UNIVERSIDAD EL BOSQUE

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1 CÁLCULO DE UN ENLACE SATELITAL ENTRE QUITO (ECUADOR) LOS ANGELES (CALIFORNIA-EEUU) Andrés Mauricio Gutiérrez Mejía Cesar Mauricio Perdomo Rozo Gersson Harley Tao Sánchez UNIVERSIDAD EL BOSQUE Facultad de Ingeniería Electrónica Bogotá DC, abril 6 de 2006

2 CÁLCULO DE UN ENLACE SATELITAL ENTRE QUITO (ECUADOR) LOS ANGELES (CALIFORNIA-EEUU) Presentado por: Andrés Mauricio Gutiérrez Mejía Cesar Mauricio Perdomo Rozo Gersson Harley Tao Sánchez Presentado a: Ing. GUSTAVO QUIROGA BRICEÑO UNIVERSIDAD EL BOSQUE Facultad de Ingeniería Electrónica Bogotá DC, abril 6 de

3 TABLA DE CONTENIDOS Pág. INTRODUCCIÓN 4 1. TÍTULO 5 2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 6 3. JUSTIFICACIONES 7 4. OBJETIVOS 8 5. MARCO TEÓRICO 9 6. DISEÑO FUNCIONAL RECOPILACION DATOS CALCULO DEL ENLACE COSTOS CONCLUSIONES ANÁLISIS LEGAL GLOSARIO REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 52 3

4 INTRODUCCIÓN Desde su concepción, los enlaces satelitales buscan eliminar los limites en la comunicación a nivel global, siendo INTELSAT la empresa que desde 1964 se ha encargado de este hecho al brindar servicios múltiples mejorados con cada satélite que pone en orbita, es por ello que en el presente trabajo se consideraran algunos de los satélites para la comunicación entre Quito (Ecuador) y Los Ángeles (California-EEUU) Para ello es necesario tener en cuenta todos los elementos fundamentales para el diseño del enlace tales como: Posición geográfica de las ciudades, satélite utilizado (esta elección basada en el footprint del satélite), frecuencias de trabajo del enlace, las estaciones terrenas y otros aspectos. Todo lo anterior debe ser soportado por la información provista por INTELSAT, que se encarga de establecer las normas y parámetros como frecuencias de upstream y downstream del satélite y las estaciones terrenas, así como los dispositivos necesarios para el enlace (Ej: TWT) 4

5 1. TÍTULO Cálculo de un Enlace Satelital entre Quito (Ecuador) Los Ángeles (California-EE.UU.) 5

6 2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Nuevamente la necesidad de comunicación ha sido el motor del desarrollo de nuevos y mejorados sistemas que permitan acortar distancias y con ello poder llegar a cualquier lugar del mundo en tan solo unos segundos, no solamente para ofrecer servicios de comunicación sino también servicios de datos. La tecnología de satélites permite lograr dicho objetivo perfilándose como un sistema de gran alcance para la intercomunicación entre lugares geográficamente separados, siguiendo un poco el principio de los radioenlaces. 6

7 3. JUSTIFICACIONES La creciente necesidad de comunicar lugares cada vez más distantes que otro tipo de tecnologías anterior a los satélites no podía cubrir, brinda un bienestar a todos y cada uno de los participantes y usuarios de esta tecnología. Los costos involucrados para este tipo de tecnología implican que este servicio es de carácter compartido en el cual se adquieren o arriendan cierta cantidad de servicios que el satélite pueda proveer. Es valido denotar que los enlaces satelitales ofrecen una ventaja técnica al poder transmitir información en aire o vació con la flexibilidad de situarlos en terrenos geográficamente distantes. En el estudio y aplicación de los enlaces satelitales se puede observar el comportamiento que tiene el movimiento de un satélite geoestacionario ubicado a mas de km de distancia del centro de la Tierra y la forma en la cual puede proyectar sus haces de radiación sobre determinadas zonas. 7

8 4. OBJETIVOS Por medio de la práctica, conocer la forma real en la cual se implementa un enlace satelital teniendo en cuenta todos los factores, tanto internos como externos, posibles que se podrían encontrar en la vida real. Diseñar un enlace satelital entre las ciudades de Quito Los Ángeles, con capacidad de 4E1. Determinar cuales serían los mejores componentes que ofrecerían un óptimo rendimiento en la comunicación de los lugares anteriormente nombrados. Desarrollar habilidad en el manejo de software, útiles en el diseño de enlaces satelitales bajo condiciones similares a las reales en el medio ambiente. Describir todos los aspectos relacionados, no solamente con la parte técnica, sino también el manejo de normas y costos que un enlace de este tipo implica. 8

9 5. MARCO TEÓRICO 5.1. Antecedentes La concepción de satélite como un sistema de comunicación con cubrimiento mundial, llevo a varios hombres a formular las primeras iniciativas sobre este tipo de tecnología. Estas concepciones de la mano de Arthur Clark y otros hombres llevaron a pensar que un punto donde la gravedad es cero, con ello lograr poner en orbita satélites geoestacionarios que cubrieran toda la tierra. En principio se pensó en la siguiente disposición para cubrir la tierra. Figura 1 Satélites AOR, POR y IOR Fue hasta 1960 cuando nació una compañía llamada INTELSAT como una red de satélites de comunicaciones que cubre el mundo entero. Los satélites INTELSAT están situados en órbitas geoestacionarias sobre las siguientes regiones: 9

10 AOR: Región del océano Atlántico POR: Región del océano Pacífico IOR: Región océano Índico. APR: Región Asiática y del Pacífico (esta ultima entro en servicio en el año 1993 con el lanzamiento de INTELSAT 501) El primer satélite INTELSAT, llamado Early Bird ("Madrugador") fue puesto en órbita sobre el océano Atlántico en Son propiedad de una compañía internacional (INTELSAT), con sede en Washington D Características de un satélite Los satélites se disponen una distancia con respecto de la Tierra de 42164,2 km, esta distancia se le llama Radio orbital, siendo igual a la suma de otras dos distancias que son: el Slant Range con una distancia de 35786,4 km y el Radio ecuatorial con una distancia de 6378,19 km y donde el punto subsatelital (definido como la intersección de la recta que une el centro de la tierra) Figura 2 Distancias entre satélite y Tierra 10

11 Los movimientos y posición de un satélite geoestacionario son las siguientes: Figura 3. Posición y movimientos de un satélite geoestacionario Los movimientos de un satélite están determinados por tres tipos de giros que estan sobre si: Pitch: Es la rotación alrededor del eje lateral o transversal Roll: Es la rotación alrededor del eje longitudinal Yaw: Es la rotación sobre el eje normal Además de estos tres movimientos el satélite también se pueden mover en tres orbitas básicas (hay orbitas adicionales pero no se tocaran pues no es el objetivo de estudio de este trabajo): 11

