ระบบสื่อสารดาวเทียม (Satellite Communication Systems) โดย พ.ท.รศ.ดร. เศรษฐพงค์ มะลิสุวรรณ (Settapong Malisuwan)

August 4, 2006 by · 13 Comments · Uncategorized

โดย
พ.ท.รศ.ดร. เศรษฐพงค์ มะลิสุวรรณ
อนุพนธ์ บริบูรณ์
www.guru-ict.com
กรุณาอ้างถึงเอกสารอ้างอิง ด้านล่างของบทความนี้ด้วย

ความแตกต่างของดาวเทียมสื่อสารที่ต่างจากดาวเทียมอื่นๆ คือมันสามารถทวนสัญญาณที่มี payload จำนวนของสัญญาณวิทยุที่รับ / ส่ง นั้นซึ่งเป็นที่รู้จักโดยทั่วไปว่า ทรานสปอนเดอร์ ( Transponders ) ตัวทรานสปอนเดอร์นี้จะทำการทวนสัญญาณเพื่อให้คลื่นสัญญาณวิทยุที่รับมาจาก on-board ของดาวเทียม มาประมวลผลและส่งสัญญาณไปยังสถานีภาคพื้นได้ โดยทั่วไป ทรานสปอนเดอร์ถูกกำหนดจากความสามารถสูงสุดของแบนด์วิดท์ ( Bandwidth ) ไว้ที่ 36 , 54 หรือ 72 MHz สำหรับบน Ku-band และความถี่อื่นๆ นั้นได้แจกแจงขนาดของแบนด์วิดท์บนตัว ทรานสปอนเดอร์ในตาราง 1 โดยทรานสปอนเดอร์สามารถใช้ประโยชน์จากการถ่ายทอดสัญญาณที่มีประสิทธิภาพในการปล่อยพลังงานออกมาในรูปของคลื่นสัญญาณ ( 40 dBW ถึง 54 dBW หรือ 10,000 W ถึง 250,000 W ) และมันมีความสามารถในการประมวลผล on-board
สมัยก่อนทรานสปอนเดอร์ไม่เป็นอะไรที่ซับซ้อนมากนักและมันประกอบด้วยระบบรองจำนวนน้อย : ที่จานสายอากาศเครื่องรับมี LNA ในด้านรับ จากนั้นเปลี่ยนความถี่และส่งสัญญาณไปให้ HPA ซึ่งเป็นการทำงานพื้นฐานของทรานสปอนเดอร์ที่ต้องการเพียงแค่รับและแปลงคลื่นสัญญาณไฟฟ้าให้ผ่านไปที่สายอากาศด้าน Rx ในการขยายนั้นมันทำในส่วน LNA โดยเปลี่ยนความถี่ ( down convert ) และป้อนคลื่นสัญญาณไปยัง HPA หลังจากนั้นก็ถ่ายทอดสัญญาณผ่านไปที่สายอากาศด้าน Tx ซึ่งเป็นรูปแบบการทำงานของทรานสปอนเดอร์นั้นคือ ความสามารถในการทวนสัญญาณ ( Repeater หรือ Bent-Pipe ) ของดาวเทียม ซึ่งแสดงให้เห็นในรูปที่ 2.4
แต่ดั้งเดิมการทวนสัญญาณในดาวเทียมมันซับซ้อนในการรับรู้ว่ามีหลายอย่างก่อให้เกิดผลกระทบที่สามารถนำไปใช้ในการรับสัญญาณ ( non-linearity , การล่าของสัญญาณ : delay , การบิดเบือนของสัญญาณ : distortion ) แต่ทุกครั้งมันเกี่ยวกับความถี่และกำลังส่ง แต่สัญญาณก็ไม่พร้อมที่จะยอมรับ ทรานสปอนเดอร์ไม่มีทางรับรู้สิ่งต่างๆ ที่แตกต่างในสัญญาณได้ bent-pipe ในทรานสปอนเดอร์เกือบจะมองผ่านได้ง่ายๆ ถึงการใช้ เมื่อมองย้อนกลับไปแล้ว โดยพื้นฐานไม่แตกต่างในการส่งข้อมูล ( information ) และก็ไม่แตกต่างในการลำดับสัญญาณ ดังนั้นมันจึงเป็นการเริ่มต้นการทวนคลื่นสัญญาณ ดาวเทียมในปัจจุบันมีแอพพลิเคชั่น ( Application ) ที่เพิ่มมากขึ้นแต่คงจะไม่เพียงพอสำหรับเครือข่ายดาวเทียมที่ใช้ดิจิตอลแพ็คเกจ ( digital packet )

ตารางที่ 1 ตัวอย่างพารามิเตอร์ดาวเทียมแบบ Fixed Satellite Service ( FSS )

Frequency band Satellite EIRP Satellite G/T Transponder Bandwidth
C band 36 ถึง 40 dBW -3 ถึง 2 dB/K 36 MHz
Ku band 45 ถึง 50 dBW 0 ถึง 5 dB/K 36 , 54 , 72 , 108 MHz
Ka band ( กรณี OBP ) 55 ถึง 60 dBW 4 ถึง 9 dB/K 36 , 54 , 108 MHz
V band > 50 dBW > 5 dB/K 36 , 54 , 108 MHz

การใช้งานดาวเทียมกับระบบโทรศัพท์ ( Satellite Telephony )
การนำระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมมาใช้งานกับระบบโทรศัพท์นั้นสามารถแบ่งได้เป็นสองส่วนได้แก่
1. นำไปใช้เชื่อมโยงระหว่างชุมสายโทรศัพท์ขนาดใหญ่เพื่อเป็น Trunk ขนาดใหญ่ สำหรับรองรับปริมาณการใช้โทรศัพท์ระหว่างชุมสายหรือเป็นระบบสำรองสำหรับระบบส่งสัญญาณภาคพื้นดินอื่น เช่น ระบบไมโครเวฟ และระบบไฟเบอร์ออฟติก เป็นต้น ซึ่งเทคโนโลยีที่สามารถใช้ได้คือระบบ TDMA ( Time Division Multiple Access ) หรือระบบ SCPC ( Single Channel Per Carrier ) เป็นต้นที่สามารถรองรับการใช้งานได้เป็นจำนวนมาก เช่น ระบบที่มีความเร็ว 2 Mbps เป็นต้น
2. ระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมได้นำระบบ SCPC DAMA ( Demand Assigned Multiple Access ) มาใช้งานกับระบบโทรศัพท์ ซึ่งเป็นการใช้ช่องสัญญาณดาวเทียมเฉพาะเวลาที่มีการใช้โทรศัพท์ทำให้ประหยัดการใช้ช่องสัญญาณดาวเทียมได้มาก เพื่อรองรับผู้ใช้โทรศัพท์เป็นจำนวนมาก ระบบนี้ได้ถูกนำไปใช้สำหรับการสื่อสารกับบริเวณพื้นที่ห่างไกล ( Rural Area ) ซึ่งระบบโทรศัพท์ธรรมดาไม่สามารถให้บริการได้ เช่น ในชนบท ตามหมู่เกาะต่างๆ เป็นต้น นอกจากนี้ระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมชนิด SCPC DAMA ยังสามารถนำมาสร้างระบบเครือข่ายโทรศัพท์เพื่อใช้งานภายในองค์กรที่มีสาขาอยู่ในที่ห่างไกล การทำงานของระบบโทรศัพท์สามารถทำได้โดยการเชื่อมโยงระบบตู้สาขา ( PBX ) เข้าด้วยกัน โดยผ่านอุปกรณ์ Voice Codec ทำการแปลงสัญญาณเสียงให้เป็นข้อมูลดิจิตอลเพื่อส่งข้อมูลผ่านระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมไปยังสถานีปลายทางต่อไป
การสื่อสารระบบโทรศัพท์ผ่านดาวเทียมต้องใช้เวลาในการส่งสัญญาณขึ้นไปยังตัวดาวเทียมเป็นผลให้การใช้งานระบบโทรศัพท์ผ่านดาวเทียมเกิดปัญหามีเสียงก้อง เนื่องมาจากการหน่วงเวลาของดาวเทียมสื่อสารในปัจจุบัน ดังนั้นในระบบโทรศัพท์ผ่านดาวเทียมทั่วไปจึงต้องมีอุปกรณ์ป้องกันเสียงก้อง ( Echo Canceller ) เป็นส่วนประกอบสำคัญเสมอ
สำหรับการใช้งานโทรศัพท์ผ่านดาวเทียมในปัจจุบันนั้นรองรับการใช้งาน VoIP ได้หลายโปรโตคอล เช่น H.323 , SIP และ MGCP โดยขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ปลายทาง ( User Terminal ) ที่ได้รวมโมเด็มสำหรับการส่งสัญญาณผ่านดาวเทียมและ VoIP Processing เพื่อให้สามารถเชื่อมต่อกับโทรศัพท์พื้นฐานทั่วไปได้โดยตรงและสามารถรับ-ส่งข้อมูลได้ในเวลาเดียว ซึ่งสามารถต่อเข้ากับชุดอุปกรณ์ VoIP ที่มีอยู่ทั่วไปได้ เช่น IP Phone , IP PABX

