proyecto de cambio de tecnologia de la red nacional via satelite de la pnp empleando redes vsat p
Post on 19-Nov-2015
34 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
-
Para Manuel y Gilda,
brillantes maestros,
que me ensean con el ejemplo.
-
AGRADECIMIENTOS
Agradezco, a mi asesor, Ing. Jaime Vallejos, por su paciencia, participacin y acertada
direccin. A mis profesores y compaeros de estudios universitarios, de los que pude aprender,
y aprendo, sobre la convivencia estudiantil y profesional. A Carmen, por su tolerancia y
comprensin.
Y, de manera muy especial, agradezco a mi gran amigo Mayor PNP Oscar Flores Saavedra y a
todos los miembros del Departamento de Comunicaciones Va Satlite de la Polica Nacional
del Per que sin su experiencia y desinteresada colaboracin hubiera sido imposible la
realizacin del presente trabajo.
-
INDICE GENERAL
Lista de Figuras
Lista de Tablas
Lista de Abreviaturas
Resumen
CAPITULO I : FUNDAMENTACION DEL PROBLEMA A INVESTIGAR
1.1 Planteamiento del problema 2
1.2 Importancia de la investigacin 3
1.3 Objetivos 4
1.3.1 Objetivo general 4
1.3.2 Objetivos especficos 5
1.4 Hiptesis de la investigacin 5
1.4.1 Hiptesis general 5
1.4.2 Hiptesis nula 5
1.4.3 Sub hiptesis 5
1.5 Limitaciones de la Investigacin 6
CAPITULO II : MARCO TEORICO
2.1 Comunicaciones por satlite 8
2.1.1 Breve historia 9
2.1.2 Partes de un sistema de comunicaciones va satlite 12
2.2 Patrones orbitales 13
2.2.1 LEO 13
2.2.2 MEO 15
2.2.3 GEO 15
2.3 Partes constitutivas de un satlite de comunicaciones 18
2.4 La organizacin INTELSAT 21
2.5 Tpicos de referencia para un enlace satelital 23
2.5.1 ngulos de vista 24
2.5.2 Patrones de radiacin 26
2.5.3 Modelo de clculo de enlace satelital 27
2.6 Antenas terrestres para el servicio satelital 28
2.7 Operadores del servicio satelital 29
-
2.8 Sistemas VSAT 32
2.9 Aplicaciones de las redes VSAT 33
2.9.1 Aplicaciones civiles unidireccionales 33
2.9.2 Aplicaciones civiles bidireccionales 34
2.9.3 Aplicaciones militares 34
2.10 Topologas de una red satelital VSAT 34
2.10.1 Topologa en estrella 35
2.10.2 Topologa en malla 36
2.10.3 Topologa hbrida 37
2.11 Bandas de frecuencia utilizadas en VSAT 37
2.12 Arquitectura de una red VSAT 39
2.12.1 Estacin VSAT 40
2.12.2 Estacin Hub 41
2.13 Protocolos de acceso a la capacidad satelital 43
2.13.1 Acceso Mltiple por Divisin de Frecuencia - FDMA 43
2.13.2 Acceso Mltiple por Divisin de Tiempo - TDMA 44
2.13.3 Acceso Mltiple por Divisin de Cdigo - CDMA 46
2.14 Protocolos de acceso a la red satelital 47
2.14.1 Protocolo SCPC/DAMA 48
2.14.2 Protocolo TDMA/DAMA 49
2.15 Protocolos de usuario 51
2.16 Estndares para redes VSAT 52
2.16.1 Compresin de voz 53
2.16.2 Descripcin general de las VSAT 53
2.16.3 Emisiones no Esenciales 54
2.16.4 Aislamiento de polarizacin cruzada 55
2.16.5 PIRE fuera del eje 55
2.16.6 Control y monitoreo 56
CAPITULO III : CRITERIOS DE PLANIFICACION E IMPLANTACION
DE REDES VSAT
3.1 Definicin de requisitos de servicio 58
3.1.1 Trfico de voz 59
3.1.2 Trfico de datos 60
3.2 Definicin del desempeo de la red 62
3.2.1 Caudal 63
-
3.2.2 Tasa de errores de Bit (BER) 63
3.2.3 Tiempo de respuesta 63
3.2.4 Disponibilidad de la red 63
3.3 Definicin del tamao y diseo de la red 64
3.4 Diseo de la red en funcin al equipamiento existente 65
3.5 Evaluacin de los costos e inversin 66
3.5.1 Costos de implantacin de red 66
3.5.2 Costos de operacin 67
3.5.3 Costos de las mejoras futuras 67
3.6 Plan de implantacin 68
3.6.1 El pliego de condiciones 68
3.6.2 Las especificaciones del proyecto 68
3.6.3 Calendario de etapas 69
3.7 Tpicos posteriores a la implantacin 69
CAPITULO IV : ANALISIS DE LA RED VIA SATELITE
EXISTENTE EN LA PNP
4.1 Introduccin 71
4.1.1 Resea histrica 71
4.1.2 Antecedentes 72
4.2 Configuracin de la red 73
4.2.1 Configuracin del hub 74
4.2.2 Configuracin de la estacin remota 78
4.2.3 Interconexin con otras redes 79
4.3 Equipamiento del hub 80
4.3.1 Subsistema de antena 81
4.3.2 Subsistema klystron HPA 84
4.3.3 Subsistema LNA redundante 86
4.3.4 Switch excitador (1+1) del HPA 88
4.3.5 Subsistema de conversin de subida 88
4.3.6 Subsistema de conversin de bajada 91
4.3.7 Subsistema de mdem 93
4.3.8 Subsistema de multiplexacin 98
4.4 Equipamiento de la estacin remota 101
4.4.1 Subsistema de antena 102
4.4.2 Subsistema de tranceptor 104
-
4.5 Anlisis de transmisin 110
4.6 Anlisis de trfico 113
4.6.1 Trfico de voz 113
4.6.2 Trfico de datos 116
4.7 Diagnstico y problemtica de la red 117
CAPITULO V : PROPUESTA DE DISEO DE LA NUEVA RED
DE TELECOMUNICACIONES VIA SATLITE
5.1 Porqu cambiar el diseo de red? 121
5.1.1 Aspectos tecnolgicos 121
5.1.2 Aspectos econmicos 122
5.1.3 Aspectos de administrativos y/o de gestin 123
5.2 Caractersticas de desempeo de la nueva red 123
5.2.1 Caractersticas de transmisin 123
5.2.2 Trfico de voz 135
5.2.3 Trfico de datos 140
5.2.4 Disponibilidad de la Red 141
5.3 Opciones para la migracin tecnolgica 142
5.3.1 Repotenciacin de la tecnologa SCPC 142
5.3.2 Tecnologa SkyWan TDMA/DAMA 143
5.3.3 Tecnologa LinkWay 2100 TDMA/DAMA 144
5.3.4 Tecnologa VSATPlus II TDMA/DAMA 145
5.4 Seleccin de la tecnologa a usar 146
5.5 Equipamiento de la nueva red 148
5.6 Ahorro de costos 149
5.7 Plan de implantacin 150
5.8 Implicancias de la migracin tecnolgica 151
5.8.1 Implicancias tecnolgicas 151
5.8.2 Implicancias econmicas 152
5.8.3 Implicancias administrativas y de gestin 152
CAPITULO VI : CONCLUSIONES
6.1 Conclusiones 154
-
ANEXOS
ANEXO I : Clculo de ngulo de elevacin y azimuth de una antena parablica 157
ANEXO II : Frmulas para el clculo de un enlace satelital 159
ANEXO III : Caractersticas de los satlites PASIR de PANAMSAT 163
y 805 de INTELSAT
ANEXO IV : Tablas de Erlang B 171
ANEXO V : Estndares de INTELSAT para estaciones terrenas 174
ANEXO VI : Haces Zonal y Hemisfrico para la serie INTELSAT VIII 176
ANEXO VII : Hoja tcnica del LinkWay 2100 para la nueva red va satlite 178
BIBLIOGRAFIA 185
-
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 2.1 Configuracin de un sistema de Comunicaciones por Satlite 9
FIGURA 2.2 Cinturn de Clarke cubriendo la tierra 10
FIGURA 2.3 Orbita elptica para la constelacin de satlites LEO 14
FIGURA 2.4 Orbita circular para la constelacin de satlites GEO 16
FIGURA 2.5 Movimientos y distancias relativas en que puede oscilar el satlite
dentro de su rbita normal sin ningn tipo de perjuicio 17
FIGURA 2.6 Diagrama de Bloques de un Satlite 19
FIGURA 2.7 Transponder de un satlite 21
FIGURA 2.8 Distribucin ecuatorial de los satlites de Intelsat 22
FIGURA 2.9 Angulo de elevacin de una estacin terrena 24
FIGURA 2.10 Angulo de azimut de una estacin terrena 25
FIGURA 2.11 Huellas de un satlite sobre la regin de Sudamrica 26
FIGURA 2.12 Antena parablica tipo Cassegrain 29
FIGURA 2.13 Estructura de una red VSAT desde el punto de vista de la propiedad
tecnolgica 35
FIGURA 2.14 Topologa en Estrella de una Red VSAT 36
FIGURA 2.15 Topologa en Malla de una Red VSAT 36
FIGURA 2.16 Instalacin de una Estacin VSAT 40
FIGURA 2.17 Diagrama de bloques de una estacin VSAT 41
FIGURA 2.18 Configuracin tpica de un Hub VSAT 42
FIGURA 2.19 Caracterstica del FDMA 44
FIGURA 2.20 Caracterstica del TDMA 44
FIGURA 2.21 Estructura de la Trama TDMA 45
FIGURA 2.22 Caracterstica del CDMA 46
FIGURA 2.23 Estructura de los protocolos en VSAT 52
FIGURA 2.24 Lmites de las emisiones no esenciales 54
FIGURA 4.1 Diagrama general de la Red Va Satlite de la PNP 73
FIGURA 4.2 Caseta de Telecomunicaciones del Hub de la red va satlite 74
FIGURA 4.3 Configuracin de la Estacin Central 75
FIGURA 4.4 Distribucin del equipamiento de Hub en los racks de comunicaciones 76
FIGURA 4.5 Diagrama de la interconexin en el Hub 77
FIGURA 4.6 Configuracin de una Estacin Remota 78
-
FIGURA 4.7 Interconexin de la red va satlite con otras redes PNP 79
FIGURA 4.8 Estructura de la antena de 6.1 metros y su conexin a la caseta del Hub 82
FIGURA 4.9 Vistas de los planos de giro de la antena Vertex 83
FIGURA 4.10 Diagrama de bloques de HPA 85
FIGURA 4.11 Configuracin redundante del LNA 86
FIGURA 4.12 Diagrama de bloques del LNA 87
FIGURA 4.13 Panel frontal y diagrama de bloques del conmutador del HPA 89
FIGURA 4.14 Panel frontal del Up Converter y Down Converter 90
FIGURA 4.15 Sistema de interconexin de los convertidores de bajada 92
FIGURA 4.16 Parte frontal del subsistema de mdem 93
FIGURA 4.17 Diagrama de interconexin del subsistema de mdem 94
FIGURA 4.18 Diagrama de bloques del subsistema de mdem (transmisin) 95
FIGURA 4.19 Diagrama de bloques del subsistema de mdem (recepcin) 96
FIGURA 4.20 Parte frontal y posterior respectivamente del Multiplexor PCSI CS8000 98
FIGURA 4.21 Diagrama de bloques del CS8000 (canales de voz) 99
