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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

DECANATO DE ESTUDIOS DE POSTGRADO COORDINACIÓN DE POSTGRADO DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES

ESPECIALIZACIÓN EN TELEMÁTICA

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

DIMENSIONAMIENTO DE PLATAFORMAS DE SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES A TRAVÉS DEL SATÉLITE VENESAT-1

por

Maximiliano de Jesús Rodríguez Arandia

Octubre de 2013

ii





Trabajo Especial de Grado presentado a la Universidad Simón Bolívar por

Maximiliano de Jesús Rodríguez Arandia

como requisito parcial para optar al grado académico de

Especialista en Telemática

Con la asesoría de la prof.

Mónica Karel Huerta

Octubre de 2013

iii





Por: Rodríguez Arandia Maximiliano de Jesús

Carnet Nº: 0786366

Este Trabajo Especial de Grado ha sido aprobado en nombre de la Universidad Simón

Bolívar por el siguiente jurado examinador:

___________________________ Prof. Nombre y Apellido

Presidente

___________________________ Prof. Nombre y Apellido

Miembro Principal (Jurado Externo)

___________________________ Prof. Mónica Karel Huerta Miembro Principal - Tutor

Octubre de 2013

iv

DEDICATORIA

A mi familia…

v

AGRADECIMIENTOS

A Dios, por caminar a nuestro lado en los buenos tiempos, y llevarnos sobre sus hombros

en los momentos difíciles.

A mi madre, Luz, por brindarme su apoyo y cariño incondicional en las buenas y en las

malas, enseñarme a distinguir entre lo correcto y lo incorrecto e impulsarme para alcanzar mis

metas.

A mi padre, Armando, por haber estado a mi lado en todo momento, como padre y como

amigo.

A Jhuliana, mi alma gemela. Eres mi compañera, mi amiga, mi confidente, mi apoyo y mi

inspiración. Te amo.

A Angy, por ser una persona tan especial y demostrar que los lazos de la sangre no son

indispensables para ser parte de una familia.

A mis familiares y amigos, por brindarme su cariño, y haber compartido tantos momentos

conmigo.

A mi casa de estudios, la Universidad Simón Bolívar y a todos mis profesores, en especial

a los Profesores Mónica Karel Huerta y Miguel Díaz por haberme ofrecido todo su esfuerzo,

conocimiento, sabiduría y experiencia para ayudarme a ser cada día un mejor profesional.

A mis compañeros de trabajo en CANTV, especialmente al equipo de la Gerencia de

Planificación de Redes, por todos estos años de aprendizaje y esfuerzo mancomunado para

llevar las telecomunicaciones a todos los rincones de nuestro país.

A todos aquellos que directa o indirectamente han formado parte de mi vida y de mis

proyectos personales.

vi




DIMENSIONAMIENTO DE PLATAFORMAS DE SERVICIOS DE

TELECOMUNICACIONES A TRAVÉS DEL SATÉLITE VENESAT-1 Por: Maximiliano de Jesús Rodríguez Arandia Carnet Nº: 0786366 Tutor: Mónica Karel Huerta Octubre de 2013

RESUMEN

En este trabajo se presenta el diseño, dimensionamiento y asignación de capacidades para las plataformas satelitales de CANTV que prestarían servicios de telecomunicaciones a través del Satélite Simón Bolívar.

Para lograr este objetivo se identifican, en base a una demanda modelo (que por motivos de confidencialidad no necesariamente se compagina con la demanda real) los distintos tipos de servicios satelitales de voz, datos y vídeo requeridos. Luego, en función de la demanda se definen las características y requerimientos de capacidad de las plataformas de telecomunicaciones a ser utilizadas para prestar dichos servicios, lo que abarca, entre otros elementos, las topologías de red, características generales de las estaciones principales (hubs) y remotas a utilizar, realización de cálculos de enlace, determinación de requerimientos de espectro, previsiones de disponibilidad para cada uno de los servicios y criterios de integración con las plataformas existentes. Finalmente se procede a proponer un plan de asignación de frecuencias para la puesta en funcionamiento de dichas plataformas.

Como resultado se obtiene un diseño constituido por una plataforma DVB-S2/DVB-RCS de topología estrella y otra de TV MCPC en banda Ku, una plataforma DVB-S2/DVB-RCS de topología híbrida (malla/estrella) y otra de enlaces dedicados DVB-S2/SCPC TC en banda C, y un sistema de comunicaciones Fly Away capaz de operar tanto en banda C como en banda Ku, al tiempo que se suministra a la directiva de CANTV un modelo para la planificación y el diseño de las plataformas que permitan aprovechar las capacidades del VENESAT-1 para impulsar la democratización de los servicios de telecomunicaciones en Venezuela.

Palabras claves: Satélite VENESAT-1, servicios de telecomunicaciones, telefonía, datos, vídeo, acceso de banda ancha, televisión satelital, enlaces SCPC.

vii

ÍNDICE GENERAL

APROBACIÓN DEL JURADO……………………………………………………………..iii

DEDICATORIA ....................................................................................................................... iv

AGRADECIMIENTOS ............................................................................................................ v

RESUMEN ............................................................................................................................... vi

ÍNDICE GENERAL ............................................................................................................... vii

ÍNDICE DE TABLAS ........................................................................................................... xiii

ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................................ xvii

LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS .................................................................... xix

INTRODUCCIÓN .................................................................................................................... 1

CAPÍTULO I. SATÉLITES DE TELECOMUNICACIONES ............................................ 4

1.1. Satélite: Definición ........................................................................................................... 4

1.2. Tipos de órbita .................................................................................................................. 4

1.2.1. Satélites de Órbita Terrestre Baja (LEO, Low Earth Orbit) ...................................... 5

1.2.2. Satélites de Órbita Terrestre Media (MEO, Medium Earth Orbit) ........................... 5

1.2.3. Satélites de Órbita Geosíncrona ................................................................................ 5

1.2.4. Satélites de Órbita Geoestacionaria (GEO, Geosynchronous Equatorial Orbit) ...... 5

1.2.5. Satélite de Órbita Ecuatorial ...................................................................................... 6

1.2.6. Satélite de Órbita Polar .............................................................................................. 6

1.2.7. Satélite de Órbita Inclinada ....................................................................................... 6

1.3. Tipos de carga útil ............................................................................................................ 7

1.4. El enlace satelital .............................................................................................................. 9

1.4.1. Características de la señal a transmitir ...................................................................... 9

1.4.2. Parámetros de transmisión ....................................................................................... 11

1.4.3. Parámetros de recepción y transmisión del satélite ................................................. 13

1.4.4. Trayectos de subida y de bajada .............................................................................. 14

1.4.5. Parámetros de recepción en tierra ............................................................................ 15

viii

1.4.6. Fuentes de interferencia ........................................................................................... 16

CAPÍTULO II. EL SATÉLITE SIMÓN BOLÍVAR (VENESAT-1) ................................. 18

2.1. Descripción del Satélite Simón Bolívar .......................................................................... 19

2.2. Carga útil del Satélite Simón Bolívar ............................................................................. 20

2.2.1. Capacidad en Banda C ............................................................................................. 20

2.2.2. Capacidad en Banda Ku ........................................................................................... 22

2.2.3. Capacidad en Banda Ka ........................................................................................... 23

CAPÍTULO III. REQUERIMIENTOS Y SOLUCIÓN TÉCNICA PROPUESTA .......... 27

3.1. Requerimientos técnicos de la solución .......................................................................... 27

3.1.1. Acceso de Banda Ancha (ABA) Satelital ................................................................ 27

3.1.2. Conectividad de POS/ATM/SCADA ....................................................................... 30

3.1.3. Redes Corporativas .................................................................................................. 32

3.1.4. Enlaces Dedicados .................................................................................................... 35

3.1.5. Televisión Satelital Directa al Hogar (TDH) ........................................................... 38

3.1.6. Servicio de Transmisiones Ocasionales (Fly Away) ................................................ 38

3.2. Soluciones técnicas propuestas ....................................................................................... 40

3.2.1. Plataforma DVB-S2/DVB-RCS ............................................................................... 42

3.2.2. Plataforma con topología híbrida (malla/estrella) .................................................... 47

3.2.3. Plataforma DVB-S2/SCPC TC ................................................................................ 51

3.2.4. Plataforma de distribución de Televisión MCPC ..................................................... 54

3.2.5. Solución de comunicaciones Fly Away .................................................................... 59

3.3. Estaciones terrenas y telepuertos existentes ................................................................... 61

CAPÍTULO IV. DIMENSIONAMIENTO DE ENLACES SATELITALES .................... 64

4.1. Tipos de Portadoras Utilizados ....................................................................................... 64

4.1.1. Portadoras DVB-S2 .................................................................................................. 64

4.1.2. Portadora TDMA bajo el estándar DVB-RCS ......................................................... 66

4.1.3. Ancho de banda de una portadora SCPC TC ........................................................... 67

4.2. Localidades de referencia ............................................................................................... 68

4.3. Cálculos de enlace........................................................................................................... 69

4.3.1. Plataforma DVB-S2/DVB-RCS ............................................................................... 69

ix

4.3.2. Plataforma de topología híbrida (malla/estrella) ..................................................... 71

4.3.3. Plataforma DVB-S2/SCPC TC ................................................................................ 73

4.3.4. Plataforma de distribución de Televisión MCPC .................................................... 75

4.3.5. Solución de comunicaciones Fly Away ................................................................... 76

4.4. Capacidades requeridas .................................................................................................. 78

4.4.1. Plataforma DVB-S2/DVB-RCS .............................................................................. 78

4.4.2. Plataforma de topología híbrida (malla/estrella) ..................................................... 78

4.4.3. Plataforma DVB-S2 / SCPC TC .............................................................................. 79

4.4.4. Plataforma de distribución de Televisión MCPC .................................................... 79

4.4.5. Solución de comunicaciones Fly Away ................................................................... 80

4.5. Plan de asignación de frecuencias .................................................................................. 81

4.5.1. Banda C ................................................................................................................... 81

4.5.2. Banda Ku ................................................................................................................. 83

4.5.3. Características de las estaciones remotas propuestas .............................................. 83

4.6. Impacto económico de las modificaciones al diseño original ........................................ 85

CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................... 87

GLOSARIO ............................................................................................................................. 90

REFERENCIAS ...................................................................................................................... 96

ANEXO 1. EL ENLACE SATELITAL ................................................................................ 98

1 POTENCIA ISOTRÓPICA RADIADA EQUIVALENTE (PIRE) ............................ 98

2 ANTENA PARABÓLICA .............................................................................................. 99

2.1 Ganancia de una antena parabólica ............................................................................ 99

2.2 Ángulo de media potencia o ancho del haz .............................................................. 100

2.3 Patrón de radiación de la antena ............................................................................... 100

2.4 Polarización de la antena .......................................................................................... 103

3 PROPAGACIÓN DE LA SEÑAL RADIOELÉCTRICA ......................................... 106

3.1 Atenuación en espacio libre ..................................................................................... 106

3.2 Potencia recibida ...................................................................................................... 108

x

3.3 Densidad de flujo de potencia ................................................................................... 108

4 EFECTOS ATMOSFÉRICOS SOBRE LA PROPAGACIÓN DE SEÑALES ........ 109

4.1 Absorción atmosférica .............................................................................................. 109

4.2 Atenuación por precipitaciones ................................................................................. 110

4.3 Centelleo ................................................................................................................... 117

5 RUIDO, TEMPERATURA DE RUIDO Y FIGURA DE RUIDO ............................. 118

5.1 Ruido ......................................................................................................................... 118

5.2 Temperatura de una fuente de ruido ......................................................................... 118

5.3 Temperatura efectiva de ruido .................................................................................. 118

5.4 Figura de ruido de un elemento ................................................................................ 119

5.5 Temperatura de ruido de un atenuador ..................................................................... 120

5.6 Temperatura de ruido de elementos en cascada ........................................................ 120

5.7 Temperatura de ruido de la antena ............................................................................ 121

5.7.1 Temperatura de ruido de una antena satelital (enlace de subida) ...................... 121

5.7.2 Temperatura de ruido de una estación terrena (enlace de bajada) ..................... 123

5.7.2.1 Cielo despejado .......................................................................................... 124

5.7.2.2 Cielo nublado / precipitaciones .................................................................. 126

5.8 Temperatura de ruido del sistema de recepción ........................................................ 127

5.9 Figura de mérito de una antena ................................................................................. 128

6 MODULACIÓN, ANCHO DE BANDA DE RUIDO Y ANCHO DE BANDA OCUPADO ............................................................................................................................. 128

6.1 Modulación ............................................................................................................... 128

6.2 Ancho de banda de una portadora ............................................................................. 129

6.3 Ancho de banda en función de la tasa de información ............................................. 132

6.4 Ancho de banda asignado ......................................................................................... 134

7 PARÁMETROS DEL ENLACE SATELITAL ........................................................... 134

xi

7.1 Ventaja geográfica ................................................................................................... 134

7.2 Punto de operación del transpondedor ..................................................................... 135

7.3 PIRE de saturación y de operación del transpondedor ............................................. 137

7.4 Densidad de flujo de potencia de saturación y de operación del transpondedor...... 138

7.5 Ruido de intermodulación ........................................................................................ 139

7.6 Interferencia co-canal y de polarización cruzada ..................................................... 140

7.7 Interferencia provocada por satélites adyacentes (ASI) ........................................... 141

8 ECUACIONES DE ENLACE ...................................................................................... 141

ANEXO 2. CÁLCULOS DE ENLACE (LINK BUDGETS) ............................................. 143

1 PLATAFORMA DVB-S2/DVB-RCS ........................................................................... 143

1.1 Portadora de distribución DVB-S2 .......................................................................... 143

1.2 Portadora de retorno DVB-RCS ............................................................................... 149

2 PLATAFORMA DE TOPOLOGÍA HÍBRIDA (MALLA/ESTRELLA) ................. 158

2.1 Portadora de distribución DVB-S2 .......................................................................... 158

2.2 Portadora DVB-RCS de retorno hacia el telepuerto ................................................ 170

2.3 Portadora DVB-RCS punto a punto ......................................................................... 176

3 PLATAFORMA DVB-S2/SCPC TC ........................................................................... 179

3.1 Portadoras de distribución ........................................................................................ 179

3.2 Portadoras SCPC TC de retorno hacia telepuerto ................................................... 182

3.3 Portadoras SCPC TC punto a punto ........................................................................ 200

4 PLATAFORMA DE DISTRIBUCIÓN DE TELEVISIÓN MCPC .......................... 212

5 ESTACIONES FLY AWAY .......................................................................................... 215

5.1 Estaciones Fly Away 1,8 m Banda C ....................................................................... 215

5.2 Estación Fly Away 1,8 m Banda Ku ......................................................................... 221

xii ANEXO 3. USOS POTENCIALES PARA LA CAPACIDAD DISPONIBLE EN BANDA KA ........................................................................................................................................... 227

