Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica

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1 Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica IE 0502 Proyecto Eléctrico Estado actual y tendencias de las tecnologías de comunicación satelital y propuesta de uso para Costa Rica Por: Christian Angulo Núñez Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Diciembre del 2010

2 Estado actual y tendencias de las tecnologías de comunicación satelital y propuesta de uso para Costa Rica Por: Christian Angulo Núñez Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de: BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA Aprobado por el Tribunal: Ing. Jhonny Cascante Ramírez Profesor Guía Ing. Martin Espinoza González Profesor lector Ing. Pablo Acuña Quirós Profesor lector ii

3 DEDICATORIA Agradezco a Dios la oportunidad de permitirme concluir mis estudios y finalizar este proyecto. A mi familia y en especial a mi madre, que además de darme la vida, me brindo su incondicional ayuda y entero apoyo durante toda la carrera. RECONOCIMIENTOS Al profesor Jhonny Cascante por la buena voluntad, la ayuda en correcciones y recomendaciones que me propuso durante todo la confección de este proyecto y en proponerme este tema de investigación tan interesante. A mis amigos que me ayudaron durante toda la etapa de la carrera. iii

4 ÍNDICE GENERAL DEDICATORIA...iii ÍNDICE DE FIGURAS... v ÍNDICE DE TABLAS... vi NOMENCLATURA... vii RESUMEN... viii CAPÍTULO Justificación Objetivos Objetivo general Objetivos específicos Metodología... 4 CAPÍTULO 2: Fundamentos y elementos básicos de la comunicación satelital Reseña histórica Características de la comunicación satelital Tipos de satélites Por tipo de utilidad o finalidad Bandas de frecuencias Componentes básicos y funcionamiento de los satélites Estaciones terrenas CAPÍTULO 3: El mundo de la tecnología Satelital Estado actual de la comunicación satelital Sistemas Satelitales existentes con cobertura en Costa Rica Tipos de Organización CAPÍTULO 4: Aplicaciones en el mercado de sistemas satelitales Televisión vía satélite Televisión Digital Servicios de conexión a internet vía Satélite Funcionamiento Características Internet satelital para Costa Rica CAPÍTULO 5: Innovaciones en el mercado de sistemas satelitales iv

5 5.1 Tecnología en teléfonos móviles satelitales IsatPhone Pro Iridium Comparaciones de IsatPhone Pro e Iridium Nuevos sistemas de banda ancha Skybridge Spaceway Teledesic CAPÍTULO 6: Comparación entre la tecnología satelital y otras tecnologías alternativas Comunicación vía Satélite o vía Fibra Óptica Internet satelital vrs internet vía cable, DSL, WLL Televisión satelital vrs Televisión por cable Tecnologías y avances por medio de los Satélites para Costa Rica Educación a distancia Imágenes Satelitales Control de medios de transporte Costa Rica y sus necesidades de telecomunicación CAPÍTULO 7: Conclusiones y recomendaciones Conclusiones Recomendaciones BIBLIOGRAFÍA APÉNDICE ANEXOS ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2-1 Satélite del sistema Galileo Figura 2-2 Imagen Meteorológica de un Ciclón tropical Figura 2-3 Satélite de la NASA, condiciones atmosféricas Figura 2-4 Observación de la Tierra por medio de satélites Figura 2-5 División del mundo de las Bandas utilizadas Figura 2-6 Estación Terrena de Tarbaca Figura 3-1 Receptor GPS Figura 3-2 Estación de referencia DGPS Figura 4-1 Variedad de canales vía satélites Figura 4-2 Satélites dedicados a la transmisión digital v

6 Figura 4-3 Descripción de sistema de conexión una vía Figura 4-4 Descripción de sistema de conexión de doble vía Figura 4-5 Descripción de sistema de conexión IDU Figura 5-1 Descripción física del teléfono IsatPhone Pro Figura 5-2 Descripción de las características del teléfono IsatPhone Pro Figura 5-3 Descripción de tamaño del teléfono Iridium Figura 5-4 Comparación del tamaño del teléfono Iridium Figura 5-5 Constelación de sistema Skybridge Figura 5-6 Satélites del proyecto Spaceway Figura 5-7 Satélite del proyecto Teledsic Figura 6-1 Internet vía Satélite Figura 6-2 Imagen de estado meteorológico de Costa Rica ÍNDICE DE TABLAS Tabla 6-1 Ventajas y desvenjas de los Satelites y la Fibra Optica vi

7 NOMENCLATURA VSAT: Very Small Aperture Terminal LEO: Orbita de baja altura GEO: órbita terrestre geoestacionaria MEO: órbita terrestre media ADSL: Línea de Abonado Digital Asimétrica GPS: sistemas de posicionamiento global FDMA: Acceso múltiple por división de frecuencia TDMA: Acceso múltiple por división de tiempo OACI: Organización de Aviación Civil Internacional DGPS: Sistema de posicionamiento global diferencial MPEG: Grupo de expertos de la imagen en movimiento DVB: Digital Video Broadcasting QPSK: Cuadrature Phase Shift Keying EPG: Guía de programación electrónica DSL: Línea de abonado Digital HDTV: Televisión de Alta definición GPRS: General Packet Radio Service ICE: Instituto Costarricense de Electricidad vii

8 RESUMEN Los satélites de comunicación han prestado servicios durante más de 3 décadas, evolucionando constantemente en tecnología y aplicaciones. En ese período han demostrado su versatilidad multiplicando los servicios que proporcionan, con una alta tasa de crecimiento del tráfico total que manejan, a pesar de que otros medios de telecomunicación, que en cierta medida compiten con ellos, hayan tenido en el mismo lapso un desarrollo tecnológico y comercial extraordinario. Los satélites son útiles para muchos de los servicios de telecomunicación, aunque tienen ventajas notorias para algunos de ellos y limitaciones inherentes para otros. La tecnología satelital ha recobrado gran importancia en el terreno de las comunicaciones. El desarrollo de la fibra óptica parecía que iba a obstaculizar la evolución de los satélites artificiales de comunicación, como consecuencia de sus características de transmisión: velocidad, capacidad, durabilidad. Aunque no se pensó en los diversos obstáculos que debía enfrentar, como lo eran: geográficos, climáticos, y el de mayor importancia financiero. La función principal de los satélites actualmente se desarrollan en áreas como: Internet, educación a distancia, meteorológica, científica, Radiodifusión, Telefonía, y Telemedicina. Este trabajo pretende mostrar el avance de la tecnología satelital desde sus inicios y exponer las aplicaciones actuales de mayor importancia, comparar también la tecnología satelital con otras tecnologías y proponer algunas de estas tecnologías que ayuden al país. Para ello se empleó el uso de recopilación Bibliográfica en libros, revistas, publicaciones y búsquedas en internet. viii

9 CAPÍTULO Justificación La Comunicación satelital es básicamente una serie de componentes o subsistemas que permiten la transferencia o intercambio de información, además es un sistema repetidor controlado de una estación terrena principal y con una red de estaciones terrenas de usuarios con la facilidad también de transmisión y recepción. Con el inicio de la era espacial, cuando Rusia y los Estados Unidos colocaron su primer satélite en el espacio ultraterrestre, la comunicación a través de satélites ha contribuido a la transformación de dos de las dimensiones humanas: espacio y tiempo. Por tal razón ya no se experimenta asombro ante la difusión de un evento o acontecimiento que puede llegar a cualquier parte del mundo en el momento que sucede. La distancia y el tiempo ya no son limitantes de la comunicación. La tecnología satelital tiene una gran gama de demanda en el mundo, esta puede utilizarse para el mejoramiento de aplicaciones como geografía, situación ambiental, trazado de límites, así como enlaces de señales de radio, televisión, envío de datos, entre otros. Para cumplir el propósito de ampliar las comunicaciones, integrando todos los rincones de la tierra, la exploración terrestre no ha sido suficiente. La tecnología satelital puede ofrecer 1

10 comunicación a lugares remotos, aviones, barcos, estos por ser imposible de instalar con otra tecnología. Los satélites artificiales geoestacionarios posicionados aproximadamente a 36,000 km. de la superficie terrestre, son idóneos para la comunicación en casi todos los puntos de la tierra, pueden ofrecer una gran variedad de aplicaciones comerciales. A través de las redes satelitales de órbita baja se ha deseado enlazar a todo el planeta con un menor costo de inversión que cualquier otra tecnología de comunicación. Los satélites de órbita baja se encuentran a una distancia menor que los satélites de órbita geoestacionaria, su costo de enviarlo al espacio es considerablemente menor. Los servicios satelitales para la radiodifusión directa a los hogares se ha vuelto de gran demanda para el país, como lo es la televisión en vivo de distintos países del mundo. Con la necesidad de tener receptores con buena calidad de servicio. Con estos se puede decir que la importancia de uso de tecnología satelital es de interés relevante, de esto conviene profundizar detalladamente en aspectos de esta tecnología para el país. 2

11 Además se estudia las ventajas y desventajas en algunas aplicaciones utilizada por diferentes medios de tecnología de comunicaciones. La tarea principal sobre esta investigación será conocer y proponer sistemas de comunicación satelital que cumplan con las necesidades y mejoren el estado actual de la comunicación satelital del país. 1.2 Objetivos Objetivo general Determinar la situación actual y tendencias de la industria de los satélites de comunicación, identificar nuevos mercados y recomendar los usos más convenientes para Costa Rica Objetivos específicos Conocer la evolución de los sistemas de comunicación satelital. Aprender acerca de las características principales y el funcionamiento de los sistemas de comunicación satelital. Determinar el estado actual de las tecnologías satelital en el mundo. Conocer las principales aplicaciones en las que se hace uso de la tecnología satelital. Estudiar los nuevos mercados para los sistemas satelitales. 3

12 Elaborar un listado con las principales necesidades de comunicación que tiene Costa Rica y que podrían ser solventadas con tecnología satelital. Hacer un análisis comparativo entre la tecnología satelital y otras tecnologías alternativas para determinar cual solución a las necesidades identificadas es la más recomendada. Investigar sobre las tendencias futuras de los sistemas satelitales. 1.3 Metodología Con el fin de llevar a cabo la presente investigación, se realiza mediante la siguiente sistemática: Selección de información bibliográfica minuciosa sobre los antecedentes de la historia, características, organización, y funcionamiento, con publicaciones en internet, libros y proyectos anteriores. Recopilación bibliográfica en libros, publicaciones, revistas, sobre aplicaciones y funcionamiento de la comunicación satelital mediante publicaciones en internet, libros, revistas. Realizar mediante búsqueda en internet, libros, revistas, publicaciones sobre nuevos mercados para la tecnología satelital, para realizar un análisis de las ventajas y desventajas de la comunicación satelital. 4

13 Mediante la búsqueda en internet, libros y revistas seleccionar información sobre las tecnologías actual para el Costa Rica. Razonar para realizar un análisis y una identificación de tecnología satelital que podría ayudar al mercado nacional y hacer recomendaciones que ayuden al país. Elaboración y preparación de las partes del documento según el cronograma. Elaboración del borrador y de la versión final del trabajo. Confección de la presentación para la defensa pública del trabajo. 5

14 CAPÍTULO 2: Fundamentos y elementos básicos de la comunicación satelital. 2.1 Reseña histórica Los satélites artificiales nacieron durante la guerra fría, entre los Estados Unidos y La Unión Soviética, que pretendían ambos llegar a la luna y a su vez lanzar un satélite a la órbita espacial. En los 1957, en la URSS, se lanzó el Spuntnik 1, un satélite que con los satélites que se desarrollaron varios años después, señaló el principio de la era de los satélites. En 1963, los Estados Unidos lanzaron la primera versión geosincrona equipada con repetidores activos. La era espacial comenzó en 1946, cuando los científicos comenzaron a utilizar los cohetes capturados V-2 alemanes para realizar mediciones de la atmósfera Antes de ese momento, los científicos utilizaban globos que llegaban a los 30 km de altitud y ondas de radio para estudiar la ionosfera. Con este tipo de cohetes podían alcanzar altitudes de 200 km para realizar mediciones como presión, densidad y temperatura. Por su parte los Estados Unidos desde los años 1945 ya había considerado lanzar satélites bajo el mando de la Aeronáutica de la Armada. No se creía que el satélite fuese de potencial militar, sino como de herramienta científica, política y de propaganda. 6

