).
L’FDMA è stata la prima tecnica di
accesso multiplo utilizzata per i
sistemi di telecomunicazione via
satellite e trova ancora oggi largo
utilizzo.
Tecnica di accesso TDMA (Time
Division Multiple Access)
Il TDMA opera nel dominio del
tempo ed è applicabile a sistemi
che adottano una modulazione di
tipo numerico. Con tale tecnica
l'utilizzo del transponder avviene a
suddivisione di tempo: per ogni
istante solo una determinata
stazione di terra accede a tutta la
banda allocata. L'accesso delle
stazioni di terra al transponder è
solitamente di tipo sequenziale.
Tecnica di accesso CDMA (Code
Division Multiple Access)
Nella tecnica di accesso CDMA il
segnale emesso dalla stazione viene
distribuito su una parte o tutta la
banda disponibile sul transponder
utilizzando codici costituito da un
rumore pseudo-random. cioè una
sequenza “casuale”, emessa da un
particolare generatore, che modifica
il segnale utile prima della
trasmissione.
Il ricevitore, conoscendo
esattamente la sequenza di impulsi
costituenti il codice pseudo-random,
può effettuare l'operazione inversa
(decodifica) ed estrarre il
messaggio. Con tale tecnica,
numerose stazioni possono operare
nella stessa banda di frequenze
senza essere soggette a mutue
interferenze purché siano stati
adottati opportuni codici (cosiddetti
ortogonali).
Un collegamento satellite dedicato
(SCPC - Single Channel Per Carrier)
mette a disposizione di una coppia
di stazioni terrene una capacità "full
time", l'utilizzo della quale può
risultare non ottimizzato durante il
periodo in cui la trasmissione non
avvenga alla massima velocità
possibile, poiché la capacità
assegnata è fissa e non varia in
funzione delle inevitabili fluttuazioni
del traffico.
Al contrario, in una rete, pur
seguendo criteri di accesso alla
risorsa satellite differenti, si riesce a
condividere le risorse satellitari e i
canali di comunicazione da parte di
una molteplicità di utenti solo nel
caso di effettiva trasmissione e nella
misura richiesta dal volume di
traffico.
Un altro elemento qualificante
della soluzione sistemistica di rete è
la possibilità di ripartire
l'investimento, normalmente
cospicuo, di una stazione master tra
un numero elevato di piccole
stazioni a basso costo, o addirittura
utilizzare la stessa infrastruttura di
stazione master per reti distinte
appartenenti a clienti differenti. In
ogni caso, la filosofia di base nella
scelta della tecnologia più adeguata
è quella di utilizzare soluzioni SCPC
per grandi direttrici di traffico con
comportamento stazionario mentre,
per il caso di un elevato numero di
stazioni con basso traffico di tipo
discontinuo, si preferisce l'uso di
reti TDM/TDMA e SCPC/DAMA
(Demand Assignment Multiple
Access).
Enrico Saggese
(Telespazio)
- 86 -
I satelliti nella società multimediale
La Banda Larga via Satellite
N
egli ultimi anni si è
consolidato, da un lato, lo
sviluppo della TV digitale
e, dall’altro, sono stati
avviati i primi servizi Internet via
satellite. Parallelamente, c’è stata una
crescente diffusione della tecnologia
ADSL che, di fatto, costituisce
l’offerta principale degli operatori
TLC ed ISP.
Nel prossimo futuro le nuove
opportunità di sviluppo delle reti
sono legate principalmente
all’erogazione di servizi a banda
larga, applicazioni in grado di fornire
sia l’accesso veloce ad Internet che i
contenuti video. Un ulteriore
elemento di sviluppo è costituito
dalla TV, con la progressiva
trasformazione da mezzo puramente
passivo a un vero e proprio
terminale di comunicazione dotato di
interattività.
In questo scenario di sviluppo
tecnologico trova un posto di rilievo
la TV digitale terrestre il cui piano di
implementazione è in corso. La
figura mostra una possibile
evoluzione delle piattaforme di
comunicazione a livello europeo ed
evidenzia il ruolo centrale del
satellite con i suoi 40 milioni di Set
Top Box previsti nel 2005.
Con un parco utenti così
importante nasce spontanea
l’esigenza di permettere la fruizione
di programmi interattivi tramite il Set
Top Box e l’antenna parabolica. La
sfida non e’ semplice e priva di rischi
ma dovrà essere affrontata da tutti gli
operatori del settore e accompagnata
da una regolamentazione agile
nell’interesse della collettività. Infatti,
la diffusione capillare dei nuovi
servizi, anche di tipo sociale, può
essere favorita dalla Televisione
stessa che, al contrario del PC, è il
mezzo di comunicazione più diffuso
e facile da adoperare. Il satellite,
quindi, non si pone come alternativa
alle reti terrestri, bensì come
elemento di integrazione per uno
sviluppo armonico e omogeneo dei
servizi a banda larga.
Sopra, “Le reti a larga banda”.
Evoluzione prevista
delle piattaforme
di comunicazione in Europa.
A sinistra, “Terminale
utente”. Applicazioni
e collegamenti del terminale
utente
- 87 -
I quaderni di Telèma
La Piattaforma satellitare a Larga Banda
n linea generale non esistono
soluzioni tecnologiche univoche,
benché ci siano sforzi sia da parte dei
costruttori sia degli operatori per
concordare standard comuni che
consentano di realizzare prodotti e servizi
in maniera economica e su larga scala.
Alenia Spazio ha scelto un percorso
incentrato prevalentemente
sull’innovazione tecnologica nella
continuità con i piani messi a punto in
passato dall’Agenzia Spaziale Italiana e
che hanno permesso all’azienda di
diventare leader nei satelliti in banda Ka
con il programma Italsat.
La banda Ka (20/30 Ghz) diventa
essenziale per incrementare la banda
effettiva sul satellite e per far fronte alle
esigenze dei nuovi servizi. Con le
piattaforme satellitari oggi disponibili o in
corso di realizzazione si può arrivare a
installare in orbita capacità complessive
fino a circa 10 Gbit/sec, ovvero 10 volte
quelle disponibili oggi sui satelliti in
banda Ku.
L’altra innovazione tecnologica di
grande rilievo è quella relativa all’On
Board Processing (OBP), determinante nel
permettere l’accesso diretto al satellite con
terminali di piccole dimensioni e, quindi,
la realizzazione di reti magliate a costi
molto contenuti.
A corollario delle innovazioni
tecnologiche, sul satellite trova un posto
di rilievo il terminale d’utente, elemento
strategico per consentire la fruizione dei
servizi a larga banda e quindi lo
sfruttamento efficiente della capacità
satellitare. Le due condizioni da rispettare
per il successo del programma sono
l’utilizzo di tecnologie a basso costo per il
mercato consumer e l’adattabilità a diversi
standard per aumentare i volumi di
produzione. In questo contesto è risultato
naturale e determinante un accordo fra
Alenia Spazio e ST Microelectronics,
leader mondiale nei chipset per decoder
della TV.
Sulla base di queste premesse è stato
messo a punto un programma di sviluppo
e di validazione per favorire la
realizzazione di reti satellitari a larga
banda e dei servizi.
La prima tappa, SkyplexNet-HB5, ha
permesso di validare, con una soluzione
ibrida in cui il canale di ritorno avviene
tramite linea telefonica, sia la stessa
I
tecnologia Skyplex, sia la risposta del
mercato rivolto agli operatori corporate ed
ISP. Questo, però, è solo il punto di
partenza per gli sviluppi futuri i cui
benefici dovranno essere tangibili in
termini di prestazioni aggiuntive e
riduzione dei costi.
La seconda tappa, SkyplexNet-HB6,
incentrata sullo sfruttamento simultaneo
della banda Ka e dello Skyplex evoluto,
provvisto di turbo-codifica, introdurrà la
piena interattività satellitare avviando le
prime sperimentazioni dei servizi rivolti al
mercato professionale e business.
Il salto di qualità verso il mercato
residenziale richiederà un pieno
sfruttamento delle suddette tecnologie e,
quindi, la necessità di disporre di una
piattaforma satellitare dedicata che
rappresenti la terza ed ultima tappa del
piano di sviluppo prima dell’avvio
commerciale dei nuovi servizi. Alle
competenze tecnologiche di Alenia Spazio
e di STM si affiancheranno, a questo
punto, quelle legate ai servizi di aziende
quali Telespazio e Eutelsat, con cui, in
particolare, è tuttora in corso lo studio
della missione Ka Sat.
Giova sottolineare come il Piano di
sviluppo della componente satellitare sia
armonizzato con quello del terminale, la
cui evoluzione naturale sarà verso il
mercato residenziale e l’integrazione delle
tecnologie ADSL, wireless e della TV
digitale terrestre, con l’obiettivo di
permettere un’ampia integrazione fra tutte
le tecnologie di rete.
Anche nel campo della mobilità il
satellite rivestirà un ruolo importante,
soprattutto per i mezzi di trasporto ad uso
collettivo. Fra le possibili applicazioni la
più promettente e anche stimolante sul
piano tecnologico è quella legata ai treni
ad alta velocità, dove l’obiettivo è quello
di consentire sia la distribuzione di
programmi TV che l’accesso Internet ai
passeggeri. L’alta velocità dei convogli,
unitamente all’alta velocità del segnale e
alla presenza di ostacoli naturali e di
gallerie, rende indispensabile l’uso del
satellite e di altre tecnologie di rete
wireless.
Il programma FIFTH (Fast Internet on
Fast Trains Hosts) della Commissione
Europea, assegnato ad Alenia Spazio e ad
altri partners, fra cui Trenitalia, mira a
validare le nuove soluzioni tecnologiche
- 88 -
I satelliti nella società multimediale
attraverso una ampia sperimentazione con
alcuni convogli già a partire dai primi
mesi del prossimo anno. Anche
l’operatore francese SNCF è interessato
alla sperimentazione per i suoi TGV ed ha
già predisposto una carrozza
“tecnologica”, denominata Melusine, sulla
quale installare il terminale satellitare.
