Entre las aplicaciones más importantes para los satélites cabe destacar:

Transcripción

1 Comunicación de datos Entre las aplicaciones más importantes para los satélites cabe destacar: La difusión de la televisión. La transmisión telefónica a larga distancia. Las redes privadas. Debido a que los satélites son multidestino por naturaleza, su utilización es muy adecuada para la distribución de V, por lo que están siendo ampliamente utilizados. La aplicación más reciente de la tecnología del satélite a la televisión es la denominada difusión directa vía satélite (DBS: Direct Broadcast Satellite), en la que la señal de vídeo se transmite directamente desde el satélite a los domicilios de los usuarios. La disminución tanto en costo como en tamaño de las antenas receptoras ha hecho que esta tecnología sea factible económicamente, con lo que el número de canales disponibles es cada vez mayor. La transmisión vía satélite se utiliza también para proporcionar enlaces punto a punto entre las centrales telefónicas en las redes públicas de telefonía. Es el medio óptimo para los enlaces internacionales que tengan un alto grado de utilización y es competitivo comparado con los sistemas terrestres en muchos enlaces internacionales de larga distancia. Finalmente, para la tecnología vía satélite hay una gran cantidad de aplicaciones de gran interés comercial. El que suministra el servicio de transmisión vía satélite puede dividir la capacidad total disponible en una serie de canales, alquilando su uso a terceras compañías. Dichas compañías, equipadas con una serie de antenas distribuidas en diferentes localizaciones pueden utilizar un canal del satélite para establecer una red privada. Un desarrollo reciente ha sido el sistema de terminales de pequeña abertura (VSA: Very Small Apertura erminal), que constituye una alternativa de bajo costo. En la figura 2.11 se 113

2 Comunicación de Datos muestra una configuración VSA típica, consistente en una serie de estaciones equipadas con una antena de VSA de bajo costo. Estas estaciones pueden intercambiar información con cada uno de los abonados y puede a su vez retransmitir los mensajes a otras estaciones. El rango de frecuencias óptimo para la transmisión vía satélite está en el intervalo comprendido entre 1 y 10 GHz. Por debajo de 1 GHz, el ruido producido por causas naturales es apreciable, incluyendo el ruido galáctico, solar, atmosférico y el producido por interferencias con otros dispositivos electrónicos. Por encima de los 10 GHz la señal se ve severamente dañada por la absorción y precipitaciones atmosféricas. La mayoría de los satélites que proporcionan servicio de enlaces punto a punto operan en el intervalo entre y GHz para la transmisión desde las estaciones terrestres hacia el satélite (canal ascendente) y entre 3.7 y 4.2 GHz para la transmisión desde el satélite hasta la tierra (canal descendente). Esta combinación se conoce como banda 4/6 GHz. En una transmisión continua y sin interferencias, el satélite no podrá transmitir y recibir en el mismo rango de frecuencias. Así pues, las señales que se reciben desde las estaciones terrestres en una frecuencia dada (mayor potencia) se deberán devolver en otra distinta (menor potencia). La banda 4/6 GHz está dentro de la zona óptima de frecuencias (1 a 10 GHz), ahora bien su utilización exhaustiva a llegado a la saturación. Debido a posibles interferencias ( por ejemplo, con microondas terrestres operando en ese mismo rango), las restantes frecuencias de intervalo óptimo no se pueden utilizar. Por tanto, se han desarrollado otras bandas alternativas como es la 12/14 GHz (el canal ascendente está situado entre 14 y 14.5 GHz, y la banda descendente está entre 11.7 a 14.2 GHz). En esta banda aparecen problemas de atenuación que se deben resolver. No obstante, se pueden usar receptores terrestres más baratos y de dimensiones más reducidas. 114

3 Comunicación de datos Figura 2.11 Configuración VSA. Se ha diagnosticado que esta banda también se saturará, por lo que se está proyectando la utilización de la banda 19/29 GHz (enlace ascendente: desde 27.5 a 31 GHz; enlace descendente: de 17.7 a 21.2 GHz). En esta banda la atenuación es superior, pero proporcionará un ancho de banda mayor (2,500 MHz comparados con los 500 MHz anteriores), a la vez que los receptores pueden ser todavía más pequeños y económicos. Debido a las grandes distancias involucradas, hay un 115

4 Comunicación de Datos retardo de propagación aproximado del orden de un cuarto de segundo para la transmisión desde una estación terrena hasta otra pasando por el satélite. Este retardo es apreciable si se trata de una conversación telefónica. Pero además, estos retrasos introducen problemas adicionales a la hora de controlar los errores y el flujo de la transmisión. Estos problemas serán estudiados más adelante Ondas de radio. La diferencia más apreciable entre las microondas y las ondas de radio es que estas últimas son omnidireccionales, mientras que las primeras tienen un diagrama de radiación mucho más direccional. Por lo tanto, las ondas de radio no necesitan antenas parabólicas, ni necesitan que dichas antenas estén instaladas sobre una plataforma rígida para estar alineadas. Aquí de una manera informal se está utilizando el término ondas de radio para la banda VHF y parte de la UHF: de 30 MHz a 1 GHz. Este rango cubre la radio comercial FM así como televisión UHF y VHF. Este rango también se utiliza para una serie de aplicaciones de redes de datos. El rango de frecuencias comprendido entre 30 MHz y 1 GHz es muy adecuado para la difusión simultánea a varios destinos. A diferencia de las ondas electromagnéticas con frecuencias menores, la ionosfera es transparente para ondas con frecuencias superiores a 30 MHz. Así pues, la transmisión es posible cuando las antenas están alineadas, no produciéndose interferencias entre los transmisores debido a las reflexiones con la atmósfera. A diferencia de la región de las microondas, las ondas de radio son menos sensibles a la atenuación producida por la lluvia. Como en el caso anterior donde la transmisión sigue una línea recta, en este caso también se verifica que la distancia máxima entre el transmisor y el receptor es ligeramente mayor que el alcance visual, es decir, 7.14 Kh. Al igual que en las microondas, la atenuación debida 116