FIGURA 4.22 Diagrama de bloques del CS8000 (canales de data) 100
FIGURA 4.23 Interconexin de Multiplexores CS-8000 101
FIGURA 4.24 Diagrama de bloques de la estacin remota 102
FIGURA 4.25 (A) Vista lateral de la antena de una estacin remota 103
(B) Alimentador de la antena Offset 103
FIGURA 4.26 Equipamiento del tranceptor Codan, serie 5700 104
FIGURA 4.27 Configuracin en DC del tranceptor Codan, serie 5700 105
FIGURA 4.28 Configuracin en AC del tranceptor Codan, serie 5700 106
FIGURA 4.29 Diagrama de bloques del sistema de RF de una estacin remota 108
FIGURA 4.30 Esquema de presentacin del software SatMasterPro v.6.4 110
FIGURA 4.31 Resultados del clculo de ngulos en el SatMasterPro v.6.4 110
FIGURA 5.1 Servicios cubiertos por una red va satlite 121
FIGURA 5.2 Men de presentacin y pantalla de asignacin de datos
generales del LST5 124
FIGURA 5.3 Men de ingreso de datos de las estaciones de la red satelital con el LST5 125
FIGURA 5.4 Pantalla para el clculo del enlace con el LST5 126
FIGURA 5.5 Configuracin final de la nueva red va satlite 149
-
LISTA DE TABLAS
TABLA 2.1 Comparacin de caractersticas de las rbitas LEO, MEO y GEO 18
TABLA 2.2 Asignacin de frecuencias para las bandas C, Ku y Ka. 37
TABLA 2.3 Principales caractersticas de la banda C, y banda Ku 39
TABLA 2.4 Ventajas y desventajas de las tcnicas de acceso a la capacidad satelital 47
TABLA 2.5 Desempeo de los protocolos por competencia 50
TALBA 2.6 Densidad de la PIRE fuera del eje 55
TABLA 4.1 Garanta de Desempeo de BER en el Mdem DMD-4500 97
TABLA 4.2 Ubicacin geogrfica y posicin con respecto al PAS1R del Hub y las
estaciones remotas 111
TABLA 4.3 Distribucin de Frecuencias para cada una de las estaciones 112
TABLA 4.4 Registro de Minutos acumulado por cada estacin remota 114
TABLA 4.5 Clculo de la Intensidad de Trfico y la Probabilidad de Bloqueo
de cada estacin 115
TABLA 4.6 Resumen del trfico de datos por estacin terrena 117
TABLA 5.1 Minutos de Voz diarios proyectados por estacin 136
TABLA 5.2 Minutos de Voz mensual proyectados por estacin 137
TABLA 5.3 Intensidad de Trfico proyectado por estacin (en Erlang) 138
TABLA 5.4 Nmero de canales proyectados por estacin 139
TABLA 5.5 Proyeccin del trfico de datos de la nueva Red Va Satlite 140
TABLA 5.6 Costos de Repotenciacin de la Red Satelital de la PNP 142
TABLA 5.7 Resumen de propuesta econmica de VSAT Plus II 146
TABLA 5.8 Costos de redes y servicios de comunicaciones alquilados de la PNP 149
TABLA 5.9 Plan de implantacin para la nueva red va satlite 150
TABLA 5.10 Plan de entrega de equipamiento para la nueva red va satlite 151
-
LISTA DE ABREVIATURAS
AE Disponibilidad del equipamiento de la red
AL Disponibilidad del enlace satelital
ACELP Algoritmo de Prediccin Lineal con Excitacin por Cdigo Algebraico
ATM Transfer Mode Asynchronous (Modo de Transferencia Asncrono)
AT&T American Telephone and Telegraph.
AFSATCOM Air Force Satellite Communication System.
AsGa Arseniuro de Galio
BER Bit Error Ratio (Tasa de Error de Bit)
BPF Band-Pass Filter (Filtro Pasa Banda)
BSS Broadcasting Satellite Service
BTR Recuperacin de tiempo de Bit
CELP Prediccin Lineal con Excitacin de Cdigo
CDMA Acceso Mltiple por Asignacin de Cdigo
C/N Relacin Portadora a Ruido
C/N0 Relacin Portadora a Densidad de Ruido
COMSAT Communications Satellite Corporation (Corporacin de satlites de comunicaciones).
CO-POL Antena que trabaja con polarizacin horizontal o vertical
CROSS-POL Antena que trabaja con polarizacin horizontal y vertical
DAMA Acceso Mltiple por Asignacin a Demanda
dBi Decibelios con respecto a una antena isotrpica
dBK, dB/K Decibelios por grados kelvin.
dBW Decibelios por vatio
-
DSCS Defense Satellite Communications System (Sistema militar de comunicaciones por satlite).
Eb/N0 Relacin de Densidad de energa de bit a ruido
ETSI European Telecommunications Standards Institute
EUTELSAT Organizacin Europea de Satlites de Telecomunicaciones.
FDMA Acceso Mltiple por Divisin de Frecuencia
FEC Forward Error Code
FET Field Effect Transistor (Transistor de efecto de campo)
FI Frecuencia Intermedia
FLTSATCOM Fleet Satellite Communications System.
FSS Fixed Satellite Service
G/T Relacin Ganancia a Temperatura de Ruido
Ghz Gigahertz
Hz Hertz
HEMT High Electron Mobility Transistor
HPA High Potency Amplifier (Amplificador de Alta Potencia)
IBS INTELSAT Business Services (Servicios empresarial de INTELSAT)
IDU Indoor Unit (Unidad Interior)
IDR Velocidad intermedia de transmisin de datos (INTELSAT)
IESS Intelsat Hearth Station Standards
INSAT Sistema de Satlite Nacional Indio.
INTELSAT International Telecommunications Satellite Organization (Organizacin Internacional de Telecomunicaciones por Satlite).
ITU International Telecomunications Union
Km Kilmetros
Kbps Kilobits por segundo
-
LAN Local Area Network (Redes de Area Local)
LNA Low Noise Amplifier (Amplificador de Bajo Ruido)
LNB Low Noise Block Converter (Convertidor de bajada de bajo ruido)
LO Local Oscilador (Oscilador Local)
Mbps Megabits por segundo
MCPC Multiple Channel Per Carrier
Mhz Megahertz
MMIC Monolithic Microwave Integrated Circuits
MOS Mean Opinin Store (Nota Media de Opinin)
MTBF Tiempo medio entre fallas
MTTF Tiempo medio de operacin sin fallas
NASA National Aeronautics and Space Administration
NASDA Agencia del Japn para el Desarrollo Espacial Nacional.
NCC Network Control Center (Centro de Control de Red)
NMS Network Management System (Sistema de Control y Manejo de Red)
ODU Outdoor Unit (Unidad Exterior)
PBX Central Telefnica Privada
PCM Pulse Code Modulation (Modulacin por Pulsos Codificados)
PDH Plesiocronous Digital Hierarchie
PIRE Potencia Isotrpica Radiada Equivalente
PNP Polica Nacional del Per
PSTN Public Switching Telephony Network (Red de Telefona Pblica Conmutada)
QDU Unidad de Distorsin de Cuantificacin
QPSK Modulacin por desplazamiento de fase en cuadratura
-
RDSI Red Digital de Servicios Integrados
RF Radiofrecuencia
SATCOM Sistema de Comunicaciones por Satlite del Ejrcito.
SCADA Supervirory Control And Data Acquisition
SCPC Single Channel Per Carrier
SES Sociedad Europea de Satlites.
SFD Saturation Flux Density (Densidad de flujo de saturacin)
SNMP Simple Network Management Protocol
SSPA Solid State Power Amplifier (Amplificador de Estado Slido)
SSOG Gua de explotacin de sistema de satlites.
TDMA Acceso mltiple por Asignacin de Tiempo
TRF Filtro de rechazo de transmisin
TT&C Centro de Telecontrol y Telemando.
TWTA Travelling Wave Tube Amplifiers
Tx/Rx Transmisin / Recepcin
W/Hz Watts por Herz
VSAT Very Small Aperture Terminal
VSWR Voltaje Standing Wave Ratio (Relacin de ondas estacionarias)
VOX Funcin de Activacin por Voz
VPN Red Privada Virtual
WLL Wireless Local Loop
XPD Factor de Discriminacin de Polarizacin Cruzada
-
RESUMEN
El presente trabajo es un anlisis tcnico, econmico y de gestin para el dimensionamiento y
estructuracin de una nueva red de comunicaciones va satlite para la Polica Nacional del
Per. Para esto, se propone utilizar tecnologa VSAT con tcnicas de acceso TDMA/DAMA
Asimismo, se establecen criterios metodolgicos de fondo y forma para el estudio, anlisis y
propuesta de una red de comunicaciones va satlite y/o similares que sean, an, ms complejas.
El estudio se hace tomando como base una red de comunicaciones va satlite ya existente en la
Polica Nacional del Per, por lo que la metodologa de investigacin es cuasi-experimental;
utilizando para ello bibliografa bsica, manuales tcnicos de operacin, y principalmente, el
LST5, una herramienta de software para los clculos de transmisin proporcionada y utilizada
por Intelsat, la organizacin mundial ms grande para comunicaciones por satlite.
Los sistemas VSAT (Very Small Aperture Terminal) son redes va satlite punto multipunto que
proveen a los usuarios servicios de voz, datos y video mediante estaciones terrenas compactas
con antenas de dimetro pequeo y hardware de fcil instalacin, por lo que su costo e
implementacin resultan bastante econmicos. Estas redes pueden trabajar mediante diferentes
tcnicas de acceso al segmento satelital; una de ellas es la tcnica de acceso por demanda
DAMA.
El protocolo DAMA se utiliza para compartir el ancho de banda normalmente en un modo de
divisin de tiempo. Por lo general, la transmisin DAMA se utiliza en un entorno de paquete
conmutado cuando se van a transferir grandes cantidades de datos. La versatilidad de DAMA
permite que, en el caso de comunicaciones de voz, se emplee la funcin de activacin por voz
(VOX), que desactiva la portadora durante las pausas de una conversacin. Asimismo el
protocolo DAMA puede ofrecer canales libres de 64 Kbps o ms a peticin para la transmisin
de informacin.