12 ORBITA CIRCULAR Ésta es la única órbita que puede proporcionar cobertura global completa por un satélite, pero requiere un número de órbitas para hacerlo. En el campo de las comunicaciones donde la transferencia instantánea de la información es requerida, la cobertura global completa se podría alcanzar con una serie de satélites, donde cada satélite se separa en tiempo y ángulo de su órbita. Sin embargo, debido al costo económico, las desventajas técnicas, y operacionales, la cobertura global no se utilizan para las telecomunicaciones, aunque favorece algunos sistemas de satélite meteorológico, navegación y recursos en tierra. ORBITA ELÍPTICA INCLINADA Una órbita de este tipo tiene características únicas que han sido utilizadas con éxito por los sistemas de satélite de algunas comunicaciones, notablemente un sistema doméstico soviético. Para este sistema, la órbita elíptica tiene un ángulo de la inclinación de 63 y de un período de la órbita de 12 horas. Por diseño, el satélite se hace para ser visible para ocho de sus períodos de la órbita y reducir al mínimo el problema del handover mientras que proporciona la cobertura substancial de la superficie de la tierra. Usando tres satélites, la cobertura convenientemente puesta en fase, provee una cobertura sobre la región polar que otras orbitas no podrían alcanzar. ORBITA GEOESTACIONARIA (ECUATORIAL) Un satélite en una órbita circular de kilómetros tiene un período de 24 horas, y por lo tanto aparece inmóvil sobre un punto fijo en la superficie de la tierra. Esta órbita se conoce como la órbita geoestacionaria. El satélite es visible a partir de una mitad de la superficie de la tierra, hasta el 12

13 Círculo Polar Ártico, y esta órbita se utiliza para el sistema de comunicaciones basadas en los satélites de INTELSAT. Figura 4 Orbitas básicas de un satélite 5.3. Características de un enlace Elementos generales necesarios para realizar un enlace satelital: Estación Terrena de transmisión Satélite con transponders que cubran el área especificada Estación terrena receptora Para realizar la comunicación se deben tener en cuenta los aspectos mencionados a continuación: Footprint del satélite Ubicación de las estaciones terrenas Configuración del trasponder Bandas de frecuencia Ventaja geográfica de la estación terrena Modo de acceso al satélite 13

14 5.4. Características de la transmisión Técnicas de acceso múltiple Son técnicas que se emplean en redes de comunicaciones en las que varias estaciones comparten la capacidad de comunicación Se emplean para coordinar el uso conjunto de esa capacidad En una red por satélite las estaciones terrenas comparten la capacidad de comunicación de los transponders a bordo del satélite Modos de acceso múltiple en satélites Dentro de las formas en las que se puede acceder a un satélite se pueden distinguir los siguientes: Acceso al repetidor a bordo mediante FDMA Acceso a canales particulares: o FDMA (Acceso Múltiple por División en Frecuencia) o TDMA (Acceso Múltiple por División en Tiempo) o CDMA (Acceso Múltiple por División en Código) o Mixtas Asignación del recurso (banda o slot temporal) o Asignación fija o Acceso aleatorio o Acceso controlado o asignación bajo demanda (DAMA) ACCESO FDMA FDMA es un acrónimo inglés que significa Frequency Division Multiple Access, que traducido es Tecnología de acceso múltiple por división de frecuencias, que corresponde a una tecnología de comunicaciones usado en los teléfonos móviles de redes GSM Una de las particularidades es que la separación del espectro en distintos canales de voz, separando el ancho de banda según su frecuencia, en 14

15 divisiones uniformes. A pesar que puede portar información digital, no es recomendado su uso, siendo usado para transmisiones del tipo análogas. Ancho de banda preasignado según el tráfico Portadoras con menor ancho de banda (menor tráfico) Menos portadoras que canales posibles: Asignación bajo demanda Asignación de portadoras bajo demanda centralizada o distribuida Figura 5 Enlace de subida con FDMA Figura 6 Enlace de bajada con FDMA 15

16 ACCESO TDMA TDMA son las siglas de Time Division Multiple Access. Tecnología que distribuye las unidades de información en alternantes slots de tiempo proveyendo acceso múltiple a un reducido número de frecuencias. TDMA es una tecnología inalámbrica de segunda generación que brinda servicios de alta calidad de voz y datos. TDMA divide un único canal de frecuencia de radio en seis ranuras de tiempo. A cada persona que hace una llamada se le asigna una ranura de tiempo específica para la transmisión, lo que hace posible que varios usuarios utilicen un mismo canal simultáneamente sin interferir entre sí. Sólo se transmite una portadora. Normalmente con el sistema de una portadora por estación. Cada estación transmite sólo durante un intervalo de tiempo una ráfaga de datos Se utiliza para señales digitales Un cambio de la capacidad asignada a cada estación es sencillo Proporciona mayor eficiencia que FDMA No requiere control de potencia de las portadoras Figura 7 Enlace de subida con TDMA 16

17 Figura 8 Enlace de bajada con TDMA ACCESO CDMA La multiplexación por división de código o CDMA es un término genérico que define una interfaz de aire inalámbrica basada en la tecnología de espectro extendido (spread spectrum) Uno de los aspectos únicos de CDMA es que a pesar de que existe un numero fijo de llamadas telefónicas que pueden manipularse por parte de un proveedor de servicios de telefonía (carrier), este no es un numero fijo. La capacidad del sistema dependerá de muchos factores. Cada dispositivo que utiliza CDMA esta programado con un pseudocódigo, el cual se usa para extender una señal de baja potencia sobre un espectro de frecuencias amplio. La estación base utiliza el mismo código en forma invertida (los ceros son unos y los unos son ceros) para desextender y reconstruir la señal original. Los otros códigos permanecen extendidos, distinguibles del ruido de fondo. Hoy en día existen muchas variantes, pero el CDMA original se conoce como cdmaone bajo una marca registrada de Qualcomm. A CDMA se le caracteriza por su alta capacidad y celdas de radio pequeño, que emplea espectro extendido y un esquema de codificación especial y, lo mejor de todo es muy eficiente en potencia. 17

18 Se basa en técnicas de espectro ensanchado A cada estación se asigna un código que permite identificar la transmisión de dicha estación. El código se basa en una secuencia pseudoaleatoria (PN) Existen dos posibilidades Secuencia directa (DS) Salto en frecuencia (FH) Los diferentes códigos deben tener alta autocorrelación y casi nula correlación cruzada para que el sistema funcione eficientemente Comparación de eficiencia La siguiente figura compara los tres métodos de acceso al satélite haciendo una grafica eficiencia vs. numero de estaciones terrenas. Donde se puede observar que: La eficiencia de FDMA es baja puesto que con pocas estaciones, esta decrece rápidamente con el aumento del numero de estaciones terrenas La eficiencia de TDMA es alta debido a que esta se ve muy poco afectada con relación al aumento numero de estaciones terrenas La eficiencia de CDMA es extremadamente baja para este tipo de aplicación con satélites 18