1 CARACTERÍSTICAS DE LA CARGA ÚTIL EN LA BANDA KA ........................ 227

2 ESCENARIOS PROPUESTOS PARA LA PRESTACIÓN DE SERVICIOS EN LA BANDA KA ............................................................................................................................ 228

2.1 Escenario 1. Plataforma DVB-S2/DVB-RCS ........................................................... 228

2.1.1 Portadoras de distribución. ................................................................................ 228

2.1.2 Portadoras de retorno. ........................................................................................ 234

2.1.3 Disponibilidad total de la plataforma. ............................................................... 235

2.2 Escenario 2. Plataforma con topología híbrida (malla/estrella) ................................ 240

2.2.1 Portadoras de distribución. ................................................................................ 240

2.2.2 Portadoras de retorno punto a telepuerto. .......................................................... 243

2.2.3 Portadoras de retorno punto a punto. ................................................................. 246

2.2.4 Disponibilidad total de la plataforma. ............................................................... 249

3 COMPARACIÓN CON REDES SIMILARES EN BANDA KU .............................. 250

4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................... 251

xiii

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 2.1. Transpondedores en banda C ................................................................................... 21

Tabla 2.2. Transpondedores en banda Ku ................................................................................. 24

Tabla 2.3. Transpondedores en banda Ka ................................................................................. 26

Tabla 3.1. Características de la conexión del servicio de ABA Satelital .................................. 29

Tabla 3.2. Ejemplo de demanda del servicio de ABA Satelital ................................................ 30

Tabla 3.3. Características de la conexión del servicio de POS/ATM/SCADA ........................ 32

Tabla 3.4. Ejemplo de demanda del servicio de POS/ATM/SCADA ...................................... 32

Tabla 3.5. Características de la conexión del servicio de Redes Corporativos......................... 33

Tabla 3.6. Ejemplo de demanda del servicio de Redes Corporativas ....................................... 35

Tabla 3.7. Ejemplo de demanda del servicio de enlaces dedicados.......................................... 36

Tabla 3.8. Características del servicio de datos Fly Away ........................................................ 40

Tabla 3.9. Dimensionamiento de capacidad para servicios de datos de la plataforma DVB-S2/DVB-RCS ............................................................................................................................ 45

Tabla 3.10. Dimensionamiento de capacidad para servicios de telefonía en la plataforma DVB-S2/DVB-RCS ............................................................................................................................ 46

Tabla 3.11. Requerimiento total de capacidad para la plataforma DVB-S2/DVB-RCS .......... 47

Tabla 3.12. Dimensionamiento de capacidad para los servicios de datos sobre la plataforma de topología híbrida ....................................................................................................................... 48

Tabla 3.13. Dimensionamiento de capacidad para servicios de telefonía sobre la plataforma de topología híbrida ....................................................................................................................... 50

Tabla 3.14. Dimensionamiento consolidado de capacidad para la plataforma de topología híbrida ....................................................................................................................................... 50

Tabla 3.15. Dimensionamiento de capacidad plataforma DVB-S2/SCPC TC ......................... 53

Tabla 3.16. Requerimiento de capacidad para señales de vídeo ............................................... 58

Tabla 3.17. Dimensionamiento consolidado de capacidad para la plataforma de distribucón de Televisión MCPC ..................................................................................................................... 58

xiv Tabla 3.18. Características de sistemas de Tx/Rx del Telepuerto BAEMARI que operan con el Satélite Simón Bolívar ............................................................................................................... 62

Tabla 3.19. Características de sistemas de Tx/Rx de la E.T.S “Andrés Bello” que operan con el Satélite Simón Bolívar ............................................................................................................... 63

Tabla 4.1. Parámetros de portadoras DVB-S2 utilizadas .......................................................... 65

Tabla 4.2. Parámetros de portadoras TDMA utilizadas ............................................................ 67

Tabla 4.3. Parámetros de portadoras SCPC TC utilizadas. [10] ................................................ 68

Tabla 4.4. Parámetros de G/T y PIRE utilizados para los cálculos de enlaces ......................... 69

Tabla 4.5. Plataforma DVB-S2/ SCPC TC. Parámetros de enlaces punto a telepuerto [10] .... 74

Tabla 4.6. Plataforma DVB-S2/ SCPC TC. Parámetros de enlaces punto a punto [10] ........... 75

Tabla 4.7. Capacidad requerida para la plataforma DVB-S2/DVB-RCS .................................. 78

Tabla 4.8. Capacidad requerida para la plataforma de topología híbrida .................................. 79

Tabla 4.9. Capacidad requerida para la plataforma DVB-S2/SCPC-TC ................................... 79

Tabla 4.10. Capacidad requerida para servicios Fly Away de audio y vídeo ............................ 80

Tabla 4.11. Características generales de las estaciones remotas ............................................... 85

Tabla 4.12. Costos de terminales (escenarios original y modificado). [11] .............................. 86

Tabla 4.13. Costos de procura de terminales (escenarios original y modificado). [11] ............ 86

Tabla A1.2.1. Aislamiento de polarización de distintos tipos de antenas ............................... 105

Tabla A1.4.1. Coeficientes kH, αH, kV y αV para algunas frecuencias [17] pp. 5 y 6 .......... 116

Tabla A2.1.1. Portadora de 87,12 Mbps hacia estación terrena de 1,2 m ............................... 143

Tabla A2.1.2. Portadora de 87,12 Mbps hacia estación terrena de 1,8 m ............................... 146

Tabla A2.1.3. Portadora de 512 Kbps desde estación terrena de 1,8 m .................................. 149



Tabla A2.2.1. Portadora de 58 Mbps hacia estaciones terrenas con antena de 1,8 m (transpondedor tipo LCTWTA) ............................................................................................... 158

xv Tabla A2.2.2. Portadora de 58 Mbps hacia estaciones terrenas con antena de 2,4 m (transpondedor tipo SSPA) ..................................................................................................... 161

Tabla A2.2.3. Portadora de 58 Mbps hacia estaciones terrenas con antena de 2,4 m (transpondedor tipo LCTWTA) .............................................................................................. 164

Tabla A2.2.4. Portadora de 52,5 Mbps hacia estaciones terrenas con antena de 1,8 m (transpondedor tipo LCTWTA) .............................................................................................. 167

Tabla A2.2.5. Portadora de 2048 Kbps desde estación terrena con antena de 2,4 m (transpodendor tipo SSPA) ..................................................................................................... 170

Tabla A2.2.6. Portadora de 2048 Kbps desde estación terrena con antena de 2,4 m (transpodendor tipo LCTWTA) .............................................................................................. 173

Tabla A2.2.7. Enlace DVB-RCS punto a punto de 512 Kbps entre estaciones terrenas con antenas de 2,4 m ...................................................................................................................... 176

Tabla A2.3.1. Portadora de distribución DVB-S2 de 65,3 Mbps ........................................... 179

Tabla A2.3.2. Portadora de 512 Kbps ..................................................................................... 182

Tabla A2.3.3. Portadora de 1024 Kbps ................................................................................... 185





Tabla A2.3.8. Portadora de 512 Kbps ..................................................................................... 200


Tabla A2.3.10. Portadora de 1536 Kbps ................................................................................. 206

Tabla A2.3.11. Portadora de 2048 Kbps ................................................................................. 209

Tabla A2.4.1. Portadora de Distribución DVB-S2 de 65,3 Mbps .......................................... 212

Tabla A2.5.1. Portadora de vídeo DVB-S2 10 Mbps ............................................................. 215

Tabla A2.5.2. Portadora de retorno DVB-RCS de 2048 Kbps ............................................... 218

Tabla A2.5.3. Portadora de vídeo DVB-S2 10 Mbps ............................................................. 221

xvi Tabla A2.5.4. Portadora de retorno DVB-RCS 2048 Kbps..................................................... 224

Tabla A3.2.1. Portadora DVB-S2 de 64,5 Mbps transmitida hacia estación receptora con antena de 0,9 m de diámetro .................................................................................................... 229


Tabla A3.2.3. Portadora de retorno de 512 Kbps transmitida desde estación remota con antena de 0,9 m de diámetro ............................................................................................................... 235

Tabla A3.2.4. Portadora de retorno de 512 Kbps transmitida desde estación remota con antena de 1,2 m de diámetro ............................................................................................................... 237


Tabla A3.2.6. Portadora DVB-RCS de retorno de 512 Kbps transmitida hacia el telepuerto 244

Tabla A3.2.7. Portadora DVB-RCS de 512 Kbps para enlaces punto a punto ....................... 247

xvii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 Diagrama de bloques de transpondedor no regenerativo [5], Pág. 51 ....................... 8

Figura 1.2. Diagrama de bloques de transpondedor regenerativo [5], Pág. 52 ........................... 8

Figura 1.3. Elementos que intervienen en un enlace satelital ................................................... 10

Figura 2.1. Área de servicio en banda C del Venesat-1. [8] y [9] ............................................ 22

Figura 2.2. Área de servicio en banda Ku (Haz Norte) del Venesat-1. [8] y [9] ...................... 25

Figura 2.3. Área de servicio en banda Ku (Haz Sur) del Venesat-1. [8] y [9].......................... 25

Figura 2.4. Área de servicio en banda Ka del Venesat-1. [8] y [9] .......................................... 26

Figura 3.1. Diagrama descriptivo del producto ABA Satelital ................................................. 28

Figura 3.2. Diagrama descriptivo del producto conectividad de POS/ATM/SCADA ............. 31

Figura 3.3. Diagrama descriptivo del producto de Redes Corporativas ................................... 34

Figura 3.4. Diagrama descriptivo del producto de enlaces dedicados ...................................... 37

Figura 3.5. Diagrama descriptivo del producto de TV Satelital Directa al Hogar ................... 39

Figura 3.6. Diagrama descriptivo del Servicio de Transmisiones Ocasionales (Fly Away) ..... 41

Figura 3.7. Diagrama descriptivo de la plataforma DVB-S2/DVB-RCS ................................. 43

Figura 3.8. Diagrama descriptivo de la plataforma con topología híbrida (malla/estrella) ...... 49

Figura 3.9. Diagrama descriptivo de la plataforma DVB-S2/SCPC TC .................................. 52

Figura 3.10. Diagrama descriptivo de la plataforma de distribución de Televisión MCPC ..... 56

Figura 3.11. Diagrama descriptivo de la solución para servicios Fly Away ............................. 60

Figura 4.1. Estructura de una trama MPEG-2 TS ..................................................................... 65

Figura 4.1. Estructura de la trama DVB-RCS........................................................................... 66

Figura 4.3. Asignación de frecuencias propuesta para los transpondedores en banda C ......... 82

Figura 4.4. Asignación de frecuencias propuesta para transpondedores de Ku1A al Ku2B .... 84

Figura A1.2.1. Patrón de radiación de una antena. Gráfico generado mediante el programa Satmaster Mk 1.4n .................................................................................................................. 101

xviii Figura A1.2.2. Ganancia de una antena en función del desplazamiento angular. Gráfico generado mediante el programa Satmaster Mk 1.4n ............................................................... 101

Figura A1.4.1. Absorción atmosférica en función de la frecuencia. Gráfico generado mediante el programa Satmaster Mk 1.4n ............................................................................................... 110

Figura A1.4.2. Mapa de precipitaciones de América del Sur para R0,01% (en mm/h) [15], Pág. 6 ................................................................................................................................................. 112

Figura A1.4.3. Geometría utilizada en el modelo de cálculo de atenuación por precipitaciones [16], Pág. 6............................................................................................................................... 113

Figura A1.4.4. Altura de la isoterma de 0ºC (en Km) [14], Pág. 2 ......................................... 114

Figura A1.5.1. Definición de la temperatura efectiva de ruido de un elemento de cuatro puertos [18], Pág. 177 .............................................................................................................. 119

Figura A1.5.2. Temperatura de ruido de la antena satelital en función de la frecuencia y la posición orbital [18], Pág. 181................................................................................................. 122

Figura A1.5.3. Modelo ESA/Eutelsat de temperatura de brillo terrestre [18], Pág. 182 ......... 123

Figura A1.5.4. Fuentes de ruido térmico que afectan a una estación terrena, bajo cielo despejado y bajo cielo nublado o con precipitaciones [18], Pág. 182 ..................................... 124

Figura A1.5.5. Temperatura de brillo de cielo despejado en función de la frecuencia y el ángulo de elevación [18], Pág. 183. ......................................................................................... 125

Figura A1.5.6. Temperatura de ruido de varios tipos de antena en función de su ángulo de elevación [18], Pág. 184 .......................................................................................................... 125

Figura A1.5.7. Temperatura de ruido de estación terrena con cielo nublado .......................... 126

Figura A1.5.8. Diagrama del sistema de recepción ................................................................. 127

Figura A1.6.1. Modulaciones de uso común en telecomunicaciones satelitales ..................... 130

Figura A1.6.2. Densidad espectral de potencia relativa de señales moduladas en BPSK, QPSK y M-PSK [19], Pág. 126 .......................................................................................................... 131

Figura A1.7.1. Diagrama de enlace satelital ............................................................................ 135

Figura A1.7.2. Cuadro sinóptico de parámetros del enlace satelital [20] ................................ 136

Figura A1.7.3. IBO vs OBO para una y múltiples portadoras [21], Pág. 328 ......................... 138

xix

LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

(C/I)cc Relación de señal a interferencia co-canal

(C/I)im Relación de señal a interferencia de intermodulación

(C/I)xp Relación de señal a interferencia de polarización cruzada

ABA Acceso de Banda Ancha

Ae Superficie efectiva de una antena ASI Adjacent Satellite Interference

ATM Automated Teller Machine AVC Advanced Video Coding

B Ancho de banda de ruido Basig Ancho de banda asignado

Bocc Ancho de banda ocupado c Velocidad de la luz

C/ASI Relación de señal a interferencia de satélite adyacente

C/Ndn Relación de señal a ruido de bajada

C/Nup Relación de señal a ruido de subida

CAS Conditional Access System

CR Composite Rate d Diámetro de antena

dB Decibelio DRM Digital Rights Management

EPG Electronic Programing Guide E.T.S. Estación Terrena Satelital

f Frecuencia FEC Forward Error Correction

FOB Free On Board G/TES Figura de mérito de estación terrena

G/Tsat Figura de mérito del satélite G1m2 Ganancia de antena parabólica con área de 1 m2

