Universidad FermĂn Toro Decanato de Ingeniera Escuela de Telecomunicaciones Radioenlace
Radioenlace Satelital
Autor: Da Silva Francisco
¿Por qué es necesario usar polarización circular con los satélites que operan a frecuencias debajo de la región de microondas del espectro? Porque las señales viajan por la ionosfera y las frecuencias debajo de la región VHF generalmente no son adecuadas, la ionosfera gira la polarización de las señales de manera aleatoria. También es usada la polarización circular para poder duplicar el número de servicios en la misma frecuencia. En la región de microondas donde operan la mayoría de los satélites el efecto de la ionosfera es insignificante y puede utilizarse la polarización lineal o circular.
¿Qué factores permiten la recepción satelital de banda Ku con antenas más pequeñas que las necesarias para los satélites de banda C? Cabe destacar que estas dos antenas así como tienen características en común también tienen características muy distintas, al momento que vayamos a elegir la antena con la cual vamos a trabajar es de suma importancia que consideremos todas estas para conseguir un resultado favorable. Si buscamos una antena de tamaño reducido la más ideal en este caso sería hacer uso de la banda ku, además de que esta no necesita el poder de transmisión que se utiliza para la transmisión de señales en la recepción de la banda C ya que la banda ku provee la misma fuerza de la señal que la banda C.
Los equipos de la banda C son muchísimo más costosos que los de la banda ku. Pero no todo resulta negativo en cuanto a las antenas banda C ya que las banda ku tienden a perder más la señal debido al fenómeno '''rain fade''. En conclusión estas antenas tienen grandes ventajas ya que pueden ser instaladas en zonas donde no se hace imposible llevar a cabo el cableado porque estas trabajan por satélite sin ningún problema.
Explique la diferencia entre telefonía vía satélite FDM.FM y SCPC. Sugiera aplicaciones adecuadas para cada una. FDM: Señales como las de teléfono (SSB) se les hace FDM para formar una señal “compuesta”. FM: Con esta señal compuesta se produce modulación en frecuencia y luego es transmitida al satélite. La multiplexación por división de frecuencia (MDF) o (FDM), del inglés Frequency Division Multiplexing, es un tipo de multiplexación utilizada generalmente en sistemas de transmisión analógicos. La forma de funcionamiento es la siguiente: se convierte cada fuente de varias que originalmente ocupaban el mismo espectro de frecuencias, a una banda distinta de frecuencias, y se transmite en forma simultánea por un solo medio de transmisión.
Así se pueden transmitir muchos canales de banda relativamente angosta por un solo sistema de transmisión de banda ancha. El FDM es un esquema análogo de multiplexado; la información que entra a un sistema FDM es analógica y permanece analógica durante toda su transmisión. Un ejemplo de FDM es la banda comercial de AM, que ocupa un espectro de frecuencias de 535 a 1605 kHz. Si se transmitiera el audio de cada estación con el espectro original de frecuencias, sería imposible separar una estación de las demás. En lugar de ello, cada estación modula por amplitud una frecuencia distinta de portadora, y produce una señal de doble banda lateral de 10KHz. Hay muchas aplicaciones de FDM, por ejemplo, la FM comercial y las emisoras de televisión, así como los sistemas de telecomunicaciones de alto volumen. Dentro de cualquiera de las bandas de transmisión comercial, las transmisiones de cada estación son independientes de las demás.
Esquema de generación de FDM
Ejemplo de aplicación: Una estación terrena de usuario ubicada en el Auyantepuy, Estado Bolívar (Estación 1), desea establecer un enlace de banda de voz, entre ella y Carora, Estado Lara (Estación 2).
Mecanismo de Establecimiento del enlace La Estación 1 selecciona aleatoriamente un canal de voz que no esté trabajando. Entonces transmite un mensaje en código binario a estación 2, en el canal CSC durante su ranura de tiempo respectiva, solicitando que se establezca un enlace en el canal seleccionado aleatoriamente. La Estación 2 responde en el canal CSC durante su ranura de tiempo con un código binario ya sea confirmando o negando el establecimiento de la conexión. El proceso de desconexión es similar.