ระบบสื่อสารดาวเทียมเคลื่อนที่ ( Mobile Satellite Systems : MSS )
MSS เป็นระบบสื่อสารดาวเทียมที่ครอบคลุมพื้นที่ห่างไกลกันให้สามารถสื่อสารได้ ด้วยการใช้งานที่คล่องตัวทั้งยังสามารถเคลื่อนย้ายได้ จึงเป็นสถานีดาวเทียมภาคพื้นที่มีการนำไปประยุกต์การให้บริการติดต่อสื่อสาร เช่น การใช้งานโทรศัพท์บนเครื่องบินหรือบนพื้นดิน , การสื่อสารข้อมูล , การกำหนดตำแหน่งของพิกัด , การสื่อสารกับเรือเดินสมุทร , รถถ่ายสดผ่านดาวเทียม เป็นต้น
ระบบ MSS ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้งานความถี่ในช่วง L band การนำความถี่กลับมาใช้ใหม่ ( Frequency reuse ) ( ขออธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคนิคการใช้ความถี่ซ้ำ เนื่องจากย่านความถี่ซึ่งใช้ในการสื่อสารดาวเทียมค่อนข้างมีจำกัด ดังนั้นเพื่อให้การสื่อสารดาวเทียมมีการใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพจึงถูกออกแบบให้สามารถใช้งานความถี่เดียวเดียวกันและพร้อมกันได้ โดยการส่งสัญญาณที่มีความถี่เดียวกันในทิศทางหรือแกนที่ต่างกันจะทำให้การรบกวนมีน้อยมาก เช่น ดาวเทียมสื่อสารภายในประเทศจะใช้ Linear Polarization ซึ่งมีการส่งสัญญาณให้วิ่งไปในแนวตั้ง ( Vertical Polarization ) และแนวนอน ( Horizontal Polarization ) พร้อมๆ กัน ส่วนดาวเทียมระหว่างประเทศ เช่น INTELSAT จะใช้วิธีการส่งสัญญาณเป็นลักษณะ ( Circular Polarization ) โดยมีทิศทางการส่งสัญญาณหมุนเป็นเกลียวเวียนซ้ายตามเข็มนาฬิกา ( LHCP ) หรือหมุนขวาทวนเข็มนาฬิกา ( RHCP ) จะทำให้สัญญาณที่ใช้ความถี่เดียวกันไม่เกิดการรบกวนซึ่งกันและกัน) สำหรับ L band ที่มีแบนด์วิดท์แคบจำเป็นต้องใช้จานสายอากาศของดาวเทียมที่มีจำนวนบีมมากๆ ( Multibeam Satellite Antenna ) ระบบ MSS ใช้ความถี่ L band ที่มีแบนด์วิดท์ 14 MHz การติดต่อสื่อสารขาขึ้น ( Uplink ) จะใช้ความถี่ช่วง 1646.5 – 1660.5 MHz และการติดต่อสื่อสารขาลง ( Downlink ) จะใช้ความถี่ช่วง 1545 – 1559 MHz ( 1.6 / 1.5 GHz ) ทำให้สามารถนำความถี่ที่ใช้ไปแล้วกลับมาใช้ใหม่ได้โดยการใช้บีม ( Beam ) หลายๆ บีม แต่ละบีมจะห่างกันมากกว่าช่วงกว้างของบีม ( Beamwidth ) เพื่อที่จะได้ค่า C/I ( Carrier-to-Interference Ratio ) ที่เหมาะสม โดยตารางที่ 2 จะแสดงให้เห็นถึงการแบ่งความถี่ของระบบดาวเทียม
เครือข่าย MSS ทำงานในย่านความถี่ L band ( 1.6 / 1.5 GHz ) และ Ku band ( 14 / 12 GHz ) ระบบ MSS ส่วนมากทำงานในรูปแบบ Star ซึ่งมีสถานีกลาง ( Hub Station ) ซึ่งการติดต่อสื่อสารทุกครั้งจะต้องผ่านสถานีกลาง ดังนั้น องค์ประกอบของเครือข่าย MSS ซึ่งมีเทอร์มินัลเคลื่อนที่ ( Mobile Terminals ) , สถานีกลาง ( Hub Station ) ซึ่งอาจจะเป็น Base Station หรือ Gateway และศูนย์ควบคุมเครือข่าย ( Network Control Center : NCC ) สถานีกลางและศูนย์ควบคุมเครือข่ายจะทำงานในย่านความถี่ Ku band โดยใช้จานสายที่มีอัตราขยายประมาณ 15 – 22 dB และเทอร์มินัลเคลื่อนที่ทำงานในย่านความถี่ L band นอกจากนี้บีมที่กว้างของจานสายอากาศนี้จะทำให้การสื่อสารดาวเทียมในระบบที่มีดาวเทียมหลายๆ ดวงเป็นไปได้ง่ายขึ้น โดยที่ดาวเทียมหลายๆ ดวงนี้จะใช้เทคนิคที่ดาวเทียมแต่ละดวงจะใช้วงโคจรร่วมกันซึ่งมีความจำเป็นมากในระบบที่มีความต้องการใช้ ( traffic ) ที่สูง
สัญญาณที่ได้รับจากสถานีเคลื่อนที่ ( Mobile Terminal ) จะมีส่วนประกอบหลัก 2 ส่วนคือ Direct Component คือ สัญญาณที่ได้รับโดยตรงจากดาวเทียมถึงสถานีเคลื่อนที่ และ Ground Reflected Component โดยทั่วไปแล้วผลของค่านี้จะสามารถละเลยได้

ตารางที่ 2 การจัดสรรปันส่วนความถี่ดาวเทียม ( ความถี่เป็น GHz )

Band Uplink Downlink Satellite Service
VHF
VHF

L band

S band

C band
X band
Ku band

Ka band
Q
V
0.3120 – 0.315
0.8210 – 0.825
0.8450 – 0.851
1.610 – 1.6138
1.6138 – 1.6265
1.6265 – 1.6605

2.110 – 2.120

5.9 – 6.4
7.9 – 9.4
14.0 – 14.5

27 – 31
50 – 51 0.137 – 0.138
0.387 – 0.390
0.866 – 0.870
0.890 – 0.896

1.6138 – 1.6265
1.525 – 1.535 and 1.545 – 1.559
1.575
1.227
2.290 – 2.300
2.4835 – 2.500
3.7 – 4.2
7.25 – 7.75
11.7 – 12.2
12.2 – 12.7
17 – 21
40 – 41
54 – 58 and 59 – 64 Mobile
Mobile
Mobile
Mobile
Mobile , Radio Astronomy
Mobile LEO
Mobile
Global Positioning System
GPS
Deep-space research
Mobile
Fixed ( FSS )
Military ( U.S. )
FSS
Direct Broadcast ( BSS )
Unassigned
Fixed
Intersatellite

เมื่อไม่นานมานี้ระบบดาวเทียมจำนวนมากถูกใช้ในวงโคจรระดับต่ำ ( Low Earth Orbit : LEO ) ในชื่อโครงการ Iridium ที่ใช้ดาวเทียมจำนวน 77 ดวง เป็นเครือข่ายเชื่อมโยงให้ครอบคลุมพื้นที่ทั่วโลก แต่ภายหลังลดลงเหลือแค่ 66 ดวง { หมายเหตุ ชื่อ Iridium นั้นทางบริษัทหวังให้เป็นธาตุที่ 77 ในเมื่อลดดาวเทียมลงเหลือ 66 ก็น่าจะเปลี่ยนชื่อเป็น dysprosium ซึ่งเป็นธาตุที่ 66 } ภายใต้การพัฒนาของ Motorola เป็นโครงการสำหรับการสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุผ่านดาวเทียมระหว่างประเทศ โดยดาวเทียมจะเป็นตัวเชื่อมเครื่องลูกข่ายเข้ากับสถานีภาคพื้นดิน ( Gateway ) เครื่องลูกข่ายเป็นเสมือนสถานีภาคพื้นดินชนิดหนึ่งที่มีขนาดเล็กเท่ากับโทรศัพท์มือถือ เพื่อใช้สำหรับบริการโทรศัพท์เคลื่อนที่และเพจจิ้ง ที่สามารถใช้งานได้ตั้งแต่ปลายปี 1998 ระบบ Iridium ใช้หลักการเดียวกับระบบโทรศัพท์แบบรังผึ้ง ( Cellular Telephone ) โดยแบ่งพื้นที่โลกออกเป็นบริเวณให้บริการย่อยหรือที่เรียกว่า เซล ( Cell ) โดยดาวเทียม Iridium 1 ดวง จะส่งสัญญาณวิทยุเป็นกลุ่มย่อยเล็กๆ ( Spot Beam ) จำนวน 48 ลำลงครอบคลุมพื้นที่ให้บริการเป็นเครือข่ายเซล ( Cellular ) ได้ถึง 37 เซล โดยเซลนี้จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 672.3 กม. ดังนั้นจึงต้องใช้ดาวเทียมจำนวน 66 ดวง เพื่อให้จำนวนเซลครอบคลุมพื้นที่ได้ทั่วโลก ซึ่งดาวเทียมทั้ง 66 ดวงจะโคจรในแนวขั้วโลกเหนือและใต้ ที่ระดับความสูงความประมาณ 765.8 กม. เหนือพื้นโลก มีวงโคจรอยู่ 6 วงโคจรแต่ละวงมีดาวเทียมอยู่ 11 ดวง วงโคจรแต่วงจะห่างกันเป็นมุม 27 องศา ส่วนวงที่ 1 และวงที่ 6 จะโคจรห่างกัน 17 องศา ดาวเทียมแต่ละดวงมีกำลังส่งเฉลี่ยประมาณ 500 W ความถี่ที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารของดาวเทียม Iridium อยู่ในย่าน L band ดาวเทียมดวงที่อยู่ใกล้กันจะมีช่องสัญญาณได้ 2,400 ช่อง ส่วนสถานีภาคพื้นดิน ( Gateway ) ใช้ความถี่ด้านส่งสัญญาณขาขึ้น ( Uplink ) 27.5 – 30.0 GHz และความถี่ของสัญญาณขาลง ( Downlink ) 18.8 – 20.2 GHz โดยมีแบนด์วิดท์ทั้งด้านขาขึ้นและขาลงเท่ากับ 100 MHz มีจำนวนช่องสัญญาณ 2,880 ช่อง สำหรับสถานีภาคพื้นดินจะเป็นส่วนเชื่อมต่อเข้ากับชุมสายสาธารณะ เช่น โทรศัพท์ตามบ้าน โทรศัพท์เซลลูล่าร์เดิม โดยตามโครงการแล้วสถานีภาคพื้นดินจะมี 20 สถานีกระจายอยู่ทั่วโลก แต่ในภายหลังถูกถอดออกจากธุรกิจ
อีกระบบคือ Globalstar ที่ใช้ระบบดาวเทียม 48 ดวง ถูกพัฒนาโดย Loral Qualcomm เพื่อสร้างเครือข่ายดาวเทียม LEO เพื่อให้บริการเสียงและข้อมูล ( Voice / Data ) โดยใช้อุปกรณ์เครื่องรับส่งขนาดมือถือหรือติดตั้งบนยานพาหนะและรับส่งสัญญาณโดยตรงจากดาวเทียม LEO ระบบของ Globalstar ที่เสนอนั้นสามารถที่จะเชื่อมโยงเข้ากับระบบสื่อสารโทรศัพท์ซึ่งเป็นระบบที่ให้บริการอยู่ทั่วไปได้ ระบบ Globalstar จะใช้ดาวเทียมในเบื้องต้น 24 ดวง ส่งขึ้นไปอยู่ที่ตำแหน่งต่างๆ ใน LEO มีพื้นที่ให้บริการครอบคลุมทั่วประเทศสหรัฐอเมริกา โดยสามารถให้บริการแก่ผู้ใช้อย่างน้อย 5,000 คน ที่ใช้งานพร้อมกันแต่เมื่อเพิ่มดาวเทียมเป็น 48 ดวง จะสามารถตอบสนองการใช้งานสำหรับ 100,000 คน ให้สามารถใช้งานได้พร้อมๆ กัน Globalstar จะมีระบบชุมสายโทรศัพท์ที่จะติดตั้งอยู่ภาคพื้นดินทั้งหมด โดยมีดาวเทียมทำหน้าที่เป็นสถานีทวนสัญญาณ ( Repeater ) เท่านั้น ซึ่งชุมสายภาคพื้นดินนี้จะเชื่อมระบบ Globalstar เข้ากับระบบโทรคมนาคมทางภาคพื้นดินเดิมที่มีอยู่แล้ว ตามโครงการ Globalstar จะใช้ความถี่ S และ L bands ( 2.5 / 1.5 GHz ) ในการรับส่งสัญญาณ ตัวดาวเทียมจะลอยอยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 1,390 กม. ซึ่งดาวเทียมทั้ง 48 ดวง จะถูกจัดให้อยู่ในวงโคจรจำนวน 8 วงโคจร โดยแต่ละวงโคจรจะมีดาวเทียม 6 ดวง โดยให้มีระยะห่างเชิงมุมระหว่างดาวเทียมเท่าๆ กัน ดาวเทียมดวงหนึ่งจะโคจรครบรอบทุกๆ 114 นาที เครื่องลูกข่าย ( User Terminal : UT ) ที่อยู่ ณ ตำแหน่งใดก็ตามบนพื้นผิวโลก จะถูกสาดส่องครอบคลุมด้วยลำคลื่นหรือบีมจำนวน 16 บีมจากจานสายอากาศของดาวเทียมดวงหนึ่งๆ ขณะที่ดาวเทียมดวงนั้นมีการเคลื่อนที่ผ่านเหนือโลก ณ จุดนั้น สำหรับเครื่องลูกข่ายจะถูกรองรับการให้บริการโดยดาวเทียมดวงหนึ่งนาน 10-15 นาที ก่อนที่ดาวเทียมดวงนั้นจะผ่านพ้นไป กระบวนการของการส่งต่อช่องสัญญาณระหว่างบีมภายในดาวเทียมดวงหนึ่งหรือระหว่างดาวเทียมด้วยกัน จะต้องเป็นไปอย่างราบเรียบไม่ให้มีการตัดขาดของการติดต่อเกิดขึ้น การโคจรของดาวเทียมจะเอียงทำมุม 52 องศา กลุ่มดาวเทียมจะถูกออกแบบให้มีการครอบคลุมมากที่สุดในพื้นที่ละติจูดกลาง ( Temperate areas ) ซึ่งจะทำให้เห็นดาวเทียมได้อย่างน้อยที่สุด 2 ดวงพร้อมๆ กัน ทำให้ได้คุณสมบัติที่เรียกว่า Path Diversity ( คุณสมบัติการติดต่อได้หลายเส้นทาง ) แต่ในพื้นที่ที่เกินละติจูด 60 องศา ขึ้นไป ความหนาแน่นของการครอบคลุมจะลดลงจนถึงขั้นไม่มีเลยในบริเวณแถบขั้วโลก ซึ่งระบบ Globalstar นั้นพัฒนาและสามารถใช้งานได้เรียบร้อยแล้ว แต่ถูกกล่าวหาในทางการเงินถึงอุปสรรคในการยิงดาวเทียม ซึ่งในรูปที่ 2.8 นี้เป็นโครงสร้างระบบเครือข่ายทั้งหมดของ Globalstar
สำหรับระบบอื่นๆ เช่น Odyssey , Ellipsat , Starnet , Orbcomm เป็นต้น ได้ถูกพัฒนาอยู่บ้าง ถึงแม้ว่าเบื้องต้นแล้วเป็นสิ่งที่น่าตื่นเต้นสำหรับการให้บริการการสื่อสารดาวเทียมเคลื่อนที่ที่ครอบคลุมทั่วโลกแต่ก็ยังไม่เป็นเรื่องเป็นราว