15 En 1960 se lanzó el primer satélite de comunicaciones: el Echo I era un satélite pasivo que no estaba equipado con un sistema bidireccional sino que funcionaba como un reflector. En 1962 se lanzó el primer satélite de comunicaciones activos, el Telstar I, creando el primer enlace televisivo internacional. La era de los Syncom marcó la historia, ya que el Syncom 1 (ferbrero 1963), si bien perdió comunicación en el ascenso, quedó orbitando la Tierra con un período de casi 24 horas, a 33º de inclinación. Este pudo ser observado por un telescopio. El Syncom 2 fue el primer satélite geoesicrono que funcionó (casi geoestacionario, quedo inclinado también en órbita a de 33º), fabricado por la empresa Hughes en California. Este se utilizó para hacer la primer llamada telefónica satelital, entre el presidente Kennedy y el primer ministro de Nigeria de la época. Y el Syncom 3 fue el primer satélite geoestacionario (agosto de 1964) además sin inclinación del ecuador. Este se utilizó para transmitir en directo las olimpiadas de Tokyo de Posteriormente, el departamento de defensa se hizo cargo del satélite, el cual tuvo una participación activa en las comunicaciones durante la guerra de Vietnam. El sistema MONLNIYA fue la primera red satelital doméstica, y fue lanzado en 1967 por la Unión Soviética; consistía en una serie de 4 satélites en orbitas elípticas con una cobertura de 6 horas por satélites. 7

16 La era de los satélites, fue anunciada por la creación de Intelsat y Arabsat (proveedores de servicios de comunicaciones por satélite del mundo), pronto fue seguida por una segunda oleada, procedente de compañías de comunicaciones internacionales y bien establecidas, como AT&T, que había pasado de la telegrafía del siglo XIX a las comunicaciones sin hilos, después de onda corta y, luego, por satélite. INTELSAT es el mayor proveedor de servicios de comunicaciones por satélite del mundo. Su sistema global de satélites lleva telefonía, televisión, y servicios de distribución de datos a billones de personas en todos los continentes. INTELSAT fue la primera, y sigue siendo la única organización que proporciona una extensa cobertura global de satélites y conectividad para un amplio abanico de servicios de telecomunicaciones. Cuenta con más de 32 satélites de alta potencia avanzados desde que se lanzó el primero el Early Bird (INTELSAT I). Poco después los países Árabes fueron los primeros en sacar provecho de las ventajas ofrecidas por la moderna tecnología y que hoy en día existen gran variedad de ellos. La organización árabe de la comunicación basada en los satélites (ARABSAT) fue establecida el 1976 por los Estados miembro de la Liga árabe con una meta definida de servir en sectores de la telecomunicación, de la información, de la cultura y de la educación. Brinda 8

17 servicios de televisión, telefonía, internet banda ancha y VSAT a países del medio oriente, África y las partes principales de Europa. La SSN (Red de Vigilancia Espacial) ha estado rastreando los objetos espaciales desde 1957, tras el lanzamiento del Sputnik I. Desde entonces, la SSN ha registrado más de objetos orbitando sobre la Tierra. El resto es historia reciente y en la actualidad hay satélites artificiales de comunicaciones, navegación, militares, meteorológicos, de estudio de recursos terrestres y científicos, de ayuda a la navegación, etc. 2.2 Características de la comunicación satelital Tipos de satélites Una manera sencilla de diferenciar los diversos sistemas de satélites es por la altura a la que se encuentran. También es un factor clave para determinar cuántos satélites necesita un sistema para conseguir una cobertura mundial y la potencia que debe tener. Dado cierto ancho de haz de la antena del satélite, el área de cobertura del mismo será mucho menor estando en una órbita de poca altura que estando en otra de mayor altura. Sin embargo, la potencia necesaria para emitir desde un órbita baja es muy inferior a la necesitada en casos de mayor altura de la órbita. 9

18 Los satélites son puestos o situados circundando la Tierra a distancias relativamente cercanas fuera de la atmósfera. Los tipos de satélites según sus características se clasifican en lo siguiente Las Órbitas La visibilidad de un satélite depende de su órbita, y la órbita más simple para considerar que circular. Una órbita circular puede caracterizarse declarando la altitud orbital (la altura de satélite espacial sobre la superficie de la Tierra) y la inclinación orbital (el ángulo orbital del satélite al ángulo ecuatorial de la Tierra). Cuando un satélite se lanza, se pone en la órbita alrededor de la tierra. La gravedad de la tierra sostiene el satélite en un cierto camino, y ese camino se llama una órbita. Hay varios tipos de órbitas Órbita Geoestacionaria (GEO) Es una órbita circular con un periodo de un día sideral. Para tener este periodo la órbita debe tener un radio de ,2 km (desde el centro de la Tierra). De esta forma, se consigue que los satélites aparezcan como fijos para un observador situado en la Tierra y, en consecuencia, se pueden recibir las señales del satélite mediante antenas receptoras fijas en la Tierra sin necesidad de hacer un seguimiento y, por tanto, sin necesidad de mover la posición del receptor. 10

19 A esta órbita se conoce como el cinturón de Clarke, ya que fue el famoso escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke el primero en sugerir esta idea en el año Esta tiene dos ventajas importantes para las comunicaciones: permite el uso de antenas fijas, pues su orientación no cambia y asegura el contacto permanente con el satélite. Existe una red mundial de satélites de meteorológicos geoestacionarios que proporcionan imágenes del espectro visible e infrarrojo de la superficie y atmósfera de la Tierra. Entre estos satélites se incluyen: Geostationary Operational Environmental Satellite, de Estados Unidos, Meteosat, lanzado por la Agencia Espacial Europea. También se ulitizan para transmitir televisión, telefonía, aunque tiene una incomodidad ya que tiene un retardo de propagación que es considerable porque provoca demora en la señal, que esto hace que se utilice otro medio como la fibra óptica Órbita de media altura (MEO) Estas órbitas son las que van desde km hasta la altura de los satélites geoestacionarios. Los satélites de órbita media son muy usados en las comunicaciones móviles y televisión. Se necesita un número mayor de satélites para obtener cobertura mundial, pero la latencia se reduce substancialmente Órbita de baja altura (LEO) 11

20 Orbitan la Tierra a una distancia de km y su velocidad les permite dar una vuelta al mundo en 90 minutos. Se usan para proporcionar datos geológicos sobre movimiento de placas terrestres y para la industria de la telefonía por satélite. Tienen un ancho de banda extraordinario y una latencia reducida. Se proyecta tener enjambres de cientos de satélites que abarcarán todo el planeta. Los LEO orbitan generalmente por debajo de los 5035 kilómetros, y la mayoría de ellos se encuentran mucho más abajo, entre los 600 y los 1600 kilómetros. A tan baja altura, la latencia adquiere valores casi despreciables de unas pocas centésimas de segundo. Existen 3 tipos de LEO, manejan diferentes cantidades de ancho de banda. Los satélites LEO están divididos en diferentes categorías, basadas en la frecuencia: LEOs pequeños, (little LEOs MHz), LEOs grandes, (Big LEOs - 2 GHz),LEOs de banda ancha, (20-30 GHz). En los primeros 30 años de la era de los satélites, los de órbita baja fueron raramente usados para comunicaciones debido a que su movimiento era demasiado rápido y se perdía fácilmente de vista Por tipo de utilidad o finalidad Comunicación El Servicio vía satélite con cobertura global que te permite establecer comunicaciones de voz, fax y datos haciendo uso de terminales móviles. 12

21 La finalidad de los satélites de comunicación es muy importante, principalmente en áreas como: Internet, Educación a distancia, Radiodifusión (Televisión comercial, Televisión corporativa, Televisión Directa al Hogar, y Televisión por cable), Telefonía (Internacional, rural), y Telemedicina. Los satélites artificiales de comunicación son capaces de proporcionar cobertura a regiones donde la comunicación por redes terrestres es prácticamente imposible, o sumamente costosa Navegación El Sistema Global de Navegación por Satélite es una constelación de satélites que transmite rangos de señales utilizados para el posicionamiento y localización en cualquier parte del globo terrestre, ya sea en tierra, mar o aire. Estos permiten determinar las coordenadas geográficas y la altitud de un punto dado como resultado de la recepción de señales provenientes de constelaciones de satélites artificiales de la Tierra para fines de navegación, transporte, geodésicos, hidrográficos, agrícolas, y otras actividades afines. Un sistema de navegación satelital es Galileo, siendo construido por Unión europea y Agencia Espacial Europea. En 30 de noviembre, 2007 los 27 ministros del transporte del EU implicaron alcanzaron un acuerdo que debe ser operacional antes de

22 Galileo es una constelación de 27 satélites civiles para la navegación con más tres satélites de reserva en órbita, que proporcionarán servicios de determinación de la posición a lo largo de todo el mundo. Entre los principales mercados y usuarios de este sistema se incluyen los transportes (la aviación, el ferrocarril, y el camión), la agricultura, la búsqueda de recursos, la investigación. Figura 2-1 Satélite del sistema Galileo Cuando esté en funcionamiento, tendrá dos centros de las operaciones en la tierra, uno cerca Múnich, Alemania, y otro en Francia. Desde entonces 18 de mayo 2007, en la recomendación de Comisión del transporte tomó el control directo del proyecto de Galileo del grupo de sector privado de ocho compañías de esta Industrias basadas en los satélites europeas de la navegación, que había abandonado este proyecto de Galileo a principios de

23 Meteorológicos Los satélites meteorológicos geoestacionarios orbitan alrededor de la Tierra sobre el ecuador a unas altitudes de km. Debido a su órbita, permanecen estáticos respecto al movimiento de rotación terrestre y por tanto pueden grabar o transmitir imágenes del hemisferio que tienen debajo continuamente con sus sensores de luz visible e infrarrojos. En los medios de noticias se suelen utilizar fotografías geoestacionarias para sus pronósticos bien como imágenes o como animaciones. Los Satélites Meteorológicos Geoestacionarios utilizados para la observación y seguimiento de Ciclones Tropicales u otros fenómenos meteorológicos. El principal contenido del Servidor de los Satélites Geoestacionarios integra dos conceptos básicos de muestreo geográfico como se describe a continuación: Imágenes Flotantes ó Sistemas Activos Es una configuración especial realizada al Satélite ó su procesamiento la cual permite enfocar y centrar una imagen con un zoom determinado sobre una región de especial interés ó de estudio, como puede ser un Ciclón Tropical, una tormenta intensa ó inclusive una zona de incendios forestales considerables. 15

24 Figura 2-2 Imagen Meteorológica de un Ciclón tropical El Servidor cuenta con aproximadamente 9 imágenes flotantes configurables es decir capacidad para nueve acercamientos por casos de estudio a diferentes posiciones geográficas. Para cubrir el Océano Atlántico, Pacífico y prácticamente toda la masa continental de América Central y Norte América. Imágenes de ubicación Básica De igual forma en el procesamiento de la información tomada por los satélites se considera la división por zonas geográficas específicas para una mejor navegación y observación mas especifica independientemente de la presencia ó no de algún fenómeno hidrometeoro lógico extremo. 16

25 Figura 2-3 Satélite de la NASA, condiciones atmosféricas Observación terrestre El Sistema de Observación Terrestre, también conocido por su acrónimo SSOT, será un satélite, cuyo lanzamiento está previsto para fines del año 2010 o principios del 2011, El objetivo del SSOT es contar con un sistema satelital orientado a la observación del territorio, que sea de proyección global y basada en la cooperación internacional. Figura 2-4 Observación de la Tierra por medio de satélites 17

