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Comunicación satelitalTRANSCRIPT
Curso:Telecomunicaciones Satelitales
Estimado participante, al finalizar este primer bloque, estarás en capacidad de:
Definir los conceptos básicos de los sistemas de telecomunicaciones satelitales.
Objetivo de Aprendizaje:
4. Tipos de Servicios Satelitales
Contenido:
Ondas Electromagnéticas Bandas de Frecuencias
Satelitales. Características de las
Frecuencias Satelitales
Capas de la atmosfera Efectos de la atmosfera
sobre las señales satelitales
Concepto Tipos de Satélites.
1. Espectro electromagnético 1. Espectro electromagnético 2. La Atmosfera 2. La Atmosfera
3. Satélites 3. Satélites
Bandas de Frecuencia de acuerdo al servicio
Contenido: 5. Ventajas y Desventajas de los Sistemas Satelitales 5. Ventajas y Desventajas de los Sistemas Satelitales
6. Limitaciones de los Sistemas Satelitales 6. Limitaciones de los Sistemas Satelitales
7. La UIT y los Satelites 7. La UIT y los Satelites
Ondas Electromagnéticas:¿Qué son?
Ondas que se propagan en la intensidad de un campo electromagnético y que están dentro del espectro electromagnético.
1. Espectro Electromagnético:
La frecuencia (f) (Frecuency).
La longitud de Onda (l) (Wave Length).
La velocidad de la luz (c) (Speed of light).
Una onda electromagnética está definida por tres (3) parámetros:
Ondas Electromagnéticas:
La fórmula que une los tres (3) parámetros es: C= 300.000 Km/Seg
1. Espectro Electromagnético:
1. Espectro Electromagnético:En telecomunicaciones se clasifican las ondas mediante un convenio internacional de frecuencias en función del empleo al que están destinadas como se observa en la tabla.
Entre esta frecuencias se deben considerar un tipo especial llamado microondas, que se sitúan su rango de frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, es decir, longitudes de onda de entre 30 centímetros a 1 milímetro, que tienen la capacidad de atravesar la ionosfera terrestre, permitiendo la comunicación satelital.
Bandas de Frecuencias Satelitales:
Banda Enlace Ascendente(GHz)
Enlace Descendente(GHz)
C: 6/4 GHz 5,925 – 6,425(500 MHz)
3,7 – 4,2 (500 MHz)
X: 8/7 GHz 7,9 – 8,4 (500 MHz)
7,25 – 7,75(500 MHz)
Ku: 14/12 GHz 14 -14,5 (500 MHz)
11,7 – 12,2(500 MHz)
Ku: 17/12 GHz 17,3 – 17,8(500 MHz)
12,2 -12,7(500 MHz)
Ka: 30/20 GHz 27,5 – 31(3.500 MHz)
17,7 – 21,2(3.500 MHz)
Bandas de Frecuencias Satelitales:
Bandas de Frecuencias Satelitales:Tenemos seis bandas satelitales:
BANDA L/S C X Ku Ka
Frecuencia(GHz) 1.5/ 2.5 3.4/7 7.2/8.4 10.7/18.1 18.1/ 31
Antena Pequeña Grande Promedio Pequeña Pequeña
Disponibilidad de Recursos
Pequeña Pequeña Reservada Promedio Alto
Disponibilidad de A. de B.
(MHz)˂100 800 1000 2500
Aplicación Típica
Móvil, TTC General Militar General Multimedia
Las Bandas satelitales, se dividen en varia bandas, como muestra la figura porque cada una de ellas se usa para servicios diferentes
Los satélites comerciales funcionan en tres bandas de frecuencias, llamadas C, Ku y Ka. La gran mayoría de emisiones de televisión por satélite se realizan en la banda Ku
Bandas de Frecuencias Satelitales:
Bandas de Frecuencias Satelitales:
Las Bandas Ku y Ka en los sistemas satelitales que usan antenas pequeñas y por tanto las estaciones terrenas son mas económicas, haciendo esos sistemas mas atractivos desde un punto de vista de costos.