19 Figura 9 Comparación entre FDMA, TDMA y CDMA 5.5. Servicio del enlace Para el enlace entre Quito Los Ángeles se prestará un servicio de voz con una capacidad de 4E1 s o equivalente a 1E2. Para ello se detallaran las características de del servicio que se va manejar.. Tabla 1 Descripción de una Señal Telefónica CARACTERÍSTICAS OBJETIVOS DE CALIDAD SEÑAL DE TELEFONÍA Las medidas de calidad se establecen tras un filtrado que reproduce la sensibilidad del oído (ponderación sofométrica) ITU-T G223. La mejora es de 2.5 db NIVEL DE RUIDO ITU-R S.353 Nivel de ruido < -50 dbm0p (p=sofométrico) medido sobre 1 minuto para el 20% del peor mes 19

20 Nivel de ruido < -43 dbm0p (p=sofométrico) medido sobre 1 minuto para el 0.3% del peor mes Nivel de ruido < -30dBm0p (p=sofométrico) medido sobre 5 ms para el 0.01% del peor año BIT ERROR RATE (BER) ITU-R S.522 1/106. Valor medio sobre 10 minutos para el 20% del peor mes 1/104. Valor medio sobre 1 minuto para el 0,3% del peor mes 1/106. Valor medio sobre 1 segundo para el 0.05% del peor mes Ancho de banda Potencia Valores pico Señal Analógica 300 a 3400 Hz. La potencia de un locutor continuo (pausas imprescindibles) medida en una población grande tiene una distribución log normal. Teniendo en cuenta un factor de actividad del 25% en la línea telefónica activa, resulta una potencia media Pm=-15dBm0 con una desviación típica de 5.8 db Los valores de pico están 18dB por encima, por lo que un tono de prueba de igual valor de pico tendrá una potencia 0dBm0 Se recomienda un margen dinámico de 40 a 50 db para cubrir las variaciones de un locutor y de unos a otros ACTIVACIÓN POR VOZ. En sistemas analógicos de una portadora por canal (SCPC) 20

21 Umbral de activación / desactivación: -30 a -40 dbm0 Tiempo de activación de la portadora: 6 a 10 ms Tiempo de desactivación de la portadora: 150 a 200 ms. Ahorro de potencia por desactivación de portadora: 4 db PRE-ÉNFASIS Y DE-ÉNFASIS. Mejora de 4 a 6 db en la relación S/N COMPANSOR (COMPRESIÓN Y EXPANSIÓN) Reduce el margen dinámico a la mitad La potencia silábica es la determinante (compansor silábico) Mejora en la relación S/N del orden de 15 db Señal Digital Acceso FDMA Codificación de forma de onda En el dominio del tiempo PCM: Pulse Code Modulation Uniforme No uniforme. Leyes A y µ DPCM: Diferential PCM ADPCM: Adaptive DPCM Delta Modulation En el dominio de la frecuencia: División en sub-bandas + ADPCM Codificación de la fuente: VOCODER Un conjunto de señales de diferentes usuarios se combinan mediante una modulación analógica lineal (normalmente SSB), para producir una señal 21

22 denominada FDM. Esta señal modula a su vez una portadora de radiofrecuencia o microondas (normalmente en FM). Para telefonía se asignan 4 KHz por canal. Existe una tabla (ITU-R S.481) para saber la frecuencia máxima asignada en función del número de canales. Jerarquía CEPT (CCITT G702) Trama de 256 bits en 125µseg. 16 bits de señalización Primer nivel Mbit/s (30 canales). Hasta 5 niveles cuadruplicando la capacidad en cada nivel. Acceso TDMA Jerarquía T-carrier (CCITT G704) Trama de 193 bits en 125µseg. 1 bit de señalización Primer nivel Mbit/s (24 canales) Niveles sucesivos de 24, 96, 480 ó 672, 1440 ó 4032 y 5760 canales Jerarquía digital síncrona (SDH) Trama de bits en 125µseg. SDH-1 a Mbits/s Permite acceso directo a un canal sin demultiplexar toda la estructura ATM ( Asyncrhronous transfer mode ) Técnica de transmisión, multiplexación y conmutación, definida para redes B-ISDN con 22

23 conmutación por paquetes Soporta los sistemas existentes Minimiza la complejidad de la conmutación Minimiza el tiempo de procesado en nodos intermedios Una vez descritos todos los parámetros posibles para manejar este tipo de servicio se procederá a escoger el tipo de satélite mas adecuado que cumpla con la capacidad del servicio y el footprint que cubra las zonas geográficas que se necesitan Parámetros del satélite Historia La serie de la INTELSAT VII incluye cinco satélites lanzados desde octubre 22 de 1993, al de junio 15 de Estos satélites tienen paneles solares de 21,8 metros que generan más de vatios de energía y una vida útil de 10,9 años. Esta serie lleva una carga útil más pequeña que la INTELSAT VI en términos del número de los canales, transponders, y ancho de banda disponible, pero se optimiza en EIRP, G/T, y la densidad del flujo para la operación con estaciones terrestres más pequeñas. Los satélites de la INTELSAT VII proporcionan la opción del manejo de la banda Ku, independientemente del transponder, en banda de frecuencias de downlink entre 11 y 12 GHz, dependiendo de las regulaciones de ITU para cada región Características de INTESAT VII Las ganancias para INTELSAT VII y los satélites siguientes son diferentes de INTELSAT V y VI porque cubren una gama grande (> DB 14) en los pasos pequeños (< DB 1,5). La decisión referente al paso apropiado del aumento del transponder puede depender de un número de los factores, incluyendo la 23

24 exigencia del consumidor, de los servicios en los transponders de cocanal, y de los otros servicios dentro del mismo transponder. El INTELSAT VII tiene transponders de 34, 36, 41, 72, 77, y 112 MHz de ancho de banda, dependiendo de la banda de frecuencia y del haz. Puede ser configurado para la operación. Los haces de la banda C y de la banda Ku son completamente orientables sobre cualquier lugar permitido por la orbita. El INTELSAT VII puede funcionar en modo normal o invertido. Esto permite que el satélite rote 180 en el eje de desvío para optimizar la cobertura del haz en localizaciones orbitales específicas. Esto evita el usar órdenes de reconfiguracion que se miden en más costos y además son más complejos para la antena. La cobertura normal de la región del Océano Pacífico y de la región del oeste de Océano Atlántico pude variar en un haz grueso para el oeste y uno delgado para el este lama para una viga hemisférica del oeste ancha y la viga hemisférica del este estrecha. Con la inversión de la actitud, el satélite puede también tener una viga hemisférica del oeste estrecha y una viga hemisférica del este ancha para el uso en las regiones del este del océano atlántico e indio. El INTELSAT VII tiene dos sistemas de cinco transponders en banda C disponibles para cuatro haces Z1 o I, Z2 o J, Z1A o L, y ZÀ o K de la zona, agrupada en dos sistemas (Z1/Z1A y Z2/ZÀ). En el uplink, un receptor de la zona se puede conectar con uno de los sistemas (Z1 o Z1A) o a la combinación de los dos (Z1/Z1A), llamada zona realzada. Esta zona realzada está conectada con solamente una cobertura en el downlink. Los canales 9 a 12 de la banda C se pueden asignar a la cobertura global, independientemente para cada canal e independientemente para cada acoplamiento (uplink y downlink). La spot de la banda C es completamente orientable. Todos los amplificadores de energía para la banda C son SSPA s y el EIRP es de 33 dbw para Hemi, la zona, y las haces de banda C-spot,26 24