Dalle suddette esperienze sul campo si
potranno, successivamente, mettere a
punto le piattaforme di comunicazione a
larga banda per i treni ed avviare i nuovi
servizi a partire già dal 2004, sfruttando il
satellite Atlantic Bird realizzato da Alenia
Spazio per Eutelsat e lanciato nell’agosto
di quest’anno.
Francesco Rispoli
(Alenia Spazio)
Il Regional BGAN:
la nuova sfida di Inmarsat
nmarsat, azienda leader mondiale
nella comunicazione mobile
satellitare, produce soluzioni
innovative di comunicazione da
oltre 20 anni e i suoi servizi sono
largamente utilizzati da imprese ed
agenzie governative di tutto il mondo.
Ad oggi Inmarsat possiede 9 satelliti (4
di seconda generazione e 5 di terza) il
cui mantenimento in orbita e
monitoraggio del traffico vengono
effettuati dai propri Centri di Controllo a
Londra, dove la società ha anche la sua
sede principale. Inmarsat dispone
inoltre di circa 260 service providers
operanti in 80 nazioni in tutto il mondo.
L’ultima innovazione in casa Inmarsat
è il Regional BGAN (Regional
Broadband Global Area Network): il
servizio, attivo dal 18 Novembre 2002, è
fornito da Inmarsat attraverso il leasing
del satellite arabo Thuraya e la
realizzazione di un’unica gateway
terrestre con sede in Italia, presso il
Centro Spaziale Telespazio del Fucino
(AQ).
Il Regional BGAN permette, attraverso
I
un piccolo modem IP Satellitare di
dimensioni paragonabili a quelle di un
note-book, la connessione via satellite
ad Internet. Leggero e compatto (le sue
dimensioni sono di 300mm x 240mm x
40mm, il suo peso è di 1.6 kg) il
modem IP Satellitare permette così una
connessione ad alta velocità del PC o
del PDA (Personal Digital Assistant)
dell’utente finale con la rete di satelliti. Il
processo di configurazione è automatico
e l’utilizzatore non necessita di
conoscenze particolari riguardanti il
funzionamento del satellite o del
modem. La connettività IP è così fornita
in 99 nazioni diverse, su canali condivisi
a 144 kbit/s, ad una velocità più che
raddoppiata rispetto ai sistemi GPRS.
Nel prossimo futuro Inmarsat intende
migliorare ulteriormente tali prestazioni
con il lancio del servizio BGAN, che
prevede la messa in orbita di due
satelliti di quarta generazione Inmarsat,
attualmente in costruzione a Tolosa ad
opera del consorzio Astrium. La velocità
di connessione raggiungerà così i 432
kbit/s e utilizzerà tecnologie UMTS.
Una soluzione affidabile
l Regional BGAN è dunque una
soluzione affidabile per il
trasferimento di dati ad alta
velocità che coniuga la necessità
di libertà e flessibilità all’accesso alle
informazioni di lavoro, come e
quando richiesto. La sua portata
innovativa va inquadrata in un
mondo in cui la comunicazione di
dati è ancora spesso carente a causa
di infrastrutture locali di
I
telecomunicazioni limitate o assenti.
L’utente deve semplicemente
connettere il modem al suo PC o
PDA (per mezzo di interfacce
Ethernet, USB o Bluetooth), puntare
l’antenna in direzione del satellite e
procedere come d’abitudine,
indipendentemente da dove si trovi
all’interno della zona di copertura del
segnale, in Europa o in una zona
remota del Nord-Africa.0
- 89 -
I quaderni di Telèma
In alto, mappa di copertura
del segnale. A sinistra, il terminale
di utente del Regional BGAN
Come mostrato in figura (Mappa
illustrativa di copertura del segnale),
Regional BGAN copre l’Europa, il Medio
Oriente, il sub-continente indiano e
l’Africa settentrionale, centrale ed
occidentale. Detta copertura e’ ottenuta
attraverso la suddivisione del territorio
in spotbeams.
Il sistema è in grado di rivelare la
posizione dell’utente in quanto il
modem satellitare è provvisto di
ricevitore GPS; questo dato è essenziale
per effettuare la procedura di
attachment al network terrestre.
Inmarsat fornisce il servizio tramite dei
Distribution Partners (dieci finora), tra i
quali figura anche Telecom Italia.
Accordi commerciali di roaming
permettono inoltre l’utilizzo del sistema
con differenti carte SIM GPRS.
Il servizio permette così di accedere e
scambiare informazioni in tempo reale
ad un costo contenuto perché basato sul
traffico effettivo dei dati trasmessi e
ricevuti e non sulla durata della
connessione. L’accesso alle informazioni
è di alta qualità e senza il rischio di
interruzioni; l’utilizzo è semplice e con
funzioni rapide ‘plug and play’ per PC.
Si può quindi affermare che Regional
BGAN fornisce continuità alle attività
operative oltre i confini delle
infrastrutture terrestri di comunicazione
fissa e mobile.
La gamma di applicazioni supportate
include:
● accesso remoto istantaneo alla LAN
aziendale, mantenendo la produttività
in qualunque area coperta dal
segnale;
● connettività VPN, ovvero
connessione ad una varietà di Reti
Private Virtuali che permette un
accesso alle informazioni sicuro e
- 90 -
I satelliti nella società multimediale
una comunicazione portatile via satellite,
semplice ed economicamente efficiente,
in grado di rendere disponibile la
connettività di fatto in ogni luogo. Tutto
ciò ad una velocità di connessione più
che raddoppiata rispetto ai sistemi GPRS
per LAN, WAN, Intranet e Internet,
senza dipendere dalla disponibilità e
affidibilità delle locali reti terrestri.
veloce da punto a punto.
accesso affidabile (per via di un
sistema di cifratura personalizzata) e
ad alta velocità, in ogni momento,
della connessione ad Internet.
● funzionalità del servizio e-mail, per
rimanere in contatto, spedire e
ricevere informazioni.
● trasferimento di files, per
condividere e collaborare con
colleghi, soci e clienti.
● trasferimento di immagini digitali,
per spedire immagini scannerizzate
di documenti e fotografie di alta
qualità e permetterne così una
pubblicazione immediata.
● convenienza, immediatezza e
sicurezza del commercio elettronico
on-line.
● query di database, con accesso
immediato a record dei clienti e ad
informazioni importanti.
● immagazzinamento e inoltro di
filmati, ideale per la spedizione di
videoclip.
● supporto IP remoto, comprensivo di
upgrade del software e di
diagnostica.
In sintesi, Regional BGAN fornisce
●
Michael Butler, Direttore
Commerciale di Inmarsat, ha
recentemente dichiarato che “il lancio
del Regional BGAN è una importante
pietra miliare nella fornitura di servizi
mobili per il trasferimento di dati ad alta
velocità” e che esso è un vero e proprio
“‘quantum leap’ (salto in avanti) nella
fornitura di servizi wireless, che
permette alle aziende di operare senza
le costrizioni del network terrestre, ove
possibile”.
“Con il lancio del Regional BGAN di
Inmarsat - prosegue - l’idea dell’ufficio
mobile è diventato realtà, fornendo
libertà e flessibilità per le aziende di
tutto il mondo.”
Aldo Novelli
(Inmarsat)
Servizi sociali:
Telemedicina e Teleformazione
a rete dell’emergenza sanitaria
nazionale, predisposta a seguito del
DPR 27 marzo 1992 e delle
normative nazionali e regionali
successive, è stata realizzata con
un’organizzazione assolutamente
innovativa che vede l’emergenza suddivisa
in due fasi:
1. La fase dell’allarme (assegnata al
sistema di emergenza sanitaria 118) in cui
la segnalazione di un evento, effettuata
tramite il numero telefonico unico e
gratuito 118, perviene ad una centrale
operativa di valenza regionale e/o
provinciale (funzionante 24 ore su 24),
che allerta le postazioni disseminate sul
territorio ove sono presenti personale
operativo (Medici, Infermieri Professionali,
Autisti e Barellieri) e mezzi di soccorso di
varia tipologia, fino all’elicottero.
2. La fase di risposta (di competenza
ospedaliera) è costituita da una rete di
L
presidi Sanitari di vario livello di
complessità, a seconda della risposta da
fornire ovvero a seconda del livello di
gravità della situazione rappresentata, è
differenziata da:
● Punti di Primo Soccorso;
● Pronto Soccorso;
● Dipartimento di Emergenza ed
Accettazione di I° livello;
● Dipartimento di Emergenza ed
Accettazione di II° livello ove sono
rappresentate tutte le specialità e,
pertanto, in grado di affrontare qualsiasi
situazione.
La possibilità di un coordinamento
unico ed il riferimento a strutture in grado
di mettere in comunicazione il territorio e
l’Ospedale ha permesso di abbreviare i
tempi di intervento e di indirizzare i
pazienti presso le strutture più idonee ad
affrontare la patologia riscontrata.
La Telemedicina rappresenta un
- 91 -
I quaderni di Telèma
ulteriore passo avanti nell’ottimizzazione
sia dell’intervento di soccorso sia
nell’assistenza al paziente. La trasmissione,
in tempo reale, della posizione del mezzo,
dei parametri riguardanti lo stato clinico
del paziente ovvero la trasmissione di
immagini radiologiche e/o di tracciati
elettrocardiografici ecc. dai centri minori ai
centri maggiori, con la possibilità di
consultare specialisti, non solo aumentano
le possibilità di successo dell’intervento,
ma permettono di non trasferire il
paziente se non quando assolutamente
necessario. La realizzazione di quanto
esposto favorirà non solo un risparmio di
tempo e di risorse economiche, ma
permetterà un migliore utilizzo dei letti
dedicati alle alte specialità quali la
neurochirurgia, la cardiochirurgia, i servizi
di rianimazione ecc.