GHz Gigahercio GRx Ganancia de antena receptora

GS Paso de ajuste del transpondedor GTx Ganancia de antena transmisora

HD High Definition HPA High Power Amplifier

Hz Hercio IBO Input Back Off

IF Frecuencia intermedia IR Information Rate

IRD Integrated Receiver-Decoder ISI Inter Symbolic Interference

Kbps Kilobits por segundo Km Kilómetro

LCTWTA Linearized Channel TWTA Ldn Pérdida de espacio libre de bajada

LNA Low Noise Amplifier LNB Low Noise Block

Lup Pérdida de espacio libre de subida

m Metro

xx M-APSK M-ary Amplitude and Phase-Shift

Keying

Mbps Megabits por segundo

Mdn Margen de enlace de bajada MHz Megahercio

M-PSK M-ary Phase-Shift Keying Mup Margen de enlace de subida

nslots Número de ranuras de trama TDMA

OBO Output Back Off

PFD Power Flux Density PIREdn Potencia isotrópica radiada equivalente de bajada

PIREup Potencia isotrópica radiada equivalente de subida

POS Point Of Sale

PRx Potencia recibida PTx Potencia transmitida

RF Radiofrecuencia Rx Recepción

SCADA Supervisory Control And Data

Acquisition SCPC Single Channel Per Carrier

SD Standard Definition SFD Saturation Flux Density

SR Symbol Rate sr Estereorradían

SSPA Solid State Power Amplifier TA Temperatura de ruido de la antena

TC Turbocódigo TR Transmition Rate

TS Transport Stream Ts Duración de símbolo

Tsyst Temperatura de ruido del sistema TVRO TV Receive – Only

TWTA Travelling Wave Tube Amplifier Tx Transmisión

U/C Up Converter UIT Unión Internacional de Telecomunicaciones

UPC Uplink Power Controller W Vatio

Xdr Transpondedor XPI Cross Polarization Interference

α Factor de Roll-off βdn Ventaja geográfica de bajada

βup Ventaja geográfica de subida η Eficienncia de antena

θ3dB Ancho del haz λ Longitud de onda

1

INTRODUCCIÓN

El primer satélite comercial de comunicaciones, el Telstar 1, fue puesto en órbita el 10 de

junio de 1.962. Tan sólo 8 años más tarde, el 29 de Noviembre de 1.970, Venezuela se

incorpora al mundo de las telecomunicaciones satelitales con la puesta en funcionamiento la

Estación Terrena de Satélites “Andrés Bello”, ubicada en Camatagua, Estado Aragua, y desde

entonces éstas han sido de gran importancia en el país: desde la prestación de servicios de

interconexiones internacional hasta los servicios de televisión por suscripción en el hogar,

pasando por la distribución de señales de radio y televisión a nivel nacional y la prestación de

servicios de conectividad, telefonía y datos en las comunidades más apartadas.

En octubre de 2.009, con la entrada en operación del VENESAT-1, nuestro país entra en

una nueva etapa en lo que se refiere a las comunicaciones satelitales, pues el Estado

venezolano pasa de ser un arrendatario de capacidad satelital a operar una red satelital propia a

través de la Agencia Bolivariana para Actividades Espaciales (ABAE), encargada del control

del satélite, y de la Compañía Anónima Nacional Teléfonos de Venezuela (CANTV),

encargada de las plataformas de telecomunicaciones que permiten aprovecharlo.

CANTV ha venido impulsando diversos proyectos de inclusión y democratización del

acceso a las telecomunicaciones utilizando las capacidades del VENESAT-1, utilizando para

ello un conjunto de plataformas de telecomunicaciones que le permiten ofrecer diversas

soluciones de conectividad de voz, datos y vídeo tanto para el sector de empresas e

instituciones públicas como para los usuarios domésticos. El objetivo principal de este trabajo

es presentar las consideraciones y criterios técnicos utilizados en CANTV para el diseño y

dimensionamiento de dichas plataformas. Para lograr este fin, en este trabajo se establecieron

también los siguientes objetivos específicos:

• Determinar los tipos de servicios satelitales requeridos, sus características generales y la

demanda modelo para cada uno de dichos servicios. En este particular es necesario señalar

que, si bien los planes de servicios presentados a lo largo de este trabajo se corresponden

2

con los ofrecidos por CANTV, por razones de confidencialidad las demandas indicadas

para los distintos tipos de servicio pudieran no compaginarse con la realidad.

• Definir la estructura y características generales de las distintas plataformas destinadas a la

prestación de dichos servicios.

• Con base a la demanda de servicios planteada, determinar las capacidades requeridas por

cada una de las plataformas propuestas.

• Determinar las características técnicas de los terminales de cliente y de los enlaces

satelitales a ser utilizados para la prestación de dichos servicios.

• Diseñar el plan de asignación de frecuencias a implementar en el satélite VENESAT-1

para la puesta en operación de las plataformas propuestas.

El contenido de este trabajo se encuentra organizado de la siguiente manera:

• CAPÍTULO I. Satélites de Telecomunicaciones: Este capítulo busca ofrecer una visión

general sobre las comunicaciones satelitales, la estructura y el funcionamiento de un

satélite de comunicaciones, la estructura de un enlace satelital y los factores que influyen

su funcionamiento.

• CAPÍTULO II. El Satélite Simón Bolívar (VENESAT-1): En este capítulo se detallan las

características técnicas del Satélite Simón Bolívar: su estructura, áreas de servicio y

frecuencias de operación.

• CAPÍTULO III. Requerimientos Técnicos y Solución Técnica Propuesta: Este capítulo

presenta los distintos escenarios referenciales de necesidades de servicio y describe las

distintas plataformas que permitirían satisfacer dichos requerimientos.

• CAPÍTULO IV. Dimensionamiento de Enlaces Satelitales: Este capítulo muestra el diseño

de los enlaces satelitales, las características de las estaciones terrenas a utilizar, y los

planes de frecuencia que permitirían la puesta en operación de las plataformas propuestas

en el capítulo anterior.

3 • CAPÍTULO V. Conclusiones y Recomendaciones: Este capítulo presenta las conclusiones

del proyecto, y plantea una serie de recomendaciones a fines de mejorar el desarrollo del

mismo.

Con el fin de complementar los contenidos abarcados en dichas secciones, en este trabajo

se incluyen además tres anexos informativos, a saber:

• ANEXO 1. El Enlace Satelital: En él se profundiza en la descripción de los enlaces

satelitales así como en las fórmulas utilizadas para la elaboración de los cálculos de enlace

o Link Budgets que permiten predecir su funcionamiento.

• ANEXO 2. Cálculos de Enlace: Este anexo reúne los cálculos de enlace utilizados para

dimensionar los enlaces satelitales presentados en el Capítulo IV.

• ANEXO 3. Usos Potenciales para la Capacidad Disponible en Banda Ka: En él se evalúan

posibles aplicaciones para la capacidad en banda Ka con que cuenta el Satélite Simón

Bolívar.

4

CAPÍTULO I

SATÉLITES DE TELECOMUNICACIONES

1.1. Satélite: Definición

En el campo aeroespacial se define como satélites artificiales a aquellos objetos colocados

en órbita como consecuencia de la acción humana. Los satélites artificiales son dispositivos

fabricados por el hombre para cubrir una amplia gama de funciones: de observación

astronómica, observación terrestre (meteorológica, cartográfica, medioambiental, etc.), de

navegación, de reconocimiento, de comunicaciones, estaciones espaciales, entre otras.

En el caso de los satélites de comunicación, tres de sus principales características son el

tipo de órbita en la que se ubican (a su vez clasificadas de acuerdo a la distancia del aparato

con respecto a la superficie terrestre y su posición respecto al Plano Ecuatorial del planeta), el

tipo de carga útil que manejan y las bandas de frecuencia en que operan. A continuación se

describe en mayor detalle cada una de ellas.

1.2. Tipos de órbita

Los tipos de órbita describen la forma en la que el satélite se desplaza en torno a la

superficie terrestre. A su vez, existen dos formas de clasificar dichas órbitas. La primera de

ellas se refiere a la distancia del aparato con respecto a la superficie terrestre. Es así como

tenemos satélites de órbitas terrestre baja, terrestre media, geosíncrona y geoestacionaria. Si

la clasificación se realiza según el plano orbital que ocupan con respecto al plano ecuatorial,

tenemos satélites de órbita ecuatorial, polar e inclinada. A continuación se explica cada una de

ellas.

5 1.2.1. Satélites de Órbita Terrestre Baja (LEO, Low Earth Orbit)

Ubicados a una distancia de entre 200 y 2.000 Km de la superficie terrestre, estos aparatos

orbitan la tierra entre 11 y 16 veces por día a velocidades de entre 25.000 y 28.000 Km/h. Esta

clase de órbitas es utilizada principalmente por satélites de observación terrestre. Asimismo,

en esta clase de órbitas se han desarrollado la mayor parte de las misiones espaciales

tripuladas (con la excepción del programa Apolo), incluyendo la operación de las estaciones

espaciales Skylab (norteamericana, 1973 - 1979), MIR (soviética / rusa, 1986 - 2001) y la

Estación Espacial Internacional (cuya construcción se inició en 1998 y se espera culmine en el

año 2012). [1]

1.2.2. Satélites de Órbita Terrestre Media (MEO, Medium Earth Orbit)

En el sentido más estricto, se define como Satélite de Órbita Terrestre Media a todo

aparato ubicado en la franja por encima de los 2.000 Km y por debajo de los 35.786 Km de

altitud, sin embargo típicamente estos aparatos son colocados a una distancia de entre 10.000 y

20.000 Km de la superficie terrestre, lo que les permite realizar entre dos y cuatro órbitas

diarias a velocidades de entre 14.000 y 18.000 Km/h. Esta clase de órbita se utiliza

principalmente para el establecimiento de sistemas de navegación como el Sistema de

Posicionamiento Global (GPS, Global Positioning System) y los sistemas Glonass (ruso) y

Galileo (europeo, actualmente en desarrollo), así como para sistemas de comunicación con

cobertura en las zonas polares.

1.2.3. Satélites de Órbita Geosíncrona

Esta clase de satélites dan una vuelta por día en torno al planeta Tierra. Para ello se ubican

a una distancia de aproximadamente 35.786 Km de la superficie terrestre (equivalentes a 42

164,2 Km desde el centro de la Tierra) y se desplazan a una velocidad de 11.038,6 Km/h.

1.2.4. Satélites de Órbita Geoestacionaria (GEO, Geosynchronous Equatorial Orbit)

Los satélites en órbita geoestacionaria son satélites que se ubican en una órbita

geosíncrona con inclinación de 0º respecto al plano ecuatorial. Al moverse con una velocidad

angular similar a la de la Tierra, esta clase de aparatos se ven desde la superficie de la misma

6 como un punto fijo en el espacio. Debido a esto esta órbita se utiliza principalmente para

sistemas de telecomunicación, ya que las antenas en Tierra no requieren contar con sistemas

de seguimiento para perseguir el movimiento del satélite, sino que por este verse como un

punto fijo en el firmamento, sólo deben ser apuntadas hacia dicho punto.

1.2.5. Satélite de Órbita Ecuatorial

Los aparatos que caen dentro de esta categoría se ubican en órbitas con inclinación

respecto al plano ecuatorial de 0º (en el caso que su desplazamiento sea con la misma

dirección de rotación de la Tierra o pregrado) o de 180º (cuando su desplazamiento es en

dirección opuesta a la de la rotación de la Tierra o retrógrado). El ejemplo clásico de la órbita

ecuatorial lo constituyen los satélites geoestacionarios, que, al estar ubicados en el

denominado Cinturón de Clark (la franja orbital ubicada en el plano ecuatorial a una distancia

de aproximadamente 35.786 Km de la superficie terrestre, lo que permite que su periodo

orbital sea similar al periodo de rotación de la Tierra) y desplazarse en el mismo sentido de la

rotación del planeta, vistos desde la superficie terrestre aparecen como un punto fijo en el

espacio. [2]

1.2.6. Satélite de Órbita Polar

Esta clase de satélites se colocan en órbitas cercanas a 90º respecto al plano ecuatorial, es

decir, su desplazamiento va paralelo (o casi paralelo) a los meridianos terrestres. Los satélites

de órbita Polar son comúnmente utilizados para cartografía, observación terrestre,

climatológica y reconocimiento. Asimismo, la constelación de satélites Iridium opera

utilizando órbita Polar.

1.2.7. Satélite de Órbita Inclinada

Presenta un ángulo inclinado respecto al plano ecuatorial. Un ejemplo clásico de satélites

de órbita inclinada lo constituyen los satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS,

Global Positioning System) el cual para marzo de 2008 la estaba conformada por una flota de

31 satélites operativos y dos adicionales para atención de fallas. En su configuración original

un total de veinticuatro satélites orbitando a una altura aproximada 20.200 Km, los cuales

7 estarían distribuidos en seis planos orbitales (cuatro aparatos por cada plano orbital). Dichos

planos orbitales tienen una inclinación de aproximadamente 55º con ascensión derecha

respecto al plano ecuatorial y están separados entre sí 60 grados, lo que permitiría que un

mínimo de seis satélites sean visibles desde cualquier punto de la superficie terrestre. [3].

Otro ejemplo lo constituyen los aparatos de comunicaciones militares de la serie Molniya,

que operaban utilizando órbitas elípticas excéntricas con una inclinación de +63,4º respecto al

plano ecuatorial y contaban con un periodo orbital de aproximadamente 12 horas. La

excentricidad de la órbita permitía mantener la cobertura del satélite sobre el Polo Norte del

planeta por extensos periodos de tiempo, algo que no es posible lograr utilizando satélites

geoestacionarios [4].

1.3. Tipos de carga útil

Otra forma de clasificar a los satélites es de acuerdo al tipo de carga útil que poseen. La

carga útil es el motivo de ser de los satélites, y en el caso de los satélites de

telecomunicaciones, esta consiste en el equipamiento encargado del manejo de la información

desde y hacia las estaciones terrenas.

La carga útil de los satélites de telecomunicaciones está conformada por dos elementos

principales: las antenas y los transpondedores. Las antenas se encargan de recibir las señales

provenientes de la superficie terrestre y, una vez que han sido procesadas, de enviarlas

nuevamente hacia la Tierra. Por su parte, los transpondedores se encargan de procesar las

señales captadas por las antenas.

Existen dos tipos de satélites, a saber: los Bent Pipe (de tubería doblada), caracterizados

por utilizar transpondedores no regenerativos, y los que realizan procesamiento a bordo (OBP,

On Board Processing), que utilizan transpondedores regenerativos.

Los satélites Bent Pipe son la clase más común de satélite. Se caracterizan por utilizar

transpondedores no regenerativos, cuyo diagrama general se muestra en la Figura 1.1. Esta

clase de dispositivos reciben a través de una antena receptora las señales provenientes de la

superficie terrestre. Dichas señales pasan a través de un bloque amplificador de bajo ruido y

8 por un circuito que mediante un oscilador local modifica baja la señal recibida desde las

frecuencias de recepción hasta las frecuencias de transmisión. Finalmente la señal recibida se

pasa por una etapa de filtrado y amplificación para ser retransmitida hacia la Tierra.