VSAT-Based Satellite Systems
Very Small Aperture Terminal : VSAT หมายถึงจานสายอากาศขนาดเล็กมาก มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณไม่เกิน 2 เมตร ระบบเครือข่ายวีแซท ( VSAT ) มีโครงสร้างโทโพโลยีแบบ Star Configuration โดยมีสถานีแม่ข่าย ( Hub Station หรือ Master Station ) ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของเครือข่ายทั้งหมดและสถานีลูกข่ายทั้งหมดจะติดต่อสื่อสารผ่านสถานีแม่ข่าย
ระบบเครือข่ายวีแซทประกอบด้วย 4 ส่วนใหญ่ๆ คือ
• สถานีแม่ข่าย ( Hub Station ) เป็นศูนย์กลางของเครือข่ายสัญญาณ
• สถานีลูกข่าย ( Remote Site ) ที่เป็น VSAT Terminal ใช้ต่อกับระบบของผู้ใช้ที่สาขาปลายทาง
• ศูนย์กลางจัดการเครือข่าย ( Network Management Center ) เป็นระบบที่ช่วยให้การทำงานของระบบวีแซทเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ ระบบควบคุมต้องสามารถทำการควบคุมสถานีลูกข่ายจากสถานีกลาง เช่น การเปลี่ยนแปลงค่าพารามิเตอร์ , การใช้ช่องสัญญาณดาวเทียม เป็นต้น
• ทรานสปอนเดอร์บนดาวเทียม
หลักการทำงานของเครือข่ายวีแซทคือ สถานีแม่ข่ายในวีแซทเน็ตเวิร์ก ( VSAT Network )จะทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางควบคุมการทำงานของเครือข่ายทั้งหมด โดยที่สถานีแม่ข่ายและสถานีลูกข่ายจะติดต่อถึงกันผ่านช่องสัญญาณดาวเทียมซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 2 ส่วนได้แก่ ด้านขาออก ( Outroute หรือ Outlink ) จากสถานีแม่ข่ายส่งไปยังสถานีลูกข่ายและด้านขาเข้า ( Inroute หรือ Returnlink ) เป็นการส่งสัญญาณจากสถานีลูกข่ายมายังสถานีแม่ข่าย ในการส่งข้อมูลจากสถานีแม่ข่ายออกไปยังสถานีลูกข่ายนั้น ( Outroute ) สถานีแม่จะใช้การส่งข้อมูลแบบ Time Division Multiplex ( TDM ) ซึ่งแบ่งช่องเวลาในการส่งข้อมูลไปยังสถานีลูกข่ายที่แน่นอน โดยที่สถานีลูกข่ายทุกสถานีจะสามารถรับสัญญาณทั้งหมดจากสถานีแม่ข่าย แต่จะแยกข้อมูลที่เป็นของสถานีนั้นออกมาโดยการแยกรหัสที่ระบุสถานีที่ต้องการส่งข้อมูลไปถึง ส่วนในการส่งข้อมูลจากสถานีลูกข่ายที่อยู่กระจัดกระจายต่างก็พยายามส่งข้อมูลในรูปแพ็คเก็ต ( Packet ) ผ่านช่องสัญญาณดาวเทียมเข้ามายังสถานีแม่ข่ายนั้นจะใช้วิธีการส่งข้อมูลแบบ Random Access / Time Division Multiple Access ( RA / TDMA ) โดยให้สถานีลูกข่ายใช้ช่องส่งสัญญาณดาวเทียมร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อสถานีแม่ข่ายได้ประมวลผลข้อมูลเรียบร้อยก็จะแจ้งการรับทราบของการรับ แพ็คเก็ตโดยผ่านช่องด้านขาออกที่มีการกระจายสัญญาณแบบ TDM
เมื่อการรับสัญญาณไม่ถูกต้องอันเนื่องมาจากความคลาดเคลื่อนหรือการชนกัน ( Collision ) ของแพ็คเก็ตจากสถานีลูกข่ายหลายสถานี จะทำให้มีการส่งข้อมูลซ้ำใหม่ ( Retransmission ) ขั้นตอนของการส่งซ้ำนี้ทำให้ระบบเกิดความซับซ้อนในการออกแบบ และจะแก้ไขปัญหาความล่าช้า ( Delay Time ) ของการส่งนี้ด้วยการออกแบบระบบให้ทำงานที่อัตราความคลาดเคลื่อนในการส่งข้อมูล ( Bit Error Rate : BER ) ที่มีค่าต่ำกว่า 10-7 และสร้างแบบที่ปลอดการกระทบกันของ แพ็คเก็ต โดยการยอมลดทางด้านความเร็วของระบบ เป็นต้นว่า ที่ BER 10-7 อัตราความคลาดเคลื่อนของข้อมูลแพ็คเก็ตขนาด 1,120 bit ( 140 byte ) จะมีค่าประมาณ 10-4 ซึ่งภายใต้ภาวะที่ไม่มีการชนกันของข้อมูลจะมี 1 ในทุก 10 แพ็คเก็ตของข้อมูลที่จะต้องส่งใหม่อีกครั้ง แพ็คเก็ตข้อมูลที่คลาดเคลื่อนเนื่องจากความไม่สมบูรณ์ของช่องสัญญาณ รวมทั้งการชนกันของข้อมูลจะไม่ได้รับการตอบรับจากสถานีแม่ข่าย ซึ่งจะถูกส่งซ้ำและจะเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก ( ประมาณ 1 ใน 10 แพ็คเก็ต ) ซึ่งจะไม่กระทบต่อความล่าช้าของ Throughput มากนัก ดังนั้นภายใต้สภาวะข้างต้น ถ้าไม่ยอมให้มีการใช้งานสูงเกินภาระที่ระบบรับได้ระบบก็ควรทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพ
สำหรับรูปแบบของเฟรมสัญญาณนั้น เฟรม TDM จากสถานีแม่ข่ายอาจจะเป็นข้อมูลที่มีความยาวไม่แน่นอนที่ถูก Multiplex ที่สถานีและส่งกระจายไปยังปลายทางทุกจุดในเครือข่าย รูปแบบสัญญาณการซิงโครไนซ์ ( Synchronization Pattern ) จะถูกส่งออกไปทุกเฟรมเพื่อการซิงโครไนซ์ของสถานีลูกข่าย
สัญญาณซิงโครไนซ์ยังช่วยบอกการเริ่มต้นของเฟรม TDMA แก่ปลายทางทุกจุดในเครือข่าย โครงสร้างของเฟรม TDM ประกอบไปด้วย ข้อความแต่ละชิ้นในเฟรม TDM , Address Field ใช้ระบุสถานีลูกข่ายที่ข้อความนั้นต้องการไป สถานีลูกข่ายทุกสถานีจะรับสัญญาณ TDM และกรองข้อความที่ไม่ได้ส่งถึงตัวเองทิ้งออกไป ดังนั้นการหาวิธีการกำหนด Addressing Scheme ที่เหมาะสม จึงเป็นไปได้ที่จะส่งข้อความชิ้นเดียวให้กระจายไปยังสถานีลูกข่ายทุกสถานีหรือกระจายไปยังกลุ่มเฉพาะของสถานีลูกข่ายหรือส่งไปยังสถานีลูกข่ายเฉพาะสถานีได้
การเข้าใช้ช่องสัญญาณดาวเทียม ( Multiple Access ) หรือทรานสปอนเดอร์ ตามลักษณะและวิธีการจัดส่งสัญญาณซึ่งแบ่งออกได้เป็น 2 ลักษณะ
- Statistical Channel
วิธีการเข้าใช้ช่องสัญญาณของรูปแบบนี้คือ Aloha ทำให้เรียกช่องสัญญาณที่มีการเข้าถึงด้วยวิธีนี้ว่า Aloha Channel ซึ่งก็มีการแยกย่อยลงไปอีกได้แก่
* Pure Aloha ( P-Aloha )
* Slotted Aloha ( S-Aloha )
* Aloha with Capture Effect ( C-Aloha )
* Aloha with Capacity Reservation ( R-Aloha )
ช่องสัญญาณแบบ Statistical Channel จะเหมาะกับข้อมูลแบบ Bursty คือ มีสัญญาณส่งเป็นช่วงสั้นๆ ถ้าข้อมูลที่ต้องการส่งมีเป็นจำนวนมาก และส่งอย่างต่อเนื่อง หรือกึ่งต่อเนื่องช่องสัญญาณแบบ Statistical Channel ก็ไม่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม Statistical Channel อาจถูกเปลี่ยนเป็น Deterministic Channel ได้
- Deterministic Channel ( SCPC – VSAT )
การถูกเปลี่ยนช่องสัญญาณมาเป็นรูปแบบนี้ได้ เช่น ช่อง RA / TDMA ที่มีการสำรองช่องสัญญาณ 100 % ก็จะกลายเป็นช่อง TDMA แบบ Deterministic ไป แต่ด้วยประสิทธิภาพ 80 % ช่อง TDMA ขนาด 56 Kbps จะให้บริการสถานีลูกข่ายได้ 40 สถานี โดยแต่ละสถานีมีข้อมูลเฉลี่ย 1,120 bps ในขณะที่ช่องสัญญาณเดียวกันนี้ ถ้าทำงานที่ RA / TDMA อาจจะให้บริการได้ถึง 1,440 สถานี จากการที่ช่อง TDMA ให้บริการได้จำนวนน้อย จึงทำให้ไม่ได้รับความสนใจมากนัก
อย่างไรก็ดี ช่องสัญญาณ SCPC ขาเข้าสู่สถานีแม่ข่ายที่อัตราความเร็ว 9.6 Kbps และขาออก TDM 56 Kbps ก็อาจเหมาะสมกับการส่งข้อมูลอย่างต่อเนื่องหรือกึ่งต่อเนื่องได้

