Sistemas de comunicaciones Satelitales
Tipos de satélites Existen 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 órbitas De 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 satelite cubre 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 órbitas Satélites de Telecomunicaciones Están ubicados en las órbitas GEO Tienen una mayor cobertura (1/3) Tienen una vida útil de 10 a 15 años Las antenas que se utilizan deben estar fijas
Tipos de órbitas Satélites de Comunicaciones Personales (móviles) Están ubicados en las órbitas LEO o MEO Tienen 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 órbitas Cantidad de satélites para una cobertura global
Arquitectura de un Satélite Básicamente 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 beam Bandas de frecuencias mas utilizadas: L: 1 Ghz C: 4 y 6 Ghz
Ku: 12 y 14 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.
Beams Por 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 cliente
Sat: 801 at 328.5°E Spot
Tipos de antenas Existen 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 Terrena La 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 Satelitales
Tipos de sistemas Existen varias configuraciones de sistemas, entre ellas se pueden destacar: 1) Enlaces SCPC 2) Enlaces VSAT topología Estrella
3) Enlaces PAMA/DAMA topología Malla
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 SCPC Están compuestos por: - Modem Satelital (por ej: SDM100 o 300) - IDU (InDoor Unit) - ODU (OutDoor Unit) - Antena parabólica (1,2 a 3,8 mts)
Enlaces SCPC Ejemplo de enlace satelital Enlace punto a punto entre dos sitios del cliente
Enlaces SCPC Componentes de la cadena satelital Antena parabólica
Feed (iluminador)
ODU
Enlaces SCPC Componentes de la cadena satelital Feed Polarizador (fija la polarización) Tx
Rx
Corneta (horn)
LNB
Enlaces SCPC Componentes de la cadena satelital Antena Master
Feed (iluminador)
Guías de onda
Enlaces SCPC Componentes de la cadena satelital Guías de onda
Guías de onda
Enlaces SCPC Componentes de la cadena satelital Estación móvil 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 Uso del AB •El tráfico se divide en dos, Inbound (utiliza TDMA) y Outbound (TDM) (referenciado al HUB)
Configuración de red
Enlaces VSAT Tipos de señal •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 •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 VSAT Tipos de señal
•El tráfico mixto es una combinación de mensajes cortos y grandes paquetes de datos.
Enlaces VSAT Formato de Trama
Outbound El 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 VSAT
Formato 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 VSAT Acceso al medio Aloha Las IDU pueden transmitir paquetes de datos en cualquier momento, en una frec. particular del inbound Aloha ranurado Las IDU pueden transmitir paquetes de datos en cualquier slot, en una frec. particular del inbound Asignación Fija 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 dinámica Los slots son dinámicamente asignados a una IDU en particular son intermitentes
Enlaces VSAT Managment de la red •La red esta controlado por el NCC (Network Control Center) ubicado en 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)
Matriz de Crossconexiones
•Dicha BD tiene una tabla de ruteo, en la cual se establecen circuitos, entre los port de la terminal y el HUB
NCC
Base de Datos
HUB Gestión
Enlaces VSAT Estación HUB Esta compuesta por muchos subsistemas, todos los sistemas son redundantes (excepto la antena) controlados por un switchover automático
Enlaces VSAT Terminal 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 VSAT Red 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) PAMA •Se asigna una frecuencia a cada estación •No es necesario realizar un establecimiento de las conexiones •Apto para alto tráfico y aplicaciones interactivas
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) Funcionamiento de la red •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
Enlaces VSAT Esquema de conexionado de la FiUBA
FI.UBA L7
Equipo DAMA
COMSAT Wilde
MUX
LOOP físico MUX
PC 1
PC 2
Gracias por vuestra atención
Fuentes de información • www.intelsat.com • www.marine-electronics.hr • www.satelliteonthenet.co.uk • www.upv.es Realizado por Rodrigo Calero