26 Este proyecto se inició en julio de 2008 con la firma de un convenio entre la Fuerza Aérea de Chile y la empresa EADS Astrium por 72.5 millones de dólares. Este acuerdo contempla además del satélite, equipamiento en tierra para el control del satélite y el procesamiento de las imágenes capturadas; el lanzamiento y su seguro; participación y entrenamiento del comprador; y transferencias de algunas de las tecnologías involucradas. Posee 180 aplicaciones civiles orientadas a la agricultura, a la agricultura de precisión, silvicultura, el ordenamiento territorial, el mapeo de zonas urbanas, estudios de crecimiento y de la dinámica poblacional. La biomasa de la silvicultura, los catastros de bosques, protección de fronteras, el monitoreo de grandes obras o de catástrofes. A partir de las imágenes captadas se podrá regular el crecimiento urbano, la conectividad, el turismo, el área forestal, protección del medio ambiente y la agricultura Bandas de frecuencias Para los satélites de comunicaciones, la porción del espectro radioeléctrico que utilizan lo determina prácticamente todo: la capacidad del sistema, la potencia y el precio. Por eso, se hace un referencia de las principales bandas de frecuencias utilizadas en sistemas de satélites. Se han dispuesto, mundialmente, varias bandas de frecuencia para su uso comercial por satélite. La más común de estas consta de una banda central de 500 MHz centrada en 6 18

27 GHz en el enlace hacia arriba (hacia el satélite) y centrada en 4 GHz en el enlace hacia abajo (hacia la Tierra). La banda de 500 MHz, en cada una de las frecuencias, esta normalmente dividida en 12 bandas, servidas por cada transporte, de 36 MHz de ancho de banda cada una, mas 2 MHz a ambos extremos para protección (el espaciamiento entre las bandas es el responsable del ancho de banda en exceso). Figura 2-5 División del mundo de las Bandas utilizadas. Cada banda de transporte esta, a su vez, dividida en un cierto número de canales de frecuencia, dependiendo del tipo de aplicación o de la señal que sé este transmitiendo. Principalmente, las bandas más utilizadas en los sistemas de satélites son: 19

28 Banda L. Rango de frecuencias: GHz. Como ventaja tiene grandes longitudes de onda que pueden penetrar a través de las estructuras terrestres; precisan transmisores de menor potencia. Presenta un inconveniente, poca capacidad de transmisión de datos Banda Ku Rango de frecuencias: en recepción GHz, y en transmisión GHz. Presenta mejorías en longitudes de onda medianas que traspasan la mayoría de los obstáculos y transportan una gran cantidad de datos. Pero la mayoría de las ubicaciones están adjudicadas Banda Ka Rango de frecuencias: GHz. Tiene un amplio espectro de ubicaciones disponible; las longitudes de onda transportan grandes cantidades de datos. Además son necesarios transmisores muy potentes; sensibles a interferencias ambientales Acceso al medio Un importante problema en el desarrollo de cualquier sistema de comunicación es el aprovechamiento del recurso que es el espectro de frecuencias. Se tiene que, por lo tanto que establecer un método para aprovechar al máximo el ancho de banda disponible. 20

29 Los satélites en órbita geoestacionaria tienen bastantes inconvenientes comparándolos con los de otras órbitas más bajas. Las comunicaciones con satélites GEO sufren un gran retardo debido a la gran distancia a la que están. Este retardo, que es del orden de 240 a 270 ms produce un efecto de eco, que en comunicaciones de voz puede eliminarse con supresores de eco, pero que es más grave en el caso de comunicación de datos. Otra desventaja son las altas pérdidas de propagación. Los terminales móviles que se espera que sean utilizados para estos servicios no pueden proporcionar la potencia necesaria para establecer la comunicación. Para mejorar la comunicación satelital se emplean técnicas como protocolo de acceso múltiple consiste en una estrategia de control de las transmisiones mediante la cual se intenta reducir todo lo posible la probabilidad de que se produzca una colisión al intentar dos o más usuarios realizar una transmisión a través del mismo canal de comunicación. Otras técnicas podemos dividirlos en protocolos con contienda y sin contienda. Las sin contienda las transmisión son organizadas, en el tiempo o en la frecuencia, de modo que el acceso al canal por parte de un usuario no es aleatorio, sino que debe atenerse a la asignación que le corresponde. Técnicas clásicas de protocolos sin contienda son el acceso múltiple por división en frecuencia (FDMA) y el acceso múltiple por división en el tiempo (TDMA). En los protocolos con contienda los usuarios pueden realizar la transmisión 21

30 prácticamente en cualquier momento en el que tengan necesidad. A estos protocolos también se les conoce como protocolos de acceso aleatorio. Un usuario no tiene la certeza de que sus paquetes de datos no vayan a colisionar con los de otro, sin embargo tienen la gran ventaja de que la sincronización del sistema es significativamente más sencilla que, por ejemplo el necesario en un sistema TDMA. Entre otras características es el diseño de la red de satélites este fenómeno debe ser tenido en cuenta para que no se produzca una disminución de la calidad del servicio al pasar por zonas altamente pobladas, ni un excesivo desaprovechamiento de los recurso en zonas con poco tráfico. 2.3 Componentes básicos y funcionamiento de los satélites Uno de los elementos más importantes en la tecnología satelital es el correspondiente a las antenas. Estos componentes captan las señales de radiofrecuencia que llegan de las estaciones terrestres emisoras, y después de su procesamiento en el satélites, se transmiten de vuelta hacia la Tierra, concentradas en un haz de potencia. Los dispositivos de alimentación llamadores alimentadores, son generalmente antenas de bocinas comunicadas a guías de onda, que irradian energía hacia un reflector parabólico, o bien la recogen procedente del reflector para dársela a los equipos de recepción de señal. Las antenas cumplen simultáneamente, la misión de ser el puente de entrada y de salida del 22

31 interior de satélite. Constituyen el mecanismo básico de transformación entre las señales electromagnéticas que circulan por el espacio y las señales que abundan dentro de diferentes subsistemas del satélite. Debido a la exposición de la energía del el sol, y en su interior los amplificadores de potencia, un elemento fundamental es el control de la temperatura, El control térmico es especialmente importante cuando se originan los fenómenos de los eclipses, debido al enfriamiento brusco del satélite por la oscuridad producida. El Traspondedor es la trayectoria completa de cada repetidor, que comprende todos sus equipos desde la salida de la antena receptora hasta la entrada de la antena transmisora. Por ello, el subsistema de comunicaciones dispone de muchos traspondedores, y su número depende del diseño del satélite. Las estaciones terrenas controlan la recepción desde el satélite, regula la interconexión entre terminales, administra los canales de salida, codifica los datos y controla la velocidad de transferencia. Estas están constituidas de 3 componente básicos: estación receptora, antena y estación emisora. 23

32 Otros elementos básicos en los que se asienta esta complicada plataforma de comunicaciones son filtros, amplificadores, convertidores de frecuencia, conmutadores y multiplexores Estaciones terrenas Una estación terrena satelital es un conjunto de equipo de comunicaciones y de cómputo que puede ser terrestre (fijo y móvil), marítimo o aeronáutico. Las estaciones terrenas pueden ser usadas en forma general para transmitir y recibir del satélite. Pero en aplicaciones especiales solo pueden recibir o solo pueden transmitir Estaciones terrena en Costa Rica En los años 60, época considerada como el nacimiento y la explotación de las telecomunicaciones en Costa Rica, auspiciado por el gobierno de los Estados Unidos, se forma la Alianza para el Progreso, cuyo propósito es apoyar el desarrollo de los países latinoamericanos. Este interés (ya que en esta época se vivía la guerra Fría) era conseguir aliados. En Costa Rica a partir del año 1971, el ICE comenzó a desarrollar su infraestructura de Telecomunicaciones Internacionales con la construcción de la Red Regional de Microondas Centroamericana RRCA, que permitió por primera vez, tener una conexión directa y de calidad con todos los países de Centroamérica y en forma indirecta con México, Estados Unidos y el resto del mundo, y así poder brindar los servicios de telecomunicaciones 24

33 internacionales que demandan los clientes de una manera oportuna, confiable, de calidad internacional y a precios competitivos. Como parte de este proceso continuo de crecimiento, a partir de 1981 el ICE incursionó también en el desarrollo de la comunicación vía satélite con la entrada en operación de la Estación Terrena de Tarbaca, y posteriormente en 1990 con la Estación Terrena de Guatuso de Cartago, y opera por medio del satélite 335º E. de INTELSAT. Ambas, funcionaron como centros transmisores y receptores para señales satelitales. Figura 2-6 Estación Terrena de Tarbaca La fabricación a gran escala y el mejoramiento de la tecnología de construcción de fibra óptica, ha hecho que el costo de los cables submarinos se haya reducido, siendo inferior a 25

34 los costos de conectividad vía satélite, está actualmente no en uso. Por estas razones, a partir del año de 1992, el ICE se abocó y cerro a planificar el desarrollo de su red Internacional utilizando cables submarinos de fibra óptica. 26

35 CAPÍTULO 3: El mundo de la tecnología Satelital 3.1 Estado actual de la comunicación satelital. Los servicios de comunicación por satélite son proporcionados por operadores internacionales, a través de satélites con cobertura mundial o regional, y por operadores nacionales, a través de satélites con cobertura básica de un solo país. Generalmente cada operador es propietario de los satélites que opera técnica y comercialmente, pero existen algunos que para ofrecer sus servicios al público arriendan capacidad parcial o total de satélites que son propiedad de una agencia gubernamental, o de otro operador comercial, ya sea a largo plazo o por un corto. En muchos casos los servicios que proporcionan solo comprenden acceso a la capacidad de los satélites por sus clientes, cada uno de los cuales es propietario de las estaciones terrenas que utiliza y opera su propia red. En el otro extremo, el operador cuenta con un sistema especializado y completo, por ejemplo de televisión directa, en el cual se incluyen los programas que reciben los usuarios finales y las estaciones que los transmiten Sistemas Satelitales existentes con cobertura en Costa Rica Las siguientes redes satelitales con coberturas en Costa Rica tienen la capacidad para prestar servicios de telecomunicaciones comerciales en forma bidireccional. 27

36 INTELSAT Red diseñada principalmente para aplicaciones comerciales bidireccionales fijas incluyendo telefonía, televisión, y datos. Permite el establecimiento de circuitos analógicos y digitales, para interconectar redes públicas o redes privadas corporativas entre Costa Rica y otros países que hagan uso o quieran hacer uso del sistema de satélites Intelsat, en su territorio o entre diferentes puntos del territorio costarricense. Es una cooperativa formada por más 160 países de los cuales el ICE es el miembro y el signatario por parte de Costa Rica. INMARSAT Red diseñada principalmente para aplicaciones comerciales móviles desde barcos, vehículos terrestres, aviones, o aparatos portátiles para transferir información digital o analógica tales como televisión, voz, facsímil, datos, y télex, con alcance a nivel mundial. Es una Cooperativa internacional constituida por más de 60 países. PANAMSAT Red particular diseñaba para aplicaciones comerciales bidireccionales fijas incluyendo telefonía, televisión, datos, voz, y el establecimiento de servicios de radiodifusión y de redes privadas corporativas domesticas o regionales. MORELOS Red satelital doméstica para uso exclusivo del territorio mexicano. 28

37 SOLIDARIDAD Red satelital particular propiedad de TELECOM de México, permite el establecimiento de enlaces punto a punto o multipunto para transferir información digital o analógica, tales como televisión, voz y datos. Además se puede establecer circuito de analógicos y digitales para interconectar redes públicas o privadas corporativas entre Costa Rica y México y entre Costa Rica Y otros países que quieran hacer uso del sistema de satélites Solidaridad en su territorio, o entre diferentes puntos del territorio nacional. INTEL SPUTNIK Satélite soviético diseñado aplicaciones de telefonía y televisión a los países del antiguo bloque soviético. HISPARAT Satélite particular español diseñado principalmente para aplicaciones domesticas en España aunque se utiliza también para difusión de televisión en América Servicio VSAT-ICE Es un servicio VSAT (Very Small Aperture Terminal). De conectividad de banda ancha a redes IP vía satélite, que complementa las opciones de conectividad en los lugares donde no llegan otras tecnologías de banda ancha y ofrece un respaldo 100% diversificado. El trabajo principal es el acceso a los satélites de la órbita geoestacionaria y de transmisión de datos desde las terminales en tierra para otros terminales y los centros. 29

