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Sistemas de Sistemas de comunicaciones comunicaciones Satelitales Satelitales

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Sistemas de Sistemas de comunicaciones comunicaciones

SatelitalesSatelitales

Tipos de satélitesExisten varios tipos de satélites de acuerdo a su implementación

•Satélites climatológicos: proveen servicio de meteorología para predicciones de condiciones climáticas.

•Satélites de observación y reconocimiento: Los utilizan los científicos para evaluar ecosistemas en la tierra, etc

•Satélites de navegación: Utilizan tecnología GPS para dar posicionamientos

•Satélites de comunicaciones: Permiten retransmitir información entre distintos puntos del planeta

Tipos de órbitasDe acuerdo a la ruta que sigue el satélite alrededor de la tierra, se definen distintas órbitas:

•Órbita alta (GEO): Tienen altitud de 35.786 km y están ubicados sobre el Ecuador. Un solo satelitecubre 1/3 de la superficie terreste (Telecomunicaciones)

•Órbita media (MEO): Tienen altitud de 8.000 a 20.000 km, describen una órbita elíptica

•Órbita baja (LEO): Tienen altitud de 500 a 2.000 km, el satélite viaja a gran velocidad, da una vuelta a la tierra en apróx 1 hora (Comunicaciones personales)

Tipos de órbitasSatélites de Telecomunicaciones

Están ubicados en las órbitas GEOTienen una mayor cobertura (1/3)

Tienen una vida útil de 10 a 15 años

Las antenas que se utilizan deben estar fijas

Tipos de órbitasSatélites de Comunicaciones Personales (móviles)

Están ubicados en las órbitas LEO o MEOTienen una menor cobertura

Tienen una vida útil de 3 a 7 años

Menor retardo de propagación

Velocidad apróx: 7 km/s

Deben realizar Hand-over

Tipos de órbitasCantidad de satélites para una cobertura global

Arquitectura de un SatéliteBásicamente la función del satélites es recibir la señal, amplificarla y transmitirla.

El dispositivo encargado de realizar este mecanismo se llama transponder.

Los satélites suelen tener entre 24 y 72 transponder

Posición y Footprint•Posicionamiento:

La ubicación de los satélites GEO esta referida a su órbita, normalmente se mide en términos de Longitud Este desde el Meridiano 0 a grados de 1/4

•Footprint:

Se refiere a la “pisada” del satélite, es decir el área que cubre en la superficie de la tierra.

Existen diferentes tipos de pisada, de acuerdo a la potencia y frecuencia

Frecuencia y beamBandas de frecuencias mas utilizadas:

L: 1 Ghz Ku: 12 y 14 GhzC: 4 y 6 Ghz Ka: 20 Ghz

Beam:

Los satélites actuales estan diseñados para tener un foco determinado sobre la superficie, este foco se llama beam

Dependiendo del proveedor se tienen distintos beams.

BeamsPor ejemplo, Intelsat ofrece:• Global: cubre 1/3 de superficie

• Hemi: cubre 1/6 de superficie

• Zonal: cubre una gran área

• Spot: cubre una región específica a pedido del clienteSat: 801at 328.5°E

Spot

Tipos de antenasExisten varios tipos de antenas parabólicas, dependiendo del tratamiento en la reflexión de los rayos, a saber:

a) Prime Focus(rend: 60%)

b) Casssegrain

c) Fuera de foco (off-set) (rend: 75%)

Estación TerrenaLa estación terrena de Tx/Rx se caracterizan por determinados parámetros que inciden en el enlace entre el satélite y la estación de trabajo

P.I.R.E: (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva).Relaciona a la potencia del transmisor y la ganancia de la antena en la frecuencia de transmisión

G/T: (Factor de mérito).Sensibilidad global de la estación, es el cociente entre la ganancia de la antena y la temperatura de ruido equivalente del receptor

FI: (Frecuencia Intermedia).

Redes Redes SatelitalesSatelitales

Existen varias configuraciones de sistemas, entre ellas se pueden destacar:

Tipos de sistemas

1) Enlaces SCPC

3) Enlaces PAMA/DAMA topología Malla

2) Enlaces VSAT topología Estrella

Enlaces SCPC•Son enlaces punto a punto. SCPC significa Single Channel per Carrier

•Tienen una frecuencia de Tx y un de Rx fija, establecida por la empresa prestataria.

•Pueden ir de 64Kbps hasta 10Mbps

Enlaces SCPCEstán compuestos por:

- Modem Satelital (por ej: SDM100 o 300)

- IDU (InDoor Unit)

- ODU (OutDoor Unit)

- Antena parabólica (1,2 a 3,8 mts)

Enlaces SCPCEjemplo de enlace satelital

Enlace punto a punto entre dos sitios del cliente

Enlaces SCPCComponentes de la cadena satelital

Antena parabólica

ODU

Feed (iluminador)

Enlaces SCPCComponentes de la cadena satelital

Polarizador (fija la polarización)

Rx

Tx

FeedFeed

Corneta (horn)

LNB

Enlaces SCPCComponentes de la cadena satelital

Feed(iluminador)

Guías de onda

Antena MasterAntena Master

Enlaces SCPCComponentes de la cadena satelital

Guías de onda

GuGuíías de ondaas de onda

Enlaces SCPCComponentes de la cadena satelital

EstaciEstacióón mn móóvilvil

ODU

Feed (iluminador)

Enlaces VSAT•Son enlaces punto a multipunto. VSAT significa Very Small Aperture Terminals

•Se compone de varias terminales con antenas de poco tamaño

• La red debe tener un HUB central (estación terrena) que controla la el uso de la red por parte de las terminales.