Figura 1.1 Diagrama de bloques de transpondedor no regenerativo [5], Pág. 51

Por su parte los satélites OBP realizan un procesamiento de señales más allá de la

amplificación, filtrado y modificación de frecuencia que realizan los transpondedores de los

satélites Bent Pipe. Dicho procesamiento pasa por la recepción, conversión a banda base,

demodulación y decodificación de la señal proveniente de Tierra, procesamiento de la

información recibida (para fines de enrutamiento, multiplexado, etc.) y codificación,

modulación y transmisión de la señal procesada. En la Figura 1.2 se presenta un diagrama de

bloques de un transpondedor regenerativo que recibe desde la superficie terrestre señales

FDMA y las procesa para retransmitirlas hacia la superficie mediante tramas TDMA.

Figura 1.2. Diagrama de bloques de transpondedor regenerativo [5], Pág. 52

Las dos ventajas primordiales que tienen los satélites OBP son que permiten reducir los

efectos del ruido y la interferencia del tramo de subida, ya que la señal es recuperada a bordo

LNA

Oscilador

localFiltro

EntradaMux

Entrada

Drive Amp HPA Mux

Salida

Filtro

Salida

OMT

H

V

OMT

V

H

Hacia canales

polarización B

Desde canales

polarización B

Hacia otros

transpondedores

Desde otros

transpondedores

Antena Rx Antena Tx

9 del aparato, y que al contar con capacidad para enrutamiento de tráfico, permiten eliminar el

doble salto en las comunicaciones satelitales. Sin embargo también presentan dos desventajas:

la primera es el mayor costo del satélite al requerirse el uso de transpondedores de mayor

complejidad técnica, y la segunda es el incremento del riesgo de falla ya que el sistema de

procesamiento de señales es un componente crítico cuya avería es capaz de inutilizar el

aparato.

1.4. El enlace satelital

En la Figura 1.3 se presenta el diagrama de un enlace satelital considerando los distintos

factores a ser tomados en cuenta para su diseño. En dicho diagrama podemos observar que el

enlace satelital es básicamente un enlace de microondas conformado por una estación terrena

transmisora, un satélite que se comporta como una estación repetidora, y una estación terrena

receptora, por lo que su diseño se basa en los conceptos utilizados para los enlaces de

microondas con línea de vista directa. Entre las consideraciones que deben ser tomadas para el

diseño de un enlace satelital tenemos lo siguientes puntos, que se profundizan en el Anexo 1

de este trabajo:

1.4.1. Características de la señal a transmitir

La información a ser transmitida debe ser procesada previamente en la estación terrena

transmisora para adecuarla al transporte vía satélite. Para ello aplica una serie de mecanismos

que involucran su división en bloques de de características definidas, inclusión de datos

adicionales para agregarle redundancia, y su traducción a símbolos eléctricos que luego son

convertidos en señales radioeléctricas con un ancho de banda determinado. La señal a

transmitir se caracteriza por los siguientes parámetros fundamentales (para mayor detalle

refiérase al Anexo 1, sección 6):

1.4.1.1. Tasa de información (IR, Information Rate)

Es la velocidad a la que la información a ser transmitida es entregada al sistema de

comunicaciones satelitales.

10

Figura 1.3. Elementos que intervienen en un enlace satelital

1.4.1.2. Datos auxiliares (OH, Overhead)

Son los bits adicionales que se le son agregados a la información que va a ser transmitida

para indicarle al lado receptor la manera de procesarla.

1.4.1.3. Corrección de Errores desde el origen (FEC, Forward Error Correction)

Antes de modular la señal, se procede a agregarle bits adicionales de redundancia para

corregir errores del lado remoto. A este proceso se le denomina Corrección de Errores desde el

Origen. El parámetro que indica el nivel de redundancia incorporado a la señal se denomina

Satélite

Estación

terrena

transmisora

Estación

terrena

receptora

Atenuación por

fenómenos atmosféricos

Atenuación por

fenómenos atmosféricos

Parámetros de Recepción:

PFD, G/T, IBO

Parámetros de Transmisión:

PIRE, OBO

Parámetros de transmisión:

GTx, PIRE, B, α

Parámetros de señal:

IR, OH, Modulación, FEC, SR

Parámetros de recepción:

G/T, C/(N+I), Eb/(No+Io)

Interferencia de subida:

Co-canal

De polarización cruzada

De intermodulación

De satélites adyacentes

Interferencia de bajada:

Co-canal

De polarización cruzada

De intermodulación

De satélites adyacentes

Información a

ser transmitidaInformación

recibida

11 FEC, y equivale a la cantidad de bits de información enviados dividida entre la cantidad total

de bits enviados (bits de datos + bits de redundancia).

1.4.1.4. Modulación

La señal digital a ser transmitida está compuesta por una corriente de bits. Estos bits son

transformados por medio de la modulación en símbolos eléctricos, donde cada símbolo puede

representar a un número de bits consecutivos tomados del flujo de entrada.

Los esquemas de modulación se caracterizan por el número M de estados distintos que un

símbolo puede adquirir. Cada uno de estos estados representa a una secuencia específica de

bits, cuya longitud m está determinada por la ecuación (1.1):

(1.1)

En líneas generales, para las telecomunicaciones satelitales se utilizan modulaciones del

tipo M-PSK (los símbolos difieren entre sí únicamente por su fase) y M-APSK (los símbolos

difieren entre sí por amplitud y por fase).

1.4.1.5. Tasa de símbolos (SR, Symbol Rate)

Tras la modulación el flujo de datos se transforma en un flujo de símbolos cuya velocidad

se encuentra asociada directamente a los parámetros anteriormente descritos mediante la

ecuación (1.2):

(1.2)

1.4.2. Parámetros de transmisión

La estación terrena transforma el flujo de símbolos que contiene la señal digital en una

señal radioeléctrica que es transmitida hacia el satélite. En este proceso es necesario considerar

los siguientes parámetros:

12 1.4.2.1. Ganancia de la antena transmisora (GTx)

La ganancia de una antena es la razón entre la potencia irradiada o recibida por unidad de

ángulo sólido en una dirección determinada y la potencia radiada o recibida por unidad de

ángulo sólido de una antena isotrópica alimentada con la misma potencia.

Comúnmente en las comunicaciones con satélites geoestacionarios se utilizan estaciones

terrenas equipadas con antenas parabólicas. Una antena parabólica se caracteriza porque su

superficie reflectante está conformada por una sección de un paraboloide de revolución. Esta

superficie le permite capturar las señales radioeléctricas en su superficie y concentrarlas en el

punto correspondiente al foco de la parábola.

La ganancia de una antena parabólica se obtiene (expresada en dB) a partir de la ecuación

(1.3):

20,4 20 ! 20 "# 10 % (1.3)

Donde f corresponde a la frecuencia de la señal expresada en gigahercios, d al diámetro de

la antena expresado en metros, y η al factor de eficiencia de la antena, que siempre es inferior

a la unidad y que se encuentra típicamente entre 55% y 75% (para mayor detalle refiérase al

Anexo 1, sección 2).

1.4.2.2. Potencia isotrópica radiada equivalente (PIRE)

Se define como PIRE la cantidad de potencia que una antena isotrópica tendría que emitir

para producir la densidad pico de potencia observada en la dirección de ganancia máxima de

una antena. La PIRE se obtiene al multiplicar la potencia pi entregada por el transmisor a la

antena por su ganancia gTx, quedando definida por la ecuación (1.4), convertida a dB:

& 10 '( &( (1.4)

13 1.4.2.3. Ancho de banda de ruido (B) y factor de roll-off (α)

Si se elabora un diagrama de densidad de potencia en función de la frecuencia para

modulaciones M-PSK y M-APSK es posible observar que los diagramas presentan un lóbulo

principal en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal, y una serie de

lóbulos laterales. Para limitar el efecto de interferencia intersimbólica (ISI, Inter-Symbolic

Interference) que una portadora puede generar sobre otra portadora adyacente, dicha portadora

es filtrada, tanto en la estación terrena transmisora como en la receptora.

Teóricamente, para eliminar la ISI se debe utilizar un filtro pasabanda rectangular, cuyo

ancho de banda es el ancho de banda de Nyquist, o ancho de banda de ruido de la portadora

(B), que viene dado por la ecuación (1.5):

) 1/+, (1.5)

Donde Ts representa la duración de un símbolo.

Sin embargo, como en la práctica no existe un filtro pasabanda con cambios de

comportamiento instantáneo, se utilizan filtros de coseno alzado, que reducen

significativamente la ISI, al costo de utilizar un ancho de banda mayor al de Nyquist. Dicho

ancho de banda depende del factor de roll-off del filtro (α). Considerando dicho factor, el

ancho de banda ocupado (Bocc) por la portadora se obtendría a través de la ecuación (1.6):

)-.. 1 / ) 1 /+, (1.6)

1.4.3. Parámetros de recepción y transmisión del satélite

El satélite recibe la señal transmitida desde la estación terrena, la procesa y la retransmite

hacia la superficie terrestre. A continuación se describen brevemente los principales

parámetros de recepción y transmisión de un satélite. Para una descripción más detallada

refiérase al Anexo 1, secciones 7.2 y 7.3

14 1.4.3.1. Parámetros de recepción del satélite

Los principales parámetros de recepción del satélite son su figura de mérito (G/T),

densidad de flujo de saturación (SFD, Saturation Flux Density), densidad de flujo de potencia

(PFD, Power Flux Density) y Back-Off de Entrada (IBO, Input Back-Off)

La SFD es el nivel de densidad de flujo que debe tener la señal recibida por el satélite para

que éste alcance su máxima PIRE de transmisión (PIRE de saturación). Sin embargo, como los

transpondedores no tienen un comportamiento completamente lineal, se trabaja con una

densidad de flujo de potencia PFD menor para mantenerse en la región lineal de operación. La

diferencia entre la PFD y la SFD se denomina Back-Off de Entrada (IBO, Input Back-Off).

La figura de mérito (G/T), por su parte, es la relación entre la ganancia de la antena

receptora del satélite y su temperatura de ruido. La ganancia de la antena no es uniforme: es

máxima en el centro del haz y se va reduciendo a medida que el ángulo de apuntamiento se

aleja de este, de manera que el requerimiento de PFD es mayor para las remotas que están más

lejos del centro del haz.

1.4.3.2. Parámetros de transmisión del satélite

El satélite puede transmitir con una PIRE máxima, denominada PIRE de saturación, que

se alcanza cuando la densidad de flujo de potencia de las señales recibidas es equivalente a la

SFD. Sin embargo, su comportamiento no lineal hace que las señales recibidas deban estar por

debajo de la SFD, lo que provoca que se transmita con un nivel de PIRE inferior, denominado

PIRE de operación. La diferencia entre esta y la PIRE de saturación se denomina Back-Off de

Salida (OBO, Output Back-Off).

1.4.4. Trayectos de subida y de bajada

Para llegar al satélite, la señal transmitida por la estación terrena recorre un trayecto de

varios miles de kilómetros, a lo largo del que atraviesa las diversas capas de la atmósfera y

sufre atenuación. Igualmente ocurre con las señales enviadas desde el satélite hacia la

superficie terrestre. En su trayecto de subida y de bajada, las señales sufren dos tipos de

atenuación: atenuación en espacio libre y atenuación por fenómenos atmosféricos.

15 1.4.4.1. Atenuación en espacio libre

Al propagarse en el espacio libre, el nivel de atenuación de una señal radioeléctrica es

proporcional al cuadrado de su frecuencia y de la distancia recorrida por esta. Es posible

calcular el nivel de atenuación de la señal mediante la ecuación (1.7):

0 92,45 20 34# 20 ! (1.7)

Donde L corresponde a la atenuación de la señal expresada en decibelios, r corresponde a

la distancia en kilómetros recorrida por dicha señal, y f corresponde a la frecuencia en

gigahercios de la señal transmitida (ver Anexo 1, sección 3).

1.4.4.2. Atenuación por fenómenos atmosféricos

Además de las pérdidas de espacio libre, las diversas capas de la atmósfera atenúan las

señales radioeléctricas que se propagan a través de ellas. En el rango de frecuencias que va de

1 GHz a 30 GHz, la mayor parte del efecto de atenuación en la atmósfera se debe a dos de sus

regiones: la tropósfera, que va desde la superficie terrestre hasta una altitud de

aproximadamente 15 Km, y la ionósfera, ubicada entre los 70 Km y los 1000 Km por encima

del nivel del suelo.

En la Recomendación UIT-R P.618-10 se aborda una serie de métodos para calcular el

nivel de pérdidas que sufre una señal radioeléctrica que se propaga a través de la atmósfera,

que, entre otros fenómenos atmosféricos incluye el efecto de: atenuación por precipitaciones,

absorción por gases atmosféricos, atenuación por nubes y niebla, atenuación por tormentas de

arena, centelleo ionosférico y rotación de Faraday (mayor detalle en el Anexo 1, sección 4).

1.4.5. Parámetros de recepción en tierra

Tras recorrer el trayecto de bajada, las señales provenientes del satélite son captadas por

la estación terrena receptora, que se encargan de procesarlas para recuperar la información

enviada por la estación terrena transmisora. Los parámetros fundamentales a ser considerados

en este proceso son los siguientes:

16 1.4.5.1. Figura de mérito de la estación terrena (G/T)

La figura de mérito (G/T) de la estación terrena es la relación entre la ganancia de la

antena receptora y la temperatura de ruido del sistema de recepción. Esta última se ve afectada

no solo por las características de la antena y los componentes del sistema de recepción, sino

por el entorno de la estación terrena, debido a que, tanto el suelo como las nubes de lluvia son

capaces de absorber radiación y por lo tanto se comportan como cuerpos radiantes y fuentes de

ruido térmico (ver Anexo 1, sección 5).

1.4.5.2. Relación de nivel de señal a nivel de ruido e interferencia C/(N+I)

La estación terrena receptora no capta únicamente la señal proveniente del satélite.

También recibe ruido e interferencia proveniente de diversas fuentes. Para poder determinar la

calidad de la señal recibida en función a los niveles de ruido e interferencia captados por el

sistema, se utiliza la relación C/(N+I).

1.4.5.3. Relación de nivel de energía de bit a densidad de ruido e interferencia

Eb/(No+Io)

Para recuperar la información transmitida, se debe alcanzar cierta relación de nivel de

energía de bit a nivel de ruido, determinada por las características de la señal transmitida y de

los equipos receptores.

1.4.6. Fuentes de interferencia

Tanto el satélite como la estación terrena receptora captan, además de la señal deseada,

múltiples señales no deseadas que afectan la calidad de la señal recibida. Entre ellas tenemos:

1.4.6.1. Interferencia co-canal

La interferencia co-canal es causada por portadoras en el mismo satélite a la misma

frecuencia separadas espacialmente, por ejemplo, entre dos haces de cobertura separados

geográficamente. En este escenario, las interferencias en el trayecto de subida se deberían a

que las transmisiones hechas por una estación terrena de un haz serían captadas en el satélite

17 no solo por la antena correspondiente a dicho haz de cobertura, sino por los lóbulos laterales

de la antena del otro haz. Por su parte las interferencias en el trayecto de bajada se deberían a

que una estación terrena receptora captaría tanto la señal satelital correspondiente a su haz de

cobertura como la porción de la señal radiada por los lóbulos laterales de la antena del satélite

que cubre el otro haz (ver Anexo 1, sección 7.6).