38 El Servicio VSAT-ICE el cual nace para satisfacer la necesidad de comunicación de empresas comerciales y turísticas ubicadas en zonas donde no se cuenta con soluciones de comunicación del Sistema Nacional de Telecomunicaciones (SNT). A través de él se ofrecen los servicios de telefonía e Internet. El servicio es dirigido a clientes que requieren de comunicación de voz, datos o Internet, tanto a nivel nacional como internacional, y que actualmente no están cubiertos por las redes terrestres del SNT del ICE. Este servicio consistía en una red tipo estrella, con el punto central en la Estación Terrena de Tarbaca, que por medio del satélite INTELSAT interconecta cualquier punto del país al Sistema Telefónico Nacional y a la Red de Internet Avanzada (RAI) del ICE. En el 2005 el ICE adquirió un sistema de comunicación satelital de banda ancha por millones, provisto por la firma israelí Gilat Satellite Network Ltd. para servicios de datos, videoconferencias, redes privadas virtuales, voz por Internet e Internet a nivel corporativo. Es una red de 500 estaciones VSAT del modelo SkyEdge II IP y otras 500 estaciones VSAT del modelo SkyEdge Pro Tipos de Organización Hoy en día existen fundamentalmente dos tipos de organización de los operadores internacionales de sistemas de satélites: la de tipo cooperativo y la de empresa privada. La concepción general de la organización de tipo cooperativo consiste en que quienes aportan capital para establecer, desarrollar y operar el sistema son también usuarios del 30

39 mismo; y que la compensación por el uso de capital tiene un valor previsto y limitado. Dichas organizaciones comúnmente se establecieron a partir de un tratado entre gobiernos. Se tiene como principio que, en lo posible, las aportaciones de capital de cada asociado sean proporcionales al uso que hagan de la capacidad del sistema. Una peculiaridad específica consiste en que, en cada país miembro, los servicios del sistema los utilizan o administran las dependencias gubernamentales o empresas privadas nacionales que hayan sido designados por su gobierno ante la organización cooperativa. Normalmente, existe la flexibilidad de proporcionar servicios a otros usuarios de países no miembros, que representan una pequeña proporción de la capacidad total. Los sistemas más recientes están diseñados con una organización convencional de empresa privada, por lo que ni gobiernos, ni en teoría los usuarios, participan directamente en ninguna de las decisiones sobre los mismos, haciendo más sencillo y ágil su manejo. Al mismo tiempo, aunque los accionistas en estos sistemas pueden ser empresas de cualquier nacionalidad, sin relación con los países a los que proporcionan sus servicios, en los actuales persiste la tendencia de que participen como inversionistas las relacionadas con servicios de telecomunicación existentes en cada uno de ellos, y algunos países solo se permite que presten sus servicios en ellos los sistemas que cumplan con esta característica. Lo anterior se debe básicamente a razones políticas, y a que en dichos sistemas, que utilizan 31

40 las bandas de 2.5 GHz o menores, predominan los servicios para telefonía con enlace a las redes públicas, lo que hace que las empresas nacionales de servicio telefónico, y otras relacionadas con el mismo, se interesen en invertir en el sistema de satélites, o en las estaciones pasarela de tráfico de acceso al sistema INTELSAT INTELSAT es la Organización Internacional de Telecomunicaciones por Satélite, con sede en la ciudad de Washington, creada originalmente bajo los auspicios conjuntos de los gobiernos de varios países, y abierta a la participación de la mayoría de los demás países del mundo. En 1997 contaba con 136 miembros y operaba un sistema comercial de servicio fijo de cobertura global que incluía más de 20 satélites geoestacionarios y en órbita inclinada, algunos son: Intelsat VI, Intelsat VII, Intelsat K-TV. Intelsat tiene la estructura financiera y de administración de una cooperativa en la que los llamados Signatarios, que a la vez son usuarios del sistema o proporcionan el servicio a usuarios dentro de su propio país, aportan participaciones de capital para desarrollarlo, las cuales en principio deben ser proporcionales a la utilización que hagan del segmento espacial. Las participaciones de capital están sujetas a ajustes, según las necesidades y las variaciones en la utilización de los servicios, salvo que por alguna circunstancia algunos subscritores no puedan aportarlas, y se acojan a la disposición que establece su valor mínimo de 0.05% del total. 32

41 Actualmente Intelsat, debido a cambios importantes en la demanda de servicios prestados por satélite, y a otras razones, está en un proceso de transformación profundo para separar los aspectos que interesan a los gobiernos miembros de los que pueden orientarse desde un punto de vista puramente comercial, formando dos distintas organizaciones operadoras de satélites. Una nueva empresa, derivada de la organización Intelsat, que inicialmente opera 6 satélites que fueron transferidos de ésta a fines de 1998, se denomina New Skies Satellites, y tiene su sede en Holanda. Normalmente Intelsat proporciona la capacidad de los satélites solicitada por los suscriptores a tiempo completo, tiempo parcial o uso ocasional, y éstos a su vez usan esa capacidad, generalmente a través de sus propias estaciones terrenas, para proporcionar servicios de circuitos arrendados de telefonía, datos, audio y televisión a sus clientes. Esta forma de operación ha cambiado en los últimos años en algunos países miembros, en los que empresas que prestan servicios públicos de telecomunicación, sin ser suscriptores, o siendo subscritor adicionales de un determinado país, tienen acceso al segmento espacial de Intelsat a través de otras estaciones terrenas, que pueden estar ubicadas en distintas zonas de su territorio que las del Signatario original. Esto ha sido posible gracias al considerable aumento de potencia de las emisiones de los satélites, que originalmente contaban con amplificadores de poca potencia y solamente con antenas de gran cobertura y menor 33

42 eficiencia, por lo que se requerían estaciones terrenas con antenas de hasta 32 metros de diámetro, cuyo alto costo originaba que solo se instalaran en una o dos poblaciones de cada país miembro asociado. Intelsat frecuentemente arrienda a los socios capacidad de sus satélites en medios circuitos que es la requerida para proporcionar un extremo de un circuito telefónico bidireccional que al complementarse con otro medio circuito en el otro extremo permite una conversación entre ellos. En el caso de telefonía internacional, un distinto usuario en cada extremo es responsable de proporcionar los medios circuitos de un enlace telefónico multicanal entre dos países. Para otros servicios se utilizan múltiplos de la capacidad básica equivalente para telefonía. Los servicios prestados son esencialmente de enlaces, para portadoras de cualquier capacidad compatible con la anchura de los transpondedores de los satélites, como parte o la totalidad de cualquier servicio integral de telecomunicación, aunque también proporciona control por demanda y conmutación para algunos de ellos y puede completarlos con otros elementos. La capacidad de enlace de Intelsat es utilizada, por ejemplo, para servicios de telefonía pública, distribución de señales de televisión (como durante eventos deportivos importantes) y redes de datos, ya sea con señales analógicas o digitales. 34

43 Durante los primeros años de operación casi la totalidad de los ingresos del sistema provenían de los servicios para telefonía pública internacional. Con el aumento de cables submarinos metálicos de buena calidad durante una época, y posteriormente el desarrollo de los de fibras ópticas, a pesar del incremento constante de la demanda y del número de satélites del sistema, la proporción de los ingresos que corresponden a enlaces para telefonía ha descendido constantemente, y es previsible que continuará reduciéndose INTERSPUTNIK En noviembre de 1971 se creó la organización internacional cooperativa Interspuntnik constituida por un acuerdo intergubernamental, formada originalmente por la extinta URSS y nueve miembros más de influencia soviética, con sede hasta la fecha en Moscú, Rusia. En 1976 y en 1982 el instrumento normativo indicado se complementó con un protocolo y un acuerdo sobre privilegios e inmunidades. En 1998 Intersputnik tenía 23 miembros. En diciembre de 1978 se lanzó el primer satélite de la organización, Gorizont 1, en una órbita elíptica. Gorizont 2 se lanzó en julio de 1979 en una órbita geoestacionaria. Actualmente Intersputnik arrienda capacidad de los satélites de la Federación Rusa de los denominados Gorizont y Express para servicios múltiples y Gals para servicios de televisión directa. A fines de 2000 la organización utilizaba 31 transpondedores de 7 distintos satélites geoestacionarios. 35

44 Los servicios proporcionados por Interspunik incluyen conducción de señales de televisión, tráfico de voz, datos y videoconferencia. La capacidad del sistema es utilizada por más de 100 organizaciones gubernamentales y privadas INMARSAT Desde abril de 1999 INMARSAT es un grupo de dos empresas privadas y una organización intergubernamental, sucesoras de la Organización Internacional de Telecomunicaciones Móviles por Satélite, anteriormente Organización Internacional de Comunicación Marítima por Satélite, con sede en la ciudad de Londres, que fue creada originalmente por medio de un tratado internacional entre gobiernos, con una estructura de tipo cooperativo y cobertura global, la cual contaba al privatizarse con 86 países miembros y 9 satélites en operación algunos de ellos llamados Inmarsat 2, Inmarsat 3. Los servicios de Inmarsat se proporcionan a estaciones terrenas móviles en las cuatro regiones oceánicas de la cobertura de sus satélites: Atlántico Este y Oeste, Pacífico e Índico, generalmente entre las latitudes de 76 Norte y 76 Sur. Los servicios tienen una clasificación alfabética con la que se identifica también al tipo de terminal empleada. Inmarsat-A fue el primer servicio introducido, el cual proporciona comunicación en dos direcciones para telefonía, fax, correo electrónico y otras formas de comunicación de datos 36

45 hasta 64 kbits/s, en su mayoría se utiliza en embarcaciones mayores que navegan en los océanos. El servicio para terminales Inmarsat-B es totalmente digitalizado, con lo que se hace un uso más eficiente de la potencia y anchura de banda de los satélites, siendo sus tarifas más bajas para el mismo servicio que el de una terminal Inmarsat-A. Este servicio eventualmente podrá substituir en algunos años a futuro al sistema Inmarsat-A, cuando cuente con la opción de más alta velocidad de que ahora carece. Las terminales Inmarsat-C permiten la transmisión de datos a velocidad de 600 bits/s en dos sentidos mediante un sistema de almacenamiento y retransmisión (store and forward) para aumentar la capacidad de tráfico, con lo que se introduce un retardo variable en cada mensaje. Las terminales son muy compactas y cuentan con antenas omnidireccionales simples y ligeras de fácil instalación. Algunas cuentan con dispositivos para preparación y presentación del mensaje y otras permiten la conexión de una computadora del usuario. Estas terminales pueden ser programadas para recibir mensajes dirigidos simultáneamente a múltiples destinos. El sistema Inmarsat-E proporciona servicio a radiobalizas de emergencia para indicar posición (EPIRB). Las radiobalizas del servicio E de los usuarios contienen receptores del sistema GPS (Global Positioning System) y transmiten automáticamente su posición a los satélites Inmarsat ya sea por activación intencional o cuando se encuentran en flotación. 37

46 Las señales de posición son retransmitidas automáticamente por una de las estaciones terrenas de Inmarsat para este propósito a un Centro de Coordinación de Socorro del Sistema Mundial de Socorro y Seguridad Marítimos (SMSSM) de la Organización Marítima Internacional, el cual lo recibe con un retardo generalmente menor de dos minutos y máximo de cinco EUTELSAT En 1977 la Conferencia Europea de Administraciones de Correos y Telecomunicaciones fundó la Organización Europea de Telecomunicación por Satélite Eutelsat, con una estructura cooperativa similar a Intelsat, pero destinada a prestar servicios nacionales e internacionales dentro de la región europea y sus proximidades. En 1978 se estableció en París un Secretariado General encargado de preparar la fase operativa de la organización, pero fue hasta 1985 que se cerró su etapa interina, al concluirse el proceso de ratificación de sus acuerdos. Eutelsat, que en 1998 contaba con 48 países miembros, constituye la tercera organización internacional de comunicación por satélite más grande y ha promovido el desarrollo de la industria espacial de sus miembros utilizando principalmente satélites y vehículos de lanzamiento de fabricación europea o con subsistemas predominantemente de dicho origen. 38