ระบบดาวเทียมบรอดแบนด์ ( Broadband Satellite Systems )
อินเทอร์เน็ตเป็นจุดเปลี่ยนของโลกสำหรับความต้องการการบริการสื่อสารข้อมูลความเร็วสูง ถึงเช่นนี้ก็นั้นเทียบไม่ได้กับเครือข่ายปัจจุบันอย่าง wireline ที่มีบรอดแบนด์ความเร็วสูงให้บริการในหลากหลายรูปแบบ สำหรับระบบเซลลูล่าร์และระบบ wireless ชนิดอื่นๆ ในปัจจุบันนั้นไม่พอเพียงกับความต้องการสูงสุด ( capacity ) ที่จัดหาให้ในการให้บริการสื่อสารข้อมูลความเร็วสูงเช่นเดียวกัน ด้วยเทคโนโลยีใหม่อย่าง Local Multipoint Distribution Service ( LMDS ) จะทำให้ความสามารถที่จะให้บริการได้ในเขตเมืองและบางพื้นที่ในเขตชนบทที่การสื่อสารสามารถไปถึงได้สามารถใช้งานระบบบรอดแบนด์ได้ เมื่อระบบดาวเทียมมีการเข้าสู่การสื่อสาร บรอดแบนด์ ( Broadband ) ท่ามกลางสถานการณ์ที่มีความแตกต่างในการใช้เทคโนโลยี อย่างเช่น Direct Broadcast Satellites ( Hughes’s dual DirectTV and DirectPC ) ส่วนเทคโนโลยี VSAT เป็นการใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่เพื่อใช้แอพพลิเคชั่นบางชนิดเท่านั้น โดยส่วนใหญ่ข้อเสนอของระบบจะคล้ายกันท่ามกลางหลายบริษัท เช่น ViaSat , Datel , Norsat และ Wireless World Wide Web ( W4 ) ซึ่งส่วนใหญ่อิงระบบ VSAT-based ที่พร้อมแล้วในการใช้งานเพื่อเสนอให้พิจารณากับเขตชนบทหรือ remote high speed ( 64 kbps ถึง 2 Mbps ) กับการเชื่อมต่อดาวเทียมถึงอินเทอร์เน็ตด้วยวิธีที่แตกต่างกันทั้งในด้าน hub gateways และวิธีปฏิบัติบนโทโพโลยี Star ที่ Ku-band กับจานสายอากาศขนาดระหว่าง 0.8 และ 2.4 เมตร

ในความแตกต่างของพื้นที่ให้บริการและท่ามกลางข้อตกลงของการสื่อสารดาวเทียมเคลื่อนที่ ( mobile communication satellites ) การเจริญเติบโตของมันถูกจำกัดปริมาณสูงสุด ( capacity ) ของแบนด์วิทด์ มีบริษัทจำนวนหนึ่งพยายามสร้างระบบ broadbast mobile satellite ที่ วงโคจรทั้งสองคือ LEO และ GEO ในการให้บริการบรอดแบนด์มัลติมีเดียที่ครอบคลุมระดับโลก ดังนั้นเครือข่ายจะมีความสามารถที่จะบริการ Broadband Integrated Services Digital Network ( B-ISDN ) เพื่อใช้ปริมาณสูงสุดของช่องสัญญาณ ( channel capacity ) และไอพีความเร็วสูง ( high-speed IP ) และบริการ ATM packet switching ที่สามารถให้บริการได้ทั่วทุกมุมของภาคพื้นดิน ด้วยอัตราส่วนแบ่งเดียวของ RF สเปกตรัมกับความสามารถของแบนด์วิดท์เพื่อแอพพลิเคชั่นเหล่านี้นั้นจะใช้ความถี่ Ka band ( 30 / 20 GHz ) ดังนั้นระบบดาวเทียมบรอดแบนด์จำนวนมากออกแบบให้ใช้กับความถี่ดังกล่าว
ระบบหนึ่งเดียวของ Teledesic นั้นใช้พื้นฐานบนรูปแบบ on-board ATM packet switching ด้วยวิธีกลุ่มดาวเทียม LEO จำนวน 288 ดวง ที่ความถี่ Ka band และเริ่มดำเนินการตั้งแต่ประมาณปี 2004 อีกระบบหนึ่งเรียกว่า Spaceway ซึ่งถูกเสนอจาก Hughes Network Systems ( HNS ) ประกอบด้วยดาวเทียม GEO จำนวน 8 ดวง กับ advanced on board processing และการปฏิรูปปริมาณสูงสุดของความถี่ที่ Ka band ซึ่งสามารถใช้งานได้โดยประมาณปี 2002 ระบบใหม่คือ Astrolink ซึ่งถูกเสนอโดย Lockheed Martin , TRW และ Telespazio บนพื้นฐานที่ใช้ดาวเทียม GEO จำนวน 9 ดวง ซึ่งกำหนดการจะเริ่มปฏิบัติการในปี 2003 ระบบ Skybridge นั้นถูกเสนอโดย Alcatel บนพื้นฐานที่ใช้ดาวเทียม LEO ซึ่งมีจำนวนดาวเทียม 80 ดวง ที่ความถี่ Ku band และสามารถใช้งานในปี 2002
สำหรับระบบ IPStar นั้นสามารถใช้งานได้กลางปี 2005 โดยรูปที่ 6 นี้เป็นการให้บริการบรอดแบนด์อินเทอร์เน็ตผ่านดาวเทียมกับผู้ใช้ที่เป็น End User

Broadband Satellite Systems : Proposed IPStar systems
รูปแบบดาวเทียมบรอดแบนด์ใช้พื้นฐานเทคโนโลยีมีอยู่ 4 แบบ ที่เป็นรูปแบบพื้นฐานให้กับการบริการหลากหลายของดาวเทียมบรอดแบนด์ ตัวอย่างเช่น Ku band fixed satellite service ( FSS ) , bent pipe Ka band , on-board processing Ka band และ L band mobile satellite service ( MSS ) การเสนอบริการเหล่านี้ได้ถูกสรุปย่ออยู่ในตารางที่ การบริการรุ่นแรกที่ในขณะนี้ได้ถูกใช้อยู่ดาวเทียม Ku band FSS สำหรับการติดต่อแบบ 2 ทาง ( two-way connection ) การใช้ FSS บนพื้นที่ที่มีภูมิศาสตร์ขนาดใหญ่ ( ตัวอย่างเช่น สหรัฐอเมริกา หรือ ทั้งส่วนของทวีปอเมริกาเหนือ ) นั้นถูกครอบคลุมโดยกระจายเพียงลำคลื่นเดียว ( single broadcast beam )
ตารางที่ 3 เทคโนโลยีการสื่อสารดาวเทียมบรอดแบนด์แบบสองทาง

Satellite Broadband Technology Representative
Offerings Capacity
Ku band
( FSS ) DirectPC / DirecWay , StarBand , SkyBridge 500 Mbps
Ka band
( bent pipe ) WildBlue , Astra-Net ,
IPStar 30 Gbps
Ka band
( on-board processing ) Astrolink , SpaceWay , Teledesic 30 Gbps
3G Mobile
( L band )
( Airplane )
( Ku FSS ) Inmarsat’s B-GAN , New ICO Connexion 100 Mbps
500 Mbps

ระบบ Ka band ใหม่ใช้บีม ( beam ) ที่แม่นยำมากขึ้น สามารถครอบคลุมพื้นที่ที่เล็กกว่านี้ได้มาก ( ถูกข้ามไป 100 ไมล์ ดีกว่า 1000 ไมล์ กับระบบ FSS ) ช่วงแต่ละช่วงนั้นใช้สัญญาณที่ต่างระดับกันไปแต่ละระดับสัญญาณที่ได้มาสามารถนำมาใช้ได้ใหม่อีกหลายหลัง ภายในพื้นที่กว้างๆ วิธีนี้จะทำให้มีพลังงานเพิ่มมากขึ้น เพราะการนำมาใช้ใหม่ของสัญญาณ การเพิ่มขึ้นของสัญญาณสปอร์ตบีมนั้น คล้ายคลึงกับความแตกต่างระหว่างการกระจายสัญญาณ ( broadcast signal ) โดยตรงถึงบ้าน และการครอบคลุมของ cellular phone จากจุดยืนทั่วไป Ka สปอร์ตบีม มีการยิงลำแสงที่ 30 – 60 ครั้ง ที่ความจุ ( capacity ) ของระบบ FSS เข้ามา การเพิ่มความจุของระบบถึง 30 Gbps เป็นบทบาทที่สำคัญมากในการช่วยทำให้การบริการบรอดแบนด์ดาวเทียมมีโอกาสที่จะอยู่ในระยะยาว
ในฐานะความต้องการบรอดแบนด์ของผู้ใช้นั้น จะเพิ่มขึ้นอีกแค่เพียง 5 ถึง 10 ปีเท่านั้น ระบบ Ka band ภายใต้การพัฒนานั้นถูกดีไซน์แบบ 2 โครงสร้างพื้นฐานนั้นคือ bent pipe และ on-board processing สำหรับดาวเทียม bent pipe แล้วโดยพื้นฐานมันจะรับและส่งสัญญาณโดยไม่ใช้ฟังก์ชั่นอื่นเลย อย่างเช่น multiplexing , switching หรือ routing
รูปแบบคลื่นทั้งหมดเป็นกระบวนการที่ฉลาด ซึ่งฝนจะทำให้สัญญาณตกลงแต่มันก็มีกระบวนการปรับเปลี่ยนอัตราข้อมูล หรือการจัดเรียงลำดับข้อมูลนั้น ซึ่งทำโดยอุปกรณ์ของสถานีภาคพื้นดิน การใช้งาน bent pipe ให้เต็มความสามารถนั้นไม่ยุ่งยาก ถูกกว่า และไม่ล้าสมัยเหมือนกับการเข้าถึงแบบ on-board processing
ข้อเสนอพื้นฐานของบรอดแบนด์ได้สรุปย่อไว้ในตารางที่ 4 โดยเป็นการชี้แนะแผนการที่จะทำตลาดบรอดแบนด์ดาวเทียมแบบแรกได้สำเร็จ

ตารางที่ 4 ระบบบรอดแบนด์ดาวเทียมแบ่งตามทวีป

Services WildBlue IPStar Astra-BBI
Data uplink
( Kbps / Mbps ) 384 K – 6 M 2 M 2 M
Data downlink
( Kbps / Mbps ) 384 K – 20 M 10 M 38 M
Coverage Area Americas Asia Europe
Connectivity Star Star
System Capacity 7 Gbps 40 Gbps
( 2-way ) N/A
Antenna Size 0.8 – 1.2 m 0.8 – 1.2 m 0.5 m
Frequency Band Ka Ku / Ka Ku / Ka
Orbit GEO GEO GEO