1.4.6.2. Interferencia de polarización cruzada

La interferencia de polarización cruzada es causada por dos señales a la misma frecuencia

separadas en polarización. Considerando que las antenas (tanto de las estaciones terrenas

como del satélite) no son perfectas, aunque la mayor parte de la potencia transmitida o

recibida viaja en una polarización, una parte de esta viaja en la polarización contraria e

interfiere las señales deseadas en esta última. A esto se añade el efecto de despolarización que

sufren las señales al pasar a través de la atmósfera (ver Anexo 1, sección 7.6).

1.4.6.3. Interferencia de intermodulación

Cuando un amplificador, bien sea el de la estación terrena, o bien sea el del

transpondedor, maneja múltiples portadoras, se produce un efecto de interferencia mutua entre

ellas debido a los lóbulos laterales que poseen, que no son completamente eliminados por los

filtros en el lado de transmisión. Dicho efecto se denomina interferencia de intermodulación

(ver Anexo 1, sección 7.5).

1.4.6.4. Interferencia provocada por satélites adyacentes (ASI, Adjacent Satellite

Interference)

Otro factor que afecta la calidad de los enlaces satelitales es la interferencia provocada por

otras redes satelitales operando en las mismas frecuencias que la propia, cuyo efecto se

evidencia tanto en el tramo de subida como en el tramo de bajada. En el tramo de subida es

causada por los lóbulos laterales de las estaciones terrenas de la red interferente que llegan al

satélite, mientras que en el tramo de bajada los lóbulos laterales de las propias estaciones

terrenas captan las señales provenientes del satélite interferente, afectando el desempeño del

sistema (ver Anexo 1, sección 7.7).

18

CAPÍTULO II

EL SATÉLITE SIMÓN BOLÍVAR (VENESAT-1)

El Satélite Simón Bolívar fue construido en el marco del contrato suscrito entre el

Ministerio del Poder Popular para la Ciencia y la Tecnología y la República Popular de China

el primero de noviembre del año 2005. El aparato fue fabricado por la empresa China Great

Wall Industry Corporation (CGWIC), parte de la Corporación de Ciencia y Tecnología

Aeroespacial de China (CASC).

El satélite se encuentra ubicado en la órbita geoestacionaria 78º Oeste, la cual está

registrada ante la Unión Internacional de Telecomunicaciones a nombre de la República

Oriental del Uruguay [6] [7], y que es aprovechada por el Estado Venezolano en el marco de

acuerdo suscrito entre la República Bolivariana de Venezuela y la República Oriental del

Uruguay para el uso de dicha posición orbital de fecha 14 de marzo del año 2006.

Tras un proceso de diseño y fabricación que tomó cerca de tres años, el aparato fue

puesto en órbita el 29 de octubre del año 2008 desde el centro de lanzamiento de satélites de

Xichang, en la República Popular de China, y entregado formalmente al Estado Venezolano el

10 de enero de 2009.

Con la puesta en órbita del Satélite Simón Bolívar el Gobierno Bolivariano busca alcanzar

los siguientes objetivos estratégicos:

• Llevar las telecomunicaciones a todos los rincones del país

• Servir como herramienta de integración regional

• Utilizar el espacio ultraterreno con fines pacíficos

19 2.1. Descripción del Satélite Simón Bolívar

El Satélite Simón Bolívar es un satélite de órbita geoestacionaria diseñado para prestar

una amplia gama de servicios de telecomunicaciones, entre los que se cuentan la transmisión

de señales de voz, datos y vídeo, el acceso a los servicios de internet de banda ancha, telefonía

IP, televisión directa al hogar (DTH, Direct To Home), difusión de señales de TV y radio,

establecimiento de redes VSAT, entre otros.

En cuanto a su estructura física, el satélite tiene un peso total de 5.100 Kg, y cuenta con

un sistema de estabilización tri-axial y un sistema de propulsión bipropelente. Fue construido

basado en el bus DFH-4 (Dong Fang Hong-4), diseñado por la CASC, para la operación de

aparatos con capacidades en banda C, Ku y Ka. Su vida útil estimada es de al menos quince

años.

El Satélite Simón Bolívar utiliza tres bandas de frecuencias, a saber: Banda C (6 GHz / 4

GHz), Banda Ku (14 GHz / 11 GHz) y Banda Ka (30 GHz / 20 GHz). Para ello cuenta con un

sistema de antenas conformado por:

• Una antena offset con doble sistema de alimentación y reflector parabólico de 1,6 m de

diámetro para señales en banda C.

• Una antena gregoriana desplegable con reflector elíptico de 2,8 m x 2,0 m para señales en

banda Ku (Antena Oeste).

• Una antena gregoriana desplegable con reflector elíptico de 3,0 m x 2,2 m para señales en

banda Ku (Antena Este).

• Una antena gregoriana con reflector parabólico de 1,0 m de diámetro para señales en

banda Ka.

La carga útil del Satélite Simón Bolívar está conformada por transpondedores no

regenerativos (Bent Pipe). Considerando que la banda C estándar abarca 575 MHz (5.850

MHz – 6.425 MHz / 3.625 MHz – 4.200 MHz) y que la banda Ku estándar abarca 500 MHz

(14,0 GHz – 14,5 GHz / 11,7 GHz – 12,2 GHz), el Satélite Simón Bolívar puede ser

20 considerado como un aparato de mediana capacidad, pues utiliza poco más de la mitad del

espectro disponible en estas bandas. A continuación se procede a describirla en mayor detalle.

2.2. Carga útil del Satélite Simón Bolívar

2.2.1. Capacidad en Banda C

La capacidad en banda C del Satélite Simón Bolívar es de 504 MHz, distribuidos en

catorce transpondedores no regenerativos de 36 MHz cada uno. Dichos transpondedores son

de dos tipos:

• De tecnología LCTWTA: con una potencia de transmisión de 60 W c/u, estos

transpondedores permiten al satélite ofrecer una PIRE de hasta 40 dBW. La carga útil del

Satélite Simón Bolívar incluye diez transpondedores de este tipo: ocho activos y dos de

redundancia, estos últimos para cubrir las fallas que se puedan presentar a lo largo de los

15 años de vida útil del aparato.

• De tecnología SSPA: cuentan con una potencia de transmisión de 20 W cada uno,

permitiendo al satélite entregar una PIRE de hasta 36 dBW. El Satélite Simón Bolívar está

equipado con ocho transpondedores de este tipo: seis activos y dos de redundancia.

Los transpondedores operan en polarización lineal (siete en horizontal / vertical y siete en

vertical / horizontal), y ocupan en total 300 MHz del espectro disponible en banda C (6.050

MHz – 6.350 MHz / 3.825 MHz – 4.125 MHz). En la Tabla 2.1 se presentan en mayor detalle

las características de cada uno de los transpondedores.

En el mapa de la Figura 2.1 se muestra el área de cobertura de esta banda, la cual abarca

la casi totalidad de América del Sur (exceptuando las regiones del sur de Chile y Argentina,

América Central (exceptuando México y Guatemala) y el Mar Caribe.

Debido a sus características, los servicios típicos a ser prestados en esta banda incluyen

enlaces troncales, distribución de señales de TV y Radio, servicios de contribución y servicios

ocasionales (Fly Away).

21

Tab

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C

22

Figura 2.1. Área de servicio en banda C del Venesat-1. [8] y [9]

2.2.2. Capacidad en Banda Ku

La capacidad del Satélite Simón Bolívar en banda Ku se divide en dos haces de cobertura:

el Haz Norte, provisto por la Antena Este del aparato y el Haz Sur, provisto por la Antena

Oeste del mismo. La carga útil en esta banda de frecuencias está constituida por un total de

648 MHz, distribuidos en doce transpondedores no regenerativos de 54 MHz cada uno: seis

correspondientes al Haz Norte, cuatro correspondientes al Haz Sur, y dos conmutables, que

pueden ser configurados para operar en el Haz Norte, en el Haz Sur o con subida en uno de los

haces y bajada en el otro.

Para la banda Ku todos los transpondedores son de tecnología LCTWTA, y el sistema se

encuentra conformado por dieciséis transpondedores: doce activos y cuatro de redundancia.

Cada uno de ellos cuenta con una potencia de salida de 120 W, lo que se traduce en una PIRE

23 de aproximadamente 53 dBW. En la Tabla 2.2 se presentan con mayor detalle las

características de los transpondedores en banda Ku del Venesat-1.

Los transpondedores operan en polarización lineal (seis en horizontal / vertical y seis en

vertical / horizontal), y ocupan en total 390 MHz del espectro disponible en banda Ku (14.090

MHz – 14.480 MHz / 11.290 MHz – 11.680 MHz).

En el mapa de la Figura 2.2 se muestra el área de cobertura del Haz Norte, que abarca los

territorios de Venezuela, Guyana y el Mar Caribe. Por su parte, el mapa de la Figura 2.3

muestra el área de cobertura del Haz Sur, que abarca los territorios de Bolivia, Uruguay y

Paraguay.

Los servicios típicos para esta banda de frecuencia incluyen redes de banda ancha,

difusión de TV directa al hogar, enlaces troncales, servicios de contribución y servicios

ocasionales (Fly Away).

2.2.3. Capacidad en Banda Ka

Finalmente, la carga útil en Banda Ka del Satélite Simón Bolívar está constituida por dos

transpondedores no regenerativos, cada uno de 120 MHz, para un total de 240 MHz. Ambos

transpondedores operan en polarización lineal (vertical en subida / horizontal en bajada), y

ocupan en total 300 MHz del espectro disponible en banda Ka (28.800 MHz – 29.100 MHz /

19.000 MHz – 19.300 MHz).

La cobertura en banda Ka se limita al territorio venezolano, como se puede observar en el

mapa de la Figura 2.4, mientras que en la Tabla 2.3 se presentan las características de los

transpondedores con mayor detalle. Es importante señalar que esta capacidad fue diseñada con

fines experimentales, por lo que los servicios a ser prestados en ella están por ser definidos. En

el Anexo 3 se exploran algunos esquemas para su posible aprovechamiento.

24

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Ku

25

Figura 2.2. Área de servicio en banda Ku (Haz Norte) del Venesat-1. [8] y [9]

Figura 2.3. Área de servicio en banda Ku (Haz Sur) del Venesat-1. [8] y [9]

26

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9]

27

CAPÍTULO III

REQUERIMIENTOS Y SOLUCIÓN TÉCNICA PROPUESTA

3.1. Requerimientos técnicos de la solución

CANTV en su rol de principal empresa de telecomunicaciones de Venezuela debe contar

con una cartera de productos que le permita adaptarse con facilidad a las necesidades

particulares de cada tipo suscriptor. De allí que sea necesario establecer una serie de

plataformas de telecomunicaciones satelitales que le brinden la flexibilidad necesaria para

suministrar varios tipos servicios.

A continuación se presentan las características de los distintos productos en los que este

proyecto se enfoca:

3.1.1. Acceso de Banda Ancha (ABA) Satelital

En la Figura 3.1 se presenta el diagrama descriptivo del producto ABA Satelital, que tiene

por objeto suministrar al cliente final conectividad a internet y hasta cuatro líneas telefónicas

(dependiendo del plan de servicio).

El usuario cuenta con una red LAN (Local Area Network), cuya salida se da a través del

módem satelital, y a la cual se encuentran conectados los computadores que utilizan el servicio

satelital para acceder a la Internet y los Adaptadores de Teléfonos Analógicos (ATA, Analog

Telephone Adapter), utilizados para convertir el tráfico telefónico en paquetes TCP/IP que

puedan ser transportados a través de la plataforma satelital. El módem satelital, por su parte, se

conecta al hub ubicado en el telepuerto de CANTV, que a través de la red de transporte de

CANTV se comunica con la plataforma de interconexión a la Internet y con las redes NGN y

PSTN sobre las que está soportado el servicio telefónico.

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29 3.1.1.1. Características del servicio

• La operación de la solución debe ser en banda Ku, con una disponibilidad del servicio a

nivel nacional igual o superior a 99,5%.

• El tamaño de la antena a ser instalado en el lado del cliente debe ser menor o igual a 1,8 m

de diámetro, y el equipo transmisor debe ser de una potencia no mayor a 3 W (basado en

soluciones equivalentes provistas por terceros).

• La solución debe trabajar de acuerdo a los planes de servicio mostrados en la Tabla 3.1.

Tabla 3.1. Características de la conexión del servicio de ABA Satelital

Plan de servicio

Velocidad máxima de descarga (Kbps)

Velocidad máxima de

retorno (Kbps)

Nivel máximo de sobresuscripción

Número máximo de

líneas telefónicas

Tráfico promedio por línea telefónica (Erlangs)

Tipo 1 256 128 20 a 1 1 0,120

Tipo 2 512 256 20 a 1 2 0,090

Tipo 3 1.024 512 20 a 1 4 0,075

Tipo 4 2.048 512 20 a 1 4 0,075

• Los servicios de telefonía y de acceso a Internet deben compartir la misma conexión

satelital.

3.1.1.2. Criterios de dimensionamiento

• La plataforma debe soportar la demanda contenida en la Tabla 3.2 (por razones de

confidencialidad, los datos allí contenidos son referenciales, y pueden no compaginarse

con la demanda real existente en el mercado).

• El tráfico telefónico no debe superar el 50% de la capacidad de la conexión satelital

• El tráfico telefónico no debe superar el 50% de la capacidad total de la plataforma del

servicio

30

Tabla 3.2. Ejemplo de demanda del servicio de ABA Satelital

Plan de servicio Velocidad Terminales satelitales Líneas telefónicas

Tipo 1 256/128 1.200 960

Tipo 2 512/256 2.100 3.360

Tipo 3 1.024/512 500 1.600

Tipo 4 2.048/512 200 640

Total 4.000 6.560

3.1.2. Conectividad de POS/ATM/SCADA

En la Figura 3.2 se presenta el diagrama descriptivo del producto de conectividad de

POS/ATM/SCADA, cuyo objetivo es suministrar conectividad satelital para puntos de venta

(POS, Point Of Sale), cajeros automáticos (ATM, Automated Teller Machine) y sistemas de

monitoreo y control a distancia (SCADA, Supervisory Control And Data Acquisition). En la

localidad remota del cliente se tiene un módem satelital que da salida a un conjunto de

dispositivos de datos que se conectan con él mediante un adaptador de interfaz. El módem se

comunica con el hub satelital ubicado en el telepuerto de CANTV, que a su vez se conecta con

la localidad central del cliente mediante las redes de transporte y Metro Ethernet de CANTV.