47 El objetivo de Eutelsat es operar un sistema de comunicación por satélite como parte complementaria de la red europea de telecomunicaciones, con bases económicas y financieras sanas, tomando en cuenta principios comerciales generalmente aceptados. Eutelsat es propietario o arrendatario del segmento espacial que utiliza, financiado por las contribuciones de capital de sus signatarios y por las utilidades de operación. Cada signatario aporta las contribuciones de capital que se requieran en forma proporcional al uso que haga del segmento espacial, según el ajuste anual que se realiza a dicha proporción. Los usuarios del segmento espacial pagan los cargos de utilización basados en las tarifas establecidas con el fin de cubrir los gastos de administración, operación y conservación, las amortizaciones y el retorno de capital de los signatarios. Los servicios suministrados por Eutelsat incluyen todos los que tradicionalmente se cursan por este tipo de sistemas, como son los de telefonía troncal, servicios internacionales para negocios SMS. Los servicios que han crecido más con relación a las predicciones originales de tráfico han sido los de televisión, para distribuir las señales de las cadenas que originan programas. La oferta de capacidad incluye también la requerida para servicios ocasionales o experimentos promocionales. 39

48 Para los servicios de telefonía los estados miembros cuentan con estaciones terrenas en los centros de tránsito internacional de cada país para, en caso necesario, cursar parte del tráfico digital telefónico inter europeo a través del sistema Eutelsat PANAMSAT En 1984 se constituyó en los Estados Unidos la empresa privada PanAmsat Corporation con el fin de prestar servicios internacionales de comunicación por satélite, con capital de inversionistas de Estados Unidos y de México. En 1985 PanAmsat solicitó autorización a la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos para establecer un sistema internacional de satélites de cobertura global. En 1989 PanAmsat fue la primera en iniciar operaciones comerciales, entre el grupo de empresas privadas de Estados Unidos que se propusieron establecer sistemas internacionales para competir con Intelsat. Los servicios de PanAmsat a través de sus satélites de cobertura internacional PAS y Galaxy III-R incluyen transmisiones de programas de vídeo, que en su mayoría se están digitalizando, redes privadas y redes nacionales de voz y datos GLOBALSTAR Los sistemas móviles de órbitas diferentes a la geoestacionaria (abreviados como SMS no- OSG), destinados principalmente a telefonía pública y datos, se conocen también como grandes LEOs cuando sus constelaciones se encuentran en órbitas bajas como las de 40

49 Globalstars, Y cuando se encuentran en órbitas medias, como la de ico global Commutitations. Estos tipos operan generalmente en frecuencias de servicio que son parte de la banda L, y en la banda S. Globalstar, L.P., con sede en San José, California, se constituyó en 1991 para establecer un sistema mundial de satélites para servicios móviles. Los inversionistas de Globalstar incluyen a más de 10 empresas importantes de telecomunicación y de la industria aeroespacial de diversas partes del mundo, como Alenia Spazio, DACOM, Daimler Benz Aeroespace, France Telecom/Alcatel, Hyundai, Loral Space & Communications, Qualcomm y Vodafone. El sistema de Globalstar consiste en 48 satélites activos y 8 de respaldo en órbita circular, a km de altura, distribuidas en 8 planos con 52 de inclinación, y 6 satélites activos en cada uno, logrando una cobertura desde 70 de latitud Norte hasta 70 de latitud Sur IRIDIUM En 1991 Motorola creó su filial Iridium Inc. para hacerse cargo del proyecto de un sistema de satélites de órbita baja. En la actualidad Iridium LLC, con sede en Washington, D.C. es el propietario y operador del sistema Iridium. Los socios principales son Motorola, Lockheed Martin, Sprint, Raytheon y otras empresas importantes de Europa y Asia. 41

50 El sistema Iridium consta de 66 satélites, distribuidos en 6 planos casi polares (86.4 de inclinación), con órbita circular a una altura de 780 km sobre la superficie de la Tierra, y con 11 satélites activos más uno de reserva en cada uno. El sistema Iridium se diseñó para utilizar una mezcla de los sistemas de acceso AMDT y AMDF. El sistema Iridium tiene deficiencias de recepción en espacios cerrados, y otros inconvenientes de costo y funcionalidad de las terminales, por lo que la demanda de sus servicios no correspondió a lo esperado, lo cual causó su quiebra financiera y su futuro desmantelamiento Posicionamiento Global (GPS) La constelación de satélites GPS comúnmente se considera un sistema de navegación y no de comunicaciones. Sin embargo, se incluye aquí porque su operación se basa en la transmisión de datos desde diversos satélites hasta terminales receptoras de los usuarios, en forma similar a la transmisión de datos de punto a multipunto por medio de un satélite de comunicación de uso general. Además, este sistema en muchos casos se utiliza como apoyo para que terminales móviles de otro sistema de satélites de comunicación, utilizando el cálculo realizado por un receptor GPS en cada una, reporten periódicamente su posición geográfica a una estación central de destino, es decir, se combinan los elementos de dos sistemas independientes de satélites para este propósito. 42

51 Una peculiaridad del sistema GPS es que transmite un solo tipo de información, y otra, que las terminales receptoras procesan simultáneamente las señales provenientes de varios de sus satélites, los cuales se utilizan para producir una sola información de salida en cada ocasión, la que consiste como mínimo en la ubicación geográfica muy precisa de la propia terminal. El sistema GPS es propiedad del Departamento de Defensa de Estado Unidos, pero está abierto para su uso por cualquier persona civil. Sin embargo, para sus propios fines internos el Departamento de Defensa utiliza en forma exclusiva una parte que originalmente se diseñó para que operara con mayor precisión. Por razones de seguridad, en cualquier momento el operador puede reducir la precisión de la parte del sistema que está destinada a usos civiles. Los primeros prototipos experimentales de satélites GPS se lanzaron en 1978, conocidos como Block 1, y fueron fabricados por Rockwell International. La segunda generación, conocida como Block 2/2A, se lanzó entre 1989 y 1993, teniendo una vida útil de 7.5 años cada uno. La tercera generación (Block 2R), construida por Lockheed Martin, que entre sus mejoras incluye que cada satélite pueda operar sin requerir señales de mando desde la Tierra hasta por 180 días, se previó que empezó a lanzarse a partir de

52 La constelación GPS consiste de 24 satélites en seis planos orbitales a 55 de inclinación. La altitud prevista de los satélites es de km con un período de circunvolución de 12 hs. El sistema de acceso múltiple es AMDC operando todos los satélites en las mismas frecuencias de la banda L NAVSTAR Es un sistema satelitario que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona, un vehículo o una nave, con una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión. Aunque su invención se atribuye al gobierno francés y belga, el sistema fue desarrollado, instalado y actualmente operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. En 2009, este país ofreció el servicio normalizado de determinación de la posición para apoyar las necesidades de la OACI (Organización de Aviación Civil Internacional), y ésta aceptó el ofrecimiento. El Sistema Global de Navegación por Satélite lo componen: Sistema de satélites: Está formado por 24 unidades con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie del globo terráqueo. Más concretamente, repartidos en 6 planos orbitales de 4 satélites cada uno. La energía eléctrica que requieren para su 44

53 funcionamiento la adquieren a partir de dos paneles compuestos de celdas solares adosados a sus costados. Estaciones terrestres: Envían información de control a los satélites para controlar las órbitas y realizar el mantenimiento de toda la constelación. Terminales receptores: Indican la posición en la que están; conocidas también como unidades GPS, son las que podemos adquirir en las tiendas especializadas. Figura 3-1 Receptor GPS Funcionamiento de NAVSTAR GPS La situación de los satélites puede ser determinada de antemano por el receptor con la información del llamado que es un conjunto de valores con 5 elementos orbitales, estos parámetros que son transmitidos por los propios satélites. La colección de los datos de toda la constelación se completa cada minutos y se guarda en el receptor GPS. 45

54 La información que es útil al receptor GPS para determinar su posición se llama efemérides. En este caso cada satélite emite sus propias efemérides, en la que se incluye la salud del satélite su posición en el espacio, su hora atómica, información, etc. El receptor GPS utiliza la información enviada por los satélites (tiempo en la que emitieron las señales, localización de los mismos) y trata de sincronizar su reloj interno con el reloj atómico que poseen los satélites. La sincronización es un proceso de prueba y error que en un receptor portátil ocurre una vez cada segundo. Una vez sincronizado el reloj, puede determinar su distancia hasta los satélites, y usa esa información para calcular su posición en la tierra. Cada satélite indica que el receptor se encuentra en un punto en la superficie de la esfera, con centro en el propio satélite y de radio la distancia total hasta el receptor. Obtenido la información de dos satélites se indica que el receptor se encuentra sobre la circunferencia que resulta cuando se intersecan las dos esferas. Si se adquiere la misma información de un tercer satélite se observa que la nueva esfera sólo corta la circunferencia anterior en dos puntos. Uno de ellos se puede descartar porque ofrece una posición absurda. De esta manera ya se tendría la posición en 3-D. Sin embargo, dado que el reloj que incorporan los receptores GPS no está sincronizado con los relojes atómicos de los satélites GPS, los dos puntos determinados no son precisos. 46

55 Con la información de un cuarto satélite, se elimina el inconveniente de la falta de sincronización entre los relojes de los receptores GPS y los relojes de los satélites. Y es ese momento cuando el receptor GPS puede determinar una posición 3-D exacta (latitud, longitud y altitud). Al no estar sincronizados los relojes entre el receptor y los satélites, la intersección de las cuatro esferas con centro en estos satélites es un pequeño volumen en vez de ser un punto. La corrección consiste en ajustar la hora del receptor de tal forma que este volumen se transforme en un punto DGPS El DGPS o GPS diferencial, es un sistema que proporciona a los receptores de GPS correcciones de los datos recibidos de los satélites GPS, con el fin de proporcionar una mayor precisión en la posición calculada. Se concibió fundamentalmente debida a la introducción de la disponibilidad selectiva. 47

56 Figura 3-2 Estación de referencia DGPS El fundamento de este sistema radica en el hecho de que los errores producidos por el sistema GPS afectan por igual a los receptores situados próximos entre sí. Los errores están fuertemente correlacionados en los receptores próximos. Un receptor GPS fijo en tierra que conoce exactamente su posición basándose en otras técnicas, recibe la posición dada por el sistema GPS, y puede calcular los errores producidos por el sistema GPS, comparándola con la suya, conocida de anteriormente. Este receptor transmite la corrección de errores a los receptores próximos a él, y así estos pueden, a su vez, corregir también los errores producidos por el sistema dentro del área de cobertura de transmisión de señales del equipo GPS de referencia. 48

57 CAPÍTULO 4: Aplicaciones en el mercado de sistemas satelitales 4.1 Televisión vía satélite Los satélites utilizados para señales de televisión se encuentran situados en órbita geoestacionaria, a km sobre el ecuador terrestre. Debido a que orbitan la Tierra a la misma dirección y velocidad que esta gira, da la sensación de que no están en movimiento. La importancia de este hecho es vital, puesto que es posible utilizar un dispositivo emisor o receptor sin tener que cambiarlo de posición a medida que el satélite se va moviendo. La transmisión televisiva por satélite se inicia en el momento en que la emisora envía la señal, previamente modulada a una frecuencia específica, a un satélite de comunicaciones. Para hacer posible esta emisión es necesario el uso de antenas parabólicas de 9 a 12 metros de diámetro. El uso de dimensiones de antena elevadas permite incrementar la precisión a la hora de enfocar el satélite, facilitando de este modo que se reciba la señal con una potencia suficientemente elevada. El satélite recibe la señal emitida a través de uno de sus transpondedores, sintonizado a la frecuencia utilizada por la emisora. En general, un satélite dispone de hasta 32 transponedores para la banda Ka y hasta para la banda C. 49

58 A continuación el satélite retransmite la señal de vuelta a la Tierra, pero en este caso utilizando otra frecuencia, típicamente en las bandas C o Ka, con la finalidad de evitar interferencias con la señal procedente de la emisora. Esta señal, bastante debilitada debido al gran número de kilómetros que debe recorrer hasta llegar al destino, es captada por una antena parabólica instalada por el usuario final. Los servicios más populares son el de SKY que tiene aproximadamente 1.8 millones de suscriptores en México, Brasil, Centroamérica y el Caribe. DirecTV que proporciona el mismo servicio a Sudamérica con un total de 1.5 millones de suscriptores, sin embargo este tipo de servicios por paga no es muy popular debido a los altos precios de suscripción Televisión Digital En los últimos años el campo de las telecomunicaciones ha experimentado una gran evolución esto por e l desarrollo de nuevas técnicas de tratamiento digital de señales. Una de las áreas que más va a beneficiarse de este tipo de técnicas en un futuro inmediato va a ser la de la televisión. Figura 4-1 Variedad de canales vía satélites 50