25 dbw para el global. El canal 12 tiene DB 3 más EIRP cuando está asignado a los haces globales o del C-spot. INTELSAT 705 en 310 grados Este Estaciones Terrenas La estación terrena transmisora se caracteriza por el E.I.RP. (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva), este factor esta relacionado a la potencia del transmisor y la ganancia de la antena en la frecuencia de transmisión. 25

26 La estación terrena receptora se caracteriza por una figura de mérito (G/T) y la Frecuencia Intermedia (IF) de banda ancha. Cada elemento en la cadena de recepción puede ser asignada a una temperatura de ruido, la cual es una medida de potencia de ruido contribuida por el elemento por unidad de ancho de banda. Esas contribuciones son combinadas para reflejar la potencia de ruido por la distribución de la ganancia a través de la cadena. En general, la temperatura de ruido de el sistema es determinado primariamente por la antena, al amplificador de bajo ruido (LNA) y los componentes de acople de esos elementos. La suma de pequeñas pérdidas, tales como la atenuación en el cable, entre el LNA y la antena puede resultar en degradación significante de la figura de mérito G/T. El transponder también juega un papel bien importante en un enlace satelital, éste se encuentra dentro del satélite y cuyas funciones básicas son las siguientes: Amplificación de la señal Aislamiento de canales adyacentes Traslación de frecuencias Los principales factores que ocasionan la degradación de la señal se encuentran la lluvia, la nieve, la absorción atmosférica, las pérdidas por el espacio libre, entre otras. Un enlace debe verse desde los siguientes puntos de vista: 1. De la calidad del enlace. Entonces se calculará la relación C/N. 2. De la calidad de la señal transportada: Entonces se calculará la relación S/N, para los sistemas analógicos y 26

27 Eb/No y BER para los sistemas digitales. En ambos casos deberán conocerse los siguientes parámetros: 1. Potencia radiada por el enlace ascendente, desde la E/S. 2. Potencia radiada por el enlace descendente, desde el SAT. 3. Ruidos generados por la E/S y el SAT. 4. Efectos generados de la propagación atmosférica. 5.- Características básicas del satélite a usar, que serán suministradas por cada una de las empresas que lo administran. En general un enlace satelital lo conforman: 1. Una E/S que transmite. 2. Un sendero ascendente. 3. Un repetidor activo (satélite). 4. Un sendero descendente. 5. Una E/S que recibe. Todo esto implica que al analizar un enlace, se tendrán que contabilizar: 1. El C/N]UP (ascendente). 2.- El C/N]SAT (en el satélite). Para el caso, se calcula C/I]SAT, o sea la relación portadora a intermodulación, pues el satélite es el mayor generador de frecuencias indeseadas, por manejar un paquete muy grande de información, a través de un dispositivo no lineal ( TWT o SSPA). 3. El C/N]DOWN (descendente). 4. La degradación del enlace ( ), causada por efectos de lluvia, despolarización, magnetismo, contaminación, etc. y es conocida comúnmente como Lm]dB (perdidas misceláneas, dadas en db). Primero se debe calcular la relación portadora a ruido del enlace de subida (C/N up ), después se deberá calcular la relación portadora a ruido pero 27

28 ahora del enlace de bajada (C/N down ). La relación portadora total del enlace se determinara por la siguiente ecuación: Donde C N Total = C N up C + N down C C N up N = C C + N N up down down Figura EIRP ET = EIRP de la estación terrena transmisora (db) G/T SAT =figura de mérito de la antena del satélite (db) k= constante de Boltzman (228.6 db) Es el área efectiva de la antena que recibe en el satélite, dada en db y contabilizada en m2. Es la temperatura de ruido del sistema en el satélite. P ll = pérdidas por lluvia P apun = pérdidas por apuntamiento P atm = pérdidas atmosféricas P pol = pérdidas por polarización Donde: 28

29 C/N down = EIRP SAT + G/T ETR - k - P el - P ll - P misc PIRE SAT = EIRP en saturación del satélite (db) G/T ETR = G/T de la estación terrena receptora (db) k = constante de Boltzman ( dbw) P el = pérdidas pro espacio libre P ll = pérdidas por lluvia P misc = pérdidas misceláneas 6. DISEÑO FUNCIONAL Teniendo como base todos los anteriores conceptos se procederá con el diseño del enlace Quito (Ecuador) Los Ángeles (California EEUU) transmitiendo 4E1 para servicio de telefonía. 4E1 trabaja con 120 canales a una velocidad de 8448 Mbps y con un ancho de banda de 8.01 MHz 6.1. Descripción de los lugares. Quito(Ecuador) Los Ángeles (California) Coordenadas Geográficas Latitud: S 1 0' / S 0 0' Latitud: 34º 03' 07 " N Longitud: W 79 0' / W 78 0' Longitud: 118º 140' 34" O 6.2 Ubicación Geográfica Figura 10. Ubicación Geográfica de Quito (Ecuador Suramérica) 29

30 Figura 11 Ubicación Geográfica de Los Ángeles (California Norteamérica) 7. RECOPILACIÓN DE DATOS Footprints Para el diseño del enlace se tuvieron en cuenta los footprint INTELSAT (Footprint hemisferico Oeste) para la estación de los Ángeles California y el footprint INTELSAT 705@307S2 7.1.Programas de Andrew Corporation ( Catálogo 38 versión 7.02 Power Tools versión 2.0 GENERALES 30

31 Figura 12 PARAMETROS DE SUBIDA Y BAJADA Figura 13 Estacion Terrena en Los Ángeles 31

32 Figura 14 Estacion Terrena Quito Figura 15 Especificaciones de la portadora 32

33 Figura 16 CALCULO HPA Nº E1 4E1 VELOCIDAD TX 8448 Kbit/s Satélite INTELSAT 7 vuelo 5 (705) Posición del satélite Longitud 310ºE Conexión del haz Hemisférico / Hemisférico (HW / HW) Velocidad de información 8448 Kbit/s Velocidad standard 8448 Kbit/s Portadora QPSK / IDR Tipo de carrier Digital Overheath 10% 33