Por otro lado, se presentan el estudio y diagnstico de la red de comunicaciones va satlite que
actualmente viene operando en la Polica Nacional del Per que sirve de base para empezar al
dimensionar la nueva red que se propone implementar.
Finalmente, se muestran las condiciones previas que hay que tener en cuenta para dimensionar
una red de comunicaciones por satlite; factores tcnicos, econmicos y de gestin, as como
referencias sobre los criterios a considerar para el respectivo plan de implantacin de la red.
-
CAPITULO I
FUNDAMENTACION DEL
PROBLEMA A INVESTIGAR
-
2
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En la actualidad, el servicio de Telecomunicaciones Va Satlite de la Polica Nacional
del Per, cuenta con una infraestructura adquirida en el ao de 1994 con el cual viene
brindando los servicios de voz y datos a una velocidad de 64kbps por canal, hacia sus 21
estaciones ubicadas en diferentes puntos del pas. Dicho sistema de telecomunicaciones,
actualmente utiliza tcnicas FDMA para el transporte de toda su informacin; esto
implica que el crecimiento de la red, con la finalidad de brindar mayores servicios, estar
en funcin del aumento de ancho de banda asignado, lo cual en la actualidad representa
una situacin nada provechosa si consideramos las actuales tendencias tecnolgicas de
reduccin del ancho de banda; as como el limitado espectro de frecuencias existente.
Tambin hay que mencionar que a la fecha, dentro del marco de las polticas del Gobierno
Central, que incluye la reestructuracin de las Fuerzas Armadas y Policiales, actualmente
en marcha, existe la intencin de redistribuir el ancho de banda utilizado por las Fuerzas
Armadas y Polica Nacional distribuidos en el satlite PAS1R de PANAMSAT. Esto
implica pensar en una probable reduccin del ancho de banda actualmente utilizado por la
Polica Nacional del Per, por lo que se hace ms necesario un cambio en la tecnologa
utilizada, que le permita optimizar su espectro asignado, as como tener una reserva para
su crecimiento y aplicaciones futuras.
Asimismo, otro factor importante que agudiza el problema, es el crecimiento constante
que ha experimentado el consumo de llamadas telefnicas al interior del pas, lo cual hace
que el la Polica Nacional del Per, dependiente del Gobierno Central, invierta cada vez
ms dinero por el consumo telefnico, lo que hace necesario plantear una propuesta de
solucin para proveer a la Polica Nacional del Per de una red privada de
telecomunicaciones que posibilite un ahorro considerable de dicho consumo.
Explicar y entender esta problemtica sugiere poseer las herramientas tcnicas y
acadmicas necesarias para poder hacer un anlisis sistemtico de la situacin; adems
hay que considerar que el personal tanto oficial como subalterno de la Polica Nacional
del Per es un personal tcnico especializado ms no profesional preparado en el campo
tecnolgico y acadmico. Esto dificulta la comprensin del problema y la obtencin de
herramientas tericas adecuadas para su entendimiento.
De todo esto, nos planteamos dos interrogantes principales: es posible mejorar y
optimizar el servicio de comunicaciones va satlite de la Polica Nacional del Per
manteniendo la tecnologa existente para que satisfaga todos los requerimientos de la
-
3
Institucin?, y; el cambio tecnolgico que se plantea sobre la red de comunicaciones va
satlite va a beneficiar en costos, tecnologa, capacitacin y posibilidades de crecimiento
a la Polica Nacional del Per?
Dentro de esta coyuntura, en la que se establece una problemtica especfica dentro del
desarrollo tecnolgico de la Polica Nacional del Per, se empiezan a plantear diferentes
formas y/o maneras de optimizar los recursos tecnolgicos ya que, dentro del marco del
crecimiento del sector comunicaciones de la Polica Nacional del Per, el sistema actual
no satisface las expectativas de dicho crecimiento.
En la tarea de plantear soluciones para el rea de comunicaciones va satlite, surgen
muchas posibilidades; debido a que hoy en da existen varias tcnicas de transportar voz y
datos mediante enlaces satelitales utilizando diferentes plataformas tecnolgicas, las
cuales se encuentran en continuo desarrollo. Es por ello que, otro de los problemas es
disear una propuesta tcnica, metdica, acadmica y econmicamente seria que permita
a la Polica Nacional del Per tener argumentos slidos para la sustentacin de su
necesidad de mejoramiento tecnolgico y capacitacin del personal encargado de dicha
rea.
Como se puede apreciar, existe una gama variopinta de situaciones que nos muestran la
existencia de una situacin-problema que requiere ser resuelta de manera sistemtica y
con la mayor rigurosidad cientfica posible.
1.2 IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACION
La presente investigacin es importante porque considera diferentes aspectos en la
implementacin de una red de comunicaciones va satlite como son los aspectos tericos,
econmicos, tecnolgicos y de capacitacin.
En el aspecto econmico se muestra lo que sera la relacin comparativa de costos entre
la tecnologa existente y la que se intenta implementar, ya que esta permitir verificar el
ahorro en costos para la Polica Nacional del Per. Tambin, dentro del aspecto
econmico, se contempla un breve anlisis de costos de inversin en la nueva tecnologa
con respecto a la inversin que realizara la Polica Nacional del Per si es que alquilara
dicho servicio.
-
4
En el aspecto tecnolgico se muestran las bondades de una tecnologa de punta como es la
tecnologa de Redes VSAT, la cual implica mostrar tcnicas actualizadas de
dimensionamiento de redes satelitales, manejo de tpicos sobre la implementacin de
redes satelitales, clculo de enlaces punto multipunto y anlisis de trfico en dichas redes.
En el aspecto de capacitacin, obviamente que el uso de nuevas tecnologas requiere
nuevos conocimientos para el manejo de dicha tecnologa, por lo que esta investigacin
tambin pretende constituirse en una gua terica y prctica para la comprensin, anlisis
y puesta en marcha de una red de comunicaciones va satlite. Asimismo, en el campo
acadmico universitario este trabajo se puede constituir con un paso importante para el
desarrollo de posteriores investigaciones en el tema redes va satlite, en especial VSAT,
ya que hasta la actualidad existen pocas referencias de investigaciones hechas en este
tema: Slo se han encontrado dos investigaciones presentadas en formato de Tesis
Profesional en la Universidad Nacional de Ingeniera(1), los cuales hacen referencia a las
Redes VSAT, mas no hacen referencia ni a las tcnicas TDMA ni a las tcnicas DAMA.
As pues; estos aportes reditan en beneficio directo del desarrollo tecnolgico en el
campo de las Telecomunicaciones de la Polica Nacional del Per, as como tambin
contribuyen al desarrollo acadmico, especficamente dentro de la Universidad Nacional
Mayor de San Marcos.
Finalmente; ya que la Polica Nacional del Per brinda un servicio a la comunidad en su
conjunto, la importancia de este proyecto indirectamente contiene un aporte social, ya que
esta nueva red de servicios posibilitar una mejor y ms rpida cobertura de los sistemas
de informacin de la Polica Nacional del Per para beneficio de la comunidad.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 General
Proponer un diseo de una Red de Telecomunicaciones Va Satlite para la Polica
Nacional del Per, empleando redes VSAT punto multipunto basadas en tcnicas de
comunicacin TDMA/DAMA que permita mejorar los servicios que actualmente
brinda la Polica Nacional.
1 Estas dos Tesis Profesionales que tambin se usan como material de consulta en este proyecto son: Anlisis de Interconexin
de una Red VSAT de Antonio Daz Hernndez y Diseo e Implementacin de un Sistema VSAT-SCPC de David Mximo Lpez Morales.
-
5
1.3.2 Especficos
a) Hacer un diagnstico de la actual Red de Comunicaciones Va Satlite de la
Polica Nacional del Per, con la finalidad de encontrar sus alcances,
limitaciones y posibilidades de crecimiento.
b) Mostrar un anlisis comparativo de las caractersticas tcnicas y
operacionales entre la red actual y la red que se intenta proponer en su
reemplazo.
c) Mostrar algunas referencias comparativas de costos de redes satelitales
VSAT, incluyendo el costo econmico de la repotenciacin de la red actual.
d) Plantear una propuesta de criterios para la toma de decisin en el
dimensionamiento, la planificacin y la implantacin de redes VSAT punto
multipunto.
e) En base al estudio realizado, plantear posibles temas de investigacin
posteriores.
1.4 HIPOTESIS DE LA INVESTIGACION
1.4.1 Hiptesis General
El desarrollo y el diseo de una nueva Red de Comunicaciones Va Satlite
empleando Redes VSAT mejora los servicios de comunicacin de la Polica
Nacional del Per en la medida que posibilita un crecimiento sistemtico de su red
y un ahorro econmico al amparo de esta moderna tecnologa.
1.4.2 Hiptesis Nula
El desarrollo y el diseo de una nueva Red de Comunicaciones Va Satlite
empleando Redes VSAT no mejora los servicios de comunicacin de la Polica
Nacional del Per por lo que resulta inadecuado plantear una propuesta de cambio
tecnolgico.
1.4.3 Sub Hiptesis
a) El diseo de la Red de Telecomunicaciones Va Satlite empleando redes
VSAT contribuir en el ahorro de costos de los servicios telefnicos de la
Polica Nacional del Per.
-
6
b) El estudio comparativo entre la Red de Comunicaciones Va Satlite
existente y la que se quiere implementar justificar plenamente la necesidad
de un cambio tecnolgico para posibilitar un desarrollo sostenible de este
sector.
c) La constante evaluacin y actualizacin de las Normas de Operacin y
Mantenimiento es necesaria para el mejor desempeo de la Red de
Telecomunicaciones Va Satlite.
d) El cambio tecnolgico es factor decisivo para la implementacin de
programas de actualizacin y perfeccionamiento del personal tcnico
especializado de la Polica Nacional del Per.
1.5 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACION
Si bien es cierto, se intenta realizar una investigacin amplia, surgen limitaciones propias
del proceso obtencin de informacin como es la falta de bibliografa bien documentada
sobre el tema. La bibliografa actualizada no se encuentra disponible en las casas
editoriales o de lo contrario hay que adquirirla a pedido aumentando el costo de los
mismos, lo cual muchas veces no est dentro de las posibilidades presupuestales.
Pero la limitacin ms importante para este proyecto es la implementacin del sistema.
Debido a que una red va satlite implica un alto costo de implementacin; la
materializacin y puesta en marcha del presente proyecto estar sujeta a la decisin del
estado mayor de la PNP, as como del Ministerio del Interior; incluso del Poder Ejecutivo
del Estado. Esta es la razn principal por la que el proyecto se limita solamente al diseo
de la red de comunicaciones va satlite; aunque se espera que este proyecto sirva de base
para el proyecto tcnico-econmico que cristalizar la implementacin de esta nueva red.
