Łącze satelitarne jest rodzajem radiowego łącza telekomunikacyjnego obsługującego stałe lub sieci łączności ruchomej. Połączenie odbywa się poprzez odpowiednią stację przekażnikową, zwaną transponderem, umieszczoną na sztucznym satelicie Ziemi. W dużym uproszczeniu transponder składa się z odbiornika, procesora sygnału, nadajnika i anten. Sygnały do i z transpondera wysyłane są dupleksowo, czyli na dwóch różnych częstotliwościach, nazywanych odpowiednio uplink i downlink.
W zależności od zakładanej pojemności systemu satelitarnego, czyli od rodzaju i wielkości transmisji przewidzianych w systemie oraz ilości jednocześnie aktywnych terminali naziemnych, satelita wykorzystywany do celów telekomunikacyjnych może być wyposażony w kilka do kilkudziesięciu transponderów - w zależności od wymaganej szerokości pasma (najczęściej 36 MHz lub 54 MHz) Zakres częstotliwości roboczych jest zależny od zastosowania i rodzaju zajmowanej orbity.
Satelity telekomunikacyjne nie zawsze są wykorzystywane całkowicie przez jedną sieć łączności. Otóż jeżeli potrzeba stałego połączenia telekomunikacyjnego między dowolnie odległymi punktami na Ziemi, może wydzierżawić jeden lub więcej kanałów łączności na satelicie. Dla dalekodystansowych połączeń o dużej prędkości przesyłu wychodzi to znacznie taniej niż każdy inny sposób. Szczególnie, gdy mowa o rejonach o słabo rozwiniętej infrastrukturze telekomunikacyjnej.

Naziemne stacje systemu satelitarnego (te na pokładach samolotów i statków też zaliczono do tej kategorii - arogancja facetów od wieszania radiostacji na niebie nie ma sobie równych) można ogólnie podzielić na terminale, stacje zarządzające i dostępowe.
Terminal, czyli urządzenie z którego korzysta bezpośredni użytkownik, ma postać i możliwości zależne od cech systemu, w którym działa. Począwszy od okrętowej maszynerii z wielgachną anteną paraboliczną, terminalem ekranowym i telefonem, jak w Inmarsacie A, aż do takiego sobie telefoniku Iridium, podobnego do komórkowego.
Stacja dostępowa służy do łączenia systemu satelitarnego z innymi sieciami łączności. Często funkcja dostępowa jest uboczną "fuchą" stacji zarządzającej,
Centralna stacja zarządzającą systemem (tzw. hub, czyli węzeł) monitoruje pracę satelitów oraz rejestruje ruch telekomunikacyjny. Jest ona najczęściej połączona z centrum teleinformatycznym operatora systemu za pośrednictwem łącza telekomunikacyjnego, np. światłowodowego lub radiowego (czasem nawet satelitarnego). Zarządzanie systemem odbywa się przy pomocy centralnego komputera umieszczonego w stacji lub w oddalonym ośrodku sterowania systemem.

Największą zaletą łączności satelitarnej jest jej zasięg. Pojedyńczy przekaźnik satelitarny ma zasięg zależny od orbity, na której się znajduje - od około półtora tysiąca kilometrów dla orbit niskich, do około jednej trzeciej obwodu Ziemi dla wysokich. Dzięki niewielkiemu wpływowi atmosfery i powierzchni Ziemi, łączność satelitarna sięga praktycznie wszędzie. Poza tym moc potrzebna do transmisji jest znacznie niższa od mocy potrzebnej zwykłym sieciom radiowym.
Jedyną wadą, jaka mi przychodzi do głowy, jest wysoki koszt sprzętu. No i fakt, że nadal posługujemy się falami radiowymi, które podlegają prawom fizyki. Może telepatia będzie lepsza...