59 La TV Digital no es solamente una mejora en la calidad de imagen, la gran cantidad de servicios que ofrecerá van desde poder escoger el punto de vista de una cámara para ver una retransmisión deportiva hasta seleccionar una película de un catálogo mayor que el de un videoclub, o cualquier servicio interactivo que se pueda imaginar. El factor decisivo que ha convertido a la televisión digital en una realidad tecnológica y comercialmente posible, es el gran avance producido en las técnicas de compresión de datos. Sin éstas, la gran cantidad de información que es necesario transmitir habría hecho inviable el salto hacia una nueva televisión y así las normas de TV Digital definidas por el grupo DVB utilizan los algoritmos de compresión MPEG. Las tecnologías digitales implican importantes ventajas en el tratamiento de las señales de información visual. Los beneficios de la digitalización de la TV serán visibles por el propio consumidor, no sólo por la calidad de la imagen sino también por la cantidad de programas y canales que se podrá ofrecer. A grandes rasgos, se puede decir que con la señal digitalizada de video se forma la trama comprimida MPEG-2, sobre la que se multiplexan varios canales en el tiempo. El ancho de banda de los canales del satélite es de 33 Mhz. Una vez construida la trama MPEG-2 se realizan varios procesos de codificación de canal, que tienen por objeto reducir la 51

60 probabilidad de errores; y más tarde la modulación QPSK con un preformado en banda base previa para evitar interferencia entre símbolos. Estas operaciones se explican con más detalle en la descripción de los elementos que componen el sistema: Centro Emisor. La función es tener la señal de video en formato digital. En la norma CCIR (ITU-R) 601, conocida como norma 4:2:2 se definen los parámetros básicos de esta digitalización. Esta norma se define una nueva información del servicio y teletexto estándar, que usarán los canales para transmitir parámetros técnicos de la transmisión así como la guía de programación electrónica (EPG). Mediante los parámetros técnicos se podrá configurar el software del receptor automáticamente (frecuencia exacta, parámetros de modulación...) y la guía electrónica permitirá a los usuarios obtener toda la información necesaria sobre lo que quieren ver. Satélite Lo fundamental de los satélites dedicados a la transmisión digital es tener que son los mismos que los actualmente en uso con transmisión analógica. A todos los efectos un satélite es un repetidor dentro del sistema, transparente al hecho de que el formato de la señal sea analógico o digital. En cambio lo que sí se mejora es su aprovechamiento ya que en el transpondedor que hasta ahora se usaba para un canal analógico pueden caber de ocho a diez canales digitales. 52

61 Figura 4-2 Satélites dedicados a la transmisión digital Los principales sistemas de satélites destinados a la TV digital que se recibirán en España son Eutelsat, Astra e Hispasat. Hispasat actualmente comienza las transmisiones de TV digital. Hasta ahora el sistema estaba en su totalidad dedicado a la transmisión analógica, pero pueden llegar en un caso extremo a tener transpondedores dedicados a digital acomodando los actuales servicios analógicos. A principios de 2000 Eutelsat estaba previsto que alcance una capacidad de 400 canales digitales, en la actualidad existen 35 canales digitales en funcionamiento. En la actualidad Astra se están transmitiendo 69 canales a través de Astra y la plataforma de TV digital española creada por Sogecable utilizará este sistema. Además lo que puede 53

62 suponer una revolución en un futuro cercano es la anunciada vía de retorno que Astra prevé operativa. Instalación Domestica. El IRD -Integrated Receiver Decoder- es la caja que contiene el hardware, software e interfaces necesarios para seleccionar, recibir, decodificar y visualizar los programas y servicios ofrecidos por la televisión digital. Como lo es son: decodificador MPEG-2, demultiplexado, tuner, demodulador QPSK, microprocesadores, y sus salidas (PC, teléfono, VCR Digital, VCR digital, etc). Cabecera de red de cable. En multitud de ocasiones la señal digital procedente del satélite es recogida por una estación que sirve de cabecera a una red de cable para la distribución local de esta señal a los distintos usuarios. Las señales procedentes del satélite se pueden convertir fácilmente en las apropiadas para cable. En las cabeceras de redes de cable no hay que tocar para nada la trama MPEG-2, sólo es necesaria una remodelación para poder distribuir la señal. 54

63 4.2 Servicios de conexión a internet vía Satélite Funcionamiento La Conexión a Internet Vía Satélite es la solución para acceder a la red a gran velocidad desde lugares donde no existe cobertura ADSL ni cable. Existen dos formas de implementar la Conexión a Internet Vía Satélite: Sistema Una Vía Esta forma de conexión utiliza el satélite sólo para recibir datos. Por tanto, es necesario disponer de otra conexión a Internet, aunque sea de baja velocidad (vía módem, Móvil GSM o GPRS, RDSI, ADSL). Figura 4-3 Descripción de sistema de conexión una vía Este sistema realiza las peticiones a través de la conexión terrestre y recibe los datos por satélite, lo que nos permitirá acceder a Internet con un mayor ancho de banda, 55

64 proporcionándonos mayor velocidad de navegación y descarga de ficheros. Actualmente se pueden contratar conexiones de 256 Kbps, 512 Kbps y 1 Mbps. En este caso se piensa para clientes con tráfico asimétrico, es decir donde los usuarios transmiten sobre todo peticiones de información a Internet con muy poco volumen de información, y reciben gran cantidad de datos como respuesta. Sistema de Doble Vía Esta forma de conexión utiliza el satélite para enviar y recibir datos. No se necesita otra conexión adicional y se tendrá acceso a Internet desde cualquier zona de cobertura del satélite. Normalmente, este tipo de conexiones son asimétricas, es decir, tendrá diferente velocidad de envío y de recepción. Las velocidades de subida irán entre los 64 Kbps y los Kbps. Las velocidades de bajada irán desde 256 Kbps a 38 Mbps. Figura 4-4 Descripción de sistema de conexión de doble vía 56

65 La gran ventaja de este tipo de sistemas es que su utilización no se diferencia de cualquier otro tipo de acceso a internet desde el punto de vista del usuario. En cuanto a eficiencia, dicho usuario notará un aumento en la velocidad de descarga de información gracias al gran ancho de banda del que se dispone. Este caso de bidireccional, está orientado a las empresas y profesionales con grandes necesidades de ancho de banda, que necesitan estar conectadas de forma permanente a un costo razonable. Además, debido a su independencia de otras redes, es una configuración ideal para aquellos usuarios en zonas rurales, en zonas aisladas o como enlace de emergencia en una zona que haya sufrido los efectos de un desastre natural Características Consta de una antena parabólica que puede ser de 90 a 120 cm de diámetro (con transmisor y receptor integrados). Un equipo IDU (Indoor unit), que en términos sencillos es como una computadora (pero sin teclado ni mouse) que cuenta con: dos puertos que están conectados a la antena (uno es para el canal de recepción y otro para el de transmisión), un puerto Ethernet 10/100 base T que se conecta a un hub, que permite la conexión de varias computadoras y, un módem especial para enlace satelital. 57

66 La conexión de este servicio es principalmente asimétrica, es decir que utiliza el mayor ancho de banda para la recepción de datos y menor para el envío, pero también hay del tipo simétrico (mismo ancho de banda para transmisión y recepción). Así mismo, lo caracteriza un enlace de tipo bidireccional, es decir, se recibe y envía a través del satélite, a diferencia de algunas compañías que hace algunos años ofrecían una conexión híbrida en donde la información se recibía a través del satélite pero se enviaba por otro medio terrestre, como el teléfono, dando por resultado que se podían recibir archivos pesados pero no se podían enviar. El funcionamiento consiste en que el satélite retransmite los datos y son recibidos por la antena parabólica, normalmente se coloca en el techo de la casa del usuario. Los datos pasan a través de un convertidor que es un módem especial que los envía por medio de una red Ethernet hacia la computadora. Figura 4-5 Descripción de sistema de conexión IDU 58

67 Este servicio puede conectarse a cualquier equipo de cómputo de modelo reciente, con buena capacidad en disco duro. A su vez la Idu contiene un puerto RJ45 que se conecta a un hub o switch de cualquier red, que permite conectar más de una computadora. Existen ventajas como lo son: No hay retraso (conocido como delay) al conectarse a Internet. Este sistema utiliza solamente protocolos e interfaces estándar. Todos sus componentes, con excepción del módem especializado para satélite, son productos disponibles comercialmente, y a su vez fáciles de instalar y mantener. Funciona como cualquier estación terrena dedicada para una conexión de acceso a Internet con servicio digital. Soporta enlaces VPN. Transmite voz, datos, video y cualquier aplicación IP. También existen desventajas aunque permite una velocidad de recepción de 20 veces más que un módem, lo cual la hace ideal para navegar por Internet, sin embargo, su desventaja es que a pesar de poseer un velocidad de bajada muy buena, su velocidad de envío o requisición es muy lenta. Lo anterior significa que la conexión Satelital es Asimétrica: recibe información velozmente pero el envío o requisición de información es tardado. 59

68 4.2.4 Internet satelital para Costa Rica En el 2005 el ICE adquirió un sistema de comunicación satelital de banda ancha por millones, provisto por la firma israelí Gilat Satellite Network Ltd. Costa Rica gracias a esto, cuenta con Internet Satelital de RACSA es un servicio de acceso asimétrico a Internet en donde la modalidad de acceso es compartido y se tiene conexión directa al Backbone de la red Internet en Costa Rica, utilizando para ello la tecnología Satelital VSAT como medio. El servicio es ofrecido a través de estaciones remotas (antenas) VSAT de 1.8 metros de diámetro, que operarán bajo la modalidad de acceso TDM/TDMA en la banda Ku, con un ancho de banda compartido y una disponibilidad satelital mínima del 99.5%. 60

69 CAPÍTULO 5: Innovaciones en el mercado de sistemas satelitales 5.1 Tecnología en teléfonos móviles satelitales Un teléfono satelital es un teléfono móvil que, a diferencia de los teléfonos celulares convencionales, se conecta directamente a un satélite de telecomunicaciones. La principal ventaja de utilizar un teléfono satelital es el de poder comunicarse desde lugares donde la telefonía fija o celular no tienen cobertura. La cobertura de estos satélites puede ser global o regional dependiendo del operador satelital. Los principales operadores de telefonía satelital son: Globales: Inmarsat, Iridium y Globalstar. La primera red satelital en ofrecer el servicio de Telefonía Satelital un una unidad portable fue Inmarsat a principios de los años años Los primeros teléfonos Inmarsat M tenían el tamaño de un maletín grande IsatPhone Pro IsatPhone Pro es un teléfono satelital que opera y es fabricado por Inmarsat y que cuenta con cobertura global. Es el primer teléfono satelital tipo "handheld" fabricado por Inmarsat y fue lanzado oficialmente en Junio del Los principales competidores del IsatPhone Pro son los teléfonos de Iridium, Globalstar y Thuraya. 61

70 Figura 5-1 Descripción física del teléfono IsatPhone Pro El IsatPhone Pro es el primer teléfono satelital con cobertura global con un precio menor a 500 dólares. También el precio de su servicio es un 30-50% menor que el de los teléfonos de la competencia. La última combinación de un teléfono robusto, batería de larga duración, una conexión de red fiable con calidad de voz clara y una cobertura global. IsatPhone Pro ofrece hasta 8 horas de conversación y hasta 100 horas en espera. El teléfono posee una clasificación IP54 y es resistente al polvo, salpicaduras y a los golpes. También es capaz de operar desde -20 grados C a +55 º C, que es la más amplia gama de temperatura de cualquier teléfono satelital disponible en el mercado. 62

71 Figura 5-2 Descripción de las características del teléfono IsatPhone Pro Dirigido principalmente a usuarios profesionales en los sectores oficiales, de medios de comunicación, rescate, de petróleo y gas, minería y construcción, el IsatPhone Pro ofrece servicios de telefonía satelital de alta calidad, texto y mensajería de correo electrónico. Los datos de localización también se pueden ver y enviar en un mensaje de texto. El diseño exclusivo del IsatPhone Pro, incluyendo una antena totalmente manejable, permite que el terminal se pueda colocar sobre su lateral para facilitar su uso en modo manos libres mediante Bluetooth. IsatPhone Pro tiene una intuitiva interfaz de tipo GSM con una pantalla color de alta visibilidad, y un gran teclado para facilitar la marcación con guantes. 63