Molti anni sono passati dalla
realizzazione dei primi programmi di
Telemedicina avvenuti negli anni ’50 negli
Stati Uniti per la psichiatria; in Italia, la
cultura dell’emergenza inizia negli anni
’80 e prende piede negli anni ’90. Il
sistema 118, in pochi anni, rappresenta
una realtà di valenza nazionale.
Sicuramente la possibilità di fornire la
migliore assistenza, nel modo migliore
possibile ed in modo equanime a tutti,
tramite i servizi di Telemedicina, ne sta
favorendo e ne favorirà, a breve, lo
sviluppo.
La Telemedicina è uno strumento al
servizio della Sanità, in cui sono applicate
e sviluppate le conoscenze e le
tecnologie relative alle telecomunicazioni,
all’informatica e, più in generale, alla
multimedialità.
Obiettivo della Telemedicina è fornire
al paziente un servizio sanitario sempre
più efficiente, e quindi: migliorare le
prestazioni sanitarie, razionalizzare i
servizi, ridurre i costi, favorire
l’educazione medica permanente (ECM),
avviare nuove campagne sanitarie
nazionali.
Tra i vantaggi immediatamente
riscontrabili dall’utilizzo della
Telemedicina, uno dei più rilevanti
consiste nella eliminazione della distanza
fra medico specialista e malato, ottenuta
spostando (attraverso reti TLC
multimediali e interattive) le informazioni
relative al paziente sotto osservazione
piuttosto che il paziente stesso. Così
facendo si ottengono evidenti vantaggi
sul piano umano, logistico e, di
conseguenza, economico: il paziente può
ricevere assistenza qualificata rimanendo
nel suo ambito familiare, ed è possibile
stabilire, con crescente accuratezza e
confidenza, se e quando trasferirlo ai
centri ospedalieri (e a quale livello di
competenza specialistica), riducendo il
ricorso ai centri di alta specialità ai soli
casi di effettiva necessità.
Una risposta all’emergenza
a Telemedicina offre ancora una
risposta alla gestione
dell’emergenza sanitaria, è quella
relativa al trattamento di un
paziente già in cura presso una struttura
Ospedaliera che, in situazioni di
emergenza, richieda l’intervento di
specialisti di altri reparti (emergenza intraospedaliera relativa alle alte specialità
quali: Cardiochirurgia, Neurochirurgia,
Rianimazione, Unità di Terapia Intensiva
Cardiologica, Terapia Intensiva Neonatale)
Infine, la Telemedicina diventa un
supporto insostituibile nella gestione di
situazioni di grande emergenza (terremoti,
alluvioni, eventi bellici ecc.) allorquando,
attraverso il coordinamento della
Protezione Civile, vengono istituiti
ospedali di primo soccorso nei pressi
dell’evento che possono connettersi in
L
Tele-video-consulto con Centri di alta
specializzazione dislocati anche molto
distante dal luogo di emergenza.
Un ulteriore campo di utilizzo della
Telemedicina è, già da alcuni anni,
l’esame a distanza di referti (second
opinion). In particolare si fa un largo uso
di sistemi che permettono la consulenza a
distanza di radiografie, ecografie, TAC e
risonanze magnetiche. I sistemi fino ad
oggi utilizzati si basavano sull’invio fisico
dei referti e solo nell’ultimo periodo, con
la diffusione di Internet e della posta
elettronica, si stanno cominciando ad
utilizzare le reti di telecomunicazione.
La Telemedicina permette il
monitoraggio a distanza, soprattutto nelle
cardiopatie. L’utilizzo di semplici
apparecchiature permette ad un vasto
numero di ammalati di essere sottoposti a
- 92 -
I satelliti nella società multimediale
controlli a distanza dei parametri cardiaci
vitali da parte di personale specializzato.
Inoltre, grazie alle vaste possibilità di
assistenza remota e domiciliare, è
possibile anticipare la dimissione dagli
ospedali di quei pazienti che, superata la
fase critica, necessitano soltanto di essere
monitorati. Un esempio è fornito dai casi
in cui il paziente, il quale ha subito una
operazione chirurgica, può lasciare
l’Ospedale appena è in grado di spostarsi,
rimanendo però in una fase di “dimissione
protetta”, cioè sotto monitoraggio remoto.
Gli anziani e i lungo-degenti, quindi,
possono vivere la loro vita tranquillamente
potendo contare sulla presenza di una
rete di controllo.
La Telemedicina si configura come una
rete di interconnessione fra centri medici,
dove le informazioni circolano
rapidamente assicurando una rapida
condivisione di informazioni quali : i
risultati di ricerche scientifiche, la
disponibilità di nuovi farmaci, le nuove
procedure ed i nuovi protocolli per
l’assistenza, ecc. Per quanto riguarda la
formazione, lo strumento della
Telemedicina offre la possibilità di favorire
un’educazione medica permanente.
I requisiti fondamentali della
Telemedicina possono riassumersi in
tempestività, qualità e riservatezza.
Tempestività nel trasferimento delle
informazioni. Disporre di una rete di
comunicazioni veloce e flessibile è
indispensabile per definire, in tempo utile,
il miglior trattamento a cui sottoporre il
paziente.
Qualità delle informazioni scambiate.
Per permettere la refertazione di immagini
diagnostiche, quali ad esempio le
radiografie, queste devono avere un
livello di dettaglio più che soddisfacente e
quindi contenere un’enorme quantità di
informazioni. Le tecniche di compressione
che vengono utilizzate per ridurre il
volume di dati da trasferire rischiano, a
volte, di cancellare dettagli essenziali. È
per questo che lo standard DICOM è in
via di affermazione, definendo requisiti
minimi di qualità e di dettaglio che
garantiscono l’analisi di referti in maniera
sicura (anche a scapito dei costi di
memorizzazione e trasmissione). È
necessario associare al trasferimento dei
referti anche la flessibilità di analisi (zoom,
spostamento immagini fisse, ecc.). La
qualità delle informazioni permette una
maggiore predisposizione alla
certificazione delle consulenze fornite. In
pratica uno degli argomenti, al momento,
in discussione è la modalità con la quale i
medici possano assumersi la
responsabilità di una refertazione. In
questo caso, il rispetto delle
problematiche sulla sicurezza dei dati
(Integrità, Autenticazione, Non ripudio)
contribuisce al successo della
Telemedicina.
Salvaguardia della riservatezza dei
pazienti. Anche in osservazione alle attuali
leggi sulla privacy (legge 675/96) dovrà
essere assicurato l’anonimato per l’ utilizzo
dei dati al di fuori dello specifico rapporto
tra medico e paziente.
La telemedicina satellitare
lla base della Telemedicina sta
l’utilizzo dei diversi sistemi di
telecomunicazioni. Le tecnologie
satellitari rivestono un ruolo
preponderante in un cospicuo numero
situazioni.
● Quando si devono trasportare grandi
quantitativi di informazione in tempi
rapidi, ad esempio nel caso si voglia
refertare una TAC o una RMN a
distanza ed in tempo reale, oppure per
permettere ad uno specialista di
assistere a distanza ad un intervento
chirurgico ecc.
● Quando un’informazione deve
raggiungere diversi siti. Ad esempio
A
nella formazione a distanza, nella
Video-Chirurgia, nell’informazione
sanitaria (per ragguagliare
tempestivamente i medici di base su
nuove campagne di prevenzione, nuovi
protocolli, nuovi vaccini influenzali,
procedure di risk management, nuove
terapie ecc.)
● Quando le sedi da collegare siano
distanti fra loro o si trovino in zone
dove l’infrastruttura terrestre è carente.
● Infine, per la velocità in cui un sistema
satellitare può essere impiantato in
prossimità di zone in cui si sia verificata
un’emergenza.
D’altro canto la soluzione satellitare ha
- 93 -
I quaderni di Telèma
nel passato presentato come punto di
debolezza il fattore costo che comunque
sta evolvendo positivamente. Infatti
l’introduzione della tariffazione di tipo
“Pay-per-Use”1 , rappresenta
un’evoluzione che porta la soluzione
satellitare ad essere competitiva rispetto
alle altre.
1
“Pay per Use” indica la possibilità di superare l’attuale metodologia di tariffazione del segmento spaziale. In
pratica non è necessario determinare a priori il tempo di utilizzo del satellite e la banda richiesta (con il
pagamento della stessa indipendentemente dal suo effettivo utilizzo), ma, questi parametri sono
automaticamente determinati sulla base delle effettive ed istantanee necessità del collegamento. Al termine di un
periodo di utilizzo, l’utente riceverà una bolletta che è l’esatta indicazione di quanto ha realmente consumato.
L’offerta Telespazio
ulla scorta di quanto sopra,
Telespazio ha avviato da
alcuni anni un’attività di
sviluppo e di promozione dei
servizi innovativi quali la
Telemedicina e l’e-learning con
utilizzo della piattaforma satellitare.
Obiettivo è quello di proporsi sul
mercato non solo nel ruolo
istituzionale di fornitore ed operatore
della Rete di Telecomunicazioni ma,
grazie ad accordi intrapresi con
software-house e operatori del
settore, come fornitore di Servizi a
valore aggiunto per le Strutture
Sanitarie e per il mondo della
Formazione a Distanza.
Sono stati sviluppati sistemi in
grado di venire incontro alle diverse
richieste di sistemi innovativi.
In particolare è stata migliorata
l’offerta di reti satellitari magliate ed
è stata realizzato un sistema
multimediale satellitare asimmetrico
EVOLV-e (ad una o a due vie
satellitari).
Nelle reti satellitari magliate, ogni
punto può essere connesso con altri
in maniera diretta, senza il transito in
un centro stella, necessitando, quindi
di parabole VSAT di dimensioni di
circa 2 metri di diametro per velocità
fino a 2 Mbit/s. Gli attuali sistemi che
utilizzano questa tipologia di rete
consentono il pieno accesso ai
servizi fin qui descritti con utilizzo di
banda ad alta interattività con valori
anche superiori ai 2 Mbit/s (fino a 34
Mbit/s).
