Negli ambiti privi di infrastrutture di rete, la piattaforma satellitare ad orbita bassa (320 - 1300 km) StarLink consente di ottenere una connettività internet con caratteristiche prestazionali più che soddisfacenti.
Il sistema rappresenta attualmente la soluzione più economica e risolutiva a disposizione degli enti e delle organizzazioni di soccorso per accedere in tempo reale ad un efficace mezzo comunicativo in qualsiasi area di intervento (terrestre o marittima) e indipendentemente dalle condizioni di criticità ambientale.
Esistono diversi piani contrattuali in funzione della tipologia di servizio. Le postazioni possono essere di tipo fisso, rilocabile e anche mobile per l'utilizzo su veicoli o imbarcazioni.
Il kit utente rilocabile (secondo CER quello maggiormente adatto tecnicamente ed economicamente agli utilizzi di protezione civile da parte di OdV) è costituito da una antenna rettangolare, di dimensioni e peso contenuti (50 x 30 cm - 4,5 kg), da un router wifi e da accessori quali una base metallica e un cavo Ethernet lungo 23 m cablato con connettori stagni propietari.
L'attivazione del sistema risulta semplice e non richiede particolari competenze tecniche.
Analizziamo rapidamente l'architettura del sistema e le caratteristiche del terminale utente:
Starlink è una piattaforma satellitare costituita attualmente da 3.500 microsatelliti (12.000 a progetto finito) per l'accesso globale alla connettività internet. L'altezza orbitale di 550 km consente collegamenti con latenze dell'ordine dei 40 ÷ 70 ms, di poco superiori o equiparabili alla connettività terrestre, con valori medi riscontrati del data rate comprese tra i 50 e i 200 Mbps per il piano di servizio Mobile-Regionale qui analizzato.
L'antenna del terminale utente è del tipo phased array, ovvero un sistema di elementi multipli in cui la direzione finale di radiazione viene gestita elettronicamente, escludendo in tal modo la necessità di una continua rotazione meccanica verso i satelliti orbitanti. All'interno sono presenti anche ulteriori circuiti, tra questi la parte ricetrasmittente del sistema (frequenze uplink 14.0-14.5 GHz e downlink 10.7-12.7), il GPS, il modem e la motorizzazione per il dispiegamento e l'orientamento automatico del piatto verso la zona più favorevola al servizio.
Il router Starlink funziona solo a 220 Vca ed incorpora un doppio access point wifi (2,4 e 5 GHz) e un alimentatore a 48 Vdc. La porta WAN del router contiene quindi anche la tensione PoE di alimentazione dell'antenna, che viene collegata per mezzo di un cavo LAN STP CAT5e con cablaggio non standard. Il router prevede una sola connessione via wifi, ma può essere integrato con una porta Ethernet mediante l'impiego di una interfaccia opzionale.
Il terminale utente Starlink risulta estremamente semplice da avviare e non richiede particolari competenze tecniche. Fornita l'alimentazione elettrica al router, il sistema acquisisce la posizione GPS e dispone automaticamente l'antenna verso la porzione di cielo con maggior servizio satellitere. La gestione del terminale avviene per mezzo della apposita APP installata su uno smartphone da collegare via wifi al router.
In mancanza di rete elettrica l'alimentazione del sistema satellitare, che ha un assorbimento medio di 75W (120W con riscaldatore neve acceso) può avvenire sostanzialmente in tre modi:
- generatore di corrente
- inverter 12 Vdc - 220 Vca
- convertitore 12Vdc - 48 Vdc.
1: Generatore di corrente:
Un generatore professionale (che prevede un servizio continuativo) portatile, 4 tempi silenziato con regolazione ad inverter di circa 1.000 VA, è sicuramente in grado di alimentare l'impianto Starlink e contemporaneamente altre apparecchiature, come ad esempio un paio di notebook e un sistema radio da allestire in locale e che richiede eventualmente la connessione satellitare al proprio network (nel nostro caso la Base Station TETRA). Con il 50% della potenza erogata, ovvero circa 500 VA, sufficienti per i servizi di cui sopra, il funzionamento continuo del generatore è di oltre 6 ore, con un consumo di carburante di circa 2,5 litri pari al volume del serbatoio. Il peso di un generatore di questo tipo è di circa 15 kg e partanto si presta ad un trasporto agevole in tutte le situazioni. Questa sorgente di energia elettrica non richiede nessuna modifica hardware alla postazione Starlink.
