Rete satellitare: guida completa a Internet via satellite

Una rete satellitare è un sistema di comunicazione wireless che utilizza uno o più satelliti artificiali per trasmettere dati tra punti diversi della Terra o per collegare utenti e reti terrestri a Internet (Li, 2025; International Telecommunication Union [ITU], 2022).

A differenza delle reti terrestri, nelle quali i dati viaggiano principalmente attraverso cavi, fibra ottica o stazioni radio base, in una rete satellitare una parte del percorso viene effettuata attraverso lo spazio mediante segnali radio.

Le reti satellitari vengono utilizzate per numerosi servizi, tra cui telecomunicazioni, accesso a Internet, trasmissioni televisive, comunicazioni marittime e aeronautiche e collegamenti con aree nelle quali realizzare un’infrastruttura terrestre sarebbe difficile o costoso (ITU, 2022).

Una rete satellitare per l’accesso a Internet comprende generalmente diversi elementi (Li, 2025):

Il satellite non deve quindi essere immaginato come un server che contiene i siti richiesti dall’utente (Li, 2025). 
Svolge principalmente una funzione di comunicazione e inoltro: permette ai dati di attraversare una parte del percorso tra l’utente e la rete terrestre.

Per comprendere il funzionamento, possiamo considerare un utente che utilizza una connessione satellitare per aprire una pagina web.

In una rete satellitare moderna il percorso non deve necessariamente essere sempre utente → satellite → stazione terrestre (Li, 2025).

Una costellazione satellitare è un insieme di satelliti che operano in modo coordinato per fornire copertura e servizi di comunicazione su una determinata area o, in alcuni casi, su gran parte della Terra (Li, 2025; ITU, 2022).

Alcune costellazioni utilizzano infatti collegamenti intersatellitari (Inter-Satellite Links, ISL), attraverso i quali un satellite può comunicare direttamente con altri satelliti della stessa costellazione (Li, 2025). 
I dati possono quindi attraversare una parte della costellazione prima di tornare sulla Terra.

Starlink, una delle reti satellitari più famose, per esempio, utilizza collegamenti ottici basati su laser tra i propri satelliti (Starlink, n.d.-c). 
La rete può quindi scegliere, a seconda della posizione, della disponibilità dei collegamenti e della destinazione, se far scendere il traffico verso una stazione terrestre vicina oppure inoltrarlo attraverso altri satelliti della costellazione prima di raggiungere il suolo.

Un elemento fondamentale per comprendere le reti satellitari è la quota dell’orbita, cioè la distanza alla quale il satellite orbita rispetto alla superficie terrestre (NASA Earthdata, n.d.).

Le orbite possono essere suddivise, in modo semplificato, in tre grandi categorie (Allman et al., 1999; NASA Earthdata, n.d.):

I satelliti GEO percorrono un’orbita circolare sopra l’equatore e impiegano lo stesso tempo della Terra per completare un giro. 
Per questo, osservati dalla superficie, sembrano rimanere fermi nello stesso punto del cielo.

Questa caratteristica è molto utile nelle telecomunicazioni (Allman et al., 1999):

La grande distanza dalla Terra presenta però uno svantaggio: il segnale deve percorrere decine di migliaia di chilometri per raggiungere il satellite e altrettanti per tornare verso la superficie (Allman et al., 1999). 
La propagazione del segnale introduce quindi un ritardo significativo.

I satelliti LEO, al contrario, orbitano molto più vicino alla superficie terrestre. 
La distanza minore riduce il tempo necessario al segnale per viaggiare tra Terra e satellite e permette quindi di ottenere un ritardo inferiore (Allman et al., 1999).
Esiste però una conseguenza importante: un satellite LEO non rimane fermo sopra la stessa zona.

Dal punto di vista dell’utente, il satellite attraversa rapidamente il cielo; il terminale deve quindi seguirne elettronicamente il movimento oppure passare periodicamente a un altro satellite della costellazione.
Per garantire un collegamento continuo è quindi necessario utilizzare costellazioni (Allman et al., 1999).
Starlink utilizza proprio questo principio: invece di affidarsi a pochi satelliti geostazionari molto lontani dalla Terra, utilizza una grande costellazione di satelliti collocati in orbita terrestre bassa, a poche centinaia di chilometri dalla superficie (Starlink, n.d.-c).

Questa scelta permette di ridurre fortemente la distanza percorsa dal segnale. 
Secondo le specifiche pubblicate da Starlink, per gli utenti terrestri il ritardo del servizio si colloca tipicamente nell’ordine di alcune decine di millisecondi, anche se può variare in funzione della posizione, del carico della rete e del percorso seguito dai dati (Starlink, n.d.-b).

La situazione presenta alcune analogie con ciò che avviene nelle reti mobili.
In una rete mobile un dispositivo che si sposta può passare progressivamente da una cella a un’altra. 
In una rete satellitare LEO può accadere qualcosa di concettualmente simile, ma è spesso il satellite a muoversi rapidamente rispetto all’utente (non il cellulare come nelle reti mobili).
Il terminale deve quindi passare periodicamente dalla comunicazione con un satellite alla comunicazione con un altro satellite disponibile.
Questo processo viene chiamato handover satellitare.
L’handover satellitare (o handoff) è il processo con cui una connessione viene trasferita da un satellite, un fascio di copertura o un collegamento a un altro cercando di mantenere la continuità del servizio (Allman et al., 1999).

