Expo beli mary

República bolivariana de Venezuela Ministerio del poder popular para la defensa Universidad nacional experimental politécnica De la fuerza armada UNEFA extensión NIRGUA.

Redes de datos por satélites

ING. Luis Sequera.

Emprendedores: Belisario Daniel.

Ortega Mariannis.

Mayo 07/ 2014

8vo ing. Sistemas

Redes de datos por satélites En primer lugar debemos definir el satélite de comunicaciones como "un repetidor radioeléctrico ubicado en el espacio, recibe señales generadas en la tierra, las amplifica y las vuelve a enviar a la tierra". Es decir es un centro de comunicaciones que procesa datos recibidos desde nuestro planeta y los envía de regreso, bien al punto que envió la señal, bien a otro distinto. Los satélites pueden manipular datos, complementándolos con información del espacio exterior, o pueden servir sólo como un espejo que rebota la señal Muchos funcionan a partir de celdas solares, que alimentan sus centros de energía al convertir los rayos solares en energía eléctrica (las enormes aspas de molino que los caracterizaron durante años). No obstante, dicha tecnología va siendo sustituida por turbogeneradores que producen energía a partir del calor solar y de las reacciones nucleares, que son más pequeños y livianos que las celdas. Actualmente se desarrolla el uso de radioisótopos como fuentes de poder, pero todavía están en periodo de prueba.

La velocidad con que un satélite gira alrededor de la tierra está dada por la distancia entre ambos, ya que el mismo se ubicará en aquellos puntos en los que la fuerza de gravedad se equilibre con las de fuerza centrífuga; cuanto mayor es esa distancia, menor es la velocidad que necesita el mismo para mantenerse en órbita.

Es importante señalar que todo aparato debe quedar por encima de las cien millas de altitud respecto a la superficie de la Tierra, para que no sean derrumbados por la fuerza de gravedad terrestre. Los satélites ubicados en promedio a 321.80 kilómetros de altitud se consideran de órbita baja; y de órbita alta los que alcanzan distancias hasta de 35, 880 kilómetros sobre la superficie.

Fundamentos de la comunicación por satélites

Básicamente un enlace vía microondas consiste en tres componentes fundamentales: El Transmisor, El receptor y El Canal Aéreo. El Transmisor es el responsable de modular una señal digital a la frecuencia utilizada para transmitir, El Canal Aéreo representa un camino abierto entre el transmisor y el receptor, y como es de esperarse el receptor es el encargado de capturar la señal transmitida y llevarla de nuevo a señal digital.

El factor limitante de la propagación de la señal en enlaces microondas es la distancia que se debe cubrir entre el transmisor y el receptor, además esta distancia debe ser libre de obstáculos. Otro aspecto que se debe señalar es que en estos enlaces, el camino entre el receptor y el transmisor debe tener una altura mínima sobre los obstáculos en la vía, para compensar este efecto se utilizan torres para ajustar dichas alturas.

La distancia cubierta por enlaces microondas puede ser incrementada por el uso de repetidoras, las cuales amplifican y re direccionan la señal, es importante destacar que los

obstáculos de la señal pueden ser salvados a través de reflectores pasivos. Las siguientes figuras muestran como trabaja un repetidor y como se ven los reflectores pasivos.

Segmentos Tierra y Espacio  Segmentos Tierra Una vez que el satélite ha captado la imagen para que pueda ser procesada e interpretada es necesario bajarla a tierra. En los satélites con sensores electrónicos esto se hace vía radio.

La imagen es captada por las estaciones de recepción de imágenes. Para que la transmisión de los datos se pueda realizar el satélite y la antena se tienen que estar viendo. En el caso de satélites geoestacionarios bastaría con tener una sola estación de recepción. Para satélites no geoestacionarios de una forma muy simplificada podemos decir que una antena de recepción es capaz de recibir imágenes que corresponda a puntos de la superficie terrestre que no estén a mas de 2500 km. Esto quiere decir que en un principio para obtener imágenes de cualquier punto de la tierra se necesita contar con una red de estaciones de recepción. Esto no es así en todos los casos pues los satélites suelen contar con una memoria interna en la que pueden almacenar varias imágenes y transmitirlas cuando se encuentran con una antena.

Segmentos Espacio En éste módulo se tratan todos los aspectos relacionados con el Segmento Espacio comenzando desde el punto de vista de Sistema es decir el Satélite en su conjunto, descendiendo a nivel Subsistema que son los encargados de desempeñar las diferentes funcionalidades de un Satélite, para finalmente terminar profundizando en cada Subsistema hasta llegar al estudio de las diferentes unidades o equipos que lo componen.