สำหรับบรอดแบนด์ดาวเทียม IPStar นั้นจะสนับสนุนการบริการการสื่อสาร Ka band ของกองทัพ โดย IPStar จะจัดเตรียมทรานสปอนเดอร์ 87 Ku band และ 10 Ka band ซึ่ง IPStar Ku band นั้นถูกคาดหวังว่าจะทำให้บรอดแบนด์อินเทอร์เน็ตมีความเร็วในการดาวน์โหลดได้ถึง 10 Mbit/sec และความเร็วในการอัพโหลดสูงสุดถึง 4 Mbps ดาวเทียม IPStar-1 นั้นถูกคาดหวังไว้เช่นกันว่าจะผลิต throughput capacity ทั้งหมด 50 Gbps ซึ่งเท่ากับทรานสปอนเดอร์มาตรฐาน 36 MHz มากกว่า 1000 ตัว
สำหรับเทคโนโลยีของ IPStar นั้นรองรับการใช้งานบรอดแบนด์ผ่านดาวเทียมโดยตรง (บรอดแบนด์คือ การรับ-ส่งสัญญาณดิจิตอลความเร็วสูงในรูปแบบอินเทอร์เน็ตโปรโตคอล หรือ IP) ด้วยเทคโนโลยีบรอดแบนด์ทำให้การรับ-ส่งสัญญาณข้อมูล เสียง และภาพ กระทำได้อย่างมีคุณภาพ รวดเร็ว และประหยัด
ระบบดาวเทียม IPStar ใช้เทคโนโลยีการกระจายคลื่นแบบรังผึ้งเหมือนกับที่ใช้ในระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ ผนวกกับจานสายอากาศดาวเทียมแบบใหม่ ทำให้ดาวเทียม IPStar สามารถนำความถี่กลับมาใช้งานใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ( Frequency reuse ) ซึ่งทำให้ได้ประสิทธิภาพในการรับส่งสัญญาณเพิ่มขึ้นเป็นอย่างมาก

Network Layers
สัญญาณขาขึ้นและสัญญาณขาลงระหว่างดาวเทียมและสถานีภาคพื้นถูกกระทำให้เป็นสัญญาณโดยระดับชั้น Physical Layer ในระบบสื่อสารข้อมูล ( Data Communication System ) โดยระบบสื่อสารข้อมูลนี้หมายถึง การสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เสริมอื่นๆ โดยการสื่อสารดาวเทียมนั้นต้องสามารถปรับให้เหมาะสมกับข้อกำหนดพิเศษจากเครือข่ายได้และความต้องการ background ที่เข้ากันได้กับลักษณะดาวเทียมนั้นๆ ซึ่งผู้วิจัยได้เขียนไว้บ้างแล้ว
การส่งข้อมูลในระบบนี้จะทำเป็นแพ็คเก็จ ซึ่งใช้ฟังก์ชั่นหลายอย่างในการแบ่งแยกข้อมูลเพื่อให้กลายเป็นแพ็คเก็จในการส่งสัญญาณ เช่น packet addressing , routing และ coping กับ packet congestion เป็นต้น ด้วยข้อกำหนดสมัยใหม่นี้ระบุให้แต่ละฟังก์ชั่นที่เข้าถึงในแต่ละเลเยอร์มีสถาปัตยกรรมเน็ตเวิร์คเป็นของตัวเอง โดยแต่ละเลเยอร์มีกรอบแนวคิดเป็นของตัวเองซึ่งประกอบไปด้วยซอฟต์แวร์หรือบางครั้งเป็นการรวมกันของซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ ในกรณีของอินเทอร์เน็ตนั้น สถาปัตยกรรมเน็ตเวิร์คจะอ้างถึงโมเดล TCP/IP เป็นหลัก ถึงแม้ว่ามีโปรโตคอลแบบอื่นๆ ถูกบรรจุอยู่ในโมเดลก็ตาม
• Physical Layer : ด้วยเลเยอร์นี้ครอบคลุมถึงรายการที่เชื่อมต่อทางกายภาพอันได้แก่ รูปแบบการส่งสัญญาณ , การมอตดูเลตชั่น , และการส่งสัญญาณขาขึ้น สัญญาณขาลงในในระบบการสื่อสารดาวเทียม
• Data-Link Layer : ฟังก์ชั่นของแต่ละเลเยอร์จะทำหน้าที่จัดโครงสร้างข้อมูลดิจิตอลให้ใส่ลงไปในแต่ละ blocks ที่ Physical Layer ต้องการ ยกตัวอย่างเช่น ถ้า physical layer ใช้เทคโนโลยี Asynchronous Transfer Mode ( ATM ) ข้อมูลจะถูกจัดโครงสร้างเข้าไปในแต่ละ Cells เช่นเดียวกันการส่งสัญญาณดิจิตอลจากดาวเทียมโดยใช้เทคนิค TDMA ก็ทำการจัดโครงสร้างข้อมูลเหมือนกัน โดยจะอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคนิคการเข้าใช้ช่องสัญญาณแบบ TDMA และระบบดาวเทียมก็เริ่มปรับปรุงการถ่ายทอดสัญญาณอินเทอร์เน็ตบน ATM ( Internet over ATM ) ดังนั้นระดับชั้น data-link layer มีการจัดระเบียบโครงสร้างข้อมูลดิจิตอลให้เหมาะสมกับรูปแบบเทคโนโลยี physical layer ในระบบอินเทอร์เน็ตที่ใช้ๆ กันอยู่นี้ data link จะเปลี่ยนรูปแบบข้อมูลให้เป็น frames
• Network Layer : เลเยอร์นี้คือ IP อย่างแท้จริง แพ็คแก็จต่างๆ ถูกส่งผ่านไปยังอินเทอร์เน็ตจาก Router ถึง Router และไปถึง Host ซึ่งไม่ต้องการเส้นทางที่ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าและเลเยอร์ IP ใน router จำเป็นต้องจัดหาที่อยู่จุดหมายปลายทางเพื่อให้ข้อมูลที่เดินทางนี้ได้ผ่านพ้นไปได้ โดยที่จุดหมายปลายทางของของเส้นทางอยู่ที่ IP header ที่ผนึกเข้ามาในแพ็คเก็จตั้งแต่เริ่มส่งจากจุดเริ่มต้น
• Transport Layer : ในเลเยอร์นี้ได้เตรียมโปรโตคอลไว้สองชุด โดยรายละเอียดแบบสั้นๆ ของเลเยอร์นี้เพื่อจัดหาการถ่ายเทข้อมูลแบบที่เชื่อถือได้ ( Reliable Data Flow ) แบบ End-to-End และรับประกันว่าข้อมูลจะไปถึงปลายทางที่ถูกต้อง ซึ่งสำหรับงานวิจัยส่วนนี้สนใจในช่วงการควบคุมการถ่ายเทข้อมูลในช่วง end-to-end ซึ่งส่วนนี้ได้รวมไปถึงฟังก์ชั่นการจัดเรียงลำดับแพ็คแก็จให้ถูกต้อง , การทดแทนแพ็คแก็จที่เสีย , และการปรับอัตราการส่งแพ็คแก็จเพื่อป้องกันความแออัด โดยเลเยอร์ TCP คือ Connection-Oriented ( โดยเปรียบเทียบกับ Connectionless ) เพราะว่า การส่งและการรับต้องอยู่ในการสื่อสารของแต่ละโปรโตคอลเพื่อให้การสื่อสารบรรลุผล บางสถานการณ์การส่งเนื้อหาข้อมูลอย่างเดียวแบบง่ายๆ อาจไม่จำเป็นต้องการความซับซ้อนแบบ TCP สำหรับรูปแบบโปรโตคอลในเลเยอร์นี้เรียกว่า User Datagram Protocol ( UDP ) ในการใช้งาน โดย UDP จะเตรียมบริการแบบ Connectionless ซึ่งมีการเพิ่ม UDP header เข้าไปเป็น port number สำหรับแอพพลิเคชั่นต้นทางและปลายทาง
เกณฑ์ของแพ็คแก็จได้ถูกใช้อย่างค่อนข้างหละหลวม แต่ถูกต้องแน่นอนใน terminology ที่ใช้สำหรับแพ็คแก็จที่แตกต่างกันในแต่ละเลเยอร์ และแสดงให้เห็นในรูปที่ 2.11 ระดับของแอพพลิเคชั่นแพ็คแก็จอย่างง่ายๆ ที่อ้างถึงข้อมูล โดยแพ็คแก็จประกอบไปด้วย TCP header และข้อมูลที่ถูกแบ่งออกเป็นส่วนใน TCP ( TCP segment ) อีกทั้งแพ็คแก็จประกอบไปด้วย UDP header และข้อมูลที่ถูกส่งเป็น UDP ( UDP message ) ทั้งนี้แพ็คแก็จรวมถึง IP header , TCP header , UDP header และข้อมูลคือหนึ่งใน IP datagram สุดท้ายแพ็คแก็จทั้งหมดประกอบขึ้นด้วย data-link frame header , frame trailer ( ใช้สำหรับควบคุมการเกิด error ) , IP datagram จึงเรียกองค์ประกอบทั้งหมดนี้เป็น frame

โดยมันได้ถูกนิยามไว้ใน Internet Protocol version 4 ( IPv4 ) แต่เมื่อมี IPv6 เกิดขึ้นมันขนย้ายข้อมูลบนการไหลที่ต่อเนื่องใน IP datagram ที่ได้เปลี่ยนรูปแบบการเรียกเป็น IP packet
ชุดข้อมูล TCP/IP แสดงในรูปที่ 7 ภาพนี้เป็นการอธิบายรายละเอียดของโปรโตคอล ที่ได้นำเสนอเนื้อหาที่มีความสัมพันธ์กับความต้องการที่ปรับปรุงเฉพาะ TCP/IP สำหรับให้การสื่อสารผ่านดาวเทียมสำเร็จได้
Internet Protocol version 6 ( IPv6 ) บางครั้งก็เรียกว่า Next Generation Internet Protocol หรือ IPng ถูกออกแบบมาให้ทำงานได้ดีในเครือข่ายที่มีประสิทธิภาพสูง ( เช่น Gigabit Ethernet , OC-12 , ATM ) และในขณะเดียวกันก็ยังคงสามารถทำงานในเครือข่ายที่มีประสิทธิภาพต่ำได้ ( เช่น wireless network ) โดยความแตกต่างระหว่าง IPv6 และ IPv4 มีอยู่หลายส่วนด้วยกัน ซึ่งจะนำมาใช้สำหรับงานวิจัยในส่วนของ Efficiency of Throughput in the Satellite Forward Channel โดยมุ่งเน้นประเด็นทางด้าน IP header , Payload , QoS , Efficiency เป็นหลัก
Header ของ IPv6 ถูกออกแบบมาให้มีขนาดคงที่และมีรูปแบบที่ง่ายที่สุดเท่าที่จะทำได้ โดย header จะประกอบด้วยตำแหน่งต่างๆ ( filed ) ที่จำเป็นต้องใช้ในการประมวลผลแพ็กเก็ต ที่ router ทุกๆ ตัว เท่านั้น ส่วนตำแหน่งที่อาจจะถูกประมวลผลเฉพาะที่ต้นหรือปลายทาง หรือ router บางตัว จะถูกแยกออกมาไว้ที่ส่วนขยายของ header ( extended header )
header ของ IPv6 ถึงแม้จะมีความยาวกว่า IPv4 แต่จะดูเรียบง่ายกว่า header ของ IPv4 มาก ทั้งนี้หากพิจารณา header ของ IPv6 บนพื้นฐานของงานวิจัยในส่วนของ Efficiency of Throughput in the Satellite Forward Channel นี้ทำให้มีลักษณะเด่นดังนี้
• Header length ถูกตัดออกไป เพราะ header ของ IPv6 มีขนาดคงที่ที่ 40 octets ทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของการประมวลผลแพ็กเก็จดีขึ้นเพราะไม่เสียเวลาในการคำนวณขนาดของ header
• Header Checksum ถูกตัดออกเพราะว่าซ้ำซ้อนกับฟังก์ชั่นของ Data Link layer อีกทั้งเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของการประมวลผลด้วย เพราะ checksum จะต้องมีการคำนวณใหม่ที่ router เสมอ หากตัดออกก็จะลดภาระงานที่ router ไปได้
• Total Length เปลี่ยนมาเป็น Payload length เพื่อระบุขนาดของ payload ในหน่วย octet ( byte ) ดังนั้นขนาดของ payload สูงสุดจะเป็น 65535 octets
• Time-To-Live ( TTL ) ของ IPv4 เปลี่ยนมาเป็น Hop Limit เพราะ TTL ระบุเวลาที่แพ็กเก็จจะวนเวียนอยู่ในอินเทอร์เน็ตโดยระบุว่าแต่ละ router ต้องลด TTL ลงอย่างน้อย 1 วินาที router จึงลด TTL ครั้งละ 1 หน่วยเสมอแม้ว่าจะใช้เวลาประมวลผลแพ็กเก็จน้อยกว่านั้น ทำให้ไม่ตรงกับความหมาย TTL ดังนั้นจึงเปลี่ยนเป็น Hop limit เพื่อให้ตรงกับความหมายจริงๆ ซึ่งเหมาะสมและง่ายต่อการประมวลผล
• Flow label ใช้ระบุลักษณะการไหลเวียนของ Traffic ระหว่างต้นทางกับปลายทาง เช่น แอพพลิเคชั่นแบบ Video Conference มี traffic หลายลักษณะ ( เช่น ภาพ เสียง ตัวอักษร อาจเรียกได้ว่าเป็น Triple Play ) ในแอพพลิเคชั่นหนึ่งจะสามารถสร้าง flow label ได้หลายลักษณะ และสามารถแยก flow ของภาพและเสียงออกจากกันได้
• สนับสนุนการกำหนดคุณภาพของบริการ ( Quality of Services : QoS )