Wybór orbity roboczej ma zasadniczy wpływ na konstrukcję i własności systemu łączności satelitarnej.
Najszerzej wykorzystuje się orbity niskie, o wysokości od 700 do 1400 km - poniżej pierwszego pasa Van Allena. Głównymi zaletami orbit niskich są: możliwość uzyskania pokrycia obszarów podbiegunowych, mniejsze zapotrzebowanie mocy na satelicie i niewielkie opóźnienie w korespondencji. Poza tym wyniesienie satelitów na te orbity jest relatywnie tanie. Często są to tzw. minisatelity, o masie do 60 kg, które można ustawiać na orbicie przy pomocy pojazdów startujących z pokładu samolotu. Tak właśnie robi się w przypadku nowego systemu Orbcomm, którego satelity są wynoszone przez rakiety Pegasus XL.
Pewną niedogodność stanowi wymagana większa liczba satelitów. Oprócz tego, satelity przemieszczają się względem Ziemi, z czego wynika konieczność ich ciągłego śledzenia przez utrzymujące łączność stacje naziemne.
Z tego względu starsze systemy satelitów telekomunikacyjnych zajmowały wyłącznie orbitę geostacjonarną (35 700 km). Satelity poruszające się po orbicie geostacjonarnej mają czas obiegu równy czasowi pełnego obrotu Ziemi, dzięki czemu ich położenie względem powierzchni Ziemi jest stałe. Dlatego nazywa się ją także orbitą geosynchroniczną.
Orbita geosynchroniczna jest umieszczona w płaszczyźnie równikowej, dlatego satelity geostacjonarne nie pokrywają zasięgiem okolic podbiegunowych. Ponadto jest ona na tyle wysoka, że przy transatlantyckich połączeniach telefonicznych opóźnienie transmisji jest wyraźnie odczuwalne.

Satelity GEO.

Inmarsat
Najbardziej znaną siecią satelitarnej łączności ruchomej, bazującą na orbicie geostacjonarnej, jest Inmarsat, utworzony w roku 1976 i zarządzany przez międzynarodowe konsorcjum International Maritime Satellite Organization. Ze względu na swoje pierwotne zastosowanie w łączności morskiej, Inmarsat jest pierwszym (i jak dotąd jedynym) systemem łączności satelitarnej, zastosowanym do nawigacji lotniczej. Przez lotnictwo cywilne sieć była dotąd wykorzystywana raczej pośrednio - jako segment satelitarny (SATCOM) amerykańskiego systemu ARINC GLOBALink. Dane nawigacyjne przesyłane tą drogą są w większości depeszami ACARS (Aircraft Addressing and Reporting System).
Satelity Inmarsat zostały także użyte dystrybucji poprawek różnicowych systemu nawigacyjnego GPS w próbach EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service).

Eutelsat
Założona w roku 1977 Europejska Organizacja Telekomunikacji Satelitarnej Eutelsat jest operatorem satelitów przeznaczonych do łączności stacjonarnej i ruchomej. Należy do niej około 50 państw.
Głównym zadaniem systemu Eutelsat jest transmisja cyfrowych i analogowych kanałów telewizyjnych oraz radiowych do terminali kablowych i indywidualnych. Poza tym system świadczy usługi w dziedzinie cyfrowej łączności telefonicznej i dalekopisowej, zapewnia łączność satelitarną dla VSAT oraz usługi na specjalne zamówienie, takie jak okazjonalne transmisje multimedialne, obsługa systemów przywoławczych, itp. Poza tym system świadczy usługi w dziedzinie cyfrowej łączności telefonicznej i dalekopisowej, zapewnia łączność satelitarną dla systemu VSAT.
VSAT (Very Small Aperture Terminals) wykorzystuje dzierżawione łącza na satelitach geostacjonarnych. W zależności od przewidywanego ruchu, rodzaju transmisji i aktualnego stopnia wykorzystania systemu rezerwuje się określoną przepływność binarną w kanałach satelitarnych: outroute (kanał radiowy od stacji HUB do satelity) oraz inroute (od terminala satelitarnego do satelity).