72 5.1.2 Iridium 9555 El teléfono satelital Iridium 9555 es el modelo más reciente dentro de la gama de unidades satelitales personales Iridium, tiene un valor de aproximadamente 1500 dólares. El Iridium 9555 es la evolución de las comunicaciones móviles confiables, y funciona a través de la única red satelital mundial. Por lo tanto en cualquier lugar del planeta tiene que ser el Iridium 9555 que siempre estará conectado bajo el respaldo de su incomparable red y el soporte técnico de clase mundial. Figura 5-3 Descripción de tamaño del teléfono Iridium 9555 Presenta las siguientes características: Poder Compacto. Resistente y confiable en situaciones de supervivencia Características Mejoradas. 64

73 Comunicaciones intuitivas. Iridium 9555 es la ultima evolución de nuestros fiables y resistentes teléfonos. satelitales. Y funciona en todo el mundo, sin excepción. Incomparable alcance y cobertura sin rival. Este se trata de una herramienta construida rugosamente, no es un juguete. No es para tener juegos, tomar fotos o reproducir canciones MP3. Lo que hará es el trabajo. En todas partes. Sin excepción. Es diseñado para soportar los ambientes más difíciles del mundo, para que los clientes más exigentes del mundo puedan depender de él como un salvavidas cuando y donde se necesita Comparaciones de IsatPhone Pro e Iridium 9555 Comparando los costos de los equipos y servicios aún es alto comparado con otras formas de telefonía móvil, la telefonía satelital está cada vez más fácil de usar y accesible. Con la entrada del Isatphone Pro de Inmarsat, para muchos usuarios el costo de disponer de telefonía satelital podría bajar a prácticamente la mitad. 65

74 Figura 5-4 Comparación del tamaño del teléfono Iridium9555 El móvil personal más reciente para Iridium es el modelo 9555, similar en tamaño a un teléfono móvil de hace 15 años. Iridium se usa de manera muy similar a un teléfono móvil cualquiera, de hecho opera bajo normas emparentadas con GSM, sólo que las radio bases en vez de estar en tierra vuelan a unos 780 km de altura a 27 mil km/h. Un total de 66 satélites proveen cobertura global, incluso sobre los polos, todos los días al año. El Isatphone Pro en cambio usa satélites de órbita geoestacionaria, lo que significa que su uso desde los polos es imposible pero implica que la operación del servicio es más barata. En la práctica, ambos teléfonos son similarmente usables con algunas diferencias pequeñas, 66

75 principalmente atribuibles al estado preliminar del software del equipo móvil Inmarsat y a la manera se prueba. Algunos usuarios que han tenido el servicio de estos teléfonos pueden decir que: El Isatphone Pro requiere mayor tiempo para establecer su posición (usa GPS real estándar) y ello es actualmente un paso necesario antes de dar servicio, ese tiempo puede llegar a ser tan corto como un par de minutos, mientras que el terminal Iridium demora pocos instantes en registrarse, por lo tanto el establecimiento de llamadas puede ser más inmediato. Al tratarse de un sistema geoestacionario, la distancia involucrada introduce mayor latencia en la comunicación vía Inmarsat, el retardo es similar al de llamadas internacionales vía satélite, lo que aún se recuerda cuando no se tenía fibra óptica con otros continentes, y es fácil acostumbrarse a él, especialmente porque la comunicación es full-duplex y no existe fenómenos tipo "eco" audible. La incorporación de un GPS real dentro del Isatphone Pro en combinación con su mensajería permite enviar coordenadas precisas vía o SMS, una funcionalidad que puede ser muy útil en casos de emergencia. Si bien Iridium también puede entregar información de localización, es de mucha menor precisión y no está accesible para el usuario común de sus teléfonos. 67

76 Dentro de un recinto es casi imposible usar Iridium, en cambio es posible hacer llamadas a través de una ventana con el Isatphone Pro, incluso a través del vidrio, con la ventana cerrada. Naturalmente, esta ventaja varía según la posición geográfica; más cerca del ecuador los satélites geoestacionarios se van acercando al zenit, lo que hace hará difícil aprovechar esta ventaja. La duración de la batería del Isatphone Pro es notablemente mayor que la del terminal Iridium. De hecho al parecer no existe ningún teléfono satelital que supere las especificaciones. 5.2 Nuevos sistemas de banda ancha Los sistemas denominados Skybridge, Spaceway y Teledesic, cuya concepción ha estado evolucionando durante varios años, tienen en común su objetivo de proporcionar capacidad de anchura de banda de asignación dinámica, también llamada por demanda, para señales digitales de múltiples velocidades binarias hasta alrededor 2 Mb/s, y aun mayores para algunos servicios. Spaceway y Teledesic operarán en la banda Ka, en tanto que Skybridge utilizará partes de la Ku. Una diferencia significativa consiste en que los sistemas Skybridge y Teledesic serán constelación de órbitas no geoestacionarias para servicios fijos (SFS no-osg) y el Spaceway será de órbita geoestacionaria (SFS OSG). 68

77 5.3 Skybridge Skybridge es un proyecto se puede definir como un sistema de telecomunicaciones basado en una constelación de 80 de órbita baja (LEO) que proporcionarán en un futuro cercano servicios de banda ancha a altas velocidades (en el orden de 60 Mbps) a millones de usuarios de cualquier parte del mundo, sin importar su procedencia, condición o la poca accesibilidad de su lugar de residencia. Figura 5-5 Constelación de sistema Skybridge. La mayor compañía que introdujo y desarrolló este sistema desde el primer momento es Alcatel, el conocido gigante de las comunicaciones de origen francés, que a lo largo de los dos últimos años ha conseguido la adherencia al proyecto de otras importantes firmas del sector, incluyendo operadores, proveedores de servicios y fabricantes. Estas otras 69

78 compañías que participan en el proyecto son: Loral, Toshiba, Sharp, SPAR, Aerospatiale, Mitsubishi Electric, CNES, SRIW, COMDEV y Bear Stearns. El objetivo primordial que se persigue con la constelación de satélites Skybridge es acabar definitivamente con las limitaciones de ancho de banda y tiempos de retardo que hasta el momento han impedido el desarrollo de auténticos servicios multimedia, así como permitir el acceso a redes de altas prestaciones a usuarios situados en lugares donde no sea posible la conexión directa. Aunque el servicio del que se espera una mayor demanda es el acceso a Internet y correo electrónico, las características intrínsecas del sistema (transmisiones en banda ancha y a muy altas velocidades) le permiten proporcionar una gama mucho más amplia, con una elevada calidad, fiabilidad y la posibilidad de interacción con el usuario: videoconferencia, tele-trabajo, comunicaciones de alta calidad, tele-educación, tele-medicina y entretenimientos interactivos. Skybridge provee la infraestructura requerida para interconexiones con redes de área local (LAN) y de banda ancha y estrecha. También complementa y extiende las redes de comunicaciones terrestres con enlaces a servicios mejorados de banda estrecha en lo referente a voz, datos y teleconferencias. 70

79 5.4 Spaceway Spaceway representa el paso más grande en la historia de las comunicaciones por satélite. Es una nueva plataforma de banda ancha por satélite que forma la base de una generación de servicio HughesNet, cuya apertura se dio en el Figura 5-6 Satélites del proyecto Spaceway Este sistema de satélites de nueva generación cuya capacidad única permite a la fecha redes de alta velocidad, y abre una gran cantidad de servicios de valor. Spaceway en sus distintas versiones representa la más sofisticada infraestructura avanzada de transmisión de paquetes completos con interfaces de usuario basadas en IP, terminales de satélite, de gestión de red completa y la funcionalidad de gestión de servicios, todo optimizado para ofrecer acceso de banda ancha de extremo a extremo y servicios de conectividad de red. 71

80 Spaceway está proporcionando televisión de alta definición a los clientes de DirecTV con su Ka venda carga útil de las comunicaciones. Se espera que DirecTV haga uso de banda ancha las capacidades en spaceway aun cuando no fue construido originalmente para este propósito. 5.5 Teledesic Teledesic es uno de los proyectos más ambiciosos existentes en el ámbito de las comunicaciones globales vía satélite. Su objetivo es proporcionar enlaces de banda ancha mediante una constelación de 288 satélites situados en órbita baja. Figura 5-7 Satélite del proyecto Teledsic La Red Teledesic se enmarca dentro de la tecnología de satélites móviles conocida como Broadband LEOs. Es de hecho el único proyecto de estas características que se está desarrollando en la actualidad. Combina la cobertura global y el bajo retardo de las constelaciones de satélites de órbita baja, con la flexibilidad y robustez de Internet y una calidad de servicio (QOS) cercana a la fibra óptica. Son precisamente los estándares de las 72

81 redes de fibra óptica los que se marca como objetivo el sistema Teledesic. Por estas características Teledesic ha recibido otros sobrenombres como "Internet Global", "AT&T en el cielo, ancho de banda en tiempo real, sin hilos, bajo demanda". Teledesic planea empezó a dar servicio en el año Teledesic cubre el 95% de la superficie seca de la Tierra, y casi el 100% de la superficie habitada, dando acceso a comunicaciones interactivas de gran ancho de banda a todas las zonas de la Tierra, incluyendo aquellas en las que de momento no resulta rentable. 73

82 CAPÍTULO 6: Comparación entre la tecnología satelital y otras tecnologías alternativas Para cumplir el propósito de ampliar las comunicaciones, integrando todos los rincones de la tierra, la exploración terrestre no ha sido suficiente. La fibra óptica ha proporcionado grandes ventajas en materia de comunicaciones, pero los altos costos de inversión para su desarrollo se han convertido en una limitante muy importante. Por tal motivo los satélites artificiales de comunicación aún se presentan como una buena opción. Relativamente los costos de inversión son menores, y el alcance es mayor. La función de los satélites de comunicación será muy importante, durante los siguientes años, principalmente en áreas como: Internet, Educación a distancia, Radiodifusión (Televisión comercial, Televisión corporativa, Televisión Directa al Hogar, y Televisión por cable), Telefonía (Internacional, rural), y Telemedicina. Es el caso del sector educativo, desde hace 7 años Edusat desarrolla programas de alfabetización a distancia en países Canadá, Argentina, México, países del Caribe, cubriendo todos los niveles. También gracias a la transmisión vía satélite, se ha desarrollado el concepto de "Universidad Virtual", en el área de educación a distancia. 6.1 Comunicación vía Satélite o vía Fibra Óptica Los enlaces vía satélite permiten establecer conexión entre dos o más puntos situados en la tierra, utilizando un satélite en el espacio como sistema repetidor. Con el fin de ampliar los 74

83 horizontes en las telecomunicaciones a cualquier rincón del mundo y sobre todo con el fin de llegar a cuantos más usuarios mejor, por muy recóndito que sea el lugar, existe una tendencia a la utilización de terminales con antenas parabólicas de tamaño reducido para el intercambio de información vía satélite punto a punto o punto a multipunto. La ventaja de una estación terrestre sobre una conexión de red terrestre típica, es que no están limitadas por el alcance del cableado subterráneo. Cabe mencionar algunas ventajas y desventajas entre las cuales están: Tabla 6-1 Ventajas y desvenjas de los Satelites y la Fibra Optica Ventajas de la Fibra Óptica Gran ancho de banda Inmunidad a la interferencia y ruido Bajo costo inicial en equipo de comunicaciones No requiere personal especializado No hay costos por el mantenimiento de la línea. No usa el espectro radioeléctrico No existe retardo Ventajas vía satélite Gran ancho de banda Gran cobertura nacional e internacional Costo insensible a la distancia Desventajas de la Fibra Óptica Cobertura limitada (del cableado) Alto costo de operación mensual Costos dependientes de la distancia Requiere contratación de la línea ante una compañía telefónica Desventajas vía satélite Costo de operación mensual muy alto. Retardo de 1/2 segundo al menos Inversión inicial en equipo de comunicaciones muy costoso. Muy sensible a factores atmosféricos Sensible a la interferencia y ruido Sensible a eclipses Requiere de personal especializado El mantenimiento corre a cargo del usuario No recomendable para aplicaciones de voz Hace uso del espectro radioeléctrico 75