Satellite Links and TCP
ถึงแม้ว่าระบบสื่อสารดาวเทียมมีรูปแบบส่วนประกอบของอินเทอร์เน็ตจากการเริ่มต้นการแผ่ขยายระบบอย่างรวดเร็วของอินเทอร์เน็ตและต้องการริเริ่มการควบคุมความแออัด ( congestion ) ที่เน้นถึงข้อจำกัดของประสิทธิภาพสูงสุดจากลิงก์ดาวเทียม ก่อนที่จะอธิบายถึงจุดนี้ควรจะมองออกไปภายนอกถึงความต้องการสำหรับบริการอินเทอร์เน็ตที่ควรจะคำนึงอย่างยิ่งถึงนั้นคือ direct-to-home ลิงก์ดาวเทียม และหลายๆ บริษัทก็หมายมั่นอย่างกระฉับกระเฉงในการเซตอัพระบบนี้
แนวคิดของการวิจัยส่วนนี้คือ ลิงก์ที่แท้จริงระหว่างเลเยอร์ TCP จะต้องไม่ได้รับผลกระทบจากลิงก์ทางกายภาพ ( physical link ) และเป็นที่แน่นอนว่า TCP จะแสดงให้เห็นถึงการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพซึ่งมันไม่ต้องการการเปลี่ยนแปลงถึงการปรับตัวของระบบเพื่อมันโดยเฉพาะเจาะจงของลิงก์ทางกายภาพแต่อย่างใด แต่ด้วยปัจจัยที่มีผลกระทบกับประสิทธิภาพ TCP บนลิงก์ดาวเทียมมีดังนี้
1. Bit Error Rate ( BER ) เนื่องด้วยการสื่อสารผ่านดาวเทียมมี BER ที่สูงมากกว่าการสื่อสารประเภทอื่นจากอินเทอร์เน็ต อย่างต้นแบบลิงก์ดาวเทียมนั้น BER ปราศจากการควบคุม error coding โดยประมาณได้เท่ากับ 10-6 เนื่องจากว่าระดับของ 10-8 หรือต่ำกว่านี้ต้องการใช้กับการแลกเปลี่ยนสำหรับ TCP เพื่อให้การสื่อสารประสบผลสำเร็จ
2. Round-Trip Time ( RTT ) สำหรับ RTT มีส่วนเกี่ยวข้องกับช่วงระยะเวลาระหว่างการส่ง segment TCP และช่วงการรับ ACK โดยเฉพาะกับดาวเทียมที่วงโคจร GEO ค่า propagation round-trip time ของเส้นทางจากสถานีภาคพื้นดินถึงดาวเทียมและจากตัวดาวเทียมเองถึงสถานีภาคพื้นดินอีกแห่งหนึ่ง ด้วยขอบเขตระยะทางจากสถานีภาคพื้นถึงดาวเทียมมีระยะทาง 40,000 กิโลเมตร ดังนั้นค่า propagation เส้นทางสำหรับ round trip คือ 4  40,000 = 160,000 กิโลเมตร ทำให้ได้ค่า propagation delay เท่ากับ 160,000/3  108 = 0.532 วินาที เพราะฉะนั้นผลรวม round-trip time ควรจะต้องใส่ลงไปในการคำนวณ propagation delay บนวงจรของการสื่อสารภาคพื้นและผลรวมความล่าช้าจากการประมวลผลสัญญาณ สำหรับขั้นตอนการคำนวณที่สำคัญจะจัดสรรค่า RTT ที่เหมาะสมคือ 0.55 วินาที
3. Bandwidth-Delay Product ( BDP ) ปัจจัยสำคัญที่ต้องรู้คือ BDP เช่นเดียวกันกับการกำหนดค่าการใช้ RTT ให้ได้ เนื่องจากความล่าช้าในการเดินทางได้อ้างถึงค่า RTT ตั้งแต่เครื่องส่งได้รับการรอคอยผลรวมของเวลาสำหรับ ACK ก่อนการส่งข้อมูลต่างๆ จึงได้ว่าแบนด์วิดท์อ้างถึงช่องสัญญาณแบนด์วิดท์ ( channel bandwidth ) โดยที่ bandwidth และ bit rate เกี่ยวข้องกันโดยตรงในคำจำกัดความของ network โดยปกติแล้วแบนด์วิดท์ใช้ bytes ต่อ second ( หรือมากกว่านี้ ) ซึ่งเป็นที่เข้าใจโดยทั่วไปว่า 1 byte เท่ากับ 8 bits ยกตัวอย่าง แบนด์วิดท์ดาวเทียมที่ 36 MHz โดยใช้การมอตดูเลทสัญญาณแบบ BPSK ทำให้ความน่าจะเป็นของ bit rate ส่งสัญญาณได้ถึง 30 Mb/s ซึ่งมีค่าเท่ากันถึง 3.75  106 bytes / second หรือเท่ากับ 3,662 kB/s ถ้าการส่งสัญญาณมีอัตราแพ็กเก็จขนาดใหญ่ต้องทำให้มันมีค่าการส่งของ RTT 0.55 s ดังนั้นโดยประมาณแล้วจะได้เท่ากับ 3,662  0.55 = 2,014 kB ซึ่งค่า BDP เหล่านี้คือช่องสัญญาณสำหรับการสื่อสารดาวเทียมแบบ two-way ( two-way satellite channel ) บางครั้งช่องสัญญาณก็อ้างถึง pipeline ในตอนนี้การรับสัญญาณจากเลเยอร์ TCP ใช้ 16 bit word เพื่อบอกฝั่งการส่งสัญญาณจากเลเยอร์ TCP ถึงขนาดการรับของ window ที่มันกำลังจะใช้ โดยยอมรับ 1 byte สำหรับ overheads โดยที่ขนาด segment ทำกำหนดสำหรับขนาดการรับของ window เท่ากับ 216 – 1 = 65,535 bytes หรือโดยประมาณ 64 kB ( 1 kB เท่ากับ 1024 bytes ) การลดลงอย่างสั้นๆ ของ 2,014 kB ทำให้เกิดประสิทธิภาพขึ้นจาก BDP สำหรับช่องสัญญาณและดังนั้นช่องสัญญาณอยู่ภายใต้การใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่
4. Variable round-trip time ดาวเทียมวิถีโคจรต่ำเหนือพื้นดินเหล่านี้ใช้วงโคจรแบบ LEO และ MEO ทำให้มันมีค่า propagation delay ที่น้อยกว่า GEO อย่างมาก ด้วยขอบแนวโคจรที่เอียงลาดนั้นเป็นแบบอย่างบนการลำดับของที่น้อยกว่าหนึ่งพันกิโลเมตรที่น่าเป็นไปได้มากที่สุด และสำหรับ MEO นั้นมีจำนวนน้อยกว่า 10  1,000 กิโลเมตร ของขอบแนวโคจรที่เอียงลาด ปัญหากับวิถีโคจรนั้นไม่เป็นค่าสมบูรณ์ของความล่าช้ากับค่าความผันแปร เพราะดาวเทียมเหล่านี้ไม่ใช่ดาวเทียงค้างฟ้า ความแตกต่างที่ขอบแนวโคจรที่เอียงลาดเป็นรูปวงรีและสำหรับการสื่อสารที่ติดต่อกันนั้นต้องการการสื่อสารดาวเทียมร่วมกัน เช่นกันการเพิ่มค่าความล่าช้ากับค่าความผันแปร สำหรับแบบอย่าง LEO นั้นมีค่าความล่าช้าที่ปวนแปรน้อยกว่า 80 ms

เทคนิคการเข้าใช้งานช่องสัญญาณดาวเทียม ( Multiple Access Techniques )
ดาวเทียมเป็นทรัพยากรที่มีค่าและมีจำนวนจำกัด การส่งดาวเทียมแต่ละดวงขึ้นไปโคจรอยู่บนอวกาศนับว่าไม่ใช่เรื่องง่ายเพราะมีต้องค่าใช้จ่ายมหาศาลและยังจะต้องคำนึงถึงผลการรบกวนที่จะเกิดกับดาวเทียมที่โคจรอยู่แล้วด้วย ดังนั้นจึงต้องมีการใช้ประโยชน์จากดาวเทียมให้คุ้มค่าที่สุด กล่าวคือ การทำให้สถานีภาคพื้นดินสามารถติดต่อสื่อสารผ่านดาวเทียมได้พร้อมๆ กันหลายสถานีโดยที่ไม่การรบกวนซึ่งกันและกัน ( Interference ) หรือมีการรบกวนน้อยที่สุด ซึ่งจะไม่ทำให้คุณภาพของสัญญาณต่ำลง ซึ่งจะใช้เทคนิคการเข้าใช้งานช่องสัญญาณดาวเทียมที่แบ่งออกได้ 3 แบบ ดังนี้