Enlaces VSAT

•Por su arquitectura es ideal para redes con organización centralizada

•Al tener un HUB central que gestiona la red, se puede reducir el costo de las terminales (0,5% del costo del HUB)

•La red en un principio no fue pensada para un uso continuo por parte de las terminales.

•La conexiones entre terminales tienen un delay de un doble salto satelital

Enlaces VSAT

•El tráfico se divide en dos, Inbound (utiliza TDMA) y Outbound(TDM) (referenciado al HUB)

Uso del AB

Configuración de red

Enlaces VSAT

•El Outbound lo utiliza el HUB y se realiza a una tasa de transferencia alta (aprox 1024kbps) utilizando TDM, generalmente lo hace en forma de broadcast para todas las remotas

Tipos de señal

•Las terminales utilizan el Inbound, “luchando” por acceder al medio (Aloha o Aloha ranurado) es decir comparten el AB para la Tx.

•Una vez conseguido el medio transmiten con técnica TDMA.

•Los slots para transmitir pueden estar previamente establecidos o asignarse dinámicamente.

Enlaces VSATTipos de señal

•El tráfico mixto es una combinación de mensajes cortos y grandes paquetes de datos.

Enlaces VSATFormato de Trama

OutboundEl comienzo de la trama se identifica por UW (unique word).El resto de la trama contiene:

- F: inicio de trama- HDR: lleva el address de la IDU y información de control- FCS: chequeo de trama- F: fin de trama

Enlaces VSATFormato de Trama

Inbound

Las tramas están sincronizadas con las tramas de outbound

Los paquetes típicamente contienen entre 50 y 250 bytes

Se dividen en slots, cada IDU transmite en esos slots

Enlaces VSATAcceso al medioAloha

Las IDU pueden transmitir paquetes de datos en cualquier momento, en una frec. particular del inbound

Aloha ranuradoLas IDU pueden transmitir paquetes de datos en cualquier slot, en una frec. particular del inbound

Las transmisiones son en un slot en particular y por un tiempo establecido o permanentemente, asignado a cada IDU (gralmente se usan en telefonía)

Asignación Fija

Asignación dinámicaLos slots son dinámicamente asignados a una IDU en particular son intermitentes

Enlaces VSATManagment de la red

•La red esta controlado por el NCC (Network Control Center) ubicado en el HUB

Matriz de Crossconexiones

Gestión

Base de DatosNCC•Dicha BD tiene una tabla de ruteo, en la cual se establecen circuitos, entre los port de la terminal y el HUB

•Cuando se agrega una terminal a la red, ésta debe ser agregada a la base de datos de la red (address, ports, etc)

HUB

Enlaces VSATEstación HUB

Esta compuesta por muchos subsistemas, todos los sistemas son redundantes (excepto la antena) controlados por un switchover automático

Enlaces VSATTerminal remota En contraste de del HUB, las estaciones remotas son mas simples, el motivo es reducir al máximo el costo, para facilitar la instalación en cantidad

Enlaces VSATRed típica

Enlaces VSAT en Malla (Pama/Dama)

Características

•Este tipo de redes no necesita de un HUB central

•Permite un mayor tráfico

•Trabaja con sistemas:- PAMA (Pre Assigned Multiple Access)- DAMA (Demand Assigned Multiple Access)

•Requiere un tamaño mayor de antena en las terminales

•El acceso al medio es por FDMA

Enlaces VSAT en Malla (Pama/Dama)

Acceso al medio FDMA (Frequency-Division Multiplexing Access)

Cada estación central transmite una portadora multidestino en forma permanente

Cada estación remota extrae la información correspondiente

Enlaces VSAT en Malla (Pama/Dama)

•Se asigna una frecuencia a cada estación

•No es necesario realizar un establecimiento de las conexiones

•Apto para alto tráfico y aplicaciones interactivas

PAMA

Enlaces VSAT en Malla (Pama/Dama)

DAMA

•No tienen frecuencia asignada cada estación, existen canales que están disponibles para ser utilizados

•Los canales de Tx/Rx se asignan por petición de las terminales (asignación dinámica)

•Apto para tráfico de voz

Enlaces VSAT en Malla (Pama/Dama)

•Existe una NCS (Network Controller System) en el cual existe una base de datos con la información de las frecuencias disponibles para ser asignadas por la red

•Desde la estación central se Tx un Outlink (señalización y adm.) en forma permanente para todas las placas DAMA

•Por demanda las remotas “piden” asignación de frec para transmitir (DAMA) y el NCS las asigna

•Una vez asignadas levantan portadora y comienzan a intercambiar tráfico

Funcionamiento de la red

Enlaces VSATEsquema de conexionado de la FiUBA

PC 1 PC 2

MUX

MUXEquipo DAMA

LOOP físicoCOMSAT Wilde

FI.UBAL7

Gracias por vuestra Gracias por vuestra atenciatencióónn

Fuentes de información• www.intelsat.com• www.marine-electronics.hr• www.satelliteonthenet.co.uk• www.upv.es

Realizado por Rodrigo Calero