SCPC (Single Channel per Carrier) Como en el sistema SPADE, cada ranura tiene su propia frecuencia portadora y su ancho de banda es ocupado por un solo canal telefónico modulado, esta forma de transmisión se le llama canal único por portadora o SCPC, y aún cuando en este caso la asignación es por demanda, es fácil comprender que puede haber otros sistemas domésticos o internacionales con SCPC, pero de asignación fija.
Así mismo, e independientemente de sí se tenga asignación fija o por demanda, un canal SCPC no necesariamente debe conducir telefonía análoga, sino que puede contener un canal telefónico digitalizado o un canal de datos de baja velocidad transmitido con modulación digital, de la cual hay varias ocupaciones utilizadas a la vez en la práctica. El servicio establece una portadora por cada enlace (a manera de un canal dedicado), el cual por lo general, es de naturaleza Point to Point (punto a punto). Ventajas de SCPC (Single Channel per Carrier) •
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Enlaces satelitales nacionales e internacionales con velocidades desde 9.6 Kbps hasta 2.048 Mbps, con posibilidad de utilizar Frame Relay. Enlaces punto a punto entre las ciudades por medio de estaciones terrenas ubicadas estratégicamente. Administración de la capacidad del canal de acuerdo a sus características de tráfico. Alta disponibilidad, confiabilidad y seguridad de la información transmitida.
SCPC (Singel Channel Per Carrier) es una tecnología ampliamente utilizada en el campo de las telecomunicaciones por satélite, que permite la transmisión de datos, voz, video. El sistema SCPC consiste en transmitir una señal digital en una frecuencia fija, llamada portadora, se requieren dos portadoras para establecer un enlace en una topología punto a punto. La unidad terrestre SCPC consta de una unidad externa que incluye una antena y un sistema trasnreceptor que incluye el amplificador de potencia (SSPA), el amplificador de bajo ruido (LNA) y el Up/Down Converter. Una unidad interna que integra un módem satelital con tarjeta moduladora, demoduladora, dispositivo de control y circuitería de procesamiento de señal e interfaz para interconexión con el usuario.
El sistema SCPC puede integrar los siguientes servicios: • Voz • Datos • Videoconferencia • Internet • Voz y datos sobre Frame Relay • Internet Asimétrico • Voz por demanda
PROTOCOLOS • X.25 X.25PAD Syncrhronous bit transparent • TINET Ethernet Asyncrhonous bit transparent • Token Ring SNA/SDLC Group Poll SNA/SDLC • Ethernet LAN Token Ring LAN TCP/IP over LAN • SNA over LAN SLIP/PPP HDLC • 3720 BSC HASP DDCMP • IPARS
VENTAJAS DEL SISTEMA El sistema SCPC ofrece:
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Servicio de transmisión dedicado. (Full-Time) Soporte de múltiples topologías (punto-punto, puntomultipunto) Alta confiabilidad Integración de voz/fax, datos y video Recomendable para redes pequeñas (2-8 sitios) Alta velocidad (mayor a 64KBps)
DIAGRAMA TIPICO
¿Qué es una red de datos VSAT? Las redes VSAT (Very Small Aperture Terminals) son redes privadas de comunicación de datos via satélite para intercambio de información punto-punto o, punto-multipunto (broadcasting) o interactiva. Sus principales características son: • Redes privadas diseñadas a la medida de las necesidades de las compañias que las usan. • El aprovechamiento de las ventajas del satélite por el usuario de servicios de telecomunicación a un bajo coste y fácil instalación. • Las antenas montadas en los terminales necesarios son de pequeño tamaño (menores de 2.4 metros, típicamente 1.3m). • Las velocidades disponibles suelen ser del orden de 56 a 64 kbps. • Permite la transferencia de datos,voz y video. • La red puede tener gran densidad ( 1000 estaciones VSAT ) y está controlada por una estación central llamada HUB que organiza el tráfico entre terminales, y optimiza el acceso a la capacidad del satélite.
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Enlaces asimétricos. Las bandas de funcionamiento suelen ser K o C, donde se da alta potencia en transmisión y buena sensibilidad en recepción.
Debido a esto, entra a competir directamente con redes como la Red Pública de Transmisión de Paquetes X.25, o la Red Digital de Servicios Integrados. Cabe destacar su rápida y masiva implantación en Europa, Asia y USA, lo que está facilitando un acercamiento sin precedentes de las ventajas del satélite al usuario de servicios de telecomunicación. VENTAJAS Flexibilidad: • Fácil gestión de la red. • Servicio independiente de la distancia. • Cobertura global e inmediata. • Fácil y rápida implantación en lugares de difícil acceso. • Debido a la gran variedad de configuraciones que puede adoptar una red VSAT estas se pueden adaptar a las necesidades propias de cada compañía.