-
CAPITULO II
MARCO TEORICO
-
8
2.1 COMUNICACIONES POR SATELITE
La ITU define a las comunicaciones como toda transmisin, emisin o recepcin de
signos, seales, escritos, imgenes, sonidos o informacin de cualquier naturaleza, por
hilo, radioelectricidad, medios pticos u otras sistemas electromagnticos(2). Esta
definicin abarca todas las comunicaciones; pues entonces las comunicaciones por satlite
son las que utilizan el satlite (repetidor en el cielo) como un punto superior para un
enlace de telecomunicaciones entre puntos de la tierra (fijos o mviles), o aquellas en que
las telecomunicaciones son los nicos medios posibles para trasmitir informaciones de
todo gnero entre el satlite, la tierra, y viceversa.
Las comunicaciones va satlite han alcanzado en la actualidad una etapa muy interesante
en su desarrollo. Los satlites de comunicaciones permiten hoy en da establecer enlaces
con lugares muy alejados o que inicialmente eran inaccesibles; y la cantidad y variedad de
informacin que transmiten y reciben es sorprendente. Por ejemplo, se pueden ver en
vivo programas de televisin que se estn transmitiendo en otra ciudad o pas, hablar por
telfono a cualquier parte del mundo, transmitir todas las pginas de un peridico a un
lugar remoto para que se imprima localmente, realizar juntas de trabajo a distancia
mediante teleconferencias, etc.
Definitivamente, una definicin acertada que engloba todo el desarrollo de las
comunicaciones por satlite es: los sistemas va satlite son capaces de proveer servicios
de comunicaciones virtualmente a cualquier parte del mundo sin discriminacin en
precios o geografa. Ninguna otra tecnologa incluyendo fibra ptica- puede conseguir
este objetivo y ninguno puede lograr la promesa de universalidad geogrfica(3).
En esencia, se puede definir un satlite como un repetidor radioelctrico ubicado en el
espacio, el cual recibe seales generadas en la tierra, las amplifica y las devuelve a la
tierra. Es decir en un centro de comunicaciones que procesa datos recibidos desde nuestro
planeta y los enva de regreso, hacia otro punto distante del inicial.
Un sistema de comunicaciones por satlite consiste bsicamente de un transpondedor o
transponder (repetidor de radio en el espacio), una estacin central ubicada en tierra la
cual controla el funcionamiento del satlite y una red de usuario que proporciona las
facilidades para transmisin y recepcin de trfico de comunicaciones, a travs del
sistema de satlite.
2 Definicin oficial de la International Telecomunication Union (ITU) extrada de http://www.itu.int 3 Definicin extrada de http://www.intelsat.com
-
9
En la Figura 2.1 se muestra una configuracin bsica de un sistema de comunicaciones
por satlite.
Satlite
Estacin Central
Estacin 1Estacin 4
Estacin 5
Estacin 3Estacin 2
FIGURA 2.1. Configuracin de un sistema de Comunicaciones por Satlite
En cuanto a las transmisiones por satlite hay que mencionar que estas se pueden
catalogar como de bus y de carga til. La de bus incluye mecanismos de control que
apoyan la operacin de carga til. La de carga til es la informacin del usuario que ser
transportada a travs del sistema. Cabe mencionar que aunque en los ltimos aos la
demanda de los servicios de datos y video ha aumentado considerablemente, la
transmisin de seales de voz convencional (en forma digital o analgica) constituye el
grueso de volumen de carga til de la comunicacin por satlite.
2.1.1 Breve Historia
La idea de los satlites de Telecomunicaciones apareci poco despus de la
Segunda Guerra mundial. En 1945, el oficial de radar de la RAF Arthur C. Clarke
propona la colocacin en rbita de tres repetidores separados entre s por un ngulo
de 120 grados a 36000 Km. sobre la superficie de la tierra en una rbita situada en
un plano coincidente con el plano ecuatorial terrestre, el cual poda abastecer de
comunicaciones de radio y televisin a todo el globo(4); tal como se muestra en la
Figura 2.2.
4 Este artculo titulado Rels extraterrestres apareci publicado por primera vez en el nmero de octubre de 1945 de la revista
Wireless World.
-
10
Satlite
SatliteSatlite
Tierra
36,00
0 Km.
120
FIGURA 2.2. Cinturn de Clarke cubriendo la tierra.
Cuando termin la guerra no existan medios para colocar satlites en rbita
terrestre baja ni mucho menos en rbita geoestacionaria. Sin embargo los primeros
experimentos de utilizacin del espacio para propagacin de radiocomunicaciones
lo realizaron las dependencias militares de los Estados Unidos y la ex Unin
Sovitica utilizando nuestro satlite natural, la Luna, como un reflector pasivo.
En 1957, la Unin Sovitica lanz el Sputnik I, el cual llevaba a bordo un radiofaro
que era capaz de recibir, amplificar y transmitir seales en frecuencias de 20 Mhz. y
40 Mhz. Ms adelante Estados Unidos lanza el Explorer I.
En 1958, la NASA lanz el Score el cual emiti el primer mensaje almacenado en
un satlite ya que el Score reciba transmisiones de las estaciones terrestres, las
almacenaba en una cinta magntica y las emita a otras estaciones terrestres ms
adelante en su rbita. En 1960 lanza el Echo, el cual reflejaba pasivamente las
seales de radio emitidas desde una antena terrestre grande con el cual se logr la
primera transmisin trasatlntica.
En 1962, AT&T lanz el primer satlites de comunicaciones verdadero en rbita
baja que reciba y transmita simultneamente; el Telstar I el cual slo duro unas
cuantas semanas debido a daos producidos por radiaciones provenientes del
cinturn de Van Allen. El Telstar II, lanzado en 1963, era idntico al Telstar I pero
-
11
protegido contra radiaciones y fue usado para transmisiones comerciales de
telfono, televisin, facsmiles y datos. Sus estaciones terrestres estaban situadas en
Andover, Maine (Estados Unidos), Goonhilly Downs (Reino Unido) y Pleumeur-
Bodou (Francia). Muchos historiadores fechan a este ao como el ao del
nacimiento de la aldea mundial de comunicaciones.
Al Telstar I y Telstar II, le siguieron el Relay I y el Relay II. En 1963 el Syncom II
se coloc en rbita sincrnica sobre el Atlntico. La rbita del Syncom II tena una
inclinacin de 28, por lo que pareca describir un ocho sobre la tierra. En ese
mismo ao, el Relay I enlaz Ro de Janeiro (Brasil), Lagos (Nigeria) y New Jersey
en una breve conversacin entre tres continentes. El Syncom III se situ
directamente sobre el ecuador en 1964, cerca de la lnea internacional del tiempo, y
retransmiti en directo la ceremonia de apertura de los juegos olmpicos en Japn.
"En directo va satlite": el mundo se sobrecogi al conocer las posibilidades de los
satlites de comunicaciones.
Al comprender el potencial de las comunicaciones por satlite, los Estados Unidos
propone la formacin del consorcio INTELSAT, el cual lanza su primer satlite
comercial para comunicaciones, el Intelsat I conocido como Early Bird. Intelsat I
entr en servicio en 1965 con 240 circuitos telefnicos. Era un cilindro de 0,72
metros de ancho por 0,59 metros de alto, y su peso era de 39 kilogramos. Las
celdas solares que lo envolvan suministraban 40 vatios de potencia y para
simplificar el diseo el sistema estaba estabilizado por rotacin. El Early Bird
estaba diseado para funcionar durante dieciocho meses, pero permaneci en
servicio durante cuatro aos. Con posterioridad se lanzaron sucesivos satlites
Intelsat los cuales fueron aumentando su capacidad de retransmisin de canales
telefnicos y televisivos.
El Intelsat no es el nico sistema de satlites de comunicaciones en funcionamiento.
A medida que avanzaba la tecnologa y descendan los precios, la conveniencia de
los satlites de comunicaciones dedicados creca. Resultaba atractivo, desde el
punto de vista comercial, construir los satlites segn las necesidades de los
distintos estados, firmas, compaas de navegacin y otras organizaciones con un
gran volumen de trfico de comunicaciones entre puntos separados por varios
centenares de kilmetros. El primer pas que cont con un sistema interior fue
Canad que lanz el Anik I de 1972. Espaa cuenta con su propio sistema de
satlites denominado Hispasat. Otra red muy utilizada, aunque no tan conocida, es
-
12
la DSCS del departamento de Defensa de los Estados Unidos con su serie de
satlites DSCS. Otras redes de satlites militares norteamericanos son el
FLTSATCOM y el AFSATCOM.
La red nacional ms extensa de satlites fue desarrollada por la Unin Sovitica a
partir de abril de 1965, con la serie de satlites Molniya (relmpago) situados en
rbita muy elptica con el cenit sobre el hemisferio norte. De este modo, diversos
centros del extenso territorio de la URSS quedaron unidos por programas de
televisin en blanco y negro, telfono y telgrafo. La rbita de 12 horas colocaba al
satlite encima de la Unin Sovitica durante los periodos fundamentales de
comunicaciones, lo que supona para las estaciones de tierra un blanco con un
movimiento aparente muy lento. Cada una de las dos primeras series (Molniya I y
Molniya II) comprende cuatro pares de cada tipo de satlite, colocados a intervalos
de 90 alrededor de la rbita. La serie Molniya III es ms completa, pues incorpora
televisin en color adems de otros servicios de telecomunicaciones. Los satlites
Molniya tuvieron un impacto social, poltico y econmico considerable en el
desarrollo del estado sovitico al permitir establecer conexiones, a travs de la
Organizacin Intersputnik, con otros pases socialistas, desde Europa Oriental a
Mongolia. La red de largo alcance se perfecciona todava ms en la actualidad. En
diciembre de 1975, a la familia de satlites de comunicaciones sovitico se aadi
el Raduga, cuya designacin internacional es Statsionar I.
2.1.2 Partes de un Sistema de Comunicaciones va satlite
En general, un sistema de comunicaciones por satlite est formado por dos
segmentos: el segmento terrestre y el segmento espacial.
El segmento terrestre est formado por las distintas estaciones terrenas destinadas a
la recepcin y transmisin de seales mediante la utilizacin de satlites de
comunicaciones. Dentro de las estaciones terrenas podemos mencionar las
estaciones maestras (conocidas como Hubs) que se encargan de la gestin del
sistema y habitualmente constituyen el nodo principal de la red; y las estaciones
remotas las cuales pueden ser de alto trfico y de bajo trfico segn el nmero de
canales de acceso que posean.