Przewoźne lub przenośne terminale zainstalowanymi bezpośrednio u użytkownika, np. w oddziałach danej firmy. Jedynym warunkiem ograniczającym jest zasięg oddziaływania (obszar pokrycia) satelity telekomunikacyjnego. W skład terminala satelitarnego wchodzą: mała antena paraboliczna, jednostka zewnętrzna (nadajnik, odbiornik, układy sterowania i pozycjonowania anteny oraz zasilacz) oraz tzw. jednostka wewnętrzna, czyli komputer PC z kartą sieciową. Polska stacja centralna VSAT jest w Porębach Leśnych, niedaleko Nieporętu koło Warszawy.

Satelity obsługują także system nawigacji Euteltracs, przeznaczony do pozycjonowania i zarządzania ruchem ciężarówek i statków rybackich.
Segment satelitarny składa się dziś z 10 satelitów. Są to urzdzenia głównie serii Eutelsat II-F1 i Hot Bird, a także satelita syberyjsko-europejski SESAT. Wszystkie satelity systemu są konstruowane w Europie, również 16 z 19 wystrzeleń zostały powierzone firmom europejskim (Ariane, w przyszłości także rosyjski Proton).

Satelity MEO.

ICO (Inmarsat P-21)
System ICO (Intermediate Circular Orbit) jest właściwie podsystemem Inmarsata, pomimo,że wykorzystuje włąsną konstelację satelitów i infrastrukturę naziemną.

Odyssey
Projekt sieci Odyssey został zarzucony na rzecz ICO. Miał liczyć sobie 12 satelitów pracujących w paśmie D (1,5 - 2 GHz) i obsługiwać połączenia telefoniczne do 4800 bodów, transmisję danych (do 9600 bitów/s), transmisję danych w postaci depesz, paging, zdalną kontrolę stanu terminali, powiadamianie o alarmach, wszystko z obsługą priorytetów dostępu. Wadą jest nienajlepsze pokrycie obszarów oceanicznych.

Satelity LEO.

Iridium
System satelitarny Iridium, uruchomiony w 1998 roku, jest zasadniczo przeznaczony do obsługi połączeń telefonicznych i faksowych. Pracuje w paśmie radiowym D. Oferuje także kanały transmisji danych 2400 bitów/s, połączenie bezpośrednie między satelitami, paging i dwustronną wymianę danych w postaci depesz. Rozważa się wzbogacenie systemu o dodatkowe usługi, związane z wymianą danych.
Segment satelitarny składa się z 66 satelitów operacyjnych i 6 zapasowych na sześciu płaszczyznach orbitalnych na wysokości 780 km, co zapewnia pokrycie całej powierzchni Ziemi. Łączność z terminalami odbywa się w paśmie D (1610 - 1626,5 MHz), z dostępem TDMA/FDMA (Time Division Multiple Access / Frequency Division Multiple Access). Łącza międzysatelitarne pracują w paśmie K (22,55 - 23,55 GHz).
Architektura systemu jest zasadniczo podobna do telefonii komórkowej GSM. Satelity pracują podobnie jak komórkowe stacje bazowe, z tym, że są to stacje ruchome, a terminal traktuje sie jako nieruchomy. Czas obiegu takich satelitów wokół Ziemi wynosi ok. 90 minut, co powoduje, ze każde połączenie zostanie przekazane do następnego satelity po upływie maksymalnie ok. 15 minut. Jeden satelita będzie w stanie jednocześnie obsłużyć ok. 1000 połączeń.
Obecnie całe przedsięwzięcie jest w dużych kłopotach finansowych.