Banda L.Rango de frecuencias: 1.53-2.7 GHz.Ventajas:
• Grandes longitudes de onda pueden penetrar a través de las estructuras terrestres.
• Precisan transmisores de menor potencia.• Mas económico
Inconvenientes:• Poca capacidad de transmisión de datos. • Gran interferencia de satélites adyacentes• Estaciones grandes
Características de la Bandas de Frecuencias Satelitales:
Banda Ku.Rango de frecuencias: en recepción 11.7-12.7 GHz En transmisión 14-17.8 GHz. Ventajas:
• Las longitudes de onda son medianas y traspasan la mayoría de los obstáculos y transportan una gran cantidad de datos.
• Estaciones pequeñasInconvenientes:
• La mayoría de las ubicaciones están adjudicadas. • La tecnología es costosa• Afectado por la lluvia
Características de la Bandas de Frecuencias Satelitales:
Banda Ka.
Rango de frecuencias: 18-31 GHz.
Ventajas: • Amplio espectro de ubicaciones disponible• Las longitudes de onda transportan grandes
cantidades de datos. Inconvenientes:
• Son necesarios transmisores muy potentes• Sensible a interferencias ambientales.
Características de la Bandas de Frecuencias Satelitales:
Bandas de Frecuencias SatelitalesPor Región
IntroducciónPara comprender los parámetros que se dimensionan para reducir las consecuencias de los efectos y fenómenos que perjudican las señales satelitales tenemos que entender como esta constituida la atmósfera pues por ella pasan las señales satelitales y cada etapa de la atmósfera tiene características muy particulares.
2. Las capas de la Atmósfera:
• La atmósfera ha sido dividida en las siguientes capas;• La Troposfera• La Estratosfera• La Mesosfera.• La Ionosfera o Termosfera• La Exosfera
2. Las capas de la Atmósfera:
• La Troposfera: Es la capa mas baja de la atmósfera cuya altura llega aproximadamente a 16 km sobre la superficie terrestre. En ella se producen todos los fenómenos meteorológicos, como la formación de las nubes, la lluvia y el viento. Contiene la mayor parte del vapor de agua que permite mantener el calor procedente de la superficie terrestre.
• La temperatura varía en un 1oC cada 100 mts a medida que asciende, hasta llegar a cerca de -56 oC en el límite superior.
2. Las capas de la Atmósfera:
La Estratosfera: Es la capa que se encuentra entre los 16 y 50 Km de altura. Los gases se encuentran separados formando capas o estratos de acuerdo a su peso. Una de ellas es la capa de ozono que protege a la tierra del exceso de los rayos ultravioletas provenientes del sol
2. Las capas de la Atmósfera:
La Mesosfera: Es la tercera etapa de la atmósfera de la tierra. Se extiende entre 50 y 80 km de altura. Es la zona mas fría de la atmósfera, pudiendo alcanzar los -90 Oc. Se pueden observar formaciones de hielo y polvo.
2. Las capas de la Atmósfera:
La Ionosfera o Termosfera: Es la capa que se encuentra entre los 80 y 600 km. En ella existen capas formadas por átomos cargados eléctricamente llamados iones. Al ser una capa conductora de la electricidad, es la que posibilita las trasmisiones de radio y televisión por su propiedad de reflejar las ondas. Allí se produce la destrucción de los meteoritos que llegan a la tierra. Su temperatura aumenta desde los – 73Oc hasta llegar a los 800 Oc
2. Las capas de la Atmósfera:
La Exosfera: Es la capa externa de la tierra que comienza por los 500 km. De altura. Esta compuesta principalmente por hidrógeno y helio y las partículas van disminuyendo hasta desaparecer. Debido a la baja atracción gravitatoria algunas pueden llegar a escapar al espacio interplanetario. Su temperatura diurna alcanza los 2500 Oc y la nocturna llega a – 273 Oc. En ella se encuentran los satélites de la tierra.
2. Las capas de la Atmósfera:
- El principal efecto de la troposfera en la radio propagación es de refractar continuamente la trayectoria de las ondas.