El segmento espacial lo forman todos aquellos componentes necesarios para
posibilitar el funcionamiento del satlite; es decir el segmento espacial est formado
por:
-
13
a) Satlite de comunicaciones; que est formado por un conjunto de repetidores
o transpondedores y por sistemas de apoyo. Los equipos de comunicaciones,
incluyendo antenas y repetidores forman parte de la carga til del satlite.
b) Estacin TT&C; que posee todos los equipos necesarios para mantener al
satlite en su posicin orbital, posibilitando la realizacin desde tierra de
todas las operaciones necesarias para tal fin. Esta estacin es propiedad del
dueo del satlite.
c) Lanzadores; que son los encargados de poner al satlite en su rbita
predeterminada. Estos lanzadores son desarrollados por los pases con un
mayor avance cientfico en lo que se refiere a tecnologa de satlites como
son Francia, Estados Unidos, Rusia, India, China, etc.
2.2 PATRONES ORBITALES
Los patrones orbitales constituyen las diferentes rbitas en las cuales se colocan los
satlites. Los satlites se lanzan al espacio y se sitan en una determinada rbita de la
tierra que puede ser elptica (no geoestacionaria) o circular (geoestacionaria). En las
rbitas elpticas, los satlites tienen velocidad variable (mayor y menor velocidad en el
perigeo y apogeo respectivamente)(5) y se utilizan para actividades de reconocimiento. En
las rbitas circulares la velocidad de los satlites es constante y son utilizados para
comunicaciones.
Una vez situado en la rbita circular, el satlite se mantiene en ella gracias al equilibrio de
fuerzas que se produce entre la fuerza gravitacional de atraccin entre la Tierra y el
satlite, y la fuerza centrfuga que acta sobre el satlite debido a su movimiento circular
con la Tierra como centro de dicho movimiento.
2.2.1 LEO (Low Earth Orbit)
Los satlites LEO estn situados en rbitas elpticas bajas (ver figura 2.3), de 1500
Km. en promedio, aunque pueden estar entre 200 y 2000 Km.; los periodos
orbitales se encuentran entre los 90 y los 120 minutos. Estas bajas rbitas se
utilizaron en los inicios de la tecnologa de comunicaciones por satlite como una
5 El Perigeo corresponde a la mnima distancia que logra un satlite cuando gira alrededor de la tierra en rbita elptica. El
Apogeo es la mxima distancia que hay desde la tierra hasta un satlite que se encuentra orbitando la tierra en forma elptica.
-
14
de las etapas a cubrir para llegar al objetivo final en aquellos momentos, que era el
satlite geoestacionario, ya que por ese entonces no existan los medios suficientes
para conseguir la potencia de lanzamiento necesaria para este propsito, ni tampoco
exista la tecnologa como para poder mantener un satlite en rbita geoestacionaria
sin que perdiera estabilidad.
En los momentos iniciales, las rbitas bajas se contemplaban como el futuro de los
sistemas de navegacin, de prediccin, vigilancia meteorolgica y de observacin
de la Tierra, pero nunca para comunicaciones, ya que el satlite, al tener un perodo
orbital tan corto, es accesible a una estacin terrestre solamente durante un perodo
de tiempo muy corto.
Satlite
Tierra
FIGURA 2.3. Orbita elptica para la constelacin de satlites LEO
Sin embargo, el concepto de constelacin de satlites, de muy reciente aparicin, ha
hecho que los satlites LEO no solamente encuentren su aplicacin en el mercado
de las telecomunicaciones, sino que se constituyan, adems, en el futuro ms
brillante para ese sector, debido a las posibilidades que ofrecen en ancho de banda.
Gracias a ello, podrn competir e integrarse con las redes de fibra ptica debido a su
excelente performance en lo que se refiere a la minimizacin de los retardos
normalmente asociados a las comunicaciones por satlite. Esa minimizacin de
retardos o tiempo de latencia permite la generacin de aplicaciones muy sensibles al
tiempo real, como la transmisin de voz, la videoconferencia y aplicaciones
avanzadas como el trabajo corporativo. Tan es as, que en la actualidad los sistemas
de comunicaciones mviles por satlite utilizan estas rbitas mediante los sistemas
Globalstar (red de 48 satlites), Odyssey (red de 12 satlites) y Teledesic, que
constituye el proyecto ms ambicioso en comunicaciones por satlite; apoyado por
Microsoft y Boeing, el cual constar de 288 satlites funcionando en banda Ka
-
15
distribuidos en 21 rbitas a 700 Km. de la tierra; cada satlite controlar 576 celdas
de 53 kilmetros cuadrados con capacidad para gestionar 1400 canales de voz
simultneos de 16 Kbps; es decir, la red completa Teledesic puede llegar a suponer
40 millones de mdulos de Tx/Rx y ms de un milln de antenas para las estaciones
terrenas, las cuales trabajarn bajo plataforma ATM.
Los satlites LEO estn divididos en diferentes categoras, basadas en la frecuencia.
As, tenemos los little LEOs que trabajan a 800 Mhz; los big LEOs que trabajan
a 2 Ghz.; y los LEOs de banda ancha en el rango que va de los 20 a los 30 Ghz.
Inicialmente el foco de atencin de los LEO fue para voz y datos de banda estrecha.
Los little LEOs fueron diseados para mensajera y servicios de bsqueda y
localizacin de vehculos. Los big LEOs proporcionarn voz a las reas que no
son cubiertas por las redes celulares o terrestres. Tambin ofrecen datos a baja
velocidad, de 2,4 Kbps a 9,6 Kbps. Y est proyectado que los LEOs de banda
ancha sern los que proporcionen datos a una velocidad equivalente a un STM-1.
2.2.2 MEO (Medium Earth Orbit)
Los satlites de rbita terrestre media se encuentran a una altura de entre 10075 y
20150 kilmetros. Su posicin relativa respecto a la superficie no es fija; es decir,
poseen una rbita elptica. Al estar a una altitud menor con respecto a la rbita
geoestacionaria, se necesita un nmero mayor de satlites para obtener una
cobertura mundial, pero la latencia se reduce substancialmente. En la actualidad no
existen muchos satlites MEO, y se utilizan para sistema de posicionamiento.
2.2.3 GEO (Geosynchronous Earth Orbit)
Cuando la rbita est en el plano ecuatorial de la Tierra, a una distancia de
aproximadamente 36000 Km., y en consecuencia, el perodo orbital es exactamente
igual al perodo de rotacin de la Tierra (o sea, 23 h., 56 min.), conocido como da
sideral, entonces se dice que esa rbita es geoestacionaria y el satlite que discurre
por esa rbita es un satlite geoestacionario (ver Figura 2.4). De esta forma, se
consigue que los satlites aparezcan como puntos fijos para un observador situado
en la Tierra y, en consecuencia, se pueden recibir las seales del satlite mediante
antenas receptoras fijas en la Tierra sin necesidad de hacer un seguimiento y rastreo
constante al satlite; es decir no hay rupturas en la transmisin por los tiempos de
conmutacin. Mediante estos satlites geoestacionarios se puede cubrir la totalidad
-
16
de la Tierra con facilidad, estando stos disponibles el 100% del tiempo dentro de la
cobertura de su haz. De hecho, desde un punto de vista terico, con tres satlites
geoestacionarios se puede conseguir una cobertura global, exceptuando las zonas
polares.
Satlite
Tierra
Sat
lite
Satlite
FIGURA 2.4. Orbita circular para la constelacin de satlites GEO
A 36000 Km., las comunicaciones a travs de una rbita geoestacionaria generan
una latencia mnima de transmisin de ida y retorno (un retardo de extremo a
extremo) de por lo menos medio segundo(6). Esto significa que los satlites de rbita
geoestacionaria nunca podrn proveer retardos similares a las fibras pticas. Esta
latencia de los satlites GEO es la fuente principal de la demora en las llamadas
telefnicas intercontinentales, impidiendo que se pueda entender la conversacin,
deformando el tono de la voz y produciendo pausas considerables en una
transmisin que es Full Dplex.
Otra desventaja importante es que los satlites geoestacionarios requieren de una
considerable potencia de transmisin y recepcin; as como motores de propulsin a
bordo de los satlites para mantenerlos en sus rbitas respectivas. Tambin se
requiere de maniobras especiales de alta precisin para colocar el satlite en su
rbita respectiva (ver Figura 2.5).
Los satlites de la rbita GEO fueron el punto de partida de las comunicaciones va
satlite, y prcticamente todos los satlites utilizados hoy en da para
comunicaciones de y para redes corporativas son GEO tanto para aplicaciones
punto a punto como punto a multipunto.
6 Una onda electromagntica tarda en recorrer 36000 Km. en aproximadamente 0,12 segundos (360000/300000). Entonces, en
una comunicacin unidireccional el retardo es de aproximadamente 0,25 segundos y en una comunicacin bidireccional el retardo ser de aproximadamente 0,5 segundos.
-
17
Tierra
75 Km.
75 Km.
85 Km. Movimientosdel satlite
0,1
FIGURA 2.5. Movimientos y distancias relativas en que puede oscilar el satlite dentro de su
rbita normal sin ningn tipo de perjuicio.
Tambin, hay que mencionar que actualmente, la creciente necesidad en trminos de
ancho de banda, la necesidad de minimizar las tasas de errores y, sobre todo, la necesidad
de disminuir la latencia, todo ello para que las redes por satlite puedan competir e
integrarse con las redes terrestres de alta capacidad, ha originado un creciente
protagonismo de los satlites MEO y LEO.
Pese a lo mencionado lneas arriba, los satlites geoestacionarios an constituyen el
soporte vital para la mayora los servicios de comunicaciones por satlite, especialmente
los servicios comerciales; por lo que se siguen implementando nuevas redes y nuevos
satlites, cada vez ms complejos, basados en orbitas geoestacionarias.
Finalmente, aparte de las tres rbitas antes mencionadas, tambin existen las denominadas
plataformas HALE que son bsicamente aeroplanos alimentados por energa solar o ms
ligeros que el aire, que se sostienen sobre un punto de la superficie a unos 21 Km. de
altura. No se habla mucho de ellos ya que en la actualidad constituye fundamentalmente
un proyecto de investigacin. Un ejemplo de HALE que utiliza globos como estaciones es
la red Skytation.
A continuacin, se muestra una tabla comparativa de las caractersticas ms importantes
de las tres orbitas mencionadas.
-
18
TABLA 2.1
Comparacin de caractersticas de las rbitas LEO, MEO y GEO
LEO MEO GEO
Altitud (Km.) 700 a 1400 10000 a 15000 36,000
Retardo 0,05 seg. 0,10 seg. 0,25 seg.