Questi sistemi consentono quindi
la fruizione di servizi di VideoChirurgia integrata che richiedono
bande a velocità variabile fra 1.5 e 8
Mbit/s. È possibile dotare alcuni
S
mezzi mobili con apparati satellitari
di questo tipo al fine di servire le
PAM (Postazioni Avanzate Mediche)
per affrontare casi di emergenza,
connettendo tali postazioni con
centri sanitari di eccellenza.
Il sistema satellitare asimmetrico
EVOLV-e è stato realizzato per offrire
una connettività via satellite con
velocità dal Centro Servizi ai siti
remoti fino a 4 Mbps. Il sistema,
utilizzando i vantaggi dello standard
della televisione digitale commerciale
“DVB”, consente all’utente di ricevere
le informazioni attraverso la stessa
antenna parabolica installata per la
ricezione dei programmi televisivi
connessa di un PC con installata una
scheda DVB. Nel caso di connessione
di rete LAN, lato utente, al posto della
scheda viene installato un router
satellitare che garantisce a tutti i
Personal Computer della rete LAN, se
autorizzati, ad accedere al servizio. La
modalità di trasmissione del sistema è
asimmetrica: le richieste vengono
inoltrate via modem con connessione
terrestre (linea telefonica) o con
connessione satellitare a medio bitrate (400 Kbps).
EVOLV-e risulta efficace per servizi
quali
Tele-Formazione (e-learning)
Consultazione e gestione dei dati
della Cartella Clinica Multimediale
● Accesso in Tele-consultazione a
banche dati e immagini
diagnostiche (radiografie, ecografie,
modelli umani tridimensionali, ecc.)
● Gestione amministrativa
remotizzata
● Assistenza domiciliare
●
●
- 94 -
I satelliti nella società multimediale
Piattaforma multimediale satellitare EVOLV-e
e-Learning
ia in ambito sanitario che nel
mondo accademico e aziendale è
estremamente importante la
diffusione di corsi di
aggiornamento e/o formazione. La
piattaforma Advanced Satellite Distance
Learning (ASDL) realizzata da
Telespazio (mediante l’utilizzo della
piattaforma satellitare multimediale
EVOLV-e), in collaborazione con
Information Technology Services (ITS)
partner che ha sviluppato l’
applicazione Netstream di Formazione
on line, consente di realizzare (figura
2):
● trasmissioni con streaming
audio/video ad alta qualità (live o
S
registrati) arricchito da materiali
multimediali ed ipermediali di
supporto (documenti office, pagine
web, immagini, fotografie…)
● attivazione di canali chat audio o
testuali dai siti connessi per
interazioni e lavoro collaborativo.
con la creazione di aule virtuali dove i
docenti ed i discenti, distribuiti
geograficamente, interagiscono fra di
loro simulando in tutto un evento di
formazione in presenza. Tale tipo di
evento formativo, abbinato a momenti
di apprendimento asincrono, accresce
notevolmente il livello di
memorizzazione e quindi di
apprendimento dell’elemento formativo.
Il servizio di e-Learning
- 95 -
I quaderni di Telèma
Il servizio offre un ambiente integrato
che va dalla gestione della lezione al
controllo della trasmissione verso il
canale spaziale sino alla gestione
amministrativa dei corsi.
L’applicazione lavora in un ambiente
multipunto così da permettere a più
utenti contemporaneamente di
condividere dati ed azioni.
La rappresentazione dei dati e la
collaborazione di gruppi di lavoro in
locale o su rete geografica sono resi
possibili mediante l’utilizzo di tools
quali la lavagna virtuale.
Un server processa le risorse per i
partecipanti alla sessione ottimizzando il
flusso dati per un utilizzo
dell’applicazione anche nell’ambito della
rete a banda asimmetrica.
Altro elemento importante è
l’autenticazione del partecipante ad una
sessione, necessario per assicurare la
riservatezza e la sicurezza dei dati del
paziente.
Per i servizi di e-learning, il Centro
Servizi Telespazio offre la possibilità di
memorizzare grandi quantitativi di
materiale multimediale (corsi, immagini,
presentazioni ecc.) permettendo la
fruizione al momento della richiesta. La
lezione può essere trasmessa:
● in modalità tempo reale: il docente,
mediante telecamera, viene ripreso
mentre svolge la sua lezione; il video
viene codificato e trasmesso in tempo
reale via satellite, corredato con i
supporti didattici visualizzati nella
lavagna dati;
● in modalità asincrona: i contenuti
audio/video/dati sono memorizzati ed
inviati sulla base di una
programmazione decisa dal fornitore
di contenuti.
Per tutti i servizi innovativi multimediali
sopra descritti ed i servizi corporate che
eroga ormai da anni, Telespazio ha
attivo un Centro Servizi che offre
assistenza ai propri Clienti 24 ore su 24
per 365 giorni/anno.
Paolo Binelli, Paolo Bellofiore
(Telespazio)
GALILEO. Il Programma europeo
per i servizi globali di navigazione
I
l Programma
Galileo è una
iniziativa
congiunta
dell’Agenzia
Spaziale Europea –
ESA e della
Commissione europea. Si tratta del primo
programma finanziato e gestito insieme
dai due organismi finalizzato alla
realizzazione, per la prima volta, di una
infrastruttura realmente europea. La posta
in gioco ha un alto contenuto tecnico,
economico e politico e le ricadute del
programma saranno considerevoli a tutti i
livelli.
I servizi satellitari di navigazione, di
posizionamento e di sincronizzazione
sono un elemento indispensabile per un
grande numero di attività.
La gestione ed il controllo dei diversi
mezzi di trasporto, come anche gli aspetti
legati al soccorso, alle reti di
comunicazione e a molti altri sistemi
utilitari, dovranno fortemente basarsi sulla
navigazione satellitare. Le applicazioni di
massa, compresi i sistemi combinati di
navigazione e telefonia mobile, si
svilupperanno rapidamente secondo le
proprie esigenze.
Galileo è concepito per rispondere alle
esigenze di tutte queste applicazioni.
Galileo fornirà il primo sistema
satellitare di posizionamento e
navigazione concepito specificamente per
usi civili. Le sue applicazioni
economicamente remunerative copriranno
gran parte della nostra vita cominciando
con il rendere i trasporti sicuri ed efficaci.
Utilizzando semplicemente dei piccoli
ricevitori, saremo in grado di determinare
la nostra posizione con una precisione
dell’ordine di un metro.
Galileo è vitale per il futuro
dell’industria europea dell’alta tecnologia.
Esso, infatti, genererà nuovi grandi mercati
e assicurerà a l’Europa il vantaggio
tecnologico critico permettendole di
essere competitiva su un piano mondiale.
- 96 -
I satelliti nella società multimediale
Galileo è composto da una costellazione
di 30 satelliti ripartiti su tre orbite circolari
ad una altitudine di circa 24.000 km per
coprire l’intera superficie terrestre. I
satelliti si appoggeranno su una rete
mondiale di stazioni terrestri.
Attualmente esistono due reti di satelliti
di radionavigazione: il sistema americano
GPS ed il sistema russo Glonass, ambedue
concepiti durante la guerra fredda per
scopi militari. Tenuto conto che Glonass
non ha generato alcuna applicazione
civile, Galileo offre una reale alternativa al
monopolio del GPS e dell’industria
americana.
Per l’Europa e per il mondo intero è
cruciale disporre di un’alternativa
indipendente al monopolio detenuto dagli
Stati Uniti d’America con il GPS, meno
avanzato, meno efficiente e meno sicuro.
Inoltre, il livello delle future esigenze in
materia di navigazione ed il bisogno di
una copertura mondiale non possono
essere soddisfatte da un unico sistema.
Galileo permetterà all’Europa di
conquistare la sua indipendenza
tecnologica come è già avvenuto con
Ariane e Airbus nei rispettivi settori. È
assolutamente vitale che l’Europa si
posizioni in uno dei settori industriali
trainanti del 21esimo secolo come già
largamente riconosciuto negli Stati Uniti
d’America. Senza Galileo non solo lo
sviluppo ma anche l’esistenza dei settori
industriali europei delle nuove tecnologie
sarebbero seriamente minacciati.
Il progresso tecnologico di Galileo darà
all’industria europea un considerevole
vantaggio concorrenziale in questo campo
e nelle numerose applicazioni che ne
deriveranno.
Secondo diversi studi, il risultante
mercato degli apparecchi e dei servizi è
stimato a circa 10 miliardi di Euro all’anno
con la creazione in Europa di più di
1000.000 posti di lavoro altamente
qualificati. In alternativa, se l’Europa non
partecipa attivamente a questi nuovi
sviluppi, numerosi posti di lavoro
nell’elettronica e nell’aerospaziale
finiranno per perdersi.
Le applicazioni di Galileo si appoggiano
su dei servizi integrati: i dati sulla
navigazione saranno combinati con
informazioni complementari. I numerosi
campi d’applicazione spaziano dai
trasporti (aereo, ferroviario, marittimo,
stradale, pedonale) alla sincronizzazione,
all’ingegneria, alle scienze, all’ambiente,
alla ricerca, al salvataggio e anche alla
ricreazione. Questi campi di applicazione
hanno a loro volta una incidenza diretta
su settori di mercato come il petrolio ed il
gas, il bancario, l’assicurativo, le
telecomunicazioni e l’agricoltura.
Alcune applicazioni esigono dal sistema
delle funzioni specifiche. Queste funzioni
non esistono nei sistemi di
posizionamento attuali (GPS e Glonass) e
costituiranno una valore aggiunto per
Galileo come sistema civile.
Queste funzioni includono una garanzia
di servizio, la responsabilità dell’operatore,
la tracciabilità del servizio, la trasparenza
delle operazioni, la certificazione ed un
servizio competitivo in termini di
precisione e disponibilità.