- Los gases de la troposfera curvan, por refracción, la trayectoria de los rayos de propagación. Además dependiendo de la frecuencia absorben más o menos energía de la onda produciendo atenuación adicional a la del espacio libre.
- La presencia de lluvia, niebla y otros produce también absorción, dispersión y cierta despolarización de las ondas, dando lugar a atenuación adicional.
2. Efectos de la Atmósfera Sobre Las Señales Satelitales
- La ionosfera produce fuertes refracciones -“reflexión ionosférica ”- (a las frecuencias de MF (Frecuencias Medias) y HF (Altas ) que van acompañadas de atenuación, dispersión y rotación de polarización - Cuando la distancia es el orden de unas decenas de kilómetros, la Tierra se puede moldear como una superficie plana.
- Como la onda radioeléctrica se curva hacia abajo en una atmósfera normal, se define el factor de radio ficticio de la Tierra K que permite suponer a la onda en una propagación rectilínea y a la Tierra con un radio aparente Ra distinto alradio real Ro
2. Efectos de la Atmósfera Sobre Las Señales Satelitales
La atmósfera produce atenuación en la señal que la está atravesando.
Esto se debe fundamentalmente a la presencia de vapor de agua,
oxígeno y dióxido de carbono. La atenuación debida a la atmósfera
es función del ángulo de elevación Normalmente se puede
obtener de una gráfica el valor de atenuación correspondiente a
un ángulo de elevación de 90º.
Atenuación por Absorción Atmosférica
2. Efectos de la Atmósfera Sobre Las Señales Satelitales
La LluviaCuando llueve sobre la zona donde está instalada una estación terrena, las señales portadoras son
atenuadas conforme se propagan a través de la región del aire en donde esté lloviendo. La distancia
total d que las señales viajan a través de la lluvia depende de la altura de las nubes con relación al
piso y del ángulo de elevación f de la antena de la estación
-Actualmente se puede saber con bastante precisión qué tanto se atenúa una señal por efecto de la
lluvia, en función de la frecuencia de la señal y de la intensidad de la lluvia medida en milímetros
sobre hora (mm/h). Las gotas de lluvia absorben energía al ser calentadas por las señales de
microondas, y conforme la longitud de onda se hace comparable con el tamaño de las gotas el
efecto es más severo, causando mayor atenuación en la banda Ka (l = 1 cm) que en la banda Ku (l = 2
cm) o en la C (l = 5 cm). Además, una parte de la energía de la señal se dispersa al chocar ésta con las
gotas de lluvia.
2. Efectos de la Atmósfera Sobre Las Señales Satelitales
Como la lluvia no es permanente, para el diseño del enlace satelital resulta de interés el
porcentaje de tiempo total en el que cierto valor especificado de mm/h es excedido
(normalmente se toma como tiempo de referencia 1 año). Por ejemplo, decir que un cálculo
de enlace ha sido diseñado considerando una intensidad o tasa de lluvia de 0,01%, significa
que cuando llueva, la intensidad será mayor que la tomada como referencia en esa zona
durante 0,01% del año, o sea, durante 53 minutos. Estos minutos son acumulados, por
ejemplo, 2 minutos un día, 3 minutos otro día, etc., hasta acumular 53 minutos en un año.
Este dato permite saber cómo sobredimensionar el sistema para cumplir con un cierto grado
de servicio
La Lluvia. Disponibilidad del Servicio Satelital
2. Efectos de la Atmósfera Sobre Las Señales Satelitales
Efectos del medio de propagación sobre las señales satelitales
El medio de propagación influye adversamente sobre la magnitud y la polarización de las señales satelitales en diferentes grados según su frecuencia y polarización inicial.
En la Troposfera ocurren los siguientes fenómenos:• Atenuación por absorción atmosférica• Atenuación por lluvia • Atenuación adicional por las nubes, la niebla, el
granizo y la nieve• Despolarización por lluvia y por cristales de hielo• Cambios de amplitud, fase y Angulo de llegada
causado por el centelleo troposférico
Se denomina satélite a todo objeto secundario que gravita en una órbita cerrada alrededor de un planeta. Existen dos tipos básicos de satélites:
1. Naturales como la Luna.
2. Artificiales.
Un satélite de comunicaciones es un satélite artificial que gira en el espacio con el propósito de servir como repetidor a servicios de telecomunicaciones usando frecuencias de radio en el orden de los GHz. Por esta razón se dice que los satélites de comunicaciones no son más que repetidores de radiofrecuencias colocados en órbitas.