84 6.2 Internet satelital vrs internet vía cable, DSL, WLL La misma línea que lleva la televisión por cable se puede ahora llevar el tráfico de Internet a velocidades de banda ancha. El uso de un módem, los paquetes de datos se envían a través de la red utilizando el espacio normalmente reservado para el espacio del canal de televisión. Dos canales se utilizan en esta transmisión, uno para subir y otro para descargas. Debido al tamaño del cable coaxial, este tipo de servicio ofrece un ancho de banda mucho más que las líneas telefónicas que por supuesto significa una velocidad más rápida que la conexión telefónica tradicional para descarga. Las velocidades de cable pueden variar desde 512 Kbps hasta de 20 Mbps, dependiendo del servicio que se tenga. Desde un punto de vista de la fiabilidad, es difícil de superar por cable. La red de cable ha estado en vigor en la mayoría de los mercados desde hace más de una década, y la empresa que gestiona tiene experiencia en mantenimiento, Se puede esperar que el servicio que esté disponible más del 97% del tiempo. Internet por cable puede ser costoso, Si tiene se televisión por cable e Internet por cable, a todo junto, normalmente cuesta alrededor de $ por mes, en comparación a decir el servicio DSL y televisión vía satélite cuesta en alrededor de $ por mes. Esto es solo $ 20.00, pero puede ser una gran diferencia de precios. (Tomado y 76

85 El servicio de Internet por Satélite es también conocido como IOS, o Internet a través de satélite. Esta tecnología permite a los clientes acceso a Internet a través de un satélite en órbita alrededor de la Tierra. Los satélites están en una órbita geoestacionaria, lo que significa que su posición relativa a la Tierra no cambia nunca. Esta posición estática permite satélites para mantener los contactos a los transmisores de la Tierra que el uso de grandes antenas centralizado para enviar sus señales. Figura 6-1 Internet vía Satélite Las enormes distancias que las señales tienen que viajar de ida y vuelta desde una órbita baja afectan negativamente a la velocidad de la conexión. Cada vez que se haga clic en una página web, se debe enviar una señal de su equipo, a su centro de ISP, y a continuación, en el espacio orbital. Esto puede tomar un poco de tiempo, y las velocidades típicas de 77

86 conexión promedio de 492 hasta 512 kbps. Si bien esto es mucho mejor que recibir y enviar datos, no es mucha competencia para el cable o DSL. Internet por satélite sufre algunas deficiencias del mismo que su contraparte de que la televisión lo tiene, mientras que es mucho menos accesibles. TV vía satélite puede costar alrededor de $ por mes, mientras que el servicio satelital de Internet se extiende desde alrededor de $ por mes en adelante. Además se puede esperar que el servicio sea intermitente durante cualquier tipo de mal tiempo. Mientras que estas interrupciones son en general muy breves. Desde un punto de vista del consumidor, hay poca competencia entre el cable y acceso a Internet vía satélite. El cable es superior, cuesta menos, más rápido y más fiable. Las redes de cable tienen disponibilidad limitada, mientras que el acceso por satélite es, en su mayor parte, disponible en cualquier lugar. Con acceso a internet por satélite se puede decir también que, los datos se envían entre una pequeña antena parabólica en su casa y a el satélite en el espacio. Estos datos se transmiten a una estación base que tiene una conexión directa a Internet y actúa como un concentrador. Especialmente para los de las zonas rurales que no pueden obtener acceso a Internet DSL o por cable, el satélite proveedor de Internet puede ser una buena manera de obtener el servicio de banda ancha. 78

87 6.3 Televisión satelital vrs Televisión por cable Existe una disputa entre la TV por cable y TV satélite. La preguntan esencial es cuál es la mejor opción es en realidad. La mejor opción podrá determinar en estos factores: Tanto TV Cable y TV vía satélite son populares. Aunque todavía el cable es más popular en general, televisión por satélite ha hecho grandes logros en la televisión por cable. Sistemas de televisión por cable requiere un cable para ser instalado desde la red a su casa. Si la ciudad o región no tiene cable puede que tenga que esperar un tiempo antes de que esté disponible en su área. Además el cable se necesita un receptor. Con los servicios digitales se necesita un cuadro adicional. TV vía satélite requiere una antena, un receptor y un cable de la antena a su televisor. TV por cable tiene canales analógicos y aunque se puede actualizar a los servicios digitales, canales analógicos seguirá siendo analógico, es decir, una imagen a menudo borrosa. TV vía satélite es completamente digital, que le da todas las ventajas de los sistemas digitales. Muy pesada la lluvia o la nieve puede dificultar la recepción brevemente, pero por lo general esto sucede muy rara vez. Calidad de recepción es mucho mejor con televisión vía satélite. Aquí se pone realmente interesante. TV por cable puede 79

88 manejar hasta 260 canales. TV vía satélite puede manejar más canales. Además, TV vía satélite está más avanzada en HDTV (Televisión de Alta Definición) de servicios. Por lo general, TV vía satélite es menos costosa que la televisión por cable debido a que muchos costos adicionales relacionados con TV por cable: los honorarios de franquicia, impuestos, más los gastos de cualquier pago por servicios, y gastos en equipamiento. TV vía satélite, en general, tiene más servicios interactivos de televisión por cable. Servicios digitales, que da la opción de rebobinar durante la grabación, incluso en vivo, EPG, Tiempo instantánea, video bajo demanda, etc. Están disponibles en todas las TV por satélite, pero no todos están disponibles en TV por cable. En conclusión la TV vía satélite es menos costosa, tiene una mejor calidad de imagen (señal digital) y le da más opciones de programación y los canales de televisión por cable. 6.4 Tecnologías y avances por medio de los Satélites para Costa Rica Educación a distancia Las distintas aplicaciones educativas de los satélites se dicen que comúnmente se entiende como educación a distancia. Este término describe todo proceso de enseñanza-aprendizaje en el que alumno y profesor están, en general, separados geográficamente y se centra en la 80

89 naturaleza especial del diseño del curso, el aprendizaje y la instrucción bajo estas circunstancias En relación a la efectividad de la educación a distancia, podemos resaltar dos elementos que en cierta medida ya han sido abordados: - Contenido educativo y material que son transmitidos al alumno. - Comunicación alumno-tutor (ya sea de forma escrita, teléfono, conexión por ordenador u otros medios). Ambos elementos determinarán en gran medida la calidad de los proyectos en los que estén implicados los satélites como sistemas de distribución. La educación a distancia vía satélite puede proporcionar respuesta a la creciente demanda de educación por parte de todos los sectores de la población. Los satélites pueden desarrollar una serie de funciones que dependen fundamentalmente de la accesibilidad del usuario a la señal y de la simultaneidad del material a emitir. Así, podemos hablar de materiales de acceso libre frente a los codificados, o de materiales reproducidos frente a las videoconferencias. Las posibles combinaciones que pueden derivarse dan lugar a distintos sistemas, cada uno de ellos con su especificidad en el campo educativo. 81

90 6.4.2 Imágenes Satelitales Las imágenes satelitales presentaban algunas desventajas en su aplicación; para fotografías muy extensas, el procesamiento de la imagen resulta muy largo, y por lo tanto tomaba mucho tiempo en que se lleve a cabo. Otra desventaja era la dependencia que tiene la foto frente a la calidad del satélite usado y las condiciones meteorológicas que haya en el minuto de tomar la fotografía pueden afectar considerablemente al trabajo final. Hoy en día se puede observar un ejemplo notable de lo que es una imagen satelital a través de los servicios de Google Maps, en donde podemos explorar todo el globo terrestre según las coordenadas geográficas; las fotografías del terreno que podemos observar en estos servicios, son tomadas por satélites de manera separada y luego unida usando tecnología especializada. Desde su aparición, las imágenes satelitales han sido de gran utilidad para la realización de estudios regionales, medioambientales, meteorológicos, de seguimiento de catástrofes o avance de la degradación del suelo. Estos estudios regionales, debido a las características de la primera generación de satélites, eran factibles en áreas de cientos o miles de kilómetros. Hasta fechas muy recientes, para realizar estudios a nivel local (áreas más reducidas, mayor nivel de detalle) era necesario utilizar fotografía aérea, ya que con la resolución espacial de los primeros satélites ópticos era imposible alcanzar escalas por 82

91 debajo de 1: Pero este panorama ha cambiado. La aparición y el continuo perfeccionamiento de los satélites de alta resolución se traducen en mayor nivel de detalle y mayor información. -Recursos Forestales: El manejo de bosques nativos e implantados también se ve facilitado por las nuevas tecnologías. Con una resolución de 60 cm, es posible identificar y contar los árboles individualmente, clasificarlos por especie, conocer su estado de desarrollo y planificar su aprovechamiento. La detección de objetos de dimensiones métricas y simétricas, permite la elaboración de documentos cartográficos a escala muy grande (mejor que 1:2000). Estos sistemas consiguen crear mapas precisos y con gran cantidad de información. -Contaminación: alto potencial para su control dentro del territorio. Puede servir de apoyo a la definición de planes nacionales, especialmente los interregionales, a la valoración de los agentes contaminantes de aguas litorales o continentales, o a la simulación de actuaciones de saneamiento y su impacto. En especial, en el tema aguas, las situaciones de concentración de contaminación debidas a vertidos o pérdidas pueden detectarse y seguirse utilizando imágenes multi espectrales de satélite. -Agricultura de precisión: hoy en día el uso de imágenes satelitales, junto con los sistemas de información geográfica y los de posicionamiento global se ha hecho imprescindible 83

92 como parte de las herramientas del agricultor. Ahora es posible monitorear con mayor precisión el estado de los cultivos y calcular más acertadamente los volúmenes de cosecha. Las imágenes de alta resolución son útiles para: medición de campos, desperdicios, identificación y medición de cultivos, estudios de la salud y crecimiento de los cultivos, información para mejor uso efectivo del agua, fertilizantes, herbicidas y pesticidas, predicción de rendimientos, la determinación de disponibilidad forrajera, tasación de daños por granizo, estudio de la heterogeneidad de cultivos. -Prevención y Monitoreo de Catástrofes: Fenómenos como inundaciones, incendios, terremotos, tormentas, pueden ser estudiados, monitoreados y hasta prevenidos mediante el uso de imágenes de alta resolución. Muchos de los parámetros con influencia en la evaluación de los efectos producidos por una inundación pueden ser analizados con el uso de estas técnicas: geomorfológicos y fisiográficos (estructuras geológicas, redes de drenaje, orientación de los valles, disposición de terrazas y terrenos aluviales, etc.), topográficos (pendientes y relieves), cobertura del suelo (cultivos y zonas boscosas) y parámetros socioeconómicos (habitabilidad del suelo, intensidad del uso, redes de comunicación, etc.). - Estado del Clima: Los datos que proporciona son en su mayoría en tiempo real. Existen dos clases de ellos, los geoestacionarios y los polar-sincrónicos. Existen diferentes tipos de imágenes de acuerdo a la banda del espectro electromagnético que detecten los sensores. En lo referente a meteorología existen tres bandas principales: la visible, la infrarroja y la 84

93 denominada con vapor de agua. Cada una de estas tiene una aplicación determinada. La más utilizada por los previsores de tiempo es la infrarroja. Figura 6-2 Imagen de estado meteorológico de Costa Rica Control de medios de transporte El sistema Satgeo ofrece la más alta tecnología satelital en localización para control de flotas vehiculares, donde ofrecemos dispositivos con tecnología de punta y una gran variedad que se ajustan a todas las necesidades. Este sistema diseñado con tecnología de última generación, en un sistema que consta de un receptor de señales de los satélites de posicionamiento global GPS, una tarjeta madre que procesa y almacena las señales recibidas de los satélites, para ser transmitidas por un transmisor de señal de datos GPRS a través del sistema de telefonía celular del ICE. 85

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Última modificación: 10 de mayo de 2010. www.coimbraweb.com ORBITAS SATELITALES Contenido 1.- Propiedades de las órbitas. 2.- Tipos de órbitas. 3.- Órbita geoestacionaria GEO. 4.- Órbitas de media altura MEO. 5.- Órbitas de baja altura LEO. Última modificación:

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