Nuove applicazioni appaiono ogni
giorno su questo vasto mercato che
dovrebbe raggiungere almeno 1,75
miliardi di utilizzatori nel 2010 e 3,6
miliardi nel 2020.
Le applicazioni nel settore trasporti
costituiscono la principale categoria di
utilizzatori di Galileo. I servizi del sistema
saranno utilizzati in tutti i settori di
trasporto con le loro specificità e Galileo
è stato concepito per soddisfarle tutte.
La precisa sincronizzazione ottenibile
da Galileo aiuterà l’ottimizzazione del
trasporto di energia elettrica sulle linee
elettriche.
Il settore petrolifero e del gas potranno
approfittare dell’utilizzazione di Galileo in
numerosi campi; per esempio
nell’esplorazione sismica marina.
Tenuto conto della crescente
importanza quotidiana delle transazioni
finanziarie in linea, l’integrità, l’autenticità
e la sicurezza delle informazioni
trasmesse appaiono come elementi
essenziali nello scambio elettronico di
documenti.
Un segnale orario protetto, basato sul
sistema Galileo, potrà essere utilizzato in
un sistema di criptaggio affidabile che
offra anche la tracciabilità e la garanzia
della misurazione del tempo.
Anche il settore della pesca potrà
beneficiare di Galileo. Oltre che per la
posizione e la navigazione delle
imbarcazioni, Galileo può aiutare a
controllare le risorse ittiche grazie alle
informazioni provenienti dal mare e dalle
zone limitrofe. I servizi certificati di
Galileo permetteranno alle autorità di
- 97 -
I quaderni di Telèma
controllo che le imbarcazioni operino
esclusivamente nelle zone previste.
Galileo apre la strada alla diffusione di
numerosi servizi locali integrando il
posizionamento con le comunicazioni nel
ricevitore portatile. Il ricevitore
determinerà la posizione del servizio
locale sia basandosi unicamente su
Galileo, sia in combinazione con altri
sistemi.
Attualmente, la maggioranza dei
segnalatori di soccorso utilizzano la rete di
satelliti COSPA-SARSAT. Purtroppo la
precisione è molto scarsa (generalmente
qualche chilometro) e l’allarme non viene
emesso sempre in tempo reale. L’avvento
di Galileo migliorerà notevolmente le
operazioni di ricerca e di salvataggio.
Galileo avrà un ruolo importante per la
comunità scientifica; il sistema contribuirà
alla cartografia degli oceani e della
criosfera, inclusa la determinazione delle
dimensioni delle zone inquinate (e la
localizzazione delle perdite di petrolio
fino alla loro origine), agli studi delle
maree, correnti e livello del mare e alla
tracciabilità degli icebergs.
Il mercato ricreativo conoscerà uno
sviluppo oggi inimmaginabile. I servizi
GPS sono già disponibili per l’aviazione e
la marina da diporto ma Galileo li renderà
considerevolmente più estesi.
Il vantaggio chiave di Galileo è
focalizzato sulla interoperabilità che
permetterà una facile integrazione, sia a
livello di sistema, sia dell’ utilizzatore,
con i sistemi esistenti e futuri come GSM
e UMTS.
Nello stesso modo per cui oggi
nessuno può ignorare la dimensione
temporale (l’ora), tutti, in un prossimo
futuro, dovranno conoscere la propria
posizione precisa nello spazio e questa
semplice constatazione ben rappresenta
l’importanza del programma e le sue
ricadute a livello europeo e mondiale.
L’Agenzia Spaziale Europea e la
Commissione europea hanno impegnato
le loro rispettive migliori capacità nella
realizzazione del programma e l’industria
aerospaziale europea è già impegnata
nello sviluppo del sistema che sarà
completamente operativo nel 2008 ma
già a partire dal 2005 un segnale Galileo
sarà disponibile per sviluppare le
applicazioni e preparare il mercato al
nuovo prodotto.
Antonio Rodotà
(European Space Agency)
- 98 -
I satelliti nella società multimediale
Sicurezza e telecomunicazioni:
il sistema SICRAL.
mezzo (TRANSEC);
Sicurezza delle comunicazioni
(COMSEC);
● Sicurezza Software/Hardware
(SW/HW) (COMPUSEC).
Se un sistema spaziale è realizzato e
quindi gestito operativamente come un
insieme integrato (concetto del sistema
d’arma), ciascuna delle categorie di
sicurezza suddette deve essere considerata
e devono essere quindi applicate le
soluzioni tecniche e le procedure relative.
Sarà comunque compito dell’utente finale
definire il tipo di minaccia che deve essere
considerato nello sviluppo del disegno di
sistema, tenendo conto che gli elementi che
compongono un sistema integrato satellitare
sono il satellite, con piattaforma e carico
utile (segmento spaziale), e il centro di
gestione e controllo ed i terminali di utente
(segmento di terra).
A tal proposito le minacce peculiari ad un
sistema satellitare sono rivolte a
● Il controllo del satellite
● Le comunicazioni d’utente e di
servizio.
a condotta delle operazioni per la
sicurezza e la difesa della nazione, la
gestione delle forze e la raccolta di
informazioni, utilizzano intensamente
le nuove tecnologie, in particolare quelle
spaziali, che sono da considerarsi un vero e
proprio moltiplicatore di forze.
Le tecnologie spaziali rappresentano un
insieme di soluzioni essenziali per la
modernizzazione dei sistemi informativi
degli apparati di difesa, costituendo un
nesso tecnologico fondamentale per la
gestione dei dati a tutti livelli, dal singolo
individuo ai board decisionali.
La sicurezza dei sistemi di gestione di
questa massa di informazioni e quindi
anche dei sistemi satellitari che li
supportano, è divenuta una componente
essenziale nella definizione dell’architettura
dei sistemi stessi; in particolare si
considerano le seguenti categorie, con
riferimento a procedure e mezzi di
protezione relativi:
● Sicurezza del personale;
● Sicurezza fisica;
● Sicurezza della trasmissione / del
L
●
Il sistema SICRAL
metà degli anni ’90 il Ministero
della Difesa Italiana avviò un
programma di realizzazione di un
sistema militare di
telecomunicazioni via satellite,
denominato SICRAL (Satellite Italiano per
Comunicazioni Riservate ed Allarmi), per
dotare le Forze Armate Italiane di un
sistema sicuro ed affidabile, gestito sotto il
controllo diretto dall’Amministrazione
della Difesa.
Il sistema, operante nelle tre bande di
frequenza, UHF, SHF, EHF/Ka, è in
servizio operativo dal maggio 2001 ed è
composto da:
● un satellite, lanciato dalla base di
Kourou, Guyana Francese, con un
vettore Ariane 4, nel febbraio del 2001,
● un centro di gestione e controllo
ubicato a Vigna di Valle a Nord di
Roma, operativo dal gennaio 2001,
● terminali di utente di varie tipologie
(fissi, trasportabili, man-pack, integrati a
A
bordo di piattaforme terrestri, navali e
aeree, nelle tre bande di frequenza del
sistema).
Esso fornisce le capacità necessarie per
la effettiva realizzazione di comunicazioni
sia in Italia, sia su ampie aree geografiche
entro l’emisfero visibile dal satellite. Il
sistema ha la capacità di adattarsi
rapidamente all’evolversi delle condizioni
operative e di operare in condizioni di
emergenza.
Le caratteristiche operative più rilevanti
sono: alta flessibilità, elevata capacità, alta
sopravvivenza e protezione per operazioni
terrestri, navali ed aeree.
Per la molteplicità degli utenti a cui è
destinato, il SICRAL utilizza, come già
detto, più bande di frequenze (sistema
multi-payload e multi-transmission). In
particolare, sono effettuati nella banda
UHF i collegamenti in voce/dati tra mezzi
con elevata mobilità nell’area EuropaMediterraneo-Nordatlantico, nelle bande
- 99 -
I quaderni di Telèma
SHF e EHF i collegamenti in video,
telefonici e dati tra enti infrastrutturali e
mobili con copertura Italia-Europa-Medio
Oriente, nonché per mezzo di un fascio
mobile, nell’intera area di visibilità da
satellite.
Per quel che riguarda più direttamente
gli aspetti di sicurezza del sistema, con
riferimento alle due specifiche minacce su
menzionate, si nota che:
Controllo del satellite. Il sistema di
controllo satellite (TT&C), opera nella
banda di frequenza EHF, che:
● sfrutta una tecnologia che la rende
inaccessibile ad utenti non autorizzati,
●utilizza apparati TRANSEC/COMSEC che
consentono la protezione delle
operazioni di comando e controllo del
satellite stesso,
● opera entro una copertura strettamente
sagomata sull’Italia tale da proteggere il
sistema dai disturbi intenzionali.
Comunicazioni d’utente e di servizio. La
sicurezza delle telecomunicazioni si attua
attraverso:
● utilizzo di antenne adattabili in
dipendenza dell’esigenza operativa, del
tipo di trasmissione e dell’eventuale
presenza di disturbi in radiofrequenza,
● possibilità di interconnessione su bande
di frequenza diversa, controllata da
terra, dei canali in salita (up-link) con
quelli in discesa (down-link),
● protezione dei canali di trasmissione
con gestione appropriata delle
frequenze utilizzate e/o delle potenze
coinvolte (EIRP),
● trasparenza del sistema all’utilizzo di
apparati di cifratura di fascio e/o di
utente.
Il SICRAL, in conclusione, fornisce alle
Forze Armate Italiane un sistema di
telecomunicazioni satellitari ad alta
tecnologia che si avvale della esperienza
fatta dall’industria nazionale per
programmi similari e che garantisce elevati
livelli di affidabilità e di prestazioni;
l’adozione di tecnologie digitali aggiornate
assicurano inoltre la protezione del
segnale operativo e delle informazioni di
comando e controllo del satellite.