34 PARAMETROS DEL SEGMENTO ESPACIAL Ancho de banda (BW) 72 MHz Transpondedor Nº 7-8 Frecuencias 6,220 / 4,9950 GHz Saturación del transponder (EIRP sat-sat ) 32.8 dbw Densidad de flujo de saturación (SFD) -87,0 dbw/m 2 Factor de mérito (G/T SAT ) -8.7 db/ºk Interferencia cocanal (C/I CO ) 19,0 db PARAMETROS DE LAS ESTACIONES TERRENAS Diámetro antena 14 mts 14 mts Eficiencia antena 70% 70% G/T del sistema 35 db/ºk 31,8 db/ºk Factor β β UP = 2,7 db β DW = 3,0 db Tracking Auto Auto Margen M UP = 2,5 db M DW =3,5 db (Lluvia+Tracking) Pérdida GW 3,6 db 3,6 db PARAMETROS DE LA PORTADORA Velocidad standard 8448 Kbit/s FEC ¾ Banda ocupada 14,345 Mbps BER punto de operación 1 x C/T punto de operación -142,5 dbw/ºk C/N 0 punto de operación 87,1 db-hz C/N 11,6 db 34

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39 8. Calculo del Enlace Se tiene un 4E1= 8448 Kbit/s para una portadora IDR. Se desea establecer un enlace desde Quito (Ecuador) a Los Ángeles (California) para proveer servicios de telefonía a través de un enlace IDR/LRE. Quito hará la transmisión a través del satélite INTELSAT 705_310. Estación Terrena Quito Angulo de Elevación: E = sen -1 ( ) ( ) 2 cos ( lat)cos( long) ( )cos ( lat)cos ( long) long = 310 º ' = 25.65º E = sen -1 E =69.97º ( ) ( ) 2 cos (-.015)cos(25.65) ( )cos (-.015)cos (25.65) Angulo de Azimut: Ap = Tang Ap = Tang 1 1 A P = º Tang Tang 1 ( long) Sen(lat) 1 sen ( 25.65) Estacion Terrena Los Ángeles Angulo de Elevación: 39

40 E = sen -1 ( ) ( ) 2 cos ( lat)cos( long) ( )cos ( lat)cos ( long) long = 310 º ' = 68.2º E = sen -1 ( ) ( ) 2 cos (34)cos(68.2) ( )cos (34)cos (68.2) E = 9.34º Angulo de Azimut: Ap = Tang Ap = Tang 1 1 Tang Tang 1 ( long) ( 68.2) Sen(lat) 1 sen ( 34) A P = 77.3º Ganancia de la antena G dbi = 10logη + 20logf + 20logd dB η = Eficiencia de la antena.(esta se asume del 70%) d = diámetro de la antena (metros) f = Frecuencia operativa (Ghz) Estación Quito G TX = 20log(0,7) + 20log(6,220) + 20log(14) dB G E/S Quito = 56.1 dbi Estación Los Ángeles 40

41 G TX = 20log(0.7) + 20log(4,9950) + 20log(14) dB G E/S LA = 54.2 dbi Distancia Estación Quito - Satélite INTELSAT VII D = 35786, (1 - cos( long) cos (lat) D = (1- cos(25.65) cos (-.015) D = 36519,1 Km Distancia Estación Los Ángeles - Satélite INTELSAT VII D = 35786, (1- cos( long) cos (lat) D = (1- cos(68.2) cos (34) D = 40655,9 Km PERDIDAS EN ESPACIO LIBRE (FSL): f = Frecuencia (GHz) FSL UP (db) = 20 log (f) + 20 log (D) db D = Distancia estación - satélite en Km FSL (Quito UP) FSL UP (db) = 20 log (6,22) + 20 log (36519,1) FSL UP = 199,62 db FSL (Los Angeles Down) FSL DOWN (db) = 20 log (4,9950) + 20 log (40655,9) FSL DOWN = 198,65 db 41

42 Calculos en el satelite EIRP EIRP SAT (dbw) =C/T ET(dBW) - G/T ET (db/k) + FSL DW(dB) - β DW (db) +Margen DW (db) Donde: Margen = margen por lluvia + margen de seguimiento = 3.5 db EIRP SAT (dbw) = -145,0 dbw 35 db/k +198,65 db - 1,0 db db EIRP SAT = 20,5 dbw Backoff De Salida Del Satélite (OBO) OBO db = EIRP SATUR EIRP OPERACION OBO db = 34,8 dbw 27,8 dbw OBO db = 7.0 db Backoff De Entrada Al Satélite (IBO) IBO db = OBO db + X db IBO db = 7.0 db +3dB IBO db = 10 db Densidad De Flujo De Operación Del Satélite (OFD) OFD SAT (dbw/m 2 ) = SFD (dbw/m 2 ) IBO db SFD SAT : Densidad de Flujo de Saturación OFD SATEL = -85,1 dbw/m 2 10dB OFD SATEL = -95.1dBW/m 2 Cálculos En La Estación Terrena Transmisora (Quito) G1m 2 (dbi) = 20 Log (f Ghz ) + 21,4 G1m 2 (dbi) = 20 Log (6,220) + 21,4 G1m 2 (dbi) = 37,3 dbi EIRP ET dbw =OFD SAT dbw/m 2 +FSL UP (db) G1m 2 (dbi) -β UP(dB) +Margen UP (db) Margen = margen por lluvia + margen por seguimiento 42

43 Margen = 2.5 db en enlace ascendente EIRP ET dbw = -9 dbw/m ,62 db 37,3 dbi 1 db db EIRP ET dbw = dbw HPA = HIGH POWER AMPLIFIER P HPA = EIRP ET dbw G Ant ET dbi + perdidas de WG (db) Pérdidas de WG (db) estimadas = 3,6 db P HPA = 62,9 dbw 54,8 dbi db P HPA = 11,7 dbw CALIDAD DEL ENLACE Enlace de subida C/T (db/k) SATEL = EIRP ET (dbw) - FSL UP (db) + G/T SATEL + β UP (db) - Margen UP C/T(dB/K) SATEL = 62,9 dbw db +( -6.0 db/k ) + 3,7 db 2.5 db C/T(dB/K) SATEL = -132,4 db/ºk Enlace de bajada C/T (db/k) ET = EIRP SATEL (dbw) - FSL DOWN (db) + G/T ET RX + β DW(dB) - Margen DW C/T(dB/K) ET = 23,5 dbw - 196,3 db + 31,8 db/k + 2,0 db 3.5 db C/T(dB/K) ET = - 136,7 db/ºk Producto de intermodulación del satélite C/T(dBW/K) IM SAT = EIRP SAT IMSAT + 10 Log 4 khz El valor máximo del EIRP de intermodulación del transponder es igual a - 39 dbw/4 KHz en el borde del haz, según el software LST5 C/T(dBW/K) IM SAT = 23,5 dbw (- 37 dbw/4khz) 192.5dB C/T(dBW/K) IM SAT = -137,4 dbw/ºk 43