Globalstar
System Globalstar miał pod koniec 1999 roku osiągnąć pełną konstelację 48 satelitów na 6 orbitach kołowych biegunowych (wysokość 1414 km, inklinacja 86.5 stopnia). Został stworzony przez firmy Loral i Qualcomm jeszcze pod koniec lat 80-tych. Globalstar opiera się (podobnie jak Iridium) na "oszczędnych" minisatelitach LEO. Wiele Globalstarów było postawionych na orbicie przy pomocy ukraińskich rakiet Zenit 2.
Do transmisji zastosowano nowy protokół CDMA (Code Division Multiple Access - wielodostęp z podziałem kodowym). W przyszłości są przewidziane cztery nadzorcze satelity geostacjonarne.
W odróżnieniu od Iridium nie przewidziano w nich łączy międzysatelitarnych, w związku z tym każda transmisja będzie kierowana od satelity do najbliższej stacji naziemnej. Przyjęcie takiej koncepcji znacznie upraszcza projekt, ale także powoduje, że obszary obsługiwane są ograniczone do ok. 1600 km od stacji naziemnych, ponieważ dostęp do systemu jest możliwy tylko wtedy, gdy satelita jest w zasięgu zarówno terminala, jak i stacji naziemnej. Do objęcia zasięgiem całej powierzchni Ziemi potrzeba ponad 200 stacji naziemnych, czyli nieprawdopodobnie dużo. Z tego względu Globalstar jest ukierunkowany w większym stopniu na obsługę konkretnych regionów globu. Każda z naziemnych stacji dostępowych ma 4 anteny Cassegraina do śledzenia satelitów, oraz centralę, łaczącą sieć Globalstar z naziemnymi sieciami stałymi i ruchomymi.

Teledesic
System Teledesic był planowany niezwykle ambitnie: 840 satelitów (924 z zapasowymi), po 40 aktywnych satelitów na 21 orbitach o wysokości 695-705 km. Obecnie jest uruchamiany w skromniejszej wersji z 12 orbitami po 24 satelity (288 aktywnych satelitów) na wysokości 1350 km. Satelity Teledesic są połączone w rodzaj pakietowej sieci komputerowej o przepustowości 155 megabitów na sekundę. Pracują w paśmie radiowym Ku - 28.6-29.1 GHz uplink i 18.8-19.3 GHz downlink.
System jest zorientowany na usługi transmisji cyfrowej danych, głosu i wizji z dużymi prędkościami przesyłu (od 16 kb/s, do 2.048 Mb/s), jednak usługą podstawową jest dostęp do sieci komputerowych z prędkością 500 Mb/s. Pod względem odporności na błędy transmisji system ma dorównywać połączeniom światłowodowym.
Przewidziano kilka podstawowych typów terminali, w większości przenośnych. Terminale, wyposażone w anteny od 8 cm do 1.8 m, mają moc wyjściową od 0.01 W to 4.7 W.

Satelity HEO

Intersputnik
System, a właściwie organizacja, Intersputnik powstał w 1971 roku. Członkami były: Związek Radziecki, Bułgaria, Węgry, Czechosłowacja, Polska, NRD, Rumunia, Kuba i Mongolia. Intersputnik był oparty na sowieckim wewnątrzkrajowym systemie łączności dalekosiężnej Orbita. Do 1979 roku Intersputnik pracował z czterema identycznymi satelitami Mołnia, poruszającymi się po wydłużonych orbitach eliptycznych; apogeum Mołnii wynosiło 40000 km, perigeum 500 km, kat nachylenia płaszczyzny orbitalnej do równika 63.5 stopnia. Satelity były przeznaczone do retransmisji analogowych kanałów telewizyjnych i łączności służbowej. Pierwsze Mołnie utrzymywały łączność w paśmie 1 GHz, potem stosowano już częstotliwości zgodne z umowami międzynarodowymi: 4 GHz uplink i 6 GHz downlink. W latach późniejszych zaczęto przechodzić na satelity geostacjonarne typu Raduga i Ekran (kod NATO: Stationar-1).
Obecnie operatorem systemu jest International Organization of Space Communications z siedzibą w Moskwie. System realizuje łączność telefoniczną i zapewnia realizację okazjonalnych transmisji telewizyjnych. Łączność z satelitą Ekspress-2 Intersputnik AOR utrzymuje od roku 1974 Centrum Łączności Satelitarnej w Psarach koło Kielc. Satelity typu Ekspress są geostacjonarne.
Od 1979 roku Intersputnik wprowadził satelity geostacjonarne. System jest obecnie w trakcie gruntownej modernizacji, prowadzonej przy pomocy Niemiec, Francji, Wielkiej Brytanii, USA, Kanady i Japonii.