Angulo de elevacin Bajo Medio a alto Bajo a medio
Prdidas de llamadas Frecuente Infrecuente Nunca
Nivel de Operaciones Compleja Media Simple
Costo del segmento espacial Alto Bajo Medio
Tiempo de vida del satlite 3 a 7 aos 10 a 15 aos 10 a 15 aos
Costo de la estacin terrena Alto Medio Bajo
Posibilidad de terminales mviles Si Si Si
Posibilidad de conexin punto a punto Si Si Si
Posibilidad de redes VSAT Si Si Si
Posibilidad de transmisin de TV No No Si
2.3 PARTES CONSTITUTIVAS DE UN SATELITE DE COMUNICACIONES
Un satlite de comunicaciones consta, en general, de 5 partes o subsistemas: el subsistema
de antenas; el subsistema de energa; el subsistema de rbita y postura; el subsistema de
trucking, telemetra y comando; y el subsistema de comunicaciones (ver Figura 2.6)(7).
El subsistema de antenas que, como en un enlace de radio, tiene una unidad para recibir
la seal enviada desde la Tierra a travs del uplink (enlace de subida) y retransmitirla otra
vez desde el satlite hacia la Tierra por el downlink (enlace de bajada). Bsicamente, la
misin de una antena consiste en transferir la corriente variable de un circuito elctrico en
ondas electromagnticas; concretamente en ondas en el margen de frecuencias de las
microondas si la antena es de microondas. La unidad de antenas forma haces que cubren
las reas de la Tierra a las que se pretende dar servicio.
7 Diagrama extrado de la pgina web http://www.tecnocosmos.com/satmenu.htm
-
Celdas Solares
Bateras
Circuito deControl de
Energa
Propulsin
Control dePostura
Control deAntena
Control deOrbita
Spin
Sensor
Codificador deTelemetra
Transmisor deTelemetra
Duplexor
Decodificador deComando
Receptor deComando
Oscilador local
Transmisor
Duplexor
Conversor defrecuencia
Receptor
Subsistema de Energa Subsistema de Control de Orbita y Postura Subsistema de Telemetra y Comando Subsistema de Comunicaciones
FIGURA 2.6. Diagrama de Bloques de un Satlite
-
20
Los haces o spot beams constituyen el resultado de concentrar la potencia radiada
efectiva de que se dispone procedente del satlite hacia la Tierra. En un futuro se espera
que los satlites tengan una configuracin de multihaz basados en una conmutacin
temporal de varias antenas directivas.
En los satlites de comunicaciones los tipos genricos de antenas normalmente utilizados
son la antena reflectora y la phased array. La antena reflectora parablica constituye el
elemento tradicionalmente usado en los satlites de comunicaciones, por lo que se ha
llegado a un buen nivel de desarrollo en su diseo; adems, no es compleja desde un
punto de vista estructural y tiene poco peso. Sin embargo, los nuevos desarrollos en
materia de antenas se orientan hacia los phased array integrados activos, un tipo avanzado
de antena que permite aumentar considerablemente la fiabilidad, prestacin y la eficacia
en lo que respecta a la potencia global.
En trminos muy generales, un phased array es un conjunto de antenas individuales
interconectadas, de manera que actan como una antena grande pero con haces
especficos que cubren determinadas zonas geogrficas. La forma es normalmente la de
una superficie plana rectangular, con posibilidades de adaptacin a superficies especiales
como, por ejemplo, el fuselaje de un avin. La tecnologa subyacente a estas antenas se
basa en MMIC.
El Subsistema de Energa es aquel que suministra la fuerza y la potencia necesaria a todos
los dems subsistemas para que pueda operar. El principal colector de energa de este
subsistema son las celdas solares que recogen la energa proporcionada por el sol y la
almacenan en sus bateras de reserva. Los paneles solares, en la actualidad, estn
formados por agrupaciones de clulas basadas AsGa, un semiconductor avanzado de alta
eficiencia, tanto desde el punto de vista ptico como de microondas milimtricas. Del
desgaste de estas bateras, generalmente depende el tiempo de vida de un satlite de
comunicaciones.
El Subsistema de Control de Orbita y Postura es el que se encarga, mediante sus circuitos
de control, de mantener en rbita al satlite y evitar que se salga de su posicin orbital. En
este subsistema se encuentra el circuito de spin el cual controla el giro constante del
satlite que vence la fuerza de gravedad de la tierra, mantenindolo en su rbita.
El subsistema de Trucking, Telemetra y Comando (TT&C) y el Subsistema de
Comunicaciones son los que controlan el uplink y el downlink respectivamente. En estos,
se procesan las seales recibidas, se amplifican y se efecta el corrimiento de frecuencia
-
21
respectivo para poder retornar las seales de RF a la tierra. Estos dos subsistemas forman
parte del transpondedor del satlite (ver Figura 2.7).
El transponder o unidad de Tx/Rx, consiste en un conjunto de circuitos encargados de
recibir las seales que provienen de la Tierra, las amplifican para compensar las prdidas
sufridas durante la transmisin, cambian la frecuencia mediante un circuito
downconverter y las vuelven a amplificar para proporcionar la potencia necesaria para
llegar a la estacin terrena dentro de unos lmites de atenuacin tolerables.
Oscilador deDesplazamiento
BPF
LNA TWTAConvertidor de frecuencia
RF
RFRF
Atenuador
De la estacinterrena al satlite
Del satlite a laestacin terrena
MuxDemux
FIGURA 2.7. Transponder de un satlite
La amplificacin de la seal se realiza mediante TWTA (Travelling Wave Tube
Amplifiers), unos amplificadores basados en tubos de vaco que proporcionan las grandes
potencias requeridas y que todava no pueden conseguirse con sus homlogos SSPA
(Solid State Power Amplifier). Los TWTA presentan, adems, mejores caractersticas en
trminos de linealidad y fiabilidad.
Los avances en MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits), circuitos integrados
de microondas con importantes prestaciones en trminos de miniaturizacin y eficacia de
funcionamiento, juegan un papel crucial en el desarrollo tecnolgico del transpondedor.
Gracias a ellos, se consiguen importantes disminuciones en peso y tamao, lo cual
constituye un elemento fundamental para la generacin de constelaciones de satlites.
2.4 LA ORGANIZACIN INTELSAT
La Organizacin Internacional de Satlites -INTELSAT- es la ms grande organizacin
mundial que opera satlites.
-
22
Debido a la importancia que iban cobrando las comunicaciones por satlite, en 1961 el
presidente de los Estados Unidos John F. Kennedy, invitaba a todas las naciones a
participar en un sistema de satlites de comunicaciones en beneficio de todo el mundo. El
20 de agosto de 1964 el consorcio INTELSAT entr en operaciones cuando los
representantes de once naciones firmaron acuerdos para el desarrollo de un sistema de
satlites de comunicaciones comerciales global; y en 1965 cuando fue lanzado su primer
satlite, el Intelsat I, ya contaba con 46 naciones miembros. Este consorcio mundial es
propiedad de los estados miembros que acceden a los servicios de INTELSAT segn su
participacin en el trfico anual. La rama operativa del consorcio es la COMSAT con
sede en Washington. Cuatro aos despus del lanzamiento del Intelsat I, INTELSAT
estableci el primer sistema de comunicaciones global mundial con satlites sobre los tres
ocanos para as poder suministrar cobertura a una audiencia de mil millones de personas
que observaron el aterrizaje del primer hombre en la luna.
Desde 1973 la estructura organizativa de INTELSAT comprende: La asamblea de partes,
la reunin de signatarios, la junta de gobernadores y el rgano ejecutivo. El sistema global
de INTELSAT, actualmente formado por ms de 140 pases miembros, controla 19
satlites (ver Figura 2.8)(8), los cuales estn ubicados en orbitas geoestacionarias sobre el
eje ecuatorial terrestre.
FIGURA 2.8. Distribucin ecuatorial de los satlites de Intelsat
8 Figura extrada de la publicacin interactiva de Intelsat Intelsat Satellite Guide 2001.
-
23
El objetivo principal de INTELSAT es el suministro -sobre una base comercial- del
segmento espacial necesario para proveer a todas las reas del mundo, y sin
discriminacin, de servicios internacionales pblicos de telecomunicaciones de alta
calidad y confianza. Tambin tendrn este beneficio las reas de un mismo pas que estn
separadas por jurisdicciones de otro Estado, por el mar; y reas que no estn comunicadas
entre s mediante estaciones terrestres de banda ancha y que estn separadas por tales
accidentes geogrficos que impidan la instalacin de las mismas.
As pues, la creacin de del consorcio INTELSAT ha permitido un gran desarrollo de los
servicios internacionales de comunicaciones (ms particularmente intercontinentales) en
el mundo entero. En la actualidad INTELSAT tambin se dedica a la investigacin y
desarrollo de nuevas tecnologas en lo que respecta a las comunicaciones por satlite,
proponiendo nuevas soluciones para los requerimientos actuales. Asimismo, recomienda
parmetros y procedimientos tcnicos para la implementacin y puesta en marcha de
redes satelitales, solicitud de servicios y; sobre todo, medicin de parmetros de antenas y
performance de equipamiento de redes satelitales, como lo constituyen sus
recomendaciones IESS y SSOG(9), que son pruebas de ajuste, las cuales sirven de base
para las dems empresas y proveedores de servicios satelitales para consolidar la parte
tcnica y optimizar sus recursos de red. Estas pruebas aseguran que todos los aspectos del
servicio satelital estn funcionando normalmente y constan de dos partes: pruebas locales
del equipamiento de la propia estacin terrena; y pruebas con otras estaciones terrenas
monitoreadas por el Centro de Operaciones de INTELSAT.
2.5 TOPICOS DE REFERENCIA PARA UN ENLACE SATELITAL
Para implementar un enlace satelital se requiere conocer y calcular ciertos parmetros
propios del enlace los cuales dependen de muchos factores que se irn nombrando
posteriormente. Dentro de stos parmetros tenemos los ngulos de vista, el patrn de
radiacin del satlite y el clculo del enlace propiamente dicho. Para calcular estos
parmetros, como es lgico, existen clculos matemticos los cuales nos proporcionan el
valor exacto de aquellos. Las frmulas matemticas necesarias para este efecto se
encuentran en los Anexos I y II.
9 Las recomendaciones IESS (Intelsat Herat Station Standard y SSOG (Gua de explotacin del sistema de satlites) son
procedimientos de pruebas de ajuste de estaciones terrenas satelitales, los cuales son realizadas por Intelsat justo antes del inicio del servicio para comprobar la estabilidad y la correcta asignacin de parmetros de la estacin terrena. Tambin son utilizadas por otros operadores de satlite para efectuar sus pruebas de ajuste para el servicio satelital.
-
24
2.5.1 ngulos de Vista
Debido a que las comunicaciones por satlite trabajan en altas frecuencias es
necesario que el enlace requiera lnea de vista. Para orientar una antena en lnea de
vista con el satlite se requiere ubicar sta en una posicin particular con referencia
a dos posiciones angulares determinas que son el ngulo de elevacin y el ngulo de
azimut. Adems se considera tambin el ngulo de desplazamiento de polarizacin.