Il sistema SICRAL, integrato con un
secondo satellite con caratteristiche di
sicurezza fisica e di comunicazioni
ulteriormente evolute, che sarà messo in
servizio a gennaio 2006, è stato offerto alla
NATO per la fornitura, assieme ai sistemi
francese (Syracuse) e britannico (Skynet),
di capacità trasmissiva all’Alleanza per gli
anni fino al 2019. Questo secondo satellite
permetterà anche di offrire capacità di
servizio ad Enti istituzionali dello Stato,
come Carabinieri, Polizia, Guardia di
Finanza, Capitanerie di Porto, Protezione
Civile e Vigili del Fuoco, etc., garantendo
oltreché alte prestazioni operative, anche
le caratteristiche di garanzia della più
completa sicurezza per l’utente.
Giuseppe Viriglio
(Alenia Spazio)
Il telerilevamento delle risorse terrestri
a disponibilità di satelliti per
telerilevamento sempre più
complessi e efficaci sta
trasformando il settore,
consentendo progressivamente analisi
quantitative e sistematiche. La terra può
essere osservata dallo spazio utilizzando
onde elettromagnetiche a frequenze che
vanno dalle microonde alle frequenze
ottiche ed oltre. I tipi di immagini
ottenibili commercialmente sono:
● Ottiche pancromatiche, ad alta
risoluzione spaziale (al di sotto del
metro nel caso dei satelliti Orbview ed
Ikonos).
● Ottiche multibanda o multispettrali, a
risoluzione inferiore (metrica o
decametrica) ma in un grande numero
L
di bande spettrali (diecine o addirittura
centinaia) che vanno dall’infrarosso
all’ultravioletto.
● A microonde (immagini radar), con
risoluzione circa decametrica, ma che
permettono misure di fase (e quindi di
distanze) oltre che di ampiezze (e
quindi di riflettività).
Le applicazioni sono diverse; il caso più
facilmente descrivibile è quello delle
immagini ad alta risoluzione, vere e
proprie fotografie di alta qualità dallo
spazio. Esse permettono di rilevare lo
stato del terreno, in assenza di nuvole,
con una ripetitività anche più che
settimanale, vista la facile riorientabilità
del satellite per effettuare riprese della
stessa zona del terreno, sia pure da angoli
- 100 -
I satelliti nella società multimediale
La costa occidentale dell’Africa ripresa
da MERIS-ENVISAT
Il collasso di un ghiacciaio antartico
ripreso dal radar ASAR di ENVISAT
diversi, in funzione delle esigenze
operative. Le immagini ottenibili
permettono il rilevamento dell’edificato e
quindi possono contribuire a catasti
urbani, ma sono anche utilizzabili per
studi di uso del terreno, sorveglianza
dell’agricoltura e dello stato delle colture
ecc.
Le immagini multispettrali, un esempio
nella foto 1, sono un’innovazione recente,
almeno per le risoluzioni spaziali
dell’ordine del decametro quali quelle
disponibili oggi. Le immagini
“multicolore” ottenute sono ben diverse
da quelle visibili ad occhio umano e l’uso
degli “pseudocolori” permette lo studio
delle colture e delle loro eventuali
malattie, l’identificazione di
numerosissime specie vegetali e del loro
stato di maturazione o disseccamento e
consente inoltre lo studio della chimica
della superficie, identificando materiali
affioranti. A semplice vista, infatti, non è
possibile distinguere gli affioramenti di un
minerale, mentre lo è con le tecniche
multispettrali. Con l’uso di immagini
multispettrali, si è potuto addirittura
individuare il tipo e la provenienza degli
inquinanti, identificandone le sorgenti
sulla base dell’osservazione della loro
firma chimica.
Le immagini radar sono di natura
ancora diversa giacché misurano la
riflettività del terreno a microonde: sono
perciò immagini ogni tempo, poiché la
sorgente di illuminazione è a bordo e le
microonde penetrano le nuvole. Per avere
un’analogia comune, le immagini radar
sono simili alle ‘immagini’ che potrebbe
vedere un telefonino cellulare: in esse
non si distinguono Non si vedono bene
in esse né le pareti degli edifici o le foglie
degli alberi, abbastanza trasparenti alle
radiazioni, come per chi parla all’interno
di un edificio o in un bosco. Sono invece
molto sensibili agli elementi metallici che
possono fungere da specchi distorcenti o
generatori di riflessioni multiple. Nel caso
di superfici marine, sono sensibili
soprattutto alle onde capillari, quelle che
increspano la superficie dell’acqua a
lunghezza d’onda centimetrica (come
quelle che si formano davanti al nostro
volto mentre nuotiamo). Le immagini
radar sono anche di grande utilità nelle
zone artiche (foto 2) e equatoriali dove la
copertura nuvolosa e’ molto frequente.
Nelle osservazioni radar, misurando la
fase dei ritorni, si ottengono i tempi di
tragitto delle radiazioni e, quindi, misure
molto precise delle distanze fino a
frazioni di lunghezza d’onda (millimetri),
pur con molti effetti disturbanti come
l’incertezza delle orbite (centimetri) e la
propagazione atmosferica, che a sua volta
comporta ritardi variabili dell’ordine della
frazione di nanosecondo (centimetri).
Tuttavia, utilizzando dei punti di
riferimento sul terreno per eliminare o
ridurre gli errori sistematici, e’ possibile
utilizzare queste immagini di fase
(interferometria radar) per ottenere dei
- 101 -
I quaderni di Telèma
modelli numerici del terreno con
precisione e risoluzione spaziale ancora
decametriche. Recentemente, una
missione della NASA sullo shuttle (Shuttle
Radar Topography Mission: SRTM) ha
permesso il rilievo numerico di tutta la
topografia terrestre al di sotto della
latitudine di circa 64o.
Un’altra applicazione delle immagini
radar è l’osservazione dei movimenti della
superficie del terreno, purché lenti
(centimetri/anno) ed usando serie
ripetute di passaggi del satellite. E’ questo
il caso delle tre missioni successive
dell’Agenzia Spaziale Europea con i
satelliti ERS 1-2 ed ENVISAT; quasi tutta la
terra e’ stata ripresa a ritmo mensile dal
1991. Queste immagini permettono di
determinare il moto del terreno con
precisione millimetrica ovunque vi siano
dei bersagli a firma radar stabile quali
edifici o rocce. Queste misure permettono
lo studio di moti tettonici, di frane e
subsidenze e persino dei prodromi di
collassi di singoli edifici con una
precisione finora mai ottenuta (figura 3).
Le piattaforme satellitari disponibili per
queste indagini ottiche e radar sono
numerose, statunitensi ed europee, ma
anche brasiliane, canadesi, cinesi,
indiane, ed israeliane. In particolare, va
citata la grande piattaforma europea
ENVISAT, messa in orbita nel marzo 2002.
Del peso di circa 8 tonnellate, ospita tra
altri numerosi strumenti uno spettrometro
ad immagini a media risoluzione (MERIS:
MEdium Resolution Imaging
Spectrometer) ed un radar ad alte
prestazioni (ASAR: Advanced Synthetic
Aperture Radar). Esempi dei prodotti dei
due strumenti sono presentati nelle foto 1
e 2. MERIS fornisce ogni 3 giorni una
copertura globale della terra con una
risoluzione di 300 metri in quindici bande
(programmabili in posizione e larghezza).
La sua missione primaria e’ determinare il
colore del mare, da convertire poi in
concentrazione di clorofilla, sedimenti
sospesi, aerosol. Le applicazioni principali
sono la sorveglianza del ciclo del
carbonio, la gestione della pesca oceanica
e delle zone costiere. Sempre riferendosi
a missioni multispettrali, sul satellite
americano EOS è montato lo spettrometro
ad immagini Hyperion, capace di
misurare ben 220 bande con circa 30
metri di risoluzione spaziale, distinguendo
i letti dei fiumi dalle strade, molti tipi di
foresta, e identificando numerose specie
di colture e il loro stato di sviluppo e
salute. I satelliti radar disponibili
attualmente per usi civili sono 3: ERS2 ed
ENVISAT dell’Agenzia Spaziale Europea
ed Radarsat canadese. Operano tutti in
banda C ( 5.7 cm di lunghezza d’onda), in
orbita bassa (500–800 km), con la
missione iniziale di sorvegliare la
superficie dei mari deducendone poi le
condizioni dei venti, possibili riversamenti
di petrolio, e anche la situazione dei
ghiacci dei mari artici. L’angolo di
incidenza delle radiazioni va dai 23 ai 50
gradi, e la striscia illuminata ha una
larghezza che va dai 100 km per ERS2 ai
400 km circa per gli altri due satelliti. Tra
breve sarà disponibile un satellite
giapponese (ALOS) che opera alla
lunghezza d’onda di circa 20 cm. Questi
satelliti radar di nuova generazione hanno
l’ulteriore vantaggio di irradiare e di
ricevere dal terreno onde di
polarizzazione a scelta tra le quattro
combinazioni possibili orizzontale –
verticale. Questo permette di separare le
riflessioni su bersagli inclinati e/o
orizzontali/verticali contribuendo così ad
una migliore segmentazione delle
immagini ricevute.
Anche le osservazioni delle risorse
agricole e forestali sono significative: in
genere, viene misurata l’ampiezza e la
ripetitività della firma radar di ogni
elemento di immagine. Se questa firma e’
solo moderatamente variabile nel tempo,
se ne evince la presenza di vegetazione.