1 Frequency Division Multiple Access ( FDMA )
FDMA เป็นโปรโตคอลที่ถูกพัฒนาขึ้นมาใช้งานนานมากแล้วแต่ก็ยังคงมีใช้งานอยู่ทั่วไปและอาจจะเป็นโปรโตคอลแบบที่มีการนำไปใช้งานมากที่สุดแบบหนึ่งก็ได้ Bent-Pipe ที่อยู่บนตัวดาวเทียมสื่อสารจะมีขนาดแบนด์วิดท์ขั้นต่ำ 36 MHz ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นช่องสื่อสาร PCM ขนาดกว้าง 64,000 bits/second ได้ประมาณ 500 ช่อง แต่ละช่องสัญญาณทำงานเป็นอิสระไม่ขึ้นแก่กันและใช้ความถี่ในการสื่อสารคนละย่านความถี่เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนซึ่งกันและกัน
แม้ว่าการทำงานของระบบนี้จะไม่มีความซับซ้อนแต่ก็มีจุดบกพร่องหลายแห่ง ประการแรกช่องสื่อสารที่อยู่ติดกันจำเป็นต้องมีย่านความถี่กันชน ( guard band ) เพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณจากทั้งสองช่องสื่อสารจะไม่รบกวนกันเอง การส่งสัญญาณโดยทั่วไปจึงมักจะมีสัญญาณความถี่ข้างเคียง ( side band ) กับความถี่ที่ใช้งานจริง ( main band ) เกิดขึ้นด้วยเสมอจึงทำให้ต้องเสียความถี่ไปช่วงหนึ่งสำหรับใช้เป็นย่านกันชน ซึ่งช่องสัญญาณทั้งสองช่องที่อยู่ติดกันจะไม่สามารถนำช่วงความถี่ในย่านกันชนไปใช้ในการส่งข้อมูลได้ ทั้งระบบจึงต้องเสียความถี่ในย่านกันชนนี้ไปมากพอสมควร
ประการที่สอง แต่ละสถานีจะต้องระมัดระวังในการส่งสัญญาณด้วยความแรง ( Power ) ที่เหมาะสม ถ้าส่งสัญญาณด้วยกำลังแรงเกินไป จะทำให้สัญญาณความถี่ข้างเคียงนั้นสูงตามไปด้วย ซึ่งอาจจะทำให้สัญญาณข้างเคียงนั้นเลยเขตความถี่ย่านกันชนเข้าไปรบกวนสัญญาณของช่องสื่อสารข้างเคียงได้ ประการสุดท้าย FDMA เป็นระบบอนาล็อกจึงไม่สามารถทำงานร่วมกับโปรแกรมสื่อสารได้โดยตรง
ถ้ามีจำนวนสถานีน้อยและคงที่ FDMA สามารถจัดสรรช่องสื่อสารให้กับสถานีต่างๆ ได้ล่วงหน้า แต่ถ้าจำนวนสถานีหรือปริมาณการส่งข้อมูลมีการเปลี่ยนแปลงมากอยู่เสมอการจัดสรรช่องสื่อสารจะต้องกระทำอยู่ตลอดเวลา ระบบที่ใช้วิธีการทำงานแบบนี้เรียกว่า ระบบ “SPADE” ซึ่งถูกพัฒนาใช้งานกับดาวเทียมในตระกูล Intelsat ซึ่งตัวอุปกรณ์ส่งสัญญาณแต่ละตัวจะแบ่งช่องสัญญาณออกเป็นช่องสัญญาณเสียงแบบ PCM จำนวน 794 ช่องสัญญาณทางเดียว ( แต่ละช่องมีความเร็ว 64,000 bits/second ) และมีช่องสัญญาณควบคุม ( common signaling channel ) ที่มีความเร็ว 128,000 bits/second จำนวนหนึ่งช่องสัญญาณ การใช้งานจริงจะต้องใช้สองช่องสัญญาณต่อหนึ่งสถานีภาคพื้นเพื่อให้มีความสามารถในการส่งข้อมูลแบบสองทาง ช่องสัญญาณของอุปกรณ์ส่งสัญญาณแต่ละตัวจึงมีขนาดเป็น 50 Mb/s สำหรับช่องสัญญาณขาขึ้นและอีก 50 Mb/s สำหรับช่องสัญญาณขาลง
ช่องสัญญาณควบคุมถูกแบ่งย่อยออกเป็นส่วนเล็กๆ ที่มีช่วงเวลา 50 ms ต่อหนึ่งส่วนแต่ละส่วนประกอบด้วยช่วงเวลา ( time slot ) จำนวน 50 ช่วง มีความยาวช่วงละ 1 ms ( เท่ากับ 128 bit ) แต่ละช่วงเวลาจะถูกกำหนดให้สำหรับแต่ละสถานีภาคพื้น ( ไม่เกิน 50 สถานี ) เมื่อสถานีต้องการส่งสัญญาณก็จะเลือกช่องส่งสัญญาณ ( uplink channel ) ที่ว่างอยู่ในขณะนั้น และใส่หมายเลขเข้าไปในช่วงเวลา ( time slot ) ของตนเอง ถ้าช่องสัญญาณที่เลือกนั้นยังคงไม่มีผู้ใดใช้งาน ช่องสัญญาณนั้นก็จะถูกกำหนดให้สำหรับสถานีนั้นใช้งาน ถ้ามีสถานีสองแห่งขึ้นไปแย่งช่องสัญญาณเดียวกัน สถานีทั้งหมดนั้นจะต้องยกเลิกการจองช่องสัญญาณแล้วจึงเริ่มต้นกระบวนการใหม่ สถานีที่เลิกใช้ช่องสัญญาณจะต้องส่งข้อความยกเลิกการใช้งานผ่านช่วงเวลาของตนเองเพื่อประกาศให้ทุกสถานีทราบ
โดยสรุปแล้วสถานีภาคพื้นดินจะส่งสัญญาณ Carrier ตามจำนวนที่ต้องการใช้งานซึ่งในแต่ละ Carrier จะมีแบนด์วิดท์ที่เหมาะสมสำหรับการสื่อสารตามแต่ละชนิดทรานสปอนเดอร์บนตัวดาวเทียมซึ่งจะรับ Carrier ทั้งหมดและทำการขยายสัญญาณแล้วส่งกลับมายังสถานีภาคพื้นดินซึ่งอยู่ในพื้นที่ครอบคลุมสัญญาณของดาวเทียม สถานีภาคพื้นดินนั้นๆ จะรับเฉพาะ Carrier ที่มีความถี่ที่ถูกกำหนดให้ใช้งานสำหรับสถานีภาคพื้นดินนั้นๆ วิธีนี้เป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายมากเพราะผู้ใช้แต่ละรายจะได้รับจัดสรรความถี่มาให้ใช้ถึงแม้ว่าช่องสัญญาณจะยังไม่ถูกใช้งานก็ตาม นอกจากนั้นผู้ใช้รายอื่นยังไม่สามารถนำความถี่ของผู้อื่นไปใช้ได้อีกด้วย ข้อเสียของวิธีนี้คือ จะเกิด Intermodulation ได้ง่าย เพราะคุณสมบัติของทรานสปอนเดอร์บนดาวเทียมขณะที่ถูกใช้งานที่กำลังขยายสูงสุด ถ้ามีการใช้ Carrier จำนวนมากๆ จะเกิดปัญหาได้
2 Time Division Multiple Access ( TDMA )
สำหรับวิธีการของ TDMA นั้นจำเป็นต้องมีการเทียบจังหวะสัญญาณนาฬิกาของผู้ใช้ทั้งหมด ซึ่งก็สามารถจัดการได้โดยการจัดตั้งสถานีอ้างอิงดังที่ได้กล่าวไว้ใน FDMA ถ้าสถานีผู้ใช้มีจำนวนคงที่และไม่เปลี่ยนแปลง วิธีการนี้สามารถทำการแบ่งช่วงเวลาให้แก่ทุกสถานีได้ล่วงหน้าก่อนการใช้งานซึ่งจะต้องไม่มีการเปลี่ยนแปลง
ในกรณีที่จำนวนสถานีไม่คงที่และมีการเปลี่ยนแปลงจำนวนในขณะใช้งาน TDMA จะมีวิธีจัดการแบ่งช่วงเวลาอยู่สองวิธีคือ การบริหารแบบศูนย์รวม ( centralized ) และการบริหารแบบกระจาย ( decentralized ) ตัวอย่างดาวเทียมที่ได้นำวิธีการจัดสรรช่วงเวลาแบบศูนย์รวมไปใช้งานได้แก่ดาวเทียม ACTS ( Advanced Communication Technology Satellite ) ได้รับการออกแบบมาสำหรับการสื่อสารกับสถานีภาคพื้นจำนวน 20 ถึง 30 แห่ง ดาวเทียมแบบนี้ประกอบด้วยช่องสัญญาณอิสระ 4 ช่อง มีความเร็วช่องละ 110 Mb/s เป็นช่องส่งสัญญาณขาขึ้น 2 ช่องและช่องส่งสัญญาณขาลงอีก 2 ช่อง แต่ละช่องถูกแบ่งออกเป็นเฟรมที่มีระยะเวลาการส่ง 1 ms ต่อเฟรม แต่ละเฟรมแบ่งออกเป็น 1,728 ช่วงเวลา ( time slot ) แต่ละช่วงเวลาบรรจุข้อมูล 64 bit เมื่อนำแต่ละช่องสัญญาณมาใช้ในการส่งข้อมูลเสียง ( voice ) จะเทียบเท่ากับการนำส่งข้อมูล 64,000 bit/s
โดยสรุปแล้วสถานีภาคพื้นดินที่อยู่ในเครือข่ายเดียวกันจะมีการใช้สัญญาณร่วมกันโดยการแบ่งช่วงเวลาที่แน่นอนให้แต่ละสถานีในการส่งหรือรับข้อมูลซึ่งกันและกัน เมื่อสัญญาณถูกส่งจากสถานีแม่ข่ายไปยังตัวดาวเทียม ทรานสปอนเดอร์จะขยายสัญญาณและส่งกลับมายังสถานีภาคพื้นดินที่อยู่ในเครือข่าย ซึ่งทุกๆ สถานีที่ใช้ Carrier ร่วมกันนั้น สถานีลูกข่ายจะถูกแบ่งช่วงเวลาในการติดต่อกับสถานีแม่ข่ายในเวลาเท่าๆ กัน ดังนั้นสถานีภาคพื้นดินแต่ละแห่งจะต้องมีการควบคุมการทำงานที่ดี โดยมีการกำหนดจังหวะการทำงาน ( Synchronization ) และช่วงเวลาที่แม่นยำ เพื่อให้การส่งข้อมูลของตนเองไปยังสถานีปลายทางได้พอดี โดยไม่มีการซ้ำซ้อนของข้อมูล สถานีภาคพื้นดินจะรับข้อมูลทั้งหมดที่ส่งกลับมาแต่จะทำการเลือกเฉพาะข้อมูลของตนเองมาใช้งานเท่านั้น วิธีนี้เป็นการประหยัดช่องสัญญาณในการใช้งานมากเพราะใช้สัญญาณเพียงช่องสัญญาณเดียว โดยที่สถานีภาคพื้นดินจะใช้ช่องสัญญาณร่วมกัน เฉพาะช่วงเวลาที่สถานีแม่ข่ายกำหนดเพื่อใช้ในการส่งข้อมูลของตนเองเท่านั้น ส่วนข้อเสียของวิธีนี้คือ สถานีภาคพื้นดินทั้งหมดจะต้องมีกระบวนการสำหรับการเทียบจังหวะสัญญาณนาฬิกาซึ่งในระหว่างการใช้งานจริงนั้นมักจะมีปัญหาอยู่เสมอจากการที่ดาวเทียมไม่สามารถรักษาตำแหน่งให้คงที่ได้ตลอดเวลา ซึ่งผลที่เกิดขึ้นทำให้ระยะเวลาการรอคอยสัญญาณย้อนกลับมายังสถานีต่างๆ นั้นไม่แน่นอน
3 Code Division Multiple Access ( CDMA )
ส่วนเทคนิคการเข้าใช้ช่องสัญญาณดาวเทียมแบบสุดท้ายนี้เรียกว่า CDMA นั้นได้หลีกเลี่ยงปัญหาการจัดสรรช่วงเวลาและปัญหาการเทียบจังหวะสัญญาณนาฬิกา และยังมีลักษณะการบริหารการใช้ช่องสัญญาณแบบกระจาย รวมทั้งสามารถทำงานในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงอยู่เสมอได้ ซึ่งวิธีนี้มีหลักการ คือ สถานีภาคพื้นดินแต่ละสถานีถูกกำหนดให้ใช้ Code Sequence ที่ไม่ซ้ำกันซึ่งจะถูกมอตดูเลทไปกับ Carrier พร้อมกับข้อมูลแล้วส่งไปในช่องสัญญาณที่ผู้ใช้ทุกรายใช้งานร่วมกัน การที่ Code Sequence ที่ใช้มีความยาวมากหรือ Code Symbols / Data Symbols มีค่าสูงมีผลทำให้แบนด์วิดท์ของสัญญาณที่ใช้เกิดขยายวงกว้างขึ้นหรือเรียกว่าเกิดการแผ่ของสเปกตรัม ( Spread Spectrum ) ซึ่งสถานีภาคพื้นดินจะใช้ความถี่ร่วมกัน แต่ละสถานีจะส่งเมื่อใดก็ได้เพราะสามารถใช้ช่องสัญญาณร่วมกันได้หลายสถานี โดยผู้รับสามารถแยกแยะได้ว่าข้อมูลใดเป็นข้อมูลที่ส่งมาถึงตนเอง เนื่องจากแต่ละสถานีจะมีรหัสของตนเอง
วิธีนี้มีกรรมวิธีค่อนข้างยุ่งยากและซับซ้อนในขั้นตอนที่จะทำให้เกิดการกำหนดจังหวะการทำงานระหว่างการสร้าง Code Sequence ของสถานีแม่ข่ายและการถอดรหัสด้วย เทคนิคนี้นำมาใช้มากในทางทหารเนื่องจากสามารถป้องกันการรบกวนและการสอดแทรกของสัญญาณได้เป็นอย่างดี
เอกสารอ้างอิง