El clculo del ngulo de elevacin y de azimut se puede realizar mediante clculo
matemtico (ver Anexo I) o mediante tablas y grficos(10); aunque hoy por hoy este
anlisis numrico se encuentra plasmado en softwares propietarios de cada empresa
operadora de satlites.
A) Angulo de elevacin
Es el ngulo formado entre el eje horizontal y la direccin de una onda radiada
desde una antena de la estacin terrena hacia el satlite.
ngulo deelevacin
FIGURA 2.9. Angulo de elevacin de una estacin terrena.
Se sabe que mientras ms pequeo sea el ngulo de elevacin, mayor ser la
distancia que una onda propagada debe pasar por la atmsfera de la tierra; por
consiguiente si la onda es demasiado larga habr mayor prdida por absorcin
y mayor contaminacin de la seal por ruido de la tierra. Generalmente, se
10 Estas tablas y grficos son elaboradas para cada satlite y para cada regin que cubre el satlite y, aunque son proporcionadas a
las empresas que alquilan el servicio satelital, son propiedad de los fabricantes del satlite.
-
25
considera 5 como el mnimo ngulo de elevacin aceptable; y el ngulo de
error mximo aceptable es de 0,2. Para medir el ngulo de elevacin de
manera manual, se utiliza un inclinmetro.
B) Angulo de Azimut
Se define como el ngulo de apuntamiento horizontal de una antena; es decir
es el ngulo que hay que hacer girar la antena (hacia el Este o el Oeste), desde
el polo norte terrestre verdadero (norte magntico) hasta ubicarse en la lnea
del satlite. Por lo general, se debe considerar la medicin del ngulo en
sentido horario asumiendo el norte con un azimut de 0 y el sur con un azimut
de 180. Para medir el Azimut se utiliza una brjula.
NS
Azimut referido a 0
Azimut referido a 180
FIGURA 2.10. Angulo de Azimut de una estacin terrena
C) Angulo de Desplazamiento de Polarizacin
Es el ngulo que hay que girar el conversor de la antena para que la
polarizacin horizontal y la polarizacin vertical incidan perfectamente en el
conversor. Se sobreentiende que en una antena, o en satlites que emiten ondas
electromagnticas por polarizacin circular, no es necesario este parmetro.
Finalmente, cuando ya se ha orientado la antena se utiliza un medidor de intensidad
de campo para testear el nivel de seal que se recibe, o bien se hace un loopback, y
se ajusta la antena hasta obtener el mximo nivel de seal.
-
26
2.5.2 Patrones de Radiacin
El patrn de radiacin de un satlite es la potencia transmitida por el satlite
limitada a un rea geogrfica especfica de la superficie de la tierra. A la
representacin geogrfica de este patrn de radiacin se le denomina huella del
satlite o footprint; el cual es expresa en dBW y se constituye en la potencia
irradiada por el satlite en ese punto (PIRE).
En los mapas de huellas del satlite, se indican las potencias en cada una de las
regiones encerradas en la respectiva zona de cobertura. Si la ubicacin de la antena
se encuentra entre dos huellas, se asume el valor de la huella exterior.
A
BC
D
E
FIGURA 2.11. Huellas de un satlite sobre la regin de Sudamrica
Como se puede ver en la Figura 2.11, las huellas de un satlite concentran la
potencia irradiada por el satlite, la cual va descendiendo segn se va expandiendo
la cobertura del haz del satlite. As, la regin sealada con A tendr un valor de
PIRE mayor que la regin sealada con B, y esta a su vez tendr un PIRE mayor
que la regin C. En el Anexo III se encuentran las huellas y el rea de cobertura del
-
27
satlite Intelsat 805 y del PAS1-R de Panamsat(11); que son los satlites a los que
hace referencia el presente trabajo.
2.5.3 Modelo de clculo de un enlace satelital
Un clculo de enlace identifica los parmetros del sistema y se usa para determinar
las relaciones de C/N, C/N0 y Eb/N0 en los receptores satelitales y estaciones
terrenas para un esquema de modulacin especfico y una probabilidad de error
deseada. El modelo de clculo del enlace satelital analiza por separado los enlaces
de subida y de bajada; por lo cual se tienen dos ecuaciones finales de enlace, las
cuales se detallan en el Anexo II.
Entre los parmetros utilizados para el clculo de enlace estn la potencia de
transmisin y energa de bit; temperatura de ruido equivalente, PIRE, densidad de
ruido, relacin densidad de portadora a ruido, relacin de densidad de energa de bit
a ruido, y la relacin de ganancia a temperatura de ruido equivalente.
El PIRE se define como la potencia de transmisin equivalente, el cual se expresa
en dBW. La temperatura de ruido equivalente se define como la temperatura que
hara falta incrementar en un equipo de transmisin y/o recepcin para producir en
su salida la misma potencia que un amplificador real; esta temperatura de ruido
equivalente se expresa en dBK. La densidad de ruido es la potencia de ruido total
normalizado a un ancho de banda de 1 Hz; o dicho de otra manera es la potencia de
ruido presente en un ancho de banda de 1 Hz y se expresa en W/Hz. La Relacin de
densidad de portadora a ruido (C/N0) es el promedio de la relacin de densidad de
potencia a ruido de la portadora de banda ancha, la cual a su vez es la potencia
combinada de la banda de frecuencia central y sus bandas laterales asociadas.
Para calcular estos parmetros se hace uso de los datos proporcionados por los
fabricantes que se encuentran en las hojas tcnicas respectivas. Dentro de esta
informacin tenemos: potencia de salida del transmisor, ganancia de la estacin
terrena, ganancia de la antena receptora del satlite, temperatura de ruido
equivalente del satlite, temperatura de ruido de la estacin terrena receptora,
prdida de ramificacin y alimentador de la estacin terrena, prdida de respaldo de
la estacin terrena, prdida de ramificacin y alimentador del satlite, prdida en la
11 Las huellas, caractersticas, y el trazo de frecuencias fueron extrados de Intelsat Satellite Guide de propiedad de Intelsat para
el satlite 805; y de Gua del Satlite PAS1-R de propiedad de Panamsat para el satlite PAS1-R.
-
28
trayectoria del espacio libre y la relacin de ganancia a temperatura de ruido
equivalente del satlite.
Pese a considerar la mayor cantidad de variables posibles, existen parmetros no
ideales en el sistema satelital los cuales degrada la relacin de C/N0 y Eb/N0
halladas en los clculos de enlace. Entre estos parmetros se incluye el error de
apuntamiento entre la estacin terrena y el satlite, la degradacin de seal producto
del ruido de intermodulacin, el error de traslacin de frecuencia introducido en el
transponder del satlite, el error de tiempo debido a la recuperacin de reloj, la
conversin de seales en el HPA debido a su comportamiento no lineal, etc. El
anlisis de fondo de estos parmetros no ideales est fuera del alcance del presente
trabajo.
2.6 ANTENAS TERRESTRES PARA EL SERVICIO SATELITAL
Una antena se puede definir como un sistema de conductores capaces de emitir y recibir
ondas electromagnticas de alta frecuencia, las cuales son conducidas hacia los equipos de
transmisin y/o recepcin a travs de un tubo metlico conductor denominado Gua de
Onda o un cable de bajas prdidas segn sea el caso. La orientacin del campo elctrico
radiado desde una antena se denomina polarizacin, la cual puede ser lineal (horizontal o
vertical), elptica o circular.
En las aplicaciones para comunicaciones satelitales se requieren antenas de ganancia y
directividad extremadamente altas. Las antenas que proporcionan estos dos
requerimientos son las antenas reflectoras parablicas multihaz.
Una antena parablica consta de dos partes: un reflector parablico (elemento pasivo) y
un mecanismo de alimentacin (elemento activo). El reflector es solamente un dispositivo
que refleja la energa irradiada por el mecanismo de alimentacin. En realidad el
mecanismo de alimentacin de una antena es quien realmente irradia la energa
electromagntica hacia el reflector. Dependiendo del tipo de mecanismo de alimentacin
es que se derivan las diferentes clases de reflectores parablicos(12).
12 Estos tipos de reflectores son: Antena de foco primario; antena tipo Offset, antena tipo Cassegrain y antena plana. En el presente
trabajo no se profundiza en esta clasificacin, ya que no es un propsito del proyecto.
-
29
Reflector PrincipalSubreflector
Eje principal
Abertura
Gua deOnda
FIGURA 2.12. Antena parablica tipo Cassegrain.
En la figura 2.12 se muestra una antena parablica tipo Cassegrain en donde la principal
fuente de radiacin se localiza detrs del vrtice de la parbola, la cual apunta a un
reflector secundario (reflector Cassegrain). Los haces emitidos y/o recibidos del reflector
principal son reflejados hacia o desde el reflector secundario (subreflector). Este tipo de
reflector es utilizado en comunicaciones satelitales debido a que puede recibir seales
extremadamente dbiles por lo que, en recepcin, es necesario colocar el paquete de LNA
tan cerca de la antena como sea posible. Asimismo, con este tipo de subreflector
Cassegrain, los preamplificadotes se pueden colocar justo antes del mecanismo de
alimentacin y no ser una obstruccin para las ondas reflejadas.
2.7 OPERADORES DEL SERVICIO SATELITAL
El estado actual de los satlites de telecomunicaciones desborda todas las expectativas
que se hicieron hace ya ms de medio siglo, cuando Clarke concibi el empleo de la
rbita geoestacionaria con fines de radiocomunicaciones. En la actualidad el cinturn de
Clarke esta ocupado por alrededor de 260 satlites activos y su nmero se va
incrementando continuamente con nuevos lanzamientos.
-
30
Las empresas operadoras de satlites, debido a las opciones estratgicas de los mismos, en
la mayora de casos son financiados por los estados, los cuales los utilizan para fines
comerciales, militares y de investigacin. Los principales operadores de satlites en la
actualidad son:
a) EUTELSAT.- Fue fundada en 1977. Es el ms grande operador de satlites en
Europa que controla 8 satlites de comunicaciones. Hoy en da esta organizacin
esta formada por 39 estados miembros.
Direccin: Tour Maine-Montparnasse 33, Avenue de Maine, 75755 Paris Cedex 15,
Francia.
b) INTELSAT.- Es el ms grande consorcio global mundial de comunicaciones por
satlite conformado por ms de 140 pases miembros. En la actualidad controla 19
satlites.