In particolare, dalla stabilità di questa
firma e’ possibile dedurre la quantità di
bio - massa in tonnellate per ettaro e
quindi anche l’età degli alberi di una
foresta. Queste immagini si prestano
anche all’analisi della resa delle culture
risicole, di effetti stagionali e dell’umidità
del terreno. I satelliti radar contribuiscono
allo studio delle risorse geologiche sia in
terra sia in mare, dove riversamenti di
petrolio di origine naturale permettono di
posizionare quei giacimenti sottomarini,
che appunto rilascino tracce di
idrocarburi. Questi satelliti permettono
poi lo studio accurato delle subsidenza
del terreno e quindi, in molti casi, il
monitoraggio dell’emunzione di fluidi dal
sottosuolo. Nei giacimenti di idrocarburi
(sia di olio, sia di gas) si cerca di
determinare la struttura del serbatoio
utilizzando la subsidenza del terreno
- 102 -
I satelliti nella società multimediale
conseguente allo sfruttamento. Anche nel
caso di acquiferi si può determinarne
l’emunzione dalla subsidenza che ne
consegue (foto 3), fino a individuare dallo
spazio anche i pozzi abusivi, così come
per le miniere di carbone è possibile
determinare gli effetti di subsidenza
dovuti allo sfruttamento attuale o
trascorso. Ulteriori applicazioni di questi
satelliti sono gli studi di movimenti del
terreno di natura tettonica o vulcanica e
di frane: le velocità misurate, fino a
qualche centimetro l’anno, sono limitate
dalla frequenza di rivisitazione dello
stesso sito sotto lo stesso angolo di
incidenza, condizione necessaria per
garantirsi la stessa esatta firma radar. Per
evitare equivoci, il bersaglio si deve
muovere tra un passaggio e l’altro di
meno di un quarto di lunghezza d’onda
(il doppio tragitto varia di meno di una
lunghezza d’onda). Questo fatto limita la
velocità di movimento: moti veloci di
frane, ghiacciai e rapidi collassi di
manufatti non possono essere osservati
con i satelliti veloci ad orbita bassa.
La situazione cambierebbe con un
sistema in orbita geo-sincrona, alla quota
quindi di 36000 km, distanza che implica,
rispetto ai tipici 500 – 800 km, l’uso di
antenne più grandi (fino a qualche metro
di diametro). D’altro canto, la lunghezza
ben maggiore del tempo di osservazione,
circa 12 ore, il tempo in cui il satellite
descrive nel cielo un’apparente arco di
cerchio e descrive l’antenna equivalente
che fornisce poi la desiderata risoluzione
a terra, permetterebbe energie illuminanti
ben superiori, a parità di potenza di picco
utilizzata e lo studio continuo di intere
regioni e ulteriori vantaggi. Se posizionato
a fianco di un satellite di diffusione
televisivo, potrebbe usare come specchi
le antenne puntate verso quest’ultimo,
inventariarle, e misurarne il moto
millimetrico ogni 20 – 30 minuti. La cosa
potrebbe essere di interesse anche per
applicazioni meteorologiche, in cui la
misura sarebbe diretta non al moto del
bersaglio, ma alla colonna di vapore
d’acqua nell’atmosfera. Si potrebbe,
inoltre, individuare in tempo reale edifici
vicini al collasso salvando vite e
risparmiando risorse, con modesti
investimenti, considerando le tecnologie
di sistemi di questo tipo sarebbero un
esatto duplicato di quelle utilizzate per
satelliti di telecomunicazioni. Addirittura
si potrebbe realizzare un ‘riciclo’ del
segnale usato per illuminare il terreno,
che potrebbe infatti veicolare
informazione per collegamenti internet
e/o per diffusione audio o televisiva.
In futuro, questi sistemi di osservazione
della terra avranno risoluzioni sempre
migliori (sub-metriche) e tempi di rivisita
sempre più brevi (meno di un giorno). Le
bande utilizzate si moltiplicheranno e si
farà anche uso di frequenze più basse per
avere una maggiore penetrazione nella
vegetazione e distinguere il suolo
sottostante. Le difficoltà che emergono
sono soprattutto dovute alle interferenze
radio, da cancellare con tecniche
Abbassamento della regione di Pomona (California) dovuto all’emunzione d’acqua
- 103 -
I quaderni di Telèma
sofisticate. I sistemi di osservazione radar
sono comunque quelli di maggiore
interesse per via della capacità di
penetrazione nelle nuvole, nella
vegetazione e in eventuali
mascheramenti, nonché per l’operatività
anche notturna. Lo sviluppo della
costellazione ottica e radar Cosmo
Skymed, in programma da parte
dell’Agenzia Spaziale Italiana, darà un
grande contributo all’osservazione della
terra con tecniche innovative.
Fabio Rocca
(Politecnico di Milano)
Il satellite amico del “Pianeta Blu”
ell’osservare la terra e tutto
quello che succede su di essa il
satellite non ha rivali. Vede ciò
che vedono i nostri occhi, vede
il suo calore, vede di notte e attraverso
le nuvole approfittando delle radiazioni
naturali di tutti gli oggetti, e quando
non vede bene la illumina con le
radiazioni elettromagnetiche di un radar
e ne legge la risposta.
Osserva continenti interi, così come
rileva i particolari di piccolissime aree
con incredibile dettaglio. Sorveglia con
continuità o scandaglia più volte al
giorno aree diverse volando basso e
veloce. Riesce a penetrare discrete
profondità, specie nel mare, e ad
analizzare, i mutamenti, i movimenti e
le caratteristiche fisiche e chimiche della
materia interpretandone i segnali
riflessi. Legge anche la storia
(geologica) oltre alla geografia. Fa tutto
questo a comando, cambiando compito
secondo le istruzioni, registrando e
inviando immediatamente a terra
l’informazione raccolta, in tempo reale.
È il caso dell’attività vulcanica, in
questi giorni di nuovo alla ribalta nella
regione etnea. Nella Foto 1 scattata dal
satellite Landsat, oltre al magma
infuocato che esce alla sommità del
vulcano, si possono distinguere, in base
al diverso colore, tutte le diverse colate
laviche negli ultimi duemila anni. Si
vede anche quella del 396 A.C. che è
arrivata fino al mare e diverse eruzioni
nel Medio Evo vicino a Catania.
Altre prospettive e ingrandimenti
consentono di seguire lo spostamento
dei fumi e la ricaduta delle ceneri a vari
livelli, di monitorare gli incendi e gli
avanzamenti della lava e, a posteriori, la
mappatura accurata di tutta la zona per
la valutazione dei danni.
Una applicazione classica del satellite
è la meteorologia, che si avvale di
satelliti, in orbita geo-stazionaria a
36.000 Km di distanza dalla Terra, che
osservano tutto il globo (Foto 2) e
tengono sotto controllo i movimenti
Analisi multispettrale delle colate
dell’Etna (LANDSAT)
La Terra vista da 36.000 Km. (METEOSAT)
N
- 104 -
I satelliti nella società multimediale
delle nuvole e altri importanti parametri
dell’atmosfera. E’ proprio grazie a questi
dati e al fatto che essi coprono l’intera
superficie terrestre, che la meteorologia
ha fatto negli ultimi anni degli enormi
passi in avanti sulla comprensione dei
fenomeni atmosferici e nell’affidabilità
delle previsioni a breve-medio termine.
La complessità delle previsioni risiede
nel fatto che terra, mare e atmosfera
interagiscono tutte insieme per
determinare le condizioni
meteorologiche e che una specifica
variazione in un punto del Globo ha
effetti e ripercussioni a cascata che
possono avere effetti amplificati anche
in zone a grandissima distanza da tale
punto.
Proprio in questi giorni Eumetsat ha
lanciato un Meteosat di seconda
generazione, che osserverà un numero
maggiore di parametri atmosferici, con
più precisione, risoluzione e frequenza
di campionamento (15 minuti),
consentendo l’affinamento dei modelli
di simulazione e una maggiore
affidabilità delle previsioni a medio
termine. Sarà anche possibile vedere
singole aree con miglior dettaglio e
rilevare componenti atmosferici
specifici, come la sabbia africana
trasportata sull’Italia dallo scirocco
(Foto 3).
L’osservazione satellitare è molto
usata nel controllo del territorio in
occasione di eventi calamitosi,
tipicamente incendi, antropici e naturali,
e alluvioni, sia per verificare la
situazione e ottimizzare gli interventi,
sia per valutare le conseguenze su
piccola e grande scala. Nella Foto 4
un’immagine degli allagamenti della
scorsa estate a Praga.
I satelliti sono inoltre l’unico
strumento per osservare zone remote e
impraticabili come le zone polari,
controllare lo scioglimento dei ghiacci
conseguente all’innalzamento della
temperatura terrestre e tenere sotto
controllo le variazioni del buco
dell’ozono.
L’osservazione del mare è
particolarmente efficace e permette il
monitoraggio del suo stato di salute e
del suo livello di inquinamento. Il
satellite vede anche cosa c’è sotto
l’acqua, almeno nei bassi fondali, come
lo spostamento dei banchi di sabbia in
vicinanza dei porti e dell’estuario dei
fiumi o lo sviluppo di alghe e
mucillaggini in prossimità delle coste.
Ma è nell’inquinamento da idrocarburi
che il satellite viene davvero in
soccorso dell’ambiente marino. Le navi
che trasportano il greggio arrecano ogni
anno ingenti danni all’ecosistema
marino e costiero non solo in occasione
di incidenti, ma anche per gli scarichi
illegali volontari, tipicamente il lavaggio
notturno degli scafi, il cui effetto si
accumula causando un inquinamento
quasi comparabile a quello causato
dagli incidenti. Ciò è particolarmente
grave in un mare chiuso e trafficato
Sabbia mista a nubi in movimento
dall’Africa verso l’Italia (MODIS)
Allagamenti di Praga (Quick Bird)
- 105 -
I quaderni di Telèma
come il Mediterraneo, al crocevia delle
rotte da Gibilterra, il Mar Nero e il
canale di Suez. I satelliti equipaggiati
con sensori radar sono in grado di
“vedere” anche di notte e attraverso le
nubi e consentono di effettuare
rilevamenti particolarmente efficaci.