3.1.2.1. Características del servicio

• La operación de la solución debe ser en banda Ku, con una disponibilidad del servicio a

nivel nacional igual o mayor a 99,5%.


de diámetro, y el equipo transmisor debe ser de una potencia inferior a los 3 W (basado en

soluciones equivalentes provistas por terceros).

• La solución debe trabajar de acuerdo a los planes de servicios presentados en la Tabla 3.3

31

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32

Tabla 3.3. Características de la conexión del servicio de POS/ATM/SCADA

Plan de servicio

Velocidad máxima de descarga

(Kbps)

Velocidad máxima de retorno (Kbps)

Nivel máximo de sobresuscripción

Número máximo de dispositivos conectados al

terminal satelital

Tipo 1 64 64 100 a 1 2

Tipo 2 128 128 100 a 1 4

Tipo 3 256 256 100 a 1 8

3.1.2.2. Criterios de dimensionamiento




Tabla 3.4. Ejemplo de demanda del servicio de POS/ATM/SCADA

Plan de servicio Velocidad Terminales satelitales

Tipo 1 64/64 700

Tipo 2 128/128 400

Tipo 3 256/256 150

Total 1.250

3.1.3. Redes Corporativas

Este servicio tiene por objeto suministrar conectividad entre las distintas oficinas de una

empresa. Para ello CANTV puede utilizar diversas tecnologías de interconexión cableadas

(cobre y fibra óptica), inalámbrica (radios microondas, redes celulares) o satelital,

dependiendo de la ubicación geográfica de las localidades del cliente.

La Figura 3.3 muestra el diagrama descriptivo del producto de conectividad de Redes

Corporativas vía satélite, en el que se centra este estudio. La red local del cliente se conecta

mediante un enrutador al módem satelital. Dicho módem se comunica con el hub satelital

33 ubicado en el telepuerto, que a su vez se conecta con la oficina central del cliente mediante las

redes de transporte y Metro Ethernet de CANTV. Adicionalmente, la plataforma permite la

comunicación directa entre dos localidades conectadas vía satélite sin necesidad de que el

tráfico pase previamente por el hub o por las redes terrestres de CANTV.


• La operación de la solución debe ser en banda C, con una disponibilidad del servicio igual

o superior a 99,7% a nivel nacional.


de diámetro, y el equipo transmisor debe ser de una potencia no mayor a los 5 W.

• La solución debe permitir comunicarse tanto con localidades atendida por medio de la red

terrestre de CANTV (conectividad punto a telepuerto) como con otras localidades

conectadas vía satélite (conectividad punto a punto).

• Las características de la conexión para las localidades comunicadas vía satélite deben ser

las mostradas en la Tabla 3.5.

• Los servicios de telefonía y de datos deben compartir la misma conexión satelital.

Tabla 3.5. Características de la conexión del servicio de Redes Corporativos

Plan de servicio

Velocidad máxima de conexión (Kbps) Nivel máximo de sobresuscripción

Número máximo de líneas

telefónicas punto a punto/

hacia telepuerto descarga desde

telepuerto

Tipo 1 256 1.024 6 a 1 1

Tipo 2 512 2.048 6 a 1 2

Tipo 3 1.024 4.096 6 a 1 4

Tipo 4 2.048 8.192 6 a 1 8

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35 3.1.3.2. Criterios de dimensionamiento




Tabla 3.6. Ejemplo de demanda del servicio de Redes Corporativas

Plan de servicio Velocidad (Kbps) Terminales satelitales Líneas telefónicas

Tipo 1 1.024/256 120 120

Tipo 2 2.048/512 200 360

Tipo 3 4.096/1.024 65 225

Tipo 4 8.192/2.048 15 55

Total 400 760

• El tráfico telefónico no debe superar el 50% de la capacidad de la conexión satelital.

• El tráfico telefónico no debe superar el 50% de la capacidad total de la plataforma del

servicio.

• La capacidad total de retorno de la plataforma debe repartirse en, aproximadamente, 70%

para comunicaciones punto a telepuerto, y 30% para comunicaciones punto a punto.

3.1.4. Enlaces Dedicados

La Figura 3.4 muestra el diagrama descriptivo del producto de enlaces dedicados,

diseñado para dar conectividad satelital con ancho de banda reservado a centrales telefónicas,

radiobases celulares y clientes corporativos que así lo requieran. En este servicio existen dos

modalidades de conectividad aplicables: punto a telepuerto, en el que el módem satelital se

conecta vía satélite con el hub satelital ubicado en el telepuerto, desde donde accede a la red

terrestre de CANTV para conectarse a la localidad de destino, y punto a punto, en la que dos

localidades que se encuentran conectadas vía satélite se comunican directamente sin necesidad

de pasar por la red terrestre de CANTV.

36 3.1.4.1. Características del servicio y criterios de dimensionamiento

• La operación de la solución debe ser en banda C, con una disponibilidad del servicio a

nivel nacional igual o superior a 99,7%.


de diámetro, y el equipo transmisor debe ser de una potencia no mayor de 5 W.

• Servicio de ancho de banda dedicado, es decir, sin sobresuscripción




Tabla 3.7. Ejemplo de demanda del servicio de enlaces dedicados

Plan de servicio Velocidad (Kbps) Punto – Telepuerto Punto a Punto

Tipo 1 512 35 30

Tipo 2 1.024 25 13

Tipo 3 1.536 20 5

Tipo 4 2.048 10 2

Tipo 5 3.072 5 0

Tipo 6 4.096 5 0

Total 100 50

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38 3.1.5. Televisión Satelital Directa al Hogar (TDH)

En la Figura 3.5 se presenta el diagrama descriptivo del producto de Televisión Satelital

Directa al Hogar, cuyo objeto es ofrecer televisión en el hogar a través de receptores

satelitales. En el diagrama se observa que la señal matriz de los diversos canales de televisión

a ser distribuidos es captada en el Telepuerto mediante antenas TVRO. Estas señales son

procesadas, codificadas y multiplexadas para ser difundida a nivel nacional en una única

portadora vía satélite. Los suscriptores del servicio captan dicha portadora mediante una

antena conectada a un equipo decodificador, que la descifra y la entrega al televisor.


• Cobertura en todo el territorio nacional de la República Bolivariana de Venezuela

• La operación de la solución debe ser en banda Ku, con una disponibilidad del servicio ser

igual o superior a 99,6% en todo el territorio nacional.

• El tamaño de la antena a ser instalado en el lado del cliente debe ser menor o igual a 60 cm

de diámetro.

• El sistema debe tener la capacidad suficiente para manejar al menos cuarenta (40) canales

en definición estándar con sonido estéreo y al menos veinte (20) canales de audio estéreo.

3.1.6. Servicio de Transmisiones Ocasionales (Fly Away)

En la Figura 3.6 se muestra el diagrama descriptivo del servicio de transmisiones

ocasionales. El servicio consiste en suministrar una solución transportable que permita atender

necesidades temporales de comunicación en cualquier parte del territorio nacional (p.e.

cobertura de eventos noticiosos, culturales o deportivos) así como el establecimiento de

sistemas de telecomunicaciones de contingencia ante situaciones de desastre.

39

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40 3.1.6.1. Características y dimensionamiento del servicio

• La solución debe poder operar tanto en banda C como en banda Ku.

• La solución debe contar con capacidad para tomar señales de vídeo (en SD y HD) y audio,

codificarlas en formato MPEG-4 AVC y transmitirlas mediante una portadora DVB-S2 de

hasta 10 Mbps. De igual forma, debe permitir establecer comunicaciones bidireccionales

bajo esquemas punto a telepuerto sin afectar la transmisión de las señales de vídeo y audio,

y con las características presentadas en la Tabla 3.8:

Tabla 3.8. Características del servicio de datos Fly Away

Velocidad máxima de conexión (Kbps) Nivel máximo de sobresuscripción

Número máximo de líneas telefónicas

hacia telepuerto descarga desde

telepuerto

2.048 8.192 4 a 1 8

• La disponibilidad del enlace de vídeo debe ser superior a 99,9%, mientras que la del enlace

bidireccional de datos debe ser superior a 99,5%

• La solución debe ligera y portable, de fácil y rápida instalación (sin necesidad de una

estructura preexistente para instalar los equipos).

• Se requiere un total de cuatro estaciones Fly Away, que puedan operar tanto en banda C

como en banda Ku, por lo que se necesita asignar al menos cuatro bloques de frecuencia

tanto en banda C como en banda Ku para este servicio.

3.2. Soluciones técnicas propuestas

A continuación se proponen las distintas soluciones técnicas requeridas para atender las

necesidades planteadas en el punto anterior.

41

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42 3.2.1. Plataforma DVB-S2/DVB-RCS

Esta plataforma permitiría cubrir las necesidades correspondientes a los servicios de ABA

Satelital, POS/ATM/SCADA e interconexión de datos para las estaciones Fly Away que

operaren en banda Ku.

3.2.1.1. Estructura y funcionamiento de la plataforma

La solución se basa en el uso de una red con topología estrella, cuyo núcleo, denominado

hub satelital, se encuentra ubicado en un telepuerto con conexión a la red terrestre de CANTV.

La información que se envía desde el hub hacia los terminales de cliente se encapsula en una

trama MPEG-2 que luego es transmitida por medio de una portadora de difusión de tecnología

DVB-S2.

Para las comunicaciones desde los terminales de cliente hacia el hub satelital se utiliza un

mecanismo de acceso denominado DVB-RCS, que se basa en el uso de un conjunto de

portadoras TDMA a las cuales cada terminal puede acceder de acuerdo a sus necesidades

particulares de tráfico. La Figura 3.7 contiene un diagrama descriptivo de la solución, y

muestra que el hub satelital está conformado por cuatro subsistemas principales:

• Subsistema de Transmisión: Conformado por el encapsulador IP, que se encarga de

tomar el tráfico destinado a las estaciones remotas y de introducirlo en una trama de

transporte MPEG-TS para luego entregarla al modulador DVB-S2, dispositivo encargado

de transmitir la información proveniente del encapsulador mediante una portadora DVB-

S2 de difusión.

• Subsistema de Recepción: Conformado por una o varias unidades demoduladoras

multiportadoras, que se encargan de recibir las portadoras TDMA enviadas por las remotas

y extraer la información transmitida en ellas, y por la unidad temporizadora de tramas

TDMA, que se encarga de utilizar el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para

generar las señales de referencia necesarias para sincronizar las tramas TDMA y establecer

la portadora DVB-S2.

43

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44 • Subsistema de Red: Conformado por tres elementos fundamentales: el router de la

plataforma, que se encarga de establecer las rutas lógicas de interconexión entre la red

terrestre y los subsistemas de transmisión y de recepción, así como de aplicar políticas de

calidad de servicio tanto al tráfico entrante como al saliente, el Acelerador TCP/IP, que se

encarga, mediante el manejo de buffers y de los mensajes TCP/IP, de eliminar el efecto

del retardo introducido por el salto satelital y las conmutaciones utilizadas para el manejo

de los esquemas de acceso múltiple utilizados en la plataforma (TDMA en la distribución

y MF-TDMA en el retorno), optimizando así la comunicación entre la red terrestre y las

estaciones remotas, y el firewall o muro cortafuegos, que sirve como frontera y punto de

control entre la plataforma satelital y el resto de la red de transporte de CANTV.

• Subsistema de Gestión: Conformado por un conjunto de servidores en los que corre las

aplicaciones de monitoreo y control de los componentes de la plataforma y se mantiene la

base de datos con las configuraciones de los planes de servicio correspondientes a las

distintas estaciones remotas que conforman la red satelital.

3.2.1.2. Dimensionamiento de la plataforma

En la Tabla 3.9 se presenta el dimensionamiento de capacidad para los servicios de datos

a ser prestados mediante la plataforma DVB-S2/DVB-RCS, considerando la demanda de los

servicios ABA Satelital, POS/ATM/SCADA e interconexión de datos para estaciones Fly

Away. Esta tabla muestra que la plataforma debe manejar una tasa de información (IR,

Information Rate) total de casi 125 Mbps en dirección hub-remota y de 56 Mbps en dirección

remota-hub. Para calcular la IR total de cada servicio se aplicó la ecuación (3.1):

-567 8 9:#-56;3<,=>3?'>?ó8 (3. 1)

Donde n representa el número de estaciones remotas involucradas.

45

Tabla 3.9. Dimensionamiento de capacidad para servicios de datos de la plataforma

DVB-S2/DVB-RCS

Servicio IR Descarga

(Kbps) IR Retorno

(Kbps) Sobresus-cripción

Nro. Remotas

IR Total Descarga

(Kbps)

IR Total Retorno (Kbps)

ABA Tipo 1 256 128 20 1.200 15.360 7.680

ABA Tipo 2 512 256 20 2.100 53.760 26.880

ABA Tipo 3 1.024 512 20 500 25.600 12.800

ABA Tipo 4 2.048 512 20 200 20.480 5.120

POS/ATM/SCADA Tipo 1

64 64 100 700 448 448


128 128 100 400 512 512


256 256 100 150 384 384

Datos Fly Away 8.192 2.048 4 4 8.192 2.048

Total 5.254 124.736 55.872

Una vez determinada la capacidad requerida para los servicios de datos, es necesario

dimensionar la capacidad para el servicio de telefonía. Los resultados de dicha tarea se

presentan en la Tabla 3.10, que muestra que el tráfico de voz equivale a poco más de 20,7

Mbps, tanto para la descarga como para el retorno.

Para obtener estos resultados, primero se procede a determinar el tráfico telefónico

durante la hora pico TTotal de la red mediante la ecuación (3.2):

+-5673A8, +7íC:63A8, (3.2)

Donde m representa el número de líneas y TLínea el tráfico pico por línea. Una vez

obtenido TTotal, es necesario determinar el número de llamadas concurrentes. En esta clase de

cálculos se aplican los algoritmos de probabilidad de Erlang, que permiten determinar la

cantidad de troncales necesarias para manejar el tráfico de una red de telefonía considerando

46 un valor de probabilidad de bloqueo, es decir, probabilidad de que el suscriptor encuentre la

red congestionada al momento de realizar la llamada. En este caso la tabla de probabilidades

que mejor se ajusta es la de Erlang B, pues considera que el suscriptor al encontrar tono de

congestión tarda un tiempo aleatorio en reintentar realizar la llamada. Para este cálculo se

utilizó una probabilidad de bloqueo de 1%.

