Tecnología Satelital. Prof. Wílmer Pereira Univesidad Católica Andrés Bello Universidad Simón Bolívar

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1 Tecnología Satelital Prof. Wílmer Pereira Univesidad Católica Andrés Bello Universidad Simón Bolívar

2 Medios Inalámbricos Permite movilidad (celular, laptop, PDA) y cada servicio se sintoniza a distintas portadoras MHz GHz THz PHz Las frecuencias son asignadas por organismos públicos en cada país (CONATEL en Venezuela, FCC en USA, ITU a nivel mundial)

3 Satélite Repetidora en el espacio con ancho de banda entre 3,7 GHz y 30 GHz: TV, telefonía, meteorología, localización, etc Breve historia... El primer satélite fue ruso sputnik (1957), aunque no de telecomunicaciones, inicio guerra fria. Después sputnik II con Laika Echo repetidora con pantalla de aluminio (1960). Visible de minutos al día (no amplificaba). Telstar primer satélite real (1962). Olimpiadas de Tokio en vivo (1964) INTELSAT Consorcio internacional de 120 países, más de 20 satélites INMARSAT comunicación marítima (más de 47 países) Órbitas por altitud: Geoestacionarios (GEO) o polares (Molniya) Altitud media (MEO) Baja altitud (LEO)

4 Spunik-1

5 Tipos de satélites Antisatélites (armas para destruir otros satélites) Astronómicos (telescopio Hubble) Biosatélites (estudio de supervivencia de seres vivos en el espacio) Comunicaciones (datos, GPS, telefonía, TV, radio, etc) Navegación (marítima) Reconocimiento (Espías ) Observación terrestre (metereología, exploración de relieves marinos ) Estaciones espaciales (Internacional)

6 Orbitas satelitales

7 Satélites GEO Satélite a Kms con órbita ecuatorial de 24 horas dando una ilusión de un satélite fijo (sobre las dos bandas de Van Allen) 2 o entre cada satélite 180 satélites De 12 a 20 transponders de portadoras de bajada y de subida Frecuencias de uso (recientemente incluyeron L y S) C 3,7 GHz a 6,4 GHz (saturada) Ku 11,7 GHz a 14,5 GHz (casi saturada) Ka 17,7 GHz a 30,5 GHz (costosa) Tiempo de 500 mseg (ida y vuelta) Máximo tiempo de retardo en telefonía (->) son 150 mseg!!! Util para broadcast (TV), es decir, con poca seguridad Costo independiente de la distancia Spot beam es el área de cobertura de un satélite (elipse) Con sólo tres satélites se le da cobertura a toda la Tierra

8 Satélite VeneSat-1 Estación terrestre en Guarico (el Sombrero) y Bolívar Peso de 6 toneladas y una envergadura de 15 mts En el espacio de Uruguay (órbita Clark 959) por lo que usan el 10% del ancho de banda Dos antenas Ku una hacia el Caribe y otra hacia el sur y una antena Ka sólo hacia Venezuela Está previsto VeneSat-2 para el 2013

9 Satélites MEO Ofrecen sistema de posicionamiento global GPS. Constelaciones: Navstar (USA) Militar Glonass (Rusia) En 2007 eliminada restricción de 30 mts Galileo (Europa) Operativo para y uso civil Triangulación con 3 o 4 satélites dando latitud y longitud Se sitúan entre los Kms y Kms, entre las dos bandas de Van Allen, por lo que son visibles durante 2 horas La constelación son entre 20 y 24 satélites (con algunos de respaldo) y su tiempo de vida es de 15 años

10 Satélite Navstar

11 Satélites LEO Se sitúan antes de la primera banda de Van Allen La latencia es de unas pocas centésimas de segundo Tipos de LEO Pequeños LEO (Orbcom) Kbps Busca personas Grandes LEO (Iridium, Global Start, ) 100 Kbps 1 Gbps Telefonía móvil satelital Mega LEO (Teledesic, SkyBridges, ) hasta pocos Gbps Banda ancha: servicios multimedias HALO (High Altitud Long Operation) Aeroplanos alimentados con energía solar Se sitúan a 21 Kms y son muy ligeros