En primer lugar se ofrecerá una descripción de los elementos a considerar a nivel sistema en el segmento espacial, desde los requisitos de misión hasta los ensayos finales, pasando por la fase de dimensionamiento del Satélite en cuanto a masa, volumen, consumo y coste.

Estas consideraciones son básicas para un desarrollo fluido de los programas y se deben mantener durante todo las fases del mismo. Además se ofrecerá a los alumnos una descripción sobre el proceso de calificación y ensayos en tierra del satélite, así como de las pruebas que verifican el correcto funcionamiento en órbita del mismo.

Estaciones fijas y micro terminales para sistemas Vsat.

Estaciones Fijas Hoy en día las estaciones fijas conforman un parte muy importante en las redes corporativas, permitiendo mantener una red totalmente privada en la cual se puede integrar servicios de voz, datos, internet, videoconferencia televisión vía satélite, telemedicina en zonas rurales y en algunos casos para operaciones bancarias. Así mismo se tiene la presencia en redes públicas, para la interconexión entre los carriers a nivel internacional, así

como para llegar a municipios o zonas rurales donde aun no es accesible la llegada de la fibra óptica.

Micro terminales Para Sistemas Vsat Descripción

Se consideran VSAT las antenas que no sobrepasan los 2 o 3 metros de diámetro. A diferencia de otros de mayor tamaño la señal de estos terminales no puede alcanzar a otros VSAT (salvo que se encuentren cerca y en línea recta) por lo que deben recurrir al satélite para comunicarse entre sí. La comunicación se produce por lo tanto de forma indirecta a través de satélites de órbita geoestacionaria. Al ser una alternativa al cableado y tratarse de equipos relativamente económicos se suelen considerar como la solución a los problemas de comunicación entre zonas aisladas (donde extender las redes de cable no sería rentable).

Características   



Acceso fácil y a bajo coste a las ventajas de los servicios de telecomunicación vía satélite.

Adaptabilidad a las necesidades específicas de cada usuario (permitiendo enlaces asimétricos y distintos anchos de banda en función de cada estación).

En su topología más extendida (estrella) la red puede tener gran densidad (hasta 1.000 estaciones) y está controlada por una estación central llamada HUB que organiza el tráfico entre terminales y optimiza el acceso a la capacidad del satélite Pueden funcionar en bandas C, Ku o Ka siendo más sensibles a las condiciones meteorológicas cuanta más alta es la frecuencia de la portadora.

Dadas sus características 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 en telecomunicación

Existen dos grandes grupos de comunicaciones móviles por satélite:

1.-Marítimas y aeronáuticas.

2.-Terrestres.

Las comunicaciones marítimas y aeronáuticas, por sus características específicas y por el colectivo al que van dirigidas tienen una evolución más planificada sin proliferación de sistemas, aunque con el desarrollo de nuevas generaciones que permitirán la introducción de nuevos servicios y facilidades a medida que la tecnología lo permita. Todas estas investigaciones son financiadas por organismos internacionales como INMARSAT, OMI, OACI, ESA, etc.

En el campo de los servicios móviles terrestres se prevé que continúe durante algunos años la proliferación de sistemas desarrollados por diferentes sociedades y que persiguen colocarse a tiempo en un mercado potencialmente muy extenso.

En el ámbito europeo son cuatro los sistemas más importantes, capaces de proporcionar servicios de intercambio de datos a baja velocidad empleando satélites geoestacionarios.

Son los siguientes:

INMARSAT-C que emplea la banda L( 1,5-1,6 GHz ). Posee una arquitectura de red orientada a su interconexión con las redes públicas para ofrecer servicios que requieran una cobertura amplia.

EUTELTRACS que funciona en banda Ku ( 12-14 GHz ),con una estructura de red modular y con posibilidad de trabajar en grupo cerrado de usuarios o con conexión a la red pública. Este sistema tiene además capacidad de proporcionar información de radio determinación.

PRODAT, desarrollado por la Agencia Espacial Europea. Emplea la banda L(1,5-1,6 GHz).Tiene una arquitectura de red similar al anterior.

LOCSTAR. Es una concepción ligeramente diferente de los anteriores sistemas por cuanto está básicamente orientado a servicios de Radio determinación con posibilidad de intercambio de mensajes cortos. Su incorporación se produjo en 1993 por un consorcio privado.

En los albores de los años 90,los servicios móviles de voz por satélite no estaban disponibles, aunque algunos sistemas capaces de dar soporte de voz y datos se encontraban en avanzado estado de desarrollo. Este era el caso del llamado estándar-M, promovido por INMARSAT para aplicaciones móviles terrestres y marítimas. Este sistema contaba con planes para su introducción antes de mediados de la década de los 90,de tecnología exclusivamente digital con codificación de voz a 4,8 Kbits / seg.