Purtroppo ancora non esiste un
servizio di monitoraggio operativo
davvero efficiente, perché i satelliti oggi
esistenti non coprono un’area grande
come il Mediterraneo con sufficiente
frequenza e il “Sistema Informativo del
Mare” pur se in avanzata fase di
realizzazione, anche con progetti
finanziati dall’ ASI, ESA e dalla
Comunità Europea, va ancora
migliorato. La futura costellazione di
satelliti Cosmo-Skymed, su programma
dell’ASI sviluppato da Alenia Spazio per
la parte satellite e da Telespazio per il
segmento di terra, sarà operativa dal
2004 e darà una risposta definitiva a
questo problema garantendo
osservazioni a livello giornaliero su
tutto il Mediterraneo.
In tale sistema informativo saranno
inserite e gestite tutte le informazioni di
base, quali la batimetria e la statistica
delle correnti, le informazioni
dinamiche come quelle sul traffico delle
navi e, ancora una volta, le
informazioni meteorologiche, di
fondamentale importanza per
determinare le forze, venti, onde,
correnti, che determineranno lo
spostamento delle macchie di greggio o
per prevedere l’arrivo di una
provvidenziale tempesta, in cui l’azione
meccanica di mescolamento generata
dalle onde emulsiona il greggio in
bollicine molto piccole che saranno poi
assorbite e smaltite dall’ecosistema
marino con meccanismi naturali.
Un commento prima di concludere:
da sole le immagini non bastano. Per
rispondere ai bisogni del nostro
ambiente e per assicurare un adeguato
futuro ai vari ecosistemi in cui viviamo
ora e che lasceremo poi alle nuove
generazioni, bisogna realizzare dei
“Sistemi Informativi Completi”, che
integrino informazioni e dati
provenienti da fonte diversa, capaci di
risposte in tempo reale e pienamente
inseriti nei meccanismi decisionali sia a
livello politico, sia a livello operativo. Il
satellite porterà un contributo
importante alla costruzione della società
basata sulla conoscenza che la
Comunità Europea intende realizzare
entro la fine del decennio. Grazie anche
agli sviluppi delle tecnologie
informatiche e delle telecomunicazioni,
nonché alla convergenza delle
tecnologie digitali nel campo delle
informazioni e della TV, il satellite potrà
essere uno strumento di condivisione di
problemi e soluzioni anche con il
coinvolgimento diretto dei cittadini e
contribuire a realizzare quella che viene
chiamata “e-participation”.
Marcello Maranesi
(Euroimage)
Atlantic Bird 1:il contributo
italiano alle telecomunicazioni
commerciali satellitari.
l satellite Atlantic Bird 1 per
telecomunicazioni commerciali, è
stato lanciato la notte del 28 agosto
2002 dalla base spaziale di Kourou,
Guyana Francese, da un razzo Ariane 5
che portava a bordo un altro satellite
destinato alla meteorologia, MSG
(Meteosat Second Generation). Entrambi
i satelliti hanno un elevato contenuto
industriale italiano: Atlantic Bird 1 è il
primo satellite per telecomunicazioni
commerciali interamente realizzato in
I
Italia e il carico utile di comunicazione
di MSG è realizzato da Alenia Spazio.
Atlantic Bird 1 è stato posizionato in
orbita geostazionaria a 12.5° ovest, sopra
l’oceano Atlantico, circa 10 giorni dopo il
lancio e l’accettazione in orbita del
satellite con la relativa entrata in servizio
è avvenuta entro la prima decade di
ottobre 2002, a poco più di un mese dal
lancio.
Atlantic Bird 1 ha significato un
ulteriore passo in avanti nel settore delle
- 106 -
I satelliti nella società multimediale
telecomunicazioni sia per il servizio da
esso offerto, sia per la innovativa
iniziativa commerciale ideata da Alenia
Spazio.
La novità assoluta di questa iniziativa
consiste nel fatto che il finanziamento è
stato erogato da Cofiri, primario gruppo
finanziario italiano, che ha
commissionato la realizzazione
industriale del satellite ad Alenia Spazio
e ne ha concesso l’utilizzo ad Eutelsat
tramite un contratto di leasing.
Il satellite e i servizi
tlantic Bird 1 è un satellite di
media grandezza e capacità
progettato interamente in Italia
e dotato di tecnologie allo stato
dell’arte sia per quanto riguarda il carico
utile di comunicazione sia per la
piattaforma del satellite, ideata e
sviluppata alla fine degli anni ’90 e
migliorata attraverso programmi nazionali
e internazionali negli anni successivi.
Il carico utile utilizza 24 trasponditori in
banda Ku e quattro antenne: due ricetrasmittenti destinate rispettivamente alla
copertura dell’America del Nord e di
quella del Sud e due, una trasmittente e
una ricevente, che forniscono la
copertura dell’Europa, dell’Africa del
nord, del medio oriente e dell’Asia
occidentale.
Il satellite è stato progettato, infatti,
principalmente per fornire servizi di
comunicazione tra l’Europa e l’America
ed è quindi un nuovo potente mezzo per
collegare i due continenti e per
permettere a Eutelsat di aumentare la
sua capacità satellitare e la sua
penetrazione nel mercato del continente
americano.
Atlantic Bird 1 è stato progettato
dall’Alenia Spazio per fornire una
diversificata gamma di servizi di
telecomunicazione che includono
connessioni Internet, satellite news
gathering (SNG), trasmissione dati, video
conferenze ecc. Benché il progetto sia
stato particolarmente ottimizzato per tali
connessioni atlantiche (Europa-America),
esso è anche in grado di fornire in
A
Europa una capacità analoga ivi inclusa
quella di broadcast radio/televisivo.
Atlantic Bird 1 offre un’elevata
flessibilità di servizio. Infatti un segnale
ricevuto da un’area di copertura, per
esempio Sud America, può essere
simultaneamente trasmesso in un’altra
area (Nord America o Europa) o su
entrambe. I segnali possono anche
essere ricevuti da entrambe le coperture
e trasmessi in una sola area. Questa
capacità è particolarmente attraente per
il servizio di satellite news gathering
utilizzato dai network televisivi. Infatti
centinaia di stazioni mobili attrezzate con
una antenna di 2.4 m, sono disponibili in
tutta l’area servita (Europa e America)
per riprendere in diretta manifestazioni
sportive, avvenimenti politici o di
cronaca in aree di crisi, e trasmetterli, via
Atlantic Bird1, a una stazione di terra che
può ritrasmetterli in diretta, o registrarli
per una trasmissione differita, sia via
satellite (Direct-to-Home), sia via cavo o
fibra ottica.
Per quanto riguarda il servizio Internet,
Atlantic Bird 1 può esser utilizzato come
mezzo primario o di “back-up” della
struttura terrestre e permette, nel
collegamento transatlantico, una
connessione ad alta velocità con il
“backbone” degli Stati Uniti d’America.
Atlantic Bird 1 è complementato, in
orbita, da altri due satelliti della flotta
Eutelsat per fornire agli utenti un
collegamento transatlantico sicuro e
continuo con elevata capacità di
ridondanza.
La realizzazione e il finanziamento
ella realizzazione del satellite,
Alenia Spazio ha avuto la
responsabilità di:
N
●
gestione del team industriale formato
da numerose aziende nazionali e
estere
progettazione, realizzazione e
integrazione del satellite
● approvvigionamento del lanciatore e
delle operazioni e relativo sistema di
stazioni di terra necessarie per la
●
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I quaderni di Telèma
messa in orbita geostazionaria del
satellite
● gestione di un’assicurazione necessaria
per coprire i rischi dell’iniziativa
manufatturiera, incluso il lancio, e del
funzionamento corretto del satellite
durante la sua vita orbitale
L’iniziativa è stata finanziata da Cofiri
che, in qualità di proprietario del
satellite, ha stipulato, prima dell’inizio
delle attività costruttive, un contratto di
leasing con Eutelsat per l’affitto di tutta
la capacità satellitare per un periodo di
tempo pari a circa il 75% della vita
operativa prevista del satellite (oltre 15
anni).
Alenia Spazio ha ricevuto il contratto
per la realizzazione e la consegna in
orbita del satellite da Cofiri che, durante
questa fase realizzativa, si è avvalsa dalla
consulenza tecnica di Eutelsat per la
supervisione delle attività manifatturiere
industriali.
Il satellite, una volta posizionato nel
punto di stazione geostazionario, è
passato sotto il controllo di Eutelsat sia
per quanto riguarda la verifica continua
del suo stato di salute sia per la gestione
del servizio di comunicazione.
Alenia Spazio rimane responsabile
dell’intero progetto del satellite, al fine di
risolvere qualunque anomalia dovesse
verificarsi e, inoltre, mantiene la
responsabilità della gestione dei rapporti
con l’assicurazione, in qualità di
beneficiario della polizza assicurativa che
copre la funzionalità e le prestazioni del
satellite durante il periodo di vita.
Con Atlantic Bird 1 si è aperta una
nuovo approccio operativo, dove:
● l’impegno dell’operatore è
nell’utilizzare la capacità satellitare solo
quando essa è disponibile in orbita e
funzionante, quindi con un
investimento iniziale nullo;
● la banca d’investimenti anticipa il
danaro necessario alla realizzazione
del satellite a fronte di un impegno
dell’operatore e di una assicurazione
stipulata dal costruttore che copre il
valore del satellite qualora questo non
entri in orbita o presenti dei
malfunzionamenti che ne
pregiudichino l’utilizzazione;
● l’assicurazione assicura il satellite non
solo per la fase di lancio ma anche per
tutta la sua vita orbitale;
● l’azienda manifatturiera riceve un
contratto analogo ai precedenti, ma
deve impegnarsi maggiormente nelle
attività post-consegna non solo per gli
aspetti puramente tecnico-progettuali
ma anche per tutti quelli relativi alla
problematica assicurativa.
La conclusione di questa illustrazione è
così sintetizzabile: a tre anni di distanza
dall’avvio, si può constatare la bontà
della formula adottata essendo
completamente soddisfatti tutti gli attori
che hanno partecipato al progetto.
Atlantic Bird 1, pertanto, può
considerarsi un valido contributo italiano
per il miglioramento delle comunicazioni
satellitari commerciali.
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Guido Morelli
(Alenia Spazio)