44 Interferencia cocanal en el satélite C/Tco dbw/k = C/I CO db+ 10 Log (BW)KHz dbk C/ Tco dbw/k = 19 db + 10 Log (3950,6)KHz dbk C/Tco dbw/k = - 171,3 dbw/k C/T TOT del enlace C/T TOTAL db = 10log 1 SAT C/T Antilog C/T Antilog 10 ET C/T Antilog 10 im 1 + CO C/T Antilog 10 C/T TOT = 10log 1 SAT Antilog ET Antilog Antilog 10 1 im -137, CO -171,3 Antilog 10 C/T TOTAL = -133,1 db/ºk Relación a Densidad de Ruido C/ No dbhz = C/ Ttotal db/k db/k C/ No dbhz = -164,6 db/k db/k C/ No dbhz = 65,0 db/ºk Relación entre la energía binaria y la densidad de ruido Eb / No dbhz = C / No dbhz 10 log (Velocidad de Transmisión)(Mbps) Eb / No dbhz =64,0 dbhz 10 log (32,064 Mbps) Eb / No dbhz = 44,9 dbhz 44

45 Relación Portadora a Ruido C/N db = C/No(dB/K) 10 log (Ancho de banda ocupada KHz) C/N db = 65,0 db/k 10 log (14523,6KHz) C/N db = 15,1 db 9. COSTOS DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD VALOR ESTACION UNITARIO US$ TRANSMISORA RECEPTORA INFRAESTRUCTURA ESTACION AGUA m3 5 20,0 100,0 80,0 INSTALACION HIDRAULICA m3 1,5 30,0 45,0 30,0 EDIFICIOS (GLOBAL 1) 35000, ,0 ENERGIA kw/h 2 15,6 120,0 100,0 TERRENOS , , ,0 TELEFONOS 8 50,0 200,0 180,0 CERRAMIENTO 4000,0 ALQUILER DE EQUIPOS 5587 ANALIZADOR DE ESPECTRO DIA ANTENA ROTATIVA DIA CABLES m CAMION LABORATORIO VIAJE CARPA(S) DIA COMPUTADOR DIA 3 0, MOTORES DE GIRO DIA RECEPTOR DIA VOM DIA LICENCIAS $ AMBIENTAL 1 $ $ $ CONSTRUCCION 1 $ $ $ OCUPACION DE VIAS 1 $ 100 $ 100 $ 100 EQUIPOS DE COMUNICACIONES CONVERTIDOR DE SUBIDA U/D/C , HPA 50W ,

46 LNA , MODEM + ACCESOS A RMbps , RECEPTOR de beacom , ANTENAS ALIMENTADOR CONECTOR DE GUIAONDA DESHIDRATADOR GUIAONDA TRACKING ENERGIA GENERADOR TRANSFORMADOR UPS INSTALACIÓNELECTRICA PARTE LEGAL 5.400,00 CONSTITUCION DE LA EMPRESA ESCRITURACIÓN COSTO PARCIAL DEL PROYECTO IVA 78,934.4 TOTAL US$ 572,274,4 Tabla 2. COSTOS DEL PROYECTO 46

47 10. CONCLUSIONES Al analizar un enlace satelital permite conocer todos los parámetros que intervienen en la calidad de la comunicación. Estos parámetros, como son la atenuación, el ruido, etc, deben conocerse y aplicarse. Teniendo presente el tipo y la cantidad de información a transmitir, y los parámetros de las estaciones. En el enlace de subida la información a ser transmitida por el satélite, es enviada por medio de una estación terrena que consta generalmente de un multiplexor, un modulador, el up-converter, un amplificador de alta potencia (HPA) y la antena. En donde la información puede ser encriptada utilizando un código de corrección hacia delante (FEC). El enlace de bajada funciona de forma inversa al enlace de subida. La antena recibe la señal que proviene del satélite y por medio de una etapa de amplificación de bajo ruido es amplificada. La cual hace un enlace de alta calidad. Se pude concluir que la elección de la velocidad de transmisión y la potencia es de sumo cuidado para que no se presente una intermodulación en el satélite. Se empleó el satélite INTELSAT VII debido a que su G/T y densidad de flujo han sido optimizados lo cual permite operar con estaciones terrenas de menor tamaño. 47

48 El rendimiento del enlace está limitado por una serie de factores como son el ruido del satélite, la potencia del enlace ascendente y descendente de la estación terrena y el satélite y los efectos de la propagación atmosférica. Siempre y cuando la estación terrena cumpla con las especificaciones mínimas estandarizadas por INTELSAT; suministrará potencia suficiente desde el satélite para satisfacer las características de todos los servicios. Es necesario tener el aval de INTELSAT para colocar en funcionamiento una estación terrena; este aval satisface los requisitos obligatorios de los documentos IESS. 48

49 11. DISPOSICIONES LEGALES ITU-R 601. Esta norma define los parámetros de codificación de la televisión digital para estudios. Es el estándar internacional para la digitalización de vídeo en componentes tanto para el sistema de 525 líneas como para el de 625 y se deriva del SMPTE RP125 y del EBU Tech E. ITU-R 601 se aplica tanto a las señales diferencia de color (Y, R-Y, B-Y) como al vídeo RGB, y define sistemas de muestreo, valores de la matriz RGB/Y, R-Y, B-Y y características de filtrado. No define sin embargo el interfaz electromecánico - ver ITU-R 656. ITU-R 601 normalmente se refiere al vídeo digital por componentes diferencia de color (en lugar de al RGB), para el cual define un muestreo 4:2:2 a 13,5 Mhz con 720 muestras de luminancia por línea activa y digitalización con 8 ó 10 bits. Se acepta una pequeña reserva por debajo del negro en el nivel 16 y por encima del blanco en el nivel para minimizar distorsiones de ruido y sobremodulaciones. Utilizando una digitalización con 8 bits son posibles aproximadamente 16 millones de colores diferentes: 28 cada uno para Y (luminancia), Cr y Cb (señales diferencias de color digitalizadas) = 224 = combinaciones posibles. La frecuencia de muestreo de 13,5 Mhz se eligió con objeto de ofrecer una norma de muestreo común políticamente aceptable para los sistemas de 525/60 y 625/50, siendo múltiplo de 2,25 Mhz, la frecuencia común más baja que proporciona un patrón de muestreo estático para ambos ITU-R