Tabla 3.10. Dimensionamiento de capacidad para servicios de telefonía en la plataforma

DVB-S2/DVB-RCS

Servicio TLínea

(Erlangs) IR llamada Nro. Líneas

TTotal (Erlangs)

Llamadas concurrentes

IR Total (Kbps)

ABA Tipo 1 0,12 31,2 960 115,2 132 4.118,4

ABA Tipo 2 0,09 31,2 3.360 302,4 325 10.140,0

ABA Tipo 3 0,075 31,2 1.600 120,0 137 4.274,4

ABA Tipo 4 0,075 31,2 640 48,0 61 1.903,2


0 31,2 0 0,0 0 0,0


0 31,2 0 0,0 0 0,0


0 31,2 0 0,0 0 0,0

Datos Fly Away 0,12 31,2 32 3,8 9 280,8

Total 6.592 589,4 664 20.716,8

Consideraciones técnicas:

• Tipo de tráfico telefónico: Erlang B con probabilidad de bloqueo de 1%

• Códec de voz: G.729 a 8 Kbps, con tiempo de formación de trama de 20 ms

Finalmente, para obtener la tasa de información generada por el tráfico de voz (IRvoz) se

multiplica el número de llamadas concurrentes por el ancho de banda ocupado por una

llamada telefónica. En este caso se utilizó el códec G.729, en el que la voz se muestrea a una

tasa de 8 Kbps. Considerando un tiempo de formación de trama de 20 ms (lo que genera una

trama de paquetes UDP, cada uno con 18 bytes de encabezado + 20 bytes de voz paquetizada

47 + 40 bytes de cola), se obtiene un IR por llamada de 31,2 Kbps. Como el tráfico de voz es

simétrico, el valor de IRvoz es el mismo tanto para la dirección hub-remota como para la

dirección remota-hub. Por último, al consolidar los requerimientos para los servicios de datos

y de telefonía, la capacidad requerida por la plataforma es de 145,45 Mbps en descarga y

76,59 Mbps en retorno, tal y como lo muestra la Tabla 3.11. De esta tabla se puede extraer

además que el requerimiento para servicios de voz es de 14,24% de la capacidad de

distribución y 27,05% de la de retorno, por lo que se cumple con el criterio de ocupación de

capacidad por parte de este servicio inferior a 50%.

Tabla 3.11. Requerimiento total de capacidad para la plataforma DVB-S2/DVB-RCS

Servicios IR Total Descarga (Kbps) IR Total Retorno (Kbps)

Datos 124.736,0 55.872,0

Telefonía 20.716,8 20.716,8

Total 145.452,8 76.588,8

3.2.2. Plataforma con topología híbrida (malla/estrella)

Por medio de esta plataforma se atenderían las necesidades correspondientes a los

servicios de Redes Corporativas y de datos para estaciones Fly Away.


La estructura de la plataforma, que se presenta en la Figura 3.8, presenta una estructura

similar a la de la plataforma DVB-S2/DVB-RCS, conformada por cuatro subsistemas

funcionales: de transmisión, de recepción, de red y de gestión. La diferencia principal radica

en que la plataforma maneja un grupo adicional de portadoras TDMA DAMA que permiten la

comunicación directa entre los terminales de cliente sin necesidad de pasar previamente por el

hub satelital, permitiendo formar una topología de malla, en la que todas las estaciones

remotas se pueden comunicar directamente entre sí. Asimismo, las estaciones remotas se

pueden comunicar con el hub de modo similar al utilizado por los terminales de la plataforma

DVB-S2/DVB-RCS, operando en este caso bajo una topología estrella.

48 3.2.2.2. Dimensionamiento de capacidad

La Tabla 3.12 presenta el dimensionamiento de capacidad para los servicios de datos a ser

prestados mediante la plataforma de topología híbrida. Para el cálculo se aplicó la misma

metodología usada para el cálculo de capacidad de la plataforma DVB-S2/DVB-RCS. Como

se puede observar, la plataforma requiere para servicios de datos un IR de 161,8 Mbps en

dirección hub-remota y poco más de 40,4 Mbps en dirección remota-hub.

Tabla 3.12. Dimensionamiento de capacidad para los servicios de datos sobre la

plataforma de topología híbrida

Con respecto a los servicios de telefonía, la Tabla 3.13 muestra que el requerimiento de

capacidad es de casi de 3,4 Mbps tanto en dirección hub-remota como en dirección remota-

hub. El cálculo, hecho con el mismo método usado para la plataforma DVB-S2/DVB-RCS, se

hizo considerando que para codificar la voz se utiliza el códec G.729 con tiempo de formación

de tramas de 20 ms, mientras que el cálculo del número de llamadas concurrentes se efectúa

utilizando el método Erlang B, con una probabilidad de bloqueo de 1%.

Servicio IR Descarga

(Kbps) IR Retorno

(Kbps) Sobresus-cripción

Nro. Remotas

IR Total Descarga

(Kbps)

IR Total Retorno (Kbps)

Tipo 1 1.024 256 6 120 20.480 5.120

Tipo 2 2.048 512 6 200 68.267 17.067

Tipo 3 4.096 1.024 6 65 44.373 11.093

Tipo 4 8.192 2.048 6 15 20.480 5.120

Datos Fly Away 8.192 2.048 4 4 8.192 2.048

Total 404 161.792 40.448

49

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50

Tabla 3.13. Dimensionamiento de capacidad para servicios de telefonía sobre la

plataforma de topología híbrida

Servicio Tlínea

(Erlangs) IR llamada Nro. Líneas

Ttotal (Erlangs)

Llamadas concurrentes

IR Total (Kbps)

Tipo 1 0,12 31,2 120 14,40 22 686,4

Tipo 2 0,09 31,2 360 32,40 43 1341,6

Tipo 3 0,075 31,2 225 16,88 25 780,0

Tipo 4 0,075 31,2 55 4,12 9 280,8

Fly Away 0,12 31,2 32 3,80 9 280,8

Total 792 71,60 108 3.369,60

Consideraciones técnicas:

• Tipo de tráfico telefónico: Erlang B con probabilidad de bloqueo de 1%

• Códec de voz: G.729 a 8 Kbps, con tiempo de formación de trama de 20 ms

Por último, la Tabla 3.14 muestra requerimiento consolidado de capacidad de la

plataforma. Como se observa en ella, la plataforma debe manejar un IR de poco más de 165

Mbps en dirección hub-remota y de casi 44 Mbps en dirección remota-hub. El tráfico de voz

representa sólo 2% del tráfico de distribución y 7,5% del de retorno.

Tabla 3.14. Dimensionamiento consolidado de capacidad para la plataforma de topología

híbrida

Servicios IR Total Descarga (Kbps) IR Total Retorno (Kbps)

Datos 161.792,0 40.448,0

Telefonía 3.369,60 3.369,60

Total 165.161,6 43.817,6

51 3.2.3. Plataforma DVB-S2/SCPC TC

Esta solución satisface el requerimiento de enlaces dedicados bajo las modalidades punto

a telepuerto y punto a punto.


En la Figura 3.9 se presenta el diagrama descriptivo de la plataforma DVB-S2/SCPC TC.

Como se puede ver en el diagrama, la plataforma permite implementar dos tipos de

soluciones: una en la que se opera bajo un esquema de punto a telepuerto y otra en la que la

operación se hace bajo un esquema punto a punto.

La solución punto a telepuerto se basa en el uso de una red con topología estrella, con una

estructura parecida a la presentada anteriormente para los casos de las plataformas DVB-

S2/DVB-RCS y la plataforma de topología híbrida. Por su parte la solución punto a punto se

basa en la comunicación directa entre dos terminales satelitales.

3.2.3.1.1. Solución punto a telepuerto

Cada terminal de cliente tiene asignada una portadora digital para su uso exclusivo (canal

único por portadora o SCPC), que le permite enviar información hacia el hub satelital. Dicha

portadora se encuentra modulada en N-PSK y utiliza turbocódigo (TC) como algoritmo de

FEC. Por su parte, la información que se envía desde el hub hacia los terminales de cliente se

encapsula en una trama MPEG-2 que luego es transmitida por medio de una portadora de

difusión de tecnología DVB-S2

El hub satelital, al igual que en los casos anteriores, se encuentra conformado por cuatro

subsistemas: el de transmisión, el de recepción, el de red y el de gestión. De estos cuatro

subsistemas, los de recepción y de red difieren ligeramente con respecto a las plataformas

antes vistas. El subsistema de recepción se encuentra conformado por un banco de

demoduladores de portadoras M-PSK con FEC por turbocódigo. Debido a que las portadoras

son dedicadas, no se requiere ningún elemento que maneje la sincronización de tramas.

52

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53

En lo que se refiere al subsistema de red, este se encuentra conformado por el enrutador y

el firewall. La diferencia fundamental es que se prescinde del acelerador TCP/IP, ya que en

esta solución no es necesario manipular los paquetes TCP/IP para solventar el retardo porque,

como los enlaces están permanentemente asignados, no se presentan conmutaciones para la

asignación de recurso espacial que agreguen retardo a la red.

3.2.3.1.2. Solución punto a punto

En este caso la solución prescinde del uso del hub, pues la comunicación se establece

directamente entre dos terminales satelitales, cada uno de ellos utilizando una portadora N-

PSK con TC para enviar la información a su contraparte.

3.2.3.2. Dimensionamiento de capacidad

Para dimensionar esta plataforma, se clasificaron los enlaces en enlaces punto a punto y

en enlaces punto a telepuerto. Los enlaces punto a punto simplemente requieren para cada

enlace dos portadoras SCPC TC con un IR determinado por el tipo de servicio prestado, una

para enviar datos del punto A al punto B, y la otra para enviarlos del punto B al punto A.

Por su parte, los enlaces punto a telepuerto requieren para cada enlace una portadoras

SCPC TC con un IR determinado por el tipo de servicio prestado para enviar los datos hacia el

telepuerto. La IR total de la(s) portadora(s) de distribución, que lleva(n) los datos del

telepuerto a las remotas se obtiene multiplicando el IR del servicio por el número de enlaces

punto a telepuerto.

La Tabla 3.15 muestra los requerimientos de capacidad de la plataforma DVB-S2/SCPC

TC. Como se puede observar, para los servicios de punto a telepuerto se requiere un total de

100 portadoras SCPC TC con velocidades que van de 512 Kbps a 4096 Kbps, y una capacidad

total de las portadoras de distribución en dirección hub-remotas de poco más de 130,5 Mbps,

mientras que para los servicios punto a punto se necesita un total de 100 portadoras SCPC TC,

con velocidades que van de 512 Kbps a 2048 Kbps.

Tabla 3.15. Dimensionamiento de capacidad plataforma DVB-S2/SCPC TC

54

Servicio IR (Kbps)

Punto a Telepuerto Punto a Punto

Enlaces IR total

Distribución (Kbps)

Portadoras SCPC TC

Enlaces Portadoras SCPC TC

Tipo 1 512 35 17.920 35 30 60

Tipo 2 1.024 25 25.600 25 13 26

Tipo 3 1.536 20 30.720 20 5 10

Tipo 4 2.048 10 20.480 10 2 4

Tipo 5 3.072 5 15.360 5 0 0

Tipo 6 4.096 5 20.480 5 0 0

Total 100 130.560 100 50 100

3.2.4. Plataforma de distribución de Televisión MCPC

Esta solución permite brindar el servicio de Televisión Satelital Directa al Hogar. Las

siglas MCPC (Multi Channel Per Carrier) indican que múltiples canales de televisión y audio

se integran en una única portadora que luego es distribuida a nivel nacional.


En la Figura 3.10 se presenta el diagrama general de la plataforma de distribución de

Televisión MCPC. En dicha figura se puede observar que la plataforma está constituida por

los siguientes subsistemas:

• Subsistema de recepción: Conformado por un conjunto de equipos IRD (Integrated

Receiver / Decoder, Receptor / Decodificador Integrado) que se encargan de decodificar

las señales matrices de los distintos canales de televisión y audio que conforman la parrilla

de canales. Dichas señales llegan al telepuerto tanto vía satélite, desde donde son obtenidas

por medio de antenas receptoras de televisión (TVRO, TV Receive Only) apuntadas a

diversos satélites comerciales, como a través de la red de transporte de CANTV.

55 • Matriz de vídeo: Las señales obtenidas de los IRD es introducida en una matriz de vídeo,

que tiene por objeto conectarlas con el sistema de codificación y multiplexado, asegurando

su conmutación hacia elementos de respaldo en caso de problemas

• Subsistema de codificación y multiplexado: Las señales provenientes de la matriz de

vídeo son introducidas en equipos codificadores que las comprimen utilizando el estándar

MPEG-4 AVC. Una vez codificadas pasan al equipo multiplexor, que las integra en una

única trama de transporte MPEG (MPEG-TS). Dicha trama es codificada utilizando las

claves de encriptado suministradas por los servidores de CAS.

• Subsistema de CAS, DRM y EPG: Conformado por lo servidores donde se maneja la

información de control de acceso al servicio (CAS, Conditional Access System), es decir,

las claves de cifrado de la señal, manejo de derechos digitales (DRM, Digital Rights

Management) y guía electrónica de programación (EPG, Electronic Programming Guide).

Dicha información es luego entregada al equipo multiplexor para ser integrada en la trama

de transporte MPEG.

• Sistema de modulación y transmisión: La trama de transporte MPEG se modula

utilizando el estándar DVB-S2 y luego es transmitida hacia el satélite para su distribución

a nivel nacional.

• Subsistema de monitoreo y control: Está conformado por el sistema de administración

de la red (NMS, Network Management System), encargado de la configuración y control

de la operación de los distintos componentes de la plataforma y el sistema de monitoreo de

canales, que permite verificar la calidad de la señal transmitida vía satélite por la

plataforma. Una característica importante del NMS de la plataforma propuesta es que, en

base a las estadísticas de comportamiento de las señales que reciben los codificadores,

maneja dinámicamente la tasa de codificación de la señal, permitiendo reducir o aumentar

según se requiera el ancho de banda ocupado por las señales. Considerando que se tienen

varios canales en la plataforma, aprovechando el comportamiento estadístico de las señales

se pueden lograr, a nivel de la trama de transporte a la salida del multiplexor, ahorros de

ancho de banda de entre 15% y 30%.

56

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57 • Terminales de usuario: La señal satelital transmitida por la plataforma es captada por la

antena del usuario, que mediante un cable coaxial la entrega al equipo decodificador,

conocido también como Set Top Box. Este equipo extrae la información de la señal

modulada en DVB-S2, decodifica la trama MPEG-2 TS y toma la información del canal

seleccionado para reproducirla y entregarla al aparato telerreceptor.

3.2.4.2. Dimensionamiento de capacidad

Para el dimensionamiento de capacidad de esta plataforma se consideraron tres tráficos: el

vídeo, conformado por un total de cuarenta canales, el de audio, integrado por un total de

veinte canales, y el de metadata, que contiene la información introducida por el subsistema de

CAS/DRM/EPG.

Para calcular la capacidad ocupada por los canales de vídeo, estos se clasificaron en tres

tipos, según el nivel de variación entre los fotogramas (cuadros) que conforman la señal de

vídeo. Una vez hecho esto, se determinó el IR total necesario para manejar la transmisión de

los cuarenta canales multiplicando el número de canales de cada tipo por el IR por canal

correspondiente a dicho tipo de canal. Finalmente a este número se le restó un 15%,

correspondiente a la aplicación de mecanismos de optimización estadística del ancho de

banda. En la Tabla 3.16 se presenta el requerimiento de capacidad para señales de vídeo, que

se estimó en 58,48 Mbps.