En Europa, la Agencia Espacial Europea está realizando estudios encaminados al desarrollo de un sistema capaz de soportar servicios de voz y datos basados en el empleo de satélites geoestacionarios y más orientados al concepto de grupo cerrado de usuarios en contraposición con el estándar-M que está destinado a su interconexión con las redes públicas.

Existen una serie de problemas generales vinculados a estos servicios móviles por satélite en órbita geoestacionaria como son:

· La deficiente cobertura de las zonas de latitud alta, que ofrecen pequeños ángulos de elevación de las antenas aumentando así la probabilidad de bloqueo por montañas, edificios u otro tipo de obstáculos.

El balance de enlace requerido para salvar distancias superiores a los 36.000 km. , lo que obliga al uso de terminales costosos.

El retardo de propagación de la señal, del orden de los 200 milisegundos para cada salto, restando cierta eficacia en ciertas comunicaciones de datos y limitando las comunicaciones de tipo telefónico, que no aceptan más de un salto.

Para solucionar estos problemas y poder poner en marcha el siguiente paso de los sistemas móviles terrestres que constituyen los conceptos PCN( Personal Telecomunicaciones Network ) y UMTS( Universal Mobile Telecom System ) se están desarrollando sistemas basados en satélites de órbita circular baja (del orden de los 100 km. ).En este contexto caben destacar los siguientes proyectos con extensión universal: DRBCOMM, patrocinado por ORBITAL SCIENCE CORP, consistente en un sistema de 26 satélites pequeños (150 Kg.) a una altura de 970 km. para servicios de intercambio de mensajes en la modalidad de almacenamiento y retransmisión.

STARNET, patrocinado por STASYS INC, basado en la utilización de 24 satélites de unos 112 kg. Volando a una altitud de 1.200 km. El sistema es análogo al anterior, añadiendo cierta capacidad para servicios vocales.

IRIDIUM, patrocinado por MOTOROLA y que responde a un concepto más sofisticado.

Este sistema se basa en una constelación de 77 satélites de unos 430

Ejemplos de aplicaciones civiles  Unidireccionales       

Transmisión de datos de la Bolsa de Valores.

Difusión de noticias.

Educación a distancia.

Hilo musical.

Transmisión de datos de una red de comercios.

Distribución de tendencias financieras y análisis.

Teledetección de incendios y prevención de catástrofes naturales.

 Bidireccionales        

Te enseñanza.

Videoconferencia de baja calidad. e-mail.

Servicios de emergencia.

Comunicaciones de voz.

Telemetría y telecontrol de procesos distribuidos.

Consulta a bases de datos.

Monitorización de ventas y control de stock.

  

Transacciones bancarias y control de tarjetas de crédito.

Periodismo electrónico.

Televisión corporativa.

Aplicaciones Militares Las redes VSAT han sido adoptadas por diferentes ejércitos. Gracias a su flexibilidad, son idóneas para establecer enlaces temporales entre unidades del frente y el hub que estará situado cerca del cuartel general. La topología más adecuada es la de estrella. Se usa la banda X, con enlace de subida en la banda de 7,9 a 8,4 GHz y con el de baja en la banda de 7,25 a 7,75 GHz. (Mobile data terminal o MDT). Tipo de computadora utilizada en autos de policía, taxis, servicios de transporte, logística militar, fletes, control de inventario, vehículos de emergencia, etc., que sirve para comunicarse con una oficina central.

Terminales Móviles Estos disponen de una pantalla para ver la información y un teclado para ingresar datos.

También suelen poder conectarse con periféricos como taxímetros, radios, etc.

Estos dispositivos suelen estar asociados a su uso en vehículos.

Clasificación de computadoras por tamaño Supercomputadora Mainframe

Mini supercomputadora Computadora mainframe

Minicomputadora

Supermini

Computadora de escritorio

Microcomputadora • Computadora doméstica • Computadora personal • Estación de trabajo (workstation) • Servidor Computadora portátil de escritorio • Notebook • Subnotebook • Netbook (Nettop) • Tablet PC • Carro computadora • Computadora portátil

Computadoras móviles y portátiles

Dispositivos móviles: Terminal portátil de datos (PDT) • Terminal móvil de datos (MDT) • Computadora vestible • Videoconsola portátil • Pocket computer • Organizador electrónico • Ultra-mobile PC (UMPC)

PDAs: Pocket PC • HandHeld Otros: Smartphone Computadoras ultra pequeñas

Sistemas integrados • Polvo inteligente (smartdust) • Nano computadora