50 Interfaces para las señales de vídeo digital en componentes en los sistemas de televisión de 525 y 625 líneas. Establece la norma internacional para interconectar equipos digitales de televisión que funcionan de acuerdo con la norma 4:2:2 definida en ITU-R 601, que deriva de las normas SMPTE RP125 y EBU Tech 3246-E. Define la señal de borrado, las palabras de sincronismo embebidas, los formatos de multiplexación de vídeo usados por los interfaces serie y paralelo, las características eléctricas del interfaz y los detalles mecánicos de los conectores ITU-T G.822. Determina el número de deslizamientos controlados permisibles en el nodo de la estación internacional. Dicho valor debe ser inferior a 1 deslizamiento cada 70 días. Los deslizamientos no controlados producidos por la deriva del satélite deben ser absorbidos por una memoria buffer colocada en la estación cuya capacidad múltiplo de una multitrama. La tolerancia de los multiplexores de ±50 ppm es suficiente para absorber las variaciones debidas al movimiento del satélite. Un movimiento de 3 de inclinación orbital corresponde al orden de algunas partes en ITU-T G.821. Los objetivos de calidad (segundos con muchos errores, minutos degradados y segundos con error) se asignan en una proporción total del 20% del valor previsto para el Circuito Hipotético de Referencia de Km para los servicios por satélite; correspondiendo al 50% del valor asignado al tramo de Grado Alto de Km. Es decir, es equivalente a Km de cable de fibra óptica. Referido a la disponibilidad que ofrece INTELSAT las estadísticas entre 1971 y 1980 en el circuito estación al 50

51 satélite ida y vuelta, tiene un valor promedio de 99,878 % con extremos en 1971 de 99,812 % y en 1977 con 99,904 %. 12. GLOSARIO Transponder: El componente de un satélite de comunicaciones que reciba una señal de la tierra, la procese y amplifique, y entonces la retransmite a otra localización en la tierra. EIRP: En los primeros satélites, los transponder eran pocos, los utilizados tenían una energía relativamente baja de salida. Mientras que la demanda de circuitos creció, el diseño de los paquetes de comunicaciones cambió para ofrecer más transponder, cada uno cubriendo una pequeña parte de banda disponible, así proporcionana linearidades mejores y una capacidad más alta de la energía de la salida. P.I.R.E = Potencia Isotrópica Radiada Efectiva LNA = amplificador de bajo ruido C/N ( Carrier to Noise) = relación Portadora a ruido C/N up =relación portadora a ruido del enlace de subida C/N down = relación portadora a ruido del enlace de bajada C/N total = relación portadora total PIRE ET = PIRE de la estación terrena transmisora (db) G/T SAT =figura de mérito de la antena del satélite (db) k = constante de Boltzman (228.6 dbw) P el = pérdidas pro espacio libre P ll = pérdidas por lluvia P apun = pérdidas por apuntamiento P atm = pérdidas atmosféricas P pol = pérdidas por polarización 51

52 PIRE SAT = PIRE en saturación del satélite (db) G/T ETR = G/T de la estación terrena receptora (db) P misc = pérdidas misceláneas FDMA (Frecuency-division multiple access) Acceso múltiple por división de frecuencias. TDMA (Time-division multiple access) Acceso múltiple por división de tiempo DAMA (Demand Access Multiple Access), el cual asigna ranuras de tiempo de acuerdo a la demanda del canal. CDMA (Code-division multiple access) El Acceso múltiple por división de código FSL= free Space Loss (pérdidas de espacio libre) 13.REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Libro de Estaciones Terrenas cap 2 Cap 2, cap 4 y cap 5 de transparencias para un curso genial Wayne, Tomáis, Sistemas de Telecomunicaciones, Prentice Hall 52

53 Diapositiva 1 Cálculo de un Enlace Satelital entre Quito (Ecuador) Los Angeles (California-EE.UU) Cesar Mauricio Perdomo Rozo Andrés s Mauricio Gutiérrez Mejía Gersson H. Tao SánchezS UNIVERSIDAD EL BOSQUE FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Abril de 2006 Diapositiva 2 INTRODUCCIÓN Desde su concepción, n, los enlaces satelitales buscan eliminar los limites en la comunicación n a nivel global, siendo INTELSAT la empresa que desde 1964 se ha encargado de este hecho al brindar servicios múltiples m mejorados con cada satélite que pone en orbita, es por ello que en el presente trabajo se consideraran algunos de los satélites para la comunicación n entre Quito (Ecuador) y Los Ángeles (California-EEUU) 53

54 Diapositiva 3 INTRODUCCIÓN Para ello es necesario tener en cuenta todos los elementos fundamentales para el diseño del enlace tales como: Posición n geográfica de las ciudades, satélite utilizado (esta elección n basada en el footprint del satélite), frecuencias de trabajo del enlace, las estaciones terrenas y otros aspectos Diapositiva 4 INTRODUCCIÓN Todo lo anterior debe ser soportado por la información n provista por INTELSAT, que se encarga de establecer las normas y parámetros como frecuencias de upstream y downstream del satélite y las estaciones terrenas, así como los dispositivos necesarios para el enlace (Ej( Ej: : TWT) 54

55 Diapositiva 5 DEFINICIÓN N DEL PROBLEMA Nuevamente la necesidad de comunicación ha sido el motor del desarrollo de nuevos y mejorados sistemas que permitan acortar distancias y con ello poder llegar a cualquier lugar del mundo en tan solo unos segundos, no solamente para ofrecer servicios de comunicación n sino también n servicios de datos. Diapositiva 6 DEFINICIÓN N DEL PROBLEMA La tecnología a de satélites permite lograr dicho objetivo perfilándose como un sistema de gran alcance para la intercomunicación entre lugares geográficamente separados, siguiendo un poco el principio de los radioenlaces. 55

56 Diapositiva 7 JUSTIFICACIONES La creciente necesidad de comunicar lugares cada vez más m s distantes que otro tipo de tecnologías anterior a los satélites no podía a cubrir, brinda un bienestar a todos y cada uno de los participantes y usuarios de esta tecnología. Diapositiva 8 JUSTIFICACIONES Los costos involucrados para este tipo de tecnología a implican que este servicio es de carácter cter compartido en el cual se adquieren o arriendan cierta cantidad de servicios que el satélite pueda proveer 56

57 Diapositiva 9 JUSTIFICACIONES Es valido denotar que los enlaces satelitales ofrecen una ventaja técnica t al poder transmitir información n en aire o vació con la flexibilidad de situarlos en terrenos geográficamente distantes Diapositiva 10 JUSTIFICACIONES En el estudio y aplicación n de los enlaces satelitales se puede observar el comportamiento que tiene el movimiento de un satélite geoestacionario ubicado a mas de km de distancia del centro de la Tierra y la forma en la cual puede proyectar sus haces de radiación n sobre determinadas zonas. 57