[1] ชินแซทเทลไลท์, บริษัท. รอบรู้เรื่องดาวเทียม. พิมพ์ครั้งที่ 2. นนทบุรี : เอส.ที.พี. กราฟฟิค,
2546.
[2] ดร.ประสิทธิ์ ทีฆพุฒิ. การสื่อสารดาวเทียม. พิมพ์ครั้งที่ 4. กรุงเทพฯ :
โรงพิมพ์จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2540.
[3] ดร.พิพัฒน์ หิรัณย์วณิชชากร. ระบบการสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์. กรุงเทพฯ
: ซีเอ็ดยูเคชั่น, 2546.
[4] พงษ์ศักดิ์ สุสัมพันธ์ไพบูลย์. การสื่อสารเคลื่อนที่ผ่านดาวเทียม. กรุงเทพฯ :
สำนักพิพม์ดวงกมล, 2542.
[5] ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์, วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์, มหาวิทยาลัยรังสิต. “เอกสาร
ประกอบคำสอนวิชา EEN610: Telecommunications Systems: Probability, Random
Variable & Random Signal.” ปทุมธานี : หลักสูตรโครงข่ายโทรคมนาคมและ
คอมพิวเตอร์ วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์, 2547.
[6] ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์, วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์, มหาวิทยาลัยรังสิต. “เอกสาร
ประกอบคำสอนวิชา TCN680: Advanced Network Technology: Multimedia over
IP.” ปทุมธานี : หลักสูตรโครงข่ายโทรคมนาคมและคอมพิวเตอร์
วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์, 2548.
[7] สามารถเทเลคอม, บริษัท. เปิดโลกทัศน์สู่การสื่อสารผ่านดาวเทียม 1. กรุงเทพฯ :
เนชั่น พับลิชชิ่ง กรุ๊ป, ม.ป.ป.
[8] สามารถเทเลคอม, บริษัท. เปิดโลกทัศน์สู่การสื่อสารผ่านดาวเทียม 2. กรุงเทพฯ :
เนชั่น พับลิชชิ่ง กรุ๊ป, ม.ป.ป.
[9] สามารถเทเลคอม, บริษัท. เปิดโลกทัศน์สู่การสื่อสารผ่านดาวเทียม 3. กรุงเทพฯ :
เนชั่น พับลิชชิ่ง กรุ๊ป, ม.ป.ป.
[10] ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ, กระทรวงวิทยาศาสตร์และ
เทคโนโลยี. The simple guide to IPv6-Internet Protocol version 6. พิมพ์ครั้งที่ 1.
ปทุมธานี : ม.ป.ท., 2548
[11] ศูนย์วิจัยเครือข่าย ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์, มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์. Handbook
Of NMP Workshop. http://cnr.coe.psu.ac.th. n.d.

[12] Abbas Jamalipour. “Broad-band Satellite Networks—The Global IT Bridge.”
Proceedings of The IEEE. (January 2001) : 88-104.
[13] A. C. Smith. “A Low Profile Vehicle Mobile Satcom Antenna.” IEEE Military
Communications Conf. (1993) : 11-14.
[14] Arogyaswami J. Paulraj, and Constantinos B. Papadias. “Space-time processing for
wireless communications.” IEEE Signal Processing Mag. (1997)
[15] Astrolink LLC. “Welcome to Astrolink.” http://www.astrolink.com. n.d.
[16] CINUSACOM. Battlefield C4I Interoperability. n.p. : n.p., 1997.
[17] Claude Berrou, and Alain Glavieux. “Near optimum error correcting coding and decoding:
Turbo-codes.” IEEE Trans. Commum, pp. 1261-1271, 1996.
[18] Cristoff Martin. “Mobile Satellite Broadcast and Multicahnnel Communications –
Analysis and Design.” Doctoral Thesis in Signal Processing
(Electrical Engineering), KTH Royal Institute of Technology, 2005.
[19] David J. C. Mackay, and R. M. Neal. “Near Shannon limit performance of low density
parity check codes.” Electron Lett, pp. 457-458, 1997.
[20] Dennis Roddy. Satellite Communications. 3rd ed. Singapore :
McGRAW-HILL International, 2001.
[21] Department of the Navy Space Policy. “Executive Summary of the Commercial Satellite
Communications (SATCOM).” Navy Space Report, 1998.
[22] Ericsson. Ericsson and Mannesman rollut the world’s first GSM adaptive antenna base
stations. http://www.ericsson.com/press/archive/2000Q2/20000417-0026.html.
n.d.
[23] Gerard Maral, and Michel Bousquet. Satellite Communications Systems: Systems,
Techniques and Technology. 4rd ed. n.p. : John Wiley & Sons, 2002.
[24] Gilat Satellite Networks Ltd., The Book on VSATs 1. Israel : Gilat Satellite Networks,
1991.
[25] G. Maral, and M. Bousquet. Satellite Communications Systems. 3rd ed. Great Britain :
Wiley, 1998.
[26] Hughes Network Systems. “Products – Satellite Networks – TES Quantum – Direct.”
http://www.hns.com/products/snd/tq_dir/tq_dir.htm. n.d.
[27] Hughes Network Systems. “Wireless Broadband Satellite Network : Spaceway.”
http://www.hns.com/spaceway/spaceway.htm. n.d.
[28] IPSTAR. “Broadband Access Applications.”
http://www.ipstar.com/th/p_broadband_access.asp. n.d.
[29] IPSTAR. “Voice Applications” http://www.ipstar.com/th/p_voice.asp. n.d.
[30] Jun Mitsugi, Mutsumu Serizawa, and Nobuyasa Sato. “Sband digital mobile satellite
broadcast system.” Vehicular Technology Conference. (1999) : 2755-2759.
[31] L. Hanzo, M. Munster, B. J. Choi, and T. Keller. OFDM and MC-CDMA for Broadband
Multi-User Communications, WLANs and Broadcasting. Great Britain : Wiley,
2003.
[32] M.A. Beach, A.C. Swales, A. Bateman, D.J. Edwards, and J.P. McGeehan. “A diversity
combining antenna array for land mobile satellite communications.” Vehicular
Technology Conference. (1989) : 749-756.
[33] Mario Marchese , Michele Rossi , and Giacomo Morabito. “PETRA: Performance
Enhancing Transport Architecture for Satellite Communications.” IEEE Journal
On Selected Areas in Communications. February 2004 : 320-332.
[34] Mark Weigel. Improved Capacity For Delivery Of Digital Video Via Satellite.
Amsterdam : IBC Conference, 1997.
[35] M. Dankberg. Comperative Approach in the Economics of Broadband Satellite Services.
ViaSat Inc : report, 2002.
[36] M. H. Hadjitheodosiou, A. Ephremides, and D. Friedman. “Broadband Access Via
Satellite.” Computer Networks. 1999 : 353-378.
[37] Raphael Rom, and Moshe Sidi. Multiple Access Protolcols Performance and Analysis.
http://www.comnet.technion.ac.il. n.d.
[38] R. G. Gallager. “Low-density parity-check codes.” IRE Trans. Inform. Theory, pp. 21-28,
1962.
[39] Riccardo De Gaudenzi, and Filippo Gianetti. “Analysis of an advanced satellite digital
audio broadcasting system and complementary terrestrial gap-filler single
frequency network.” IEEE Trans. Veh. Technol. (1994) : 194-210.

[40] Roberto Conte. “Satellite Rural Telephone Network Design : A Methodology for
Performance Optimization.” Doctor of Philosophy Dissertation (Electrical and
Computer Engineering), Virginia Polytechnic Institute and State University, 2000.
[41] RTA. “C4ISR System for the Royal Thai Army.” n.p. : C4ISR Task Force Report, 2001.
[42] Ryu Miura, Toyohisa Tanaka, Akio Horie, and Yoshio Karasawa. “ A DBF self-beam
steering array antenna for mobile satellite applications using beam-space
maximal-ratio combining.” IEEE Trans. Veh. Technol. (1999) : 665-675.
[43] S. Fischer, S. Kudras, V. Kuhn, and K.D. Kammeyer. “Analysis of diversity effects for
satellite communications systems.” Proceeding IEEE Global
Telecommunications Conference. (2001) : 2759-2763.
[44] Skybridge GP. “Skybridge.” http://www.skybridgesatellite.com. n.d.
[45] STM Wireless. “Rural Telephony Products.” http://www.stmi.com/rural.html. n.d.
[46] Teledesic LLC. “The Teledesic Network.” http://www.teledesic.com. n.d.
[47] Thomas M. Cover, and Joy A. Thomas. Elements of information Theory. n.p. :
Wiley-Interscience, 1991.
[48] TIME-LIFE BOOKS, Editors. Communications. U.S.A. : Time-Life book, n.d.
[49] T. Pratt, C. W. Bostian. Satellite Communications. New York : John Wiley & Sons, Inc.,
1986.
[50] Wendy Xiaohong Wang. “VIDEO IMAGE TRANSMISSION VIA MOBILE SATELLITE
CHANNELS.” Master’s Thesis in Science (Engineering), Electrical and Computer
Engineering, Queen’s University, 1995.
[51] Wilbur L. Pritchard, Henri G. Suyderhoud, and Robert A. Nelson. Satellite
Communication System Engineering. 2rd ed. U.S.A. : Prentice Hall, 1993.