12 Pequeños LEO (Kbps) ORBCOM Constelación de 26 satélites. No ofrecen telefonía sólo mensajes estilo beeper Fueron montados con cohetes pegasus pues son satélites de poco peso La compañía se acogió al chapter 11 el 15 de septiembre de 2000

13 Grandes LEO (decenas Mbps) IRIDIUM bancarrota 2000 (3 $/min) y retomado en enero/2001 Inicialmente 77 satélites pero se montaron sólo 66 satélites Se mueve tanto el usuario como el spot beam (visible 6 min) Están a 900 Kms, en órbita polar, cada 32 o, ( FDMA/TDMA ) Subida y bajada en la banda L (comunicación intersatelital) Tiempo de vida del satélite 5 años Global Start también a chapter satélites en órbita Visible por más tiempo 11 min Constelación a 1400 Kms Tiempo de vida del satélite 7 años (comunicación con tierra) Protocolos: ALOHA, FDMA, TDMA, SATATM, CDMA,...

14 Constelación Iridium

15 Mega LEO (pocos Gbps) Teledesic Fundada en 1990 (C. McCaw, B. Gates y Boeing) Inicialmente 840 satélites pero se redujo a 288. Al final se optó por 33 satélites a construir en Italia (700 Kgs) Funcionaría en la banda Ka Montarlos con misiles intercontinentales rusos SS-18 Vida útil 10 años (mayor que Iridium y Global Start) Comunicación intersatelital y encaminamiento dinámico Cada usuario fija un canal que es respetado por los satélites 1800 canales de voz (16 Kbps) 14 canales de datos a 2 Mbps Ofrece unos pocos canales de 155 Mbps a 1.2 Gbps Cada satélites costaría 20 millones de dólares (más seguro y lanzamiento que representan el mismo costo) pero se abandonó el proyecto

16 Constelación Teledesic

17 Problemas de los LEO Saturación de órbitas (discutible aunque esta el síndrome Kesssler). De hecho sólo 7% funcionan Chatarra espacial que perturba, alrededor de objetos buena parte son satélites rusos con reactores nucleares :-(... Ya ocurrió al primera colisión satelital en 10/2/2009 entre Kosmo-2251 (ruso de 900 Kg) e Iridium33 (550 Kg) a Km/h... Los restos pueden afectar satelites chinos

18 Problemas de los LEO Pérdida y substitución de satélites muy costosa Tiempo de vida (< 12 años) y deben caer a Tierra aunque muchos se mantienen en órbita (Vanguard 1 desde 1958, más antiguo) Tiempo de visibilidad del satélite (< 20 min) => Handoff Comunicación intersatelital costosa

19 Lanzamiento de los satélites El tamaño del satélite determina la dificultad para colocarlo en órbita microsatélites ( Kgs) minisatélites ( Kgs) satélites talla media (500 Kgs-1 Ton) Centros de lanzamiento: Cabo cavañeral, Kourou, Plesetsk, Xi-Chang, Tanegashima. Tipos de cohetes: HLLV (Heavy Lift Launch Vehicles) Capacidad: > 10 Ton Ariane 5 Proton D1 Titan III... LLV (Large Launch Vehicle) Capacidad: 5-10 Ton Ariane 44L Atlas H-II MLV (Medium Launch Vehicle) Capacidad: 2-5 Ton Delta II 6925 Molniya Tsyklon SLV (Small Launch Vehicle) Capacidad: < 2 Ton Start Pegasus-XL Rockot

20 HALO Un avión de baja altitud (21 Kms) con topología en estrella Un avión por ciudad y sus alrededores Cambios fáciles de tecnología (con respecto a LEO) Mantenimiento menos costoso No da servicio a espacios sin usuarios (océanos) Asegura servicio aún con lluvia aumentando potencia Tiempo de latencia 0.1 a 0.35 mseg Sin embargo, el proyecto fracasó

21 Servicio HALO

22 Satélites vs Comunicación Terrestre Satélite Fibra óptica mayor AB movilidad broadcast tiempo terreno difícil AB prometido Sin embargo lo que cuenta es el costo (satélite más caro) pero los precios bajaran...

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