58 Diapositiva 11 OBJETIVOS Por medio de la práctica, conocer la forma real en la cual se implementa un enlace satelital teniendo en cuenta todos los factores, tanto internos como externos, posibles que se podrían encontrar en la vida real Diapositiva 12 OBJETIVOS Diseñar un enlace satelital entre las ciudades de Quito Los Angeles, con capacidad de 4E1 58

59 Diapositiva 13 OBJETIVOS Determinar cuales serían los mejores componentes que ofrecerían un optimo rendimiento en la comunicación n de los lugares anteriormente nombrados Diapositiva 14 OBJETIVOS Desarrollar habilidad en el manejo de software, útiles en el diseño o de enlaces satelitales bajo condiciones similares a las reales en el medio ambiente 59

60 Diapositiva 15 OBJETIVOS Describir todos los aspectos relacionados, no solamente con la parte técnica, t sino también n el manejo de normas y costos que un enlace de este tipo implica Diapositiva Antecedentes La concepción n de satélite como un sistema de comunicación n con cubrimiento mundial, llevo a varios hombres a formular las primeras iniciativas sobre este tipo de tecnología. Estas concepciones de la mano de Arthur Clark y otros hombres llevaron a pensar que un punto donde la gravedad es cero, con ello lograr poner en orbita satélites geoestacionarios que cubrieran toda la tierra. En principio se pensó en la siguiente disposición n para cubrir la tierra 60

61 Diapositiva 17 Triangulacion de los satelites Se pensaba en una colocación n de los satélites tal que: Diapositiva 18 Regiones establecidas por INTELSAT Fue hasta 1960 cuando nació una compañí ñía llamada INTELSAT como una red de satélites de comunicaciones que cubre el mundo entero. Los satélites INTELSAT están n situados en órbitas geoestacionarias sobre las siguientes regiones: AOR: : Región n del océano Atlántico POR: : Región n del océano Pacífico IOR: : Región n océano Índico. APR: : Región n Asiática y del Pacífico (esta ultima entro en servicio en el año a o 1993 con el lanzamiento de INTELSAT 501) 61

62 Diapositiva 19 Historia El primer satélite INTELSAT, llamado Early Bird ("Madrugador") fue puesto en órbita sobre el océano Atlántico en Son propiedad de una compañí ñía a internacional (INTELSAT), con sede en Washington D. Diapositiva Características de un satélite Los satélites se disponen una distancia con respecto de la Tierra de 42164,2 km,, esta distancia se le llama Radio orbital, siendo igual a la suma de otras dos distancias que son: el Slant Range con una distancia de 35786,4 km y el Radio ecuatorial con una distancia de 6378,19 km y donde el punto subsatelital (definido como la intersección de la recta que une el centro de la tierra) 62

63 Diapositiva Características de un satélite Diagrama de distancias entre un satelite y la Tierra Diapositiva 22 Los movimientos de un satelite Un satelite posee tres movimientos 63

64 Diapositiva 23 Los movimientos de un satelite Estos moviminetos estan determinados por tres tipos de giros que estan sobre si: Pitch: : Es la rotación n alrededor del eje lateral o transversal Roll: : Es la rotación n alrededor del eje longitudinal Yaw: : Es la rotación n sobre el eje normal Diapositiva 24 Orbitas de un satélite Los satélites tienen tres orbitas básicas: b 64

65 Diapositiva 25 ORBITA CIRCULAR Ésta es la única órbita que puede proporcionar cobertura global completa por un satélite, pero requiere un número n de órbitas para hacerlo. En el campo de las comunicaciones donde la transferencia instantánea nea de la información n es requerida, la cobertura global completa se podría alcanzar con una serie de satélites, donde cada satélite se separa en tiempo y ángulo de su órbita Diapositiva 26 ORBITA CIRCULAR Sin embargo, debido al costo económico, las desventajas técnicas, t y operacionales, la cobertura global no se utilizan para las telecomunicaciones, aunque favorece algunos sistemas de satélite meteorológico, navegación n y recursos en tierra. 65

66 Diapositiva 27 ORBITA ELÍPTICA INCLINADA Una órbita de este tipo tiene características únicas que han sido utilizadas con éxito por los sistemas de satélite de algunas comunicaciones, notablemente un sistema doméstico soviético. Para este sistema, la órbita elíptica tiene un ángulo de la inclinación n de 63 y de un período de la órbita de 12 horas. Diapositiva 28 ORBITA ELÍPTICA INCLINADA Por diseño, el satélite se hace para ser visible para ocho de sus períodos de la órbita y reducir al mínimo m el problema del handover mientras que proporciona la cobertura substancial de la superficie de la tierra. Usando tres satélites, la cobertura convenientemente puesta en fase, provee una cobertura sobre la región n polar que otras orbitas no podrían alcanzar 66

67 Diapositiva 29 ORBITA GEOESTACIONARIA (ECUATORIAL) Un satélite en una órbita circular de kilómetros tiene un período de 24 horas, y por lo tanto aparece inmóvil sobre un punto fijo en la superficie de la tierra. Esta órbita se conoce como la órbita geoestacionaria. El satélite es visible a partir de una mitad de la superficie de la tierra, hasta el Círculo C Polar Ártico, y esta órbita se utiliza para el sistema de comunicaciones basadas en los satélites de INTELSAT Diapositiva Características de un enlace Elementos generales necesarios para realizar un enlace satelital: Estación n Terrena de transmisión Satélite con transponders que cubran el área especificada Estación n terrena receptora 67

68 Diapositiva Características de un enlace Para realizar la comunicación n se deben tener en cuenta los aspectos mencionados a continuación: n: Footprint del satélite Ubicación n de las estaciones terrenas Configuración n del trasponder Bandas de frecuencia Ventaja geográfica de la estación n terrena Modo de acceso al satelite Diapositiva Características de la transmisión Técnicas T de acceso múltiplem Son técnicas t que se emplean en redes de comunicaciones en las que varias estaciones comparten la capacidad de comunicación Se emplean para coordinar el uso conjunto de esa capacidad En una red por satélite las estaciones terrenas comparten la capacidad de comunicación n de los transponders a bordo del satélite 68

69 Diapositiva Modos de acceso múltiple m en satélites Dentro de las formas en las que se puede acceder a un satélite se pueden distinguir los siguientes: Acceso al repetidor a bordo mediante FDMA Acceso a canales particulares: FDMA (Acceso Múltiple M por División n en Frecuencia) TDMA (Acceso Múltiple M por División n en Tiempo) CDMA (Acceso Múltiple M por División n en Código) C Mixtas Diapositiva Modos de acceso múltiple m en satélites Asignación n del recurso (banda o slot temporal) Asignación n fija Acceso aleatorio Acceso controlado o asignación n bajo demanda (DAMA) 69