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Los enlaces asimétricos se adaptan a los requerimientos de transferencia de datos entre una estación central que transmite mucha información a estaciones lejanas que responden con poca información (si es que responden). Facilidad de reconfiguración y de ampliación de la red. El uso de un satélite hace que se pueda establecer contacto con cualquier punto dentro de su área de cobertura con lo que los receptores pueden cambiar de ubicación sin más cambio que la reorientación de su antena. Del mismo modo, la introducción de un nuevo terminal no afecta al funcionamiento de los demás.
Gran fiabilidad: • Se suele diseñar para tener una disponibilidad de la red del 99.5% del tiempo y con una BER de 10^-7.
Ventajas económicas: • Estabilidad de los costes de operación de la red durante un largo periodo de tiempo. Una empresa puede ser propietaria de prácticamente todos los segmentos de la red. Esto hace que el presupuesto dedicado a comunicaciones se pueda establecer con gran exactitud. El único segmento del que la empresa no puede ser propietario es del segmento espacial pero sus precios son muy estables. • Evita las restricciones que impone una red pública en cuanto a costes y puntos de acceso. • Aumento de la productividad de la organización. Al haber un centro de monitorización y control de la red el tiempo medio entre fallos de la red aumenta considerablemente y la duración de los fallos suele ser corta. Por lo tanto la organización puede responder rápidamente a las peticiones de sus clientes gracias a un medio de comunicación fiable, lo que repercute en un aumento de la satisfacción de los mismos y un aumento de las ventas. • Se puede implantar una red corporativa insensible a fluctuaciones de las tarifas
DESVENTAJAS Problemas económicos: • Las inversiones iniciales son elevadas y en algunos países no son claramente competitivas frente a redes basados en recursos terrestres. Este problema puede ser atenuado recurriendo al alquiler del HUB. Problemas radioeléctricos: • El retardo de propagación típico de 0.5s (doble salto) puede ser problemático para ciertas aplicaciones como telefonía y videoconferencia, pero también existen aplicaciones insensibles a el como la actualización de software, e-mail, transferencia de ficheros. • El punto más critico de la red esta en el satélite. Toda la red depende de la disponibilidad del satélite. Si este cae, toda la red cae con el. De todas maneras el problema no es muy grave pues si el problema esta en un transpondedor un simple cambio de frecuencia o/y polarización lo soluciona. En caso de ser todo el satélite bastaría con reorientar las antenas a otro satélite. • Como todo sistema basado en satélites es sensible a interferencias provenientes tanto de tierra como del espacio.
Problemas de privacidad: • El uso de un satélite geoestacionario como repetidor hace posible que cualquier usuario no autorizado pueda recibir una portadora y demodular la información. Para prevenir el uso no autorizado de la información se puede encriptar. Los sistemas VSAT nos ofrecen la posibilidad de ofrecer variedad de servicios con cobertura casi total, es decir, que se puede acceder a casi cualquier región por difícil acceso que esta presente, ya que VSAT se basa en la comunicación vía satélite, pero depende del radio de cobertura del satélite. También VSAT se presenta como una alternativa de infraestructura en los países menos desarrollados, en los que supone un menor coste inicial en comparación a cablear toda la infraestructura del país.
Un propietario de antena parabólica tiene un plato de 3m diseñado para operación de banda C(4GHz). El propietario quiere usar el mismo plato, con una nueva bocina de alimentación, para satélites de banda Ku(12GHz). ¿Qué efecto tendrá el cambio de frecuencia en la ganancia y la apertura de haz de la antena? El principal efecto que surgirá al hacer el cambio de frecuencia en la ganancia y la apertura de haz de la antena será la congestión ya que son mas vulnerables a las interferencias terrestres, la banda C es mas confiable bajo condiciones adversas, principalmente ante lluvias fuertes y granizos además de su rango en cuanto al espectro electromagnético de las microondas que comprende frecuencias entre 3,7 y 4,2, mientras que en la banda ku su rango varía de los 12 a los 18 GHz.