2: Alimentazione attraverso Inverter:
E' sicuramente il sistema più semplice e vantaggioso nelle situazioni di breve durata. Non richiede modifiche hardware di nessun tipo e consente di alimentare contamporaneamente anche altri utilizzatori, come ad esempio un notebook. La sorgente di alimentazione è rappresentata da una batteria necessariamente con tecnologia GEL da 12V che potrà essere di circa 75 Ah per un funzionamento autonomo di circa 6 - 8 ore. Alla batteria sarà collegato un inverter professionale ad onda pura in 12 Vdc - out 220 Vca avente potenza di circa 300 W e rendimento superiore all'85%. Da scartare gli inverter ad onda modificata perchè generano rumore e possono facilmente compromettere il rendimento della trasmissione satellitare. Per aumentare l'autonomia energetica, la batteria potrà essere mantenuta in carica direttamente da un pannello fotovoltaico professionale "tipo folded" da 80-100 W oppure da altra sorgente di ricarica.
3: Alimentazione attraverso convertitore
Il cuore del sistema satellitare Starlink è senza dubbio rappresentato dall'antenna, che come già affermato, contiene anche le sezioni RF e I/O. L'alimentazione è fornita dal router originale attraverso PoE a 48Vcc. Questa tensione è ricavabile direttamente anche da una sorgente 12 V, come una batteria, impiegando un convertitore 12-48 Vcc. La soluzione offre alcuni vantaggi rispetto alle precedenti, perchè consente la sostituzione del router originale con uno di tipo industriale alimentabile a 12V. La sostituzione del router pone tuttavia alcune problematiche poichè da prove fatte non tutti i modelli rispondono con prestazioni analoghe, è quindi necessario effettuare preventivaente le necessarie verifiche. Il rendimento elettrico finale è in ogni caso superiore, anche se di poco, per il minor autoconsumo delle apparecchiature.
In rete sono proposti diversi schemi che prevedono la modifica dei cavi originali e l'utilizzo di convertitori di dubbia qualità. Gli usi di protezione civile del sistema, richiedono tuttavia una configurazione di tipo professionale in grado di offrire garanzie di buon funzionamento. Lo schema proposto quindi non effettua modifiche sui cavi originali e la scelta delle apparecchiature ricade solo sulla tipologia industriale.
Hardware
Generatore di Corrente
- Watt di esercizio: 1.000 W
- Watt di picco: 1.200 W
- Motore: 4 tempi benzina (E10) 57 cc OHV, raffreddato ad aria
- Corrente di esercizio: 4,3 A
- Corrente massima: 5,2 A
- Tensione CA: 230 V con regolazione ad inverter
- Frequenza CA: 50 Hz con regolazione ad inverter Hz
- Livello rumore (8 metri e 25% carico): 58 dB
- Capacità serbatoio carburante: 2,4 L
- Autonomia al 25% della potenza di esercizio: 7 ore
- Autonomia al 50% della potenza di esercizio : 6 ore
- dimensioni L:42 P:24 A:40 cm
- Peso: 14 kg con serbatoi pieni
- Uscite elettriche: 1 uscita da 230 V e 16 ampere; 2 prese USB
- Prezzo: euro 450,00
Inverter ad onda pura
- Potenza continua a 25 °C (1) 375 VA
- Potenza continua a 25 °C / 40 °C 300 W / 260 W