Direccin: 3400 International Drive, N. W., Box 63, Washington D.C: 20008.
c) ASTRA-SES.- Es una organizacin europea privada que actualmente opera los
cuatro satlites ASTRA en la ubicacin de 19.2 LE; los cuales brindan el servicio
principalmente de televisin a los diferentes mercados europeos. SES opera el
sistema de satlites ASTRA bajo un acuerdo de franquicia con el ducado de
Luxemburgo. Recientemente prorrogada, la franquicia otorgada a la SES estar
vigente hasta el ao 2010.
Direccin: L-6815 Chateau de Betzdorf, Luxemburgo.
d) FRANCE TELECOM.- France Telecom, el operador de los satlites France Telecom
se fund en 1984. Esta Red de Satlites nacional francesa no es solamente usada
para propsitos de transmisin y telecomunicaciones sino tambin para fines
militares, as el sistema de satlites de France Telecom fue diseado para cubrir
Francia y gran parte de Europa con sus transponders de Banda Ku; los territorios
franceses de ultramar con sus transponder de Banda C y los transponders de Banda
X(13) para propsitos militares.
Direccin: Plaza dAllenery, F-75740, Paris Cedex 15, France
13 La banda X, aunque no es utilizada comercialmente, algunos gobiernos la utilizan para fines de defensa estratgica, es decir
exclusivamente militares. Esta banda abarca de los 7900 Mhz. hasta los 8400 Mhz.
-
31
e) INTERSPUTNIK.- Es una organizacin de satlite internacional, la cual fue fundada
por la antigua URSS y algunos pases aliados a finales de 1971. En la actualidad
esta organizacin cuenta con 16 naciones miembros. El primer satlite de esta
organizacin fue el Molniya I, el cual tena una rbita elptica que es necesaria para
suministrar emisiones radioelctricas a las reas ms cercanas al polo norte, las
cuales no pueden ser alcanzadas con un satlite geoestacionario.
Direccin: Smolensky Lane 1/4, Mosc 12 10 99, Rusia
f) NASDA.- Fue fundada en 1960 con la finalidad de realizar exploraciones espaciales
en inters de la paz. Adems de otras tareas relacionadas con el espacio NASDA
opera un gran nmero de satlites tales como los de la serie Yuri. La Corporacin de
Satlites de Telecomunicaciones de Japn controla estos satlites; y la NHK
(Corporacin de transmisiones de Japn) junto con la JSB (Transmisiones de
Satlite de Japn) dirigen los servicios de transmisin en estos satlites.
Direccin: World Trade Center Building 2-4-1, Hamamatsu-cho, Minato-ku Tokyo
105, Japan.
g) ASIASAT SATELITE TELECOMUNICACIONES.- Es la primera empresa operadora
de satlites comerciales de Asia. El satlite Asiasat 1, fue vendido por los Estados
Unidos a China luego de que este inicialmente fallara al alcanzar su posicin
orbital. La mayor parte de la programacin en el satlite Asiasat 1 es suministrado
por STARTV (Satlite Televisin para la regin Asitica), que brinda un servicio de
satlite televisin directo al hogar.
Direccin: 23-24/F East Exchange Tower, 38-40 Leighton Road, Causeway Bay,
Hong Kong.
h) PANAMSAT (ALPHA LYRACOM).- Alpha Lyracom, un consorcio internacional de
satlites comerciales, fue fundado en 1984 y opera bajo el nombre de Satlite
PanAmerica. El rgano administrativo para las telecomunicaciones de los Estados
Unidos, garantiz a PanAmSat todos los derechos para lanzar y explotar un sistema
de satlite internacional independiente. Esto hizo de PanAmSat el primer operador
de satlite internacional privado del mundo y un competidor directo de INTELSAT.
Direccin: One Pickwick Plaza, Greenwich, CT 06830, USA
-
32
i) INSAT.- Es un sistema de satlites de comunicaciones multipropsito usado por
mltiples agencias gubernamentales indias. Empez a operar con 4 satlites
construidos por Ford Aerospace, con caractersticas muy especficas proporcionadas
por el gobierno indio. Sin embargo, en la actualidad la Organizacin de
Investigacin Especial India es la encargada de construir, lanzar y administrar los
satlites para INSAT.
Direccin: System F-Block Cauvery, Bhavan, Bangalore 560009, India
2.8 SISTEMAS VSAT
VSAT es el acrnimo de Very Small Aperture Terminal; y es definido, por tanto,
como una pequea estacin terrestre con una antena de dimetro pequeo, la cual se
utiliza para recibir y transmitir emisiones radioelctricas desde y hacia un satlite
predeterminado. Su principal ventaja radica en que los terminales VSAT brindan a los
usuarios servicios de voz, datos y video comparables a las grandes estaciones terrenas y a
las redes terrestres, a una fraccin del costo.
Las VSAT empezaron a desarrollarse en la dcada del 80 por Telecom General en
Estados Unidos. Asimismo podemos afirmar claramente que VSAT es uno de los pasos
intermedios de la tendencia general a reduccin de tamao y convergencia de servicios
que se ha ido observando en la en las estaciones terrestres desde el lanzamiento del primer
satlite de comunicaciones.
Tcnicamente, una plataforma VSAT est en la capacidad de ofrecer un total control
sobre la red de telecomunicacin, adems de una alta disponibilidad (del orden del
99,99%), bajo nivel de BER (en promedio de 10-7); interconexin directa con plataformas
LAN va Ethernet, Token Bus (estndar IEEE 802.4) y Token Ring (estndar IEEE 802.5)
y ambientes de redes WAN; enlaces punto a punto y punto multipunto; utilizacin
eficiente del ancho de banda; utilizacin de una variedad de protocolos normalizados etc.
La flexibilidad de una red VSAT permite una fcil gestin de la red y una rpida
implantacin en lugares de difcil acceso; adems las redes VSAT se pueden adaptar
rpidamente a los requerimientos de los usuarios debido a su gran variedad de
configuraciones considerando inclusive la posibilidad de establecer enlaces asimtricos
para las transmisiones inbound y outbound.
-
33
Econmicamente una red VSAT empieza a ser ms rentable en la medida que aumente el
nmero de nodos (terminales terrestres). Puede ofrecer costos fijos por segmento de la
red; es decir los costos de operacin se mantienen constantes durante un largo perodo de
tiempo; pudiendo as implantar redes corporativas insensibles a las fluctuaciones
tarifarias. Asimismo los usuarios pueden evitar las restricciones que impone una red
pblica (como la PSTN) en lo referente a costos y puntos de acceso.
Actualmente, los principales competidores de las redes VSAT son las redes terrestres de
transmisin como la Red Digital de Servicios Integrados (de banda angosta y de banda
ancha), redes de fibra ptica, la red pblica de conmutacin por paquetes X.25, as como
los sistemas Frame Relay.
En cuanto a las desventajas, la principal es el retardo de propagacin de seal (un valor
tpico de 0,5 segundos en doble salto, generalmente para una configuracin en estrella)
debido a la gran distancia que tiene que viajar la informacin. Debido a esto es que una
red VSAT, no puede lograr la eficiencia, sobre todo en la transmisin de video, que
pudiera tener una red de fibra ptica. Otra desventaja es la interferencia con otras seales
de radiofrecuencia, especialmente de microondas terrestres, que pudieran compartir la
misma banda de frecuencias. Tambin, el uso de un satlite geoestacionario como
repetidor hace posible que cualquier usuario no autorizado pueda recibir una portadora y
demodular la informacin. Para prevenir el uso no autorizado de la informacin se
utilizan tcnicas de encriptacin y en algunos casos tcnicas de espectro ensanchado,
aunque este ltimo, resulta muy costoso.
2.9 APLICACIONES DE LAS REDES VSAT
Las aplicaciones de las Redes VSAT, como cualquier otra opcin tecnolgica en
comunicaciones va satlite son innumerables; pero las podemos clasificar en:
2.9.1 Aplicaciones Civiles Unidireccionales
Transmisin y actualizacin de bases de datos.
Radiodifusin pblica y privada de voz datos y video.
Educacin a distancia.
Distribucin de tendencias financieras y anlisis.
Teledeteccin y prevencin de catstrofes naturales.
-
34
2.9.2 Aplicaciones Civiles Bidireccionales
Tele educacin.
Servicios de videoconferencia en tiempo real.
Correo electrnico
Comunicaciones de voz.
Telemetra y telecontrol de procesos distribuidos.
Control y adquisicin de datos (SCADA)
Monitorizacin.
Transacciones bancarias y control de tarjetas de crdito.
Televisin corporativa.
2.9.3 Aplicaciones militares
Las redes VSAT, debido a su flexibilidad, han sido adoptadas por diferentes
gobiernos para formar parte del sistema de telecomunicaciones de sus respectivas
fuerzas armadas para su servicio de voz y datos principalmente. Estas redes resultan
ideales para establecer enlaces temporales entre unidades mviles y el centro de
control de red que estara ubicado en el centro de comando. En estas aplicaciones se
usa la banda X, con el uplink en la banda de 7900 Mhz. a 8400 Mhz y con el
downlink en la banda de 7250Mhz. a 7750 Mhz. Las VSAT de aplicaciones
militares, por lo general son pequeas, de poco peso y de fcil manejo bajo las
peores condiciones. Otra condicin importante es la baja probabilidad de deteccin
por interceptores; por lo que la tcnica de acceso ms usada en estas aplicaciones es
la de espectro ensanchado.
2.10 TOPOLOGIAS DE UNA RED SATELITAL VSAT
Gracias a la versatilidad que ofrece una red VSAT, esta se puede configurar de diferentes
maneras, segn las aplicaciones y/o requerimientos de los usuarios. Sin embargo, las
diferentes topologas tienen una estructura jerrquica de acuerdo al control que se tiene
sobre una determinada parte de la red de comunicaciones por satlite. Dentro de esta
estructura, que se muestra en la Figura 2.13, tenemos: el proveedor de la capacidad
satelital (propietario del satlite); el proveedor de la red VSAT (que puede ser una entidad
pblica de telecomunicaciones o un operador privado); el operador de la red VSAT; el
proveedor del equipamiento tecnolgico; y finalmente los usuarios.
-
35
Hub
VSAT 1 VSAT 2 VSAT 3 VSAT 4
Acceso a lacapacidad Satelital
Proveedor de la RedVSAT
Operador de laRed VSAT
Proveedor deequipamiento
Usuarios
FIGURA 2.13. Estructura de una red VSAT desde el punto de vista de la propiedad tecnolgica.
2.10.1 Topologa en Estrella
En una topologa en estrella, cada terminal VSAT transmite y recibe solamente
hacia y desde la estacin central. Esto no implica que las terminales VSAT
puedan comunicarse entre s, ya que el enlace VSAT-VSAT se puede encaminar
por la central utilizando el doble salto del satlite. La mayora de las redes VSAT
utilizan esta topologa debido a que la gran ganancia de la antena central puede
optimizar el uso del segmento especial y a la vez minimizar el tamao de las
terminale
top related