3. Satélite:
Por su finalidad:
• Satélites de Telecomunicaciones (Voz, data, video
Internet, Radio y Televisión) .
• Satélites Meteorológicos.
• Satélites de Navegación.
• Satélites Militares y espías.
• Satélites de Observación de la tierra.
• Satélites Científicos y de propósitos experimentales.
• Satélites de Radioaficionado.
Tipos de Satélites:
Satélite de Comunicaciones:Un satélite de comunicaciones es un satélite artificial que gira en el espacio con el propósito de servir como repetidor a servicios de telecomunicaciones usando frecuencias de radio en el orden de los GHz.
Por esta razón se dice que los satélites de comunicaciones no son más que repetidores de radiofrecuencias colocados en órbitas.
4. Tipos de Servicios Satelitales:
Las bandas de frecuencias anteriores se utilizan de acuerdos a los servicios satelitales. Estos servicios son:
• MSS Servicio Satelital Móvil (Mobile Satellite Service)
• FSS Servicio Satelital Fijo (Fixed Satellite Service)
• BSS Servicio Satelital de Radio Difusion (Broadcasting Satellite Service)
Bandas de Frecuencias de acuerdo al servicio:Las bandas de frecuencias anteriores se utilizan de acuerdos a los servicios satelitales. Estos son :
La MSS (Mobile Satellite Service) utiliza las siguientes Bandas de frecuencia:
Banda L (1.6/1.7 Ghz).
Banda L (2/2.2 Ghz).
La FSS (Fixed Satellite Service) utiliza las siguientes Bandas de frecuencia:
Banda C (6/4 Ghz.).
Banda X (8/7 Ghz.).
Banda Ku (14/12 Ghz.).
La BSS (Broadcasting Satellite Service): utiliza principalmente las Bandas: S y Ku (TV)
El satélite como parte de un sistema:
La figura muestra una red terrestre como por ejemplo CANTV que ofrece servicios satelitales. Estos al llegar al satélites son separados en las diferentes frecuencias de acuerdo al servicio que se este transmitiendoVPN= Red Privada Virtual (Virtual Private Network)VSAT= Terminal de Apertura Muy Pequeña (Very Small Aperture Terminal)
El satélite como parte de un sistema:
Transmisión de TV usando una red satelital
Una antena repetidora de una seña satelital para la transmisión de Radio
Transmisión de Radio directo desde un satélite
5. Ventajas del Sistema Satelital:Amplia Cobertura:1.- Un satélite Geoestacionario permite conexiones entre estaciones que estén dispersas alrededor de 40 % de la superficie de la tierra.
2.- Con tres (3) satélites Geoestacionario se puede cubrir prácticamente todo el planeta exceptuando los polos.
3.- La cobertura total se logra con constelaciones de 10 satélites a 1000 Km de altitud.
4.- Habilidad para la colección de data gracias a la amplia cobertura, radiodifusión de TV.
Ventajas del Sistema Satelital:Banda Ancha:
Permite transmisiones de gran ancho de banda.
Ventajas del Sistema Satelital:
Flexibilidad Geográfica:
1.- Las comunicaciones satelitales no están restringidas a patrones predefinidos como ocurre con las terrestres que están limitados a zonas de cobertura.
2.- El satélite es capaz de alcanzar áreas rurales aisladas donde es impráctico colocar sistemas alámbricos debido a los pocos desarrollos poblacionales.
3.- Acceso a móviles.
La larga distancia entre el satélite y los terminales de los usuarios comparados con los sistemas terrestres.
1. Esta gran distancia implica:2. Un retraso (delay): El cual tiene un efecto sobre la data y
las comunicaciones de voz.3. Una señal con una gran atenuación: Se requiere una
potencia suficiente así como un tamaño de antena adecuado.