- Potenza di picco 700 W
- Frequenza 50Hz +/- 0,1 % Tensione CA in uscita 230 Vca +/- 3 %
- Intervallo tensione di ingresso CC 9,2 – 17 V
- Arresto per bassa CC (regolabile) 9,3 V 18,6 V regolabile
- Riavvio e allarme per bassa CC (regolabile) 10,9 V 21,8 V regolabile
- Rilevamento batteria carica (regolabile) 14,0 V 28,0 V
- Efficienza massima 89 %
- Consumo a carico zero 5,6 W
- peso: 3 kg
- Dimensioni (a x l x p) 86 x 165 x 260 mm
- Prezzo: euro 150,00
Batteria GEL
Resistenza interna 9 mΩ- Corrente di cortocircuito 1414 A
- Tecnologia Piombo-gel
- Tensione 12 V
- Capacità 65 Ah
- Tipo polo G-M6
- Collegamento Vite M6
- L x A x P: 353 x 190 x 175 mm
- Peso 23 kg
- Prezzo: euro 400,00
Regolatore di carica
Valutazione della carica 6 ampere- Massimo. Tensione a circuito aperto FV (Voc) 30 volt
- Tensione nominale della batteria 12V
- Autoconsumo 2-7 mA
- Tensione minima della batteria 0 V
- Precisione della tensione +/- 150 mV
- Intervallo operativo di temperatura da -40°C a +70°C
- Approvato per l'uso in aree pericolose: Classe 1
- Prezzo: euro 100,00
Pannello fotovoltaico
Potenza: 100W- Tensione di funzionamento: 15,4 V
- Corrente: 6,0 A
- Dimensioni Piegato: 355,2 x 342,9 x 68,6 (mm)
- Dimensioni Aperto: 1.879,6 x 1.379,2 (mm)
- Peso 2,1 kg
- Tecnologia:Silicio amorfo su substrato di poliimmide
- Quantità minima di luce: 10.000 lux (giornata nuvolosa)
- Prezzo: euro 1.500,00
Convertitore 12 - 48 Vdc
- Tensione nominale in uscita: 48 Vdc
- Corrente nominale in uscita: 2,1 A
- Potenza Nominale: 100,8 W
- Range tensione in ingresso: 9 - 18 Vdc
- Efficenza 88,5%
- Dimensioni: 32x125.2x102mm
- Isolamento 4k I/O
- Protezioni: Cortocircuito / Sovraccarico / Sovratensione / Surriscaldamento / Ingresso a polarità inversa / Ingresso sottotensione
- Prezzo: euro 80,00
Adattatore RJ45 e PoE injector
interfaccia SPX dishy v2 (lato router), RJ45- Piedinatura RJ45 T568B
- Compatibilità velocità di rete 10/100/1000 MB/sec
- Temperatura di esercizio da -20 a +55 °C
- Umidità operativa 10 - 90% (senza condensa)
- Iniezione PoE ad alta potenza a 4 coppie
- Piedinatura: +V: 1,2,3,6 -V: 4,5,7,8
- Compatibile: 10/100/1000 Mb/s
- Protezione contro le sovratensioni
- Può essere utilizzato come splitter PoE in caso di connessione inversa
- Prezzo: euro 120,00
Router
Velocità dati massima wireless 5 GHz 1200Mbit/sec- Standard wireless a 5 GHz 802.11a/n/ac/ax
- Guadagno dell'antenna 4 dBi per 5 GHz
- Velocità dati massima wireless 2,4 GHz 574 Mbit/sec
- Standard wireless a 2,4 GHz 802.11b/g/n/ax
- Guadagno dell'antenna dBi 4,5 per 2,4 GHz
- Porte Ethernet 10/100/1000 n 5
- Numero di porte Ethernet 1G con uscita PoE 1
- Alimentazione 12-28 Vdc
- Consumo energetico massimo 27 W
- Prezzo: euro 100,00
Splitter 12 Vdc
Tensione di esercizio: 3. 0 dc 36V- Corrente di esercizio continuo: 30A
- Corrente di esercizio di picco: 45A
- Dimensionale: 74 x 74 x13 mm
- Peso: 65g
- Prezzo: euro 40,00
Esempio pratico testato favorevolmente da Communications Emergency Rescue