5 Comunicación de datos 2 4πd simplemente a la distancia es 10 log 10. Debido a que tienen una longitud de onda λ mayor, las ondas de radio sufren, en términos relativos, una atenuación menor. Un factor determinante en las ondas de radio son las interferencias por multitrayectorias. Entre las antenas, debido a la reflexión en la superficie terrestre, el mar u otros objetos, pueden aparecer multitrayectorias. Este efecto se observa con frecuencia en el receptor de V y consiste en que se pueden observar varias imágenes (o sombras) cuando pasa un avión por el espacio cercano Infrarrojos. Las comunicaciones mediante infrarrojos se llevan a cabo mediante transmisores/receptores (transceivers) que modulan luz infrarrojo no coherente. Los transceivers deben estar alineados bien directamente o mediante la reflexión en una superficie coloreada como puede ser el techo de una habitación. Una diferencia significativa entre la transmisión de rayos infrarrojos y las microondas es que los primeros no pueden atravesar las paredes. Por tanto, los problemas de seguridad y de interferencias que aparecen en las microondas no se presentan en este tipo de transmisión. Es más, no hay problemas de asignación de frecuencias, ya que en esta banda no se necesitan permisos. 2.4 Retardo en la propagación de señales. Siempre hay un retardo temporal corto pero finito en la propagación de una señal (eléctrica, óptica o de radio) de un extremo al otro de un medio de transmisión. Es el retardo de propagación, p, del medio. En el mejor de los casos, las señales se propagan (irradian) por el espacio libre a la velocidad de la luz. La velocidad de propagación en un cable de par trenzado o coaxial es una fracción de este valor, que suele ser del orden de 2 X 10 8 ms -1 ; es decir, una 117

6 Comunicación de Datos señal tardará 0.5 X 10-8 s en propagarse 1 m por el medio. Aunque esto parezca que esto carece de importancia, hay situaciones en las que el retardo resultante es relevante. Un parámetro importante para un enlace de datos es el retardo de ida y vuelta asociado al enlace, es decir, el tiempo transcurrido entre la transmisión del primer bit y la recepción del ultimo bit del reconocimiento correspondiente. Claro está, ello depende no sólo del tiempo requerido para transmitir la información con la tasa de bits del enlace llamado retardo de transmisión, x, sino también del retardo de propagación de enlace, p. La ponderación relativa de los dos tiempos varía según los distintos tipos de enlace de datos, por lo que muchas veces los dos tiempos se expresan como un cociente a tal que: Donde: a = p x 2.3 p = V S (seg.) 2.4 S = separación física en metros. V = velocidad de propagación en metros/seg. Y: x = R N (seg.) 2.5 N = número de bits por transmitir. R = asa de bits del enlace en bits/seg. 118

7 Comunicación de datos Ejemplo: Un bloque de datos de 1000 bits va a transmitirse entre dos dispositivos. Determine la razón entre el retardo de propagación y el retardo de transmisión, a, de los siguientes tipos de enlace de datos. a) m de alambre par trenzado y una tasa de transmisión de 10 kbps. b).- 10 km de cable coaxial y una tasa de transmisión de 1 Mbps. c).- 50,000 km de espacio libre (enlace por satélite) y una tasa de transmisión de 10 Mbps. Suponga que la velocidad de propagación de una señal eléctrica en todos los tipos de cable es de 2 X 10 8 m/s y, en el espacio libre, de 3 X 10 8 m/s. S 100 a) p = = = 5 X 10-7 s. V 8 2X10 N 1000 x = = = 0.1 s. a= R 3 10X10 7 p 5X10 = x 0. 1 = 5 X 10-6 S 10X10 b) p = = V 8 2X10 3 = 5 X 10-5 s. N 1000 x = = R 6 1X10 = 1 X 10-3 s. a= 5 p 5X10 = 3 x 1X10 = 5 X S 5X10 c) p = = = 1.67 X 10-1 s. V 8 3X10 N 1000 x = = = 1 X 10-4 s. a= R 6 10X10 1 p 1.67X10 = 4 x 1X10 = 1.67 X

8 Comunicación de Datos Se puede concluir lo siguiente: Si a es menor que 1, el retardo de ida y vuelta está determinado principalmente por el retardo de transmisión. Si a es igual a 1, ambos retardos tienen el mismo efecto. Si a es mayor que 1, el retardo de propagación domina. Además resulta interesante señalar que en el caso c), suponiendo que la información se transmita en forma continua, habrá: 10Mbps [a] = bits en tránsito X 10 6 X 1.67 X 10-1 = 1.67 X 10 6 bits. En tránsito entre los dos dispositivos de transmisión en un momento dado; es decir, el transmisor habrá transmitido 1.67 X 10 6 bits antes de que el primer bit llegue al receptor. 120