Nel caso di Starlink, il terminale può avere diversi satelliti disponibili e il sistema seleziona dinamicamente quello più adatto (Li, 2025; Starlink, n.d.-c). 
Poiché i satelliti LEO attraversano rapidamente il cielo, questi cambiamenti possono avvenire molte volte durante il normale funzionamento della connessione.

La copertura di un satellite non viene normalmente descritta attraverso una singola “cella” come nelle reti cellulari terrestri.
Un satellite utilizza antenne che generano uno o più fasci radio (beam).
Ogni beam illumina una determinata area della superficie terrestre, chiamata footprint. 
Un satellite può generare più beam e quindi servire contemporaneamente diverse aree.

Un singolo satellite può produrre più fasci e riutilizzare le proprie risorse radio in zone differenti (Starlink, n.d.-c). 
Nelle costellazioni LEO la configurazione della copertura cambia continuamente perché i satelliti si muovono rispetto alla superficie terrestre.

Per questo motivo la rete deve conoscere costantemente la posizione dei satelliti, dei terminali e delle stazioni terrestri e decidere quali collegamenti utilizzare (Li, 2025).

Anche le antenne utilizzate sono differenti dalle tradizionali parabole satellitari fisse.
I terminali Starlink, per esempio, utilizzano antenne phased array, costituite da numerosi elementi radianti controllati elettronicamente (Starlink, n.d.-c). 
A differenza di un’antenna che deve essere orientata meccanicamente verso il satellite, un’antenna phased array può modificare elettronicamente la direzione del fascio radio senza ruotare continuamente l’intera antenna (Starlink, n.d.-c).
Anche i satelliti Starlink utilizzano antenne phased array e diverse bande di frequenza, mentre i collegamenti tra satelliti possono utilizzare comunicazioni ottiche tramite laser (Starlink, n.d.-c).

Come per le reti mobili, anche le comunicazioni satellitari utilizzano porzioni dello spettro elettromagnetico regolamentate (ITU, 2022). 
Le frequenze disponibili devono essere coordinate affinché sistemi diversi possano funzionare senza produrre interferenze dannose (ITU, 2022).

La qualità del collegamento non dipende però soltanto dalla distanza dal satellite.
Poiché il terminale deve comunicare con oggetti presenti nel cielo, è particolarmente importante che disponga di una visuale sufficientemente libera.
Alberi, edifici, montagne o altre strutture possono ostacolare il percorso del segnale (Allman et al., 1999). 
Nelle costellazioni composte da molti satelliti il sistema può in alcuni casi cambiare satellite per evitare un collegamento temporaneamente ostruito, ma una posizione fortemente chiusa verso il cielo può comunque compromettere la connessione.

Anche le condizioni atmosferiche possono influenzare la propagazione. Pioggia intensa, neve e grandine possono attenuare i segnali radio e provocare temporanei peggioramenti del servizio (ITU, 2023).
La connessione satellitare condivide inoltre una parte della propria capacità tra diversi utenti. 
La velocità disponibile non dipende quindi esclusivamente dalla tecnologia del terminale, ma anche dal numero di utenti serviti, dalla capacità dei satelliti e dei gateway, dalla posizione geografica e dalla congestione della rete (Li, 2025; Starlink, n.d.-b).

Le reti satellitari presentano quindi vantaggi e limiti differenti rispetto alle infrastrutture terrestri.
Il principale vantaggio è la possibilità di raggiungere luoghi nei quali non sono disponibili collegamenti terrestri adeguati (ITU, 2022).

Questo rende le reti satellitari particolarmente interessanti come rete di accesso, cioè come collegamento tra l’utente e l’infrastruttura dell’operatore (Li, 2025).

Non significa però che i satelliti sostituiscano completamente Internet terrestre.
Quando il traffico torna sulla Terra, infatti, può proseguire attraverso punti di presenza, data center, router, dorsali in fibra ottica e altre infrastrutture tradizionali (Li, 2025). 
La rete satellitare costituisce quindi una parte di un sistema di comunicazione più ampio.

Starlink rappresenta un esempio significativo di questa integrazione: il terminale dell’utente comunica con la costellazione satellitare, ma la costellazione è a sua volta collegata a una rete terrestre di gateway e punti di presenza che permettono di raggiungere Internet (Li, 2025; Starlink, n.d.-c).

Infine, reti mobili e reti satellitari possono integrarsi per estendere la connettività anche in aree non raggiunte dalle normali stazioni radio base (3rd Generation Partnership Project [3GPP], 2024).
La comunicazione satellite-to-phone, chiamata anche Direct-to-Device (D2D), è una comunicazione in cui un normale telefono cellulare comunica direttamente con un satellite, senza passare prima da una stazione radio base terrestre (3GPP, 2024; Starlink, n.d.-a).
Il satellite svolge quindi, in parte, un ruolo simile a quello di una stazione radio base nello spazio.

Starlink Direct to Cell è un esempio di questo tipo di tecnologia: alcuni satelliti Starlink funzionano come stazioni radio base nello spazio e possono collegarsi direttamente a telefoni cellulari compatibili (Starlink, n.d.-a).
In questo caso reti mobili e reti satellitari non sono più sistemi completamente separati, ma possono diventare parti integrate della stessa infrastruttura di comunicazione (3GPP, 2024).