4. El uso de satélites no geoestacionario reduce el retraso de la señal y el tamaño de las antenas terrestres.
6. Limitaciones del Sistema Satelital:
Complejidad y costo de los terminales de los usuarios. Inicialmente fue la generación de los satélites de GEO, debido a las limitaciones de potencia, requería que fueron costosos y difíciles de instalar. Hoy la situación es menos critica debido a la potencia disponible en los satélites. La interferencia Las comunicaciones satelitales son influenciadas por la interferencia generada por otros sistemas satelitales y la interferencia de las señales terrestres de microondas (especialmente la de las poblaciones de gran densidad poblacional.
Limitaciones del Sistema Satelital:
Altos Costo iniciales de desarrollo y implementación. La implementación de un sistema satelital requiere en el inicio de una inversión alta comparada con los sistemas terrestres Espacio limitado y espectro de frecuencias compartido dentro de un arco dado de la órbita geoestacionaria (se requiere una separación espacial de dos (2) grados para satélites que operan en la misma frecuencia
Limitaciones del Sistema Satelital:
Retraso aceptado en un Sistema Satelital
7. La UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones Satelitales)
Organismo con sede en Ginebra para las tecnologías de comunicación e información.
UIT – T emite las recomendaciones sobre las cuestiones que constituyen la base del desarrollo de nuevas tecnologías.
La UIT:
Entre los Estados Miembros y el sector privado de las telecomunicaciones coordinan y el desarrollo y operatividad de las redes y servicios de telecomunicaciones.
La Unión Internacional de Telecomunicaciones es el organismo especializado de las Naciones Unidas en el campo de las telecomunicaciones, y fue creado el 17 de mayo de 1865 como una organización intergubernamental.
La UIT:Es responsable de la regulación, normalización y desarrollo de las telecomunicaciones a nivel mundial, al tiempo que vela por la armonización de las políticas nacionales de telecomunicaciones de los Estados miembros.
La UIT:Actualmente, la UIT está conformada por 191 países (Miembros) y 561 organizaciones (proveedores de servicios de telecomunicaciones, fabricantes de equipos, organizaciones internacionales de satélites, representantes de industrias convergentes, grupos de usuarios, instituciones financieras y de desarrollo y empresas consultoras).
La UIT:Entidades Internacionales de Normalización:
Está compuesta por tres sectores:
UIT - DSector de Desarrollo de las
Telecomunicaciones de la UIT Nuevo
UIT - R
Sector de Normalización de las Radiocomunicaciones Antes CCIR
UIT - T
Sector de Normalización de las Telecomunicaciones Antes CCITT
La UIT:
Es el órgano permanente de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) que estudia los aspectos técnicos, de explotación y tarifarios y normativas públicas sobre los mismos, con vista a la normalización de las telecomunicaciones a nivel mundial. Con sede en Ginebra (Suiza) fue conocido hasta 1992 como Comité Consultivo Telefónico y Telegráfico (CCITT).
El Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la UIT (UIT – T):
Las normas producidas por el UIT-T son conocidas como "Recomendaciones" (normalmente escrito en mayúsculas para distinguir su significado del sentido ordinario de la palabra recomendación).
Dado que el UIT-T es parte la UIT, y esta un organismo de la Organización de las Naciones Unidas (ONU), sus normas gozan de mayor reconocimiento internacional que las que publican otras organizaciones técnicas en forma similar.
La UIT:El Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la UIT (UIT – T):
La UIT y Los Satélites:
Un satélite de comunicaciones puede operar en una amplia gama de frecuencias; estas frecuencias son determinadas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), y asignadas por cada gobierno.
La UIT y Los Satélites:
Características:La regulación de los satélites se coordina en la Unión
Internacional de Telecomunicaciones (UIT)
La UIT-R se encarga de regular el uso del espectro radioeléctrico y de órbitas de satélites, no sólo para servicios de radiocomunicaciones terrestres y por satélite de todo tipo (fijos, móviles, de difusión, etc.), sino también para servicios de posicionamiento, meteorológicos, observación del medio ambiente e investigación espacial.
¡Fin de la Presentación!