A continuación se procede a calcular el ancho de banda ocupado por los canales de audio.

En este caso se considera que se tienen veinte canales, cada uno transmitido a 192 Kbps,

dando un requerimiento total de 3,84 Mbps para el manejo de las señales de audio.

Por último, para el manejo de la metadata se estima un IR de 1,5 Mbps, con lo que el IR

total requerido por la plataforma de distribución de Televisión MCPC es de 63,82 Mbps, tal y

como lo muestra la Tabla 3.17.

58

Tabla 3.16. Requerimiento de capacidad para señales de vídeo

Nro. canales vídeo en definición estándar (720 x 480 pixeles): 40

Canales Descripción Porcentaje de canales

Nro. Canales

IR Canal (Kbps)

IR Total (kbps)

Tipo 1 Alto nivel de variación entre cuadros

(p.e. deportes, películas de acción, vídeos musicales)

30% 12 2.400 28.800

Tipo 2 Nivel intermedio de variaciones entre

cuadros (p.e. series, programas de variedades, películas, dibujos animados)

50% 20 1.600 32.000

Tipo 3 Poca variación entre cuadros (p.e. noticiarios, programas de cocina,

algunos dibujos animados) 20% 8 1.000 8.000

IR vídeo sin optimizar 68.800

Optimización estadística de ancho de banda (-15%) -10.320

IR vídeo optimizado 58.480

Tabla 3.17. Dimensionamiento consolidado de capacidad para la plataforma de

distribucón de Televisión MCPC

Tráfico Descripción Nro. Canales IR /Canal

(Kbps) IR Total (Kbps)

Vídeo Canal de vídeo en definición estándar

(720 x 480 pixeles) 40

Ver Tabla 3.16

58.480

Audio Canal de audio estéreo 20 192 3.840

Metadata Guía de Programación Electrónica (EPG),

Control de Acceso al Sistema (CAS), Manejo de Derechos Digitales (DRM)

1 1.500 1.500

IR Total (Kbps) 63.820,0

59 3.2.5. Solución de comunicaciones Fly Away

Esta solución permite brindar servicios ocasionales de interconexión de audio, vídeo,

telefonía y datos.


La Figura 3.11 presenta el diagrama descriptivo de la solución de telecomunicaciones Fly

Away propuesta. En dicha figura se observa que el sistema cuenta con los siguientes

componentes:

• Antena Fly Away: Es una antena portátil de 1,8 m de diámetro con alimentadores para

banda C y para banda Ku

• Sistemas RF: Se encargan de convertir las señales a ser transmitidas de banda L a banda C

o Ku, y las señales recibidas de banda C o Ku a banda L para su entrega a los otros

sistemas. Para la transmisión cuenta por dos parejas de convertidores de subida (U/C, Up

Converter), una en banda C y otra en banda Ku, que toman las señales provenientes de los

módems para elevarlas a la frecuencia de transmisión, y por dos parejas de amplificadores

HPA, una en banda C y otra en banda Ku, que amplifican la potencia de la señal

proveniente de los U/C para su transmisión. Todas las parejas de equipos operarían en

configuración de redundancia 1+1. Para la recepción se tienen dos parejas de

amplificadores de bloque bajo ruido (LNB, Low Noise Block), una en banda C y otra en

banda Ku, ambas configuradas con redundancia 1+1, que toman la señal captada por la

antena Fly Away, la convierten a banda L y la entregan al IRD del sistema de monitoreo de

vídeo y al módem del sistema de telefonía y datos.

• Sistema de control de potencia de subida (sólo en banda Ku): como la banda Ku sufre

una mayor atenuación por precipitaciones, se incluye un sistema de control de potencia de

subida, conformado por un receptor de señales de balizaje y un Controlador de Potencia

de Enlace de Subida (UPC, Uplink Power Controller) que tiene por objeto compensar

dicha atenuación aumentando el nivel de señal transmitida, asegurando que la señal

enviada al satélite sea recibida por este con un nivel estable.

60

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61 • Sistema de transmisión de vídeo y audio: Está compuesto por una pareja redundante 1+1

de codificadores, encargada de comprimir las señales de vídeo y audio según el estándar

MPEG-4 AVC, e introducirla en una trama MPEG-TS, que luego pasa a una pareja de

moduladores DVB-S2 para su transmisión.

• Sistema de monitoreo de vídeo: Conformado por un equipo IRD y un monitor de vídeo,

permite verificar la calidad de la señal de vídeo y audio transmitida.

• Sistema de telefonía y datos: Conformado por un terminal DVB-RCS que suministra las

facilidades de comunicación IP, un router que permite establecer una red LAN para la

interconexión de la PC portátil y el ATA utilizado para soportar el servicio telefónico.

Cuando se opere en banda Ku este servicio sería soportado por la plataforma DVB-

S2/DVB-RCS, mientras que cuando se opere en banda C, el soporte vendría de la

plataforma de topología híbrida.

3.3. Estaciones terrenas y telepuertos existentes

Para el diseño de las soluciones se cuenta con las estaciones terrenas existentes en la Base

Aeroespacial Capitán (Av) Manuel Ríos (BAEMARI), ubicada a las afueras de El Sombrero,

Estado Guárico y la Estación Terrena Satelital “Andrés Bello”, en Camatagua, Estado Aragua.

El objetivo es integrar las soluciones técnicas analizadas en la sección 3.2 con estas

plataformas, y a partir de allí proceder a analizar las características de los enlaces satelitales

necesarios para su implementación.

El telepuerto de BAEMARI cuenta con un total de cinco estaciones terrenas apuntadas al

Satélite Simón Bolívar: una en banda C, tres en banda Ku y una en banda Ka. Por su parte la

Estación Terrena Satelital “Andrés Bello” cuenta con un par de estaciones terrenas apuntadas

hacia dicho satélite: una en banda C y una en banda Ku. En la Tabla 3.18 se presenta un

resumen de las características de los sistemas de transmisión y recepción existentes en

BAEMARI, mientras que la Tabla 3.19 muestra las características de los sistemas de

transmisión y recepción existentes en Camatagua.

62

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64

CAPÍTULO IV

DIMENSIONAMIENTO DE ENLACES SATELITALES

A lo largo del capítulo anterior se analizaron los distintos servicios a ser prestados y se

describió el funcionamiento y los requerimientos de las plataformas propuestas para

brindarlos. Para adaptarse a dichos requerimientos, estas plataformas utilizan distintos tipos de

portadoras en conjunto con ciertas técnicas de modulación y codificación le permiten

adaptares a las características del medio satelital. En este capítulo se analiza el

dimensionamiento de los distintos enlaces satelitales utilizados para la puesta en

funcionamiento de dichas plataformas.

4.1. Tipos de Portadoras Utilizados

En primer lugar es necesario conocer los distintos tipos de portadora utilizados a fin de

entender cómo funciona su dimensionamiento. En el diseño se utilizan tres tipos de

portadoras: las portadoras DVB-S2, utilizadas para la distribución de contenidos, las

portadoras TDMA DVB-RCS, usadas para compartir el recurso espectral entre varias

estaciones transmisoras, y las portadoras SCPC Turbocódigo, que reservan dicho recurso para

el uso de una única estación transmisora. A continuación se describe cada una de ellas:

4.1.1. Portadoras DVB-S2

Este tipo de portadora es utilizado para la distribución de señales desde el telepuerto hacia

las estaciones remotas por las plataformas DVB-S2/DVB-RCS, DVB-S2/SCPC TC, de

topología híbrida y de TV MCPC. De igual forma es utilizada por las estaciones Fly Away

para el transporte de señales de vídeo y audio hacia el telepuerto. En ellas la información se

encapsula en tramas de transporte MPEG (MPEG-TS), cuya estructura está conformada por un

total de 188 bytes, de los cuales 4 corresponden al encabezado (TSH, Transport Stream

65 Header), 2 al campo de adaptación (AF, Adaption Field) y 182 a la información transportada,

tal y como se muestra en la Figura 4.1. La eficiencia de este tipo de portadora es de 96,81%,

(182 de los 188 bytes que conforman la trama son bytes de información).

Figura 4.1. Estructura de una trama MPEG-2 TS

El ancho de banda de ruido (B) de una portadora DVB-S2 viene dado por la ecuación

(4.1), Donde M corresponde al número de valores posibles que puede asumir la señal en el

esquema de modulación utilizado y FEC corresponde a la relación de bits de información entre

bits totales de la portadora. Por su parte, el ancho de banda ocupado por la portadora (Bocc) se

obtiene mediante la ecuación (4.2), donde el factor de roll off α puede ser 20%, 25% ó 35%.

) 182 188⁄ (4. 1)

)-.. / ) (4. 2)

La Tabla 4.1 muestra los parámetros de Eb/No para distintas combinaciones de

modulación y FEC de las portadoras DVB-S2 analizadas a lo largo de este capítulo.

Tabla 4.1. Parámetros de portadoras DVB-S2 utilizadas

Modulación FEC M Eb/No (dB)

QPSK 3/4 4 3,88

8PSK 3/5 8 4,59

8PSK 2/3 8 5,23

8PSK 3/4 8 6,02

8PSK 5/6 8 6,96

TSH AF Payload

4 bytes 2 bytes 182 bytes

66 4.1.2. Portadora TDMA bajo el estándar DVB-RCS

Las plataformas DVB-S2/DVB-RCS y de topología híbrida utilizan portadoras TDMA

bajo el estándar DVB-RCS tanto para la interconexión de las estaciones remotas hacia el

telepuerto como para la interconexión entre dos estaciones remotas. Estas portadoras se

dividen en ranuras de tiempo (slots) en los que se transmite un número determinado de tramas

de información. En la Figura 4.2 se presenta la estructura de una trama:

Guarda Preámbulo SAC Celda ATM Guarda

6 símbolos 48 símbolos 2 bytes 53 bytes ( 4 de cabecera y 49 de payload) 6 símbolos

Figura 4.1. Estructura de la trama DVB-RCS

El ancho de banda ocupado por una portadora se calcula mediante las siguientes fórmulas:

• Bits por trama (Pldframe):

&"F96#: 49 ;GH<,/3A< 8 ;?H,/;GH< 392 ;?H,/3A< (4. 3)

• Tramas por ranura (nslot):

8J7-5 HJ7-5 &"F96#:⁄ (4. 4)

• Símbolos por ranura (nsimb):

8J(#K 8J7-5 L6 48 2 53;GH<, 8;?H,;GH< 6N 8J7-5 O60 440 ;?H, P

(4. 5)

67 • Ancho de banda de ruido B (equivalente a la tasa de símbolos por segundo):

) 8J(#K HJ7-5⁄ (4. 6)

• Ancho de banda ocupado Bocc (considerando un factor de roll off de 25%):

)-.. 1,25 ) (4. 7)

En la Tabla 4.2 se resumen los parámetros de las distintas portadoras TDMA utilizadas a

lo largo de este capítulo, considerando un tiempo de ranura tslot de 26,5 ms y que el ancho de

banda asignado Basign se obtiene utilizando bloques de asignación de 22,5 KHz.

Tabla 4.2. Parámetros de portadoras TDMA utilizadas

4.1.3. Ancho de banda de una portadora SCPC TC

Las portadoras SCPC TC se utilizan en la plataforma que brinda el servicio de enlaces

dedicados para la interconexión de las estaciones remotas hacia el telepuerto o para la

interconexión entre dos estaciones remotas.

IR(Kbps) Modulación FEC Eb/No (dB)

M nslot nsimb B

(KHz)

Bocc

(KHz)

Basig

(KHz)

256 QPSK 2/3 5,55 4 17,3 6.747 254,6 318,3 337,5

256 QPSK 3/4 6,44 4 17,3 6.113 230,7 288,4 292,5

512 QPSK 2/3 5,55 4 34,6 13.494 509,2 636,5 652,5

512 QPSK 3/4 6,44 4 34,6 12.225 461,3 576,6 585,0

1.024 QPSK 2/3 5,55 4 69,2 26.988 1018,4 1.273,0 1282,5

1.024 QPSK 3/4 6,44 4 69,2 24.450 922,6 1.153,3 1170,0

2.048 QPSK 2/3 5,55 4 138,4 53.976 2036,8 2546,0 2565,0

2.048 QPSK 3/4 6,44 4 138,4 48.901 1845,3 2.306,6 2317,5

68

Para el cálculo del ancho de banda de ruido B y ocupado Bocc de las portadoras SCPC TC

se utilizan las ecuaciones (4.8) y (4.9), que se obtienen por medio de los métodos explicados

en el Anexo 1, utilizando un factor de roll off de 25% y tomando en cuenta que por no haber

bits de overhead, la tasa de datos compuesta CR es equivalente a la tasa de información IR

) (4. 8)

)-.. 1,25 ) (4. 9)

En la Tabla 4.3 se muestran los parámetros de configuración de las portadoras SCPC TC

utilizadas a lo largo de este capítulo.

Tabla 4.3. Parámetros de portadoras SCPC TC utilizadas. [10]

Modulación FEC M B Bocc Eb/No (dB)

QPSK 3/4 4 2xIR/3 5xIR/6 4,1

QPSK 7/8 4 4xIR/7 5xIR/7 5,8

8PSK 3/4 8 4xIR/9 5xIR/9 6,4

4.2. Localidades de referencia

Para realizar los cálculos de enlace es necesario conocer los parámetros de operación del

satélite en lo que se refiere a G/T y a PIRE sobre las localidades de referencia de los enlaces

satelitales. En el capítulo anterior se indicó que los telepuertos de BAEMARI y Camatagua

serían utilizados para establecer las distintas plataformas de servicio satelital.

Debido a que estas dos localidades están muy cerca del centro del haz de cobertura del

satélite tanto para banda C como para el haz norte de banda Ku presentan condiciones

operativas muy favorables, por lo que si se utilizan únicamente estas dos localidades de

referencia, los cálculos de enlace realizados pudieran no ser aplicables a la totalidad del

territorio nacional, haciendo necesario definir una tercera localidad que se encuentre en una

zona de cobertura más desfavorable, y presente un elevado índice de precipitaciones y en

69 consecuencia una mayor atenuación por este concepto. La población de San Carlos de Río

Negro cumple con ambos criterios, pues se ubica en una zona con elevados niveles de

precipitaciones (R0,01% > 90 mm/H), y su contorno de G/T y PIRE corresponde al de menor

ventaja geográfica dentro del territorio venezolano.

La Tabla 4.4 muestra los parámetros técnicos con los que opera el satélite sobre las

localidades utilizadas como referencia para la realización de los cálculos de enlace.

Tabla 4.4. Parámetros de G/T y PIRE utilizados para los cálculos de enlaces

Localidad Coordenadas Banda C Banda Ku

G/T satélite PIRE satélite G/T satélite PIRE satélite

BAEMARI 9,63º N / 67,08º O 1 dB/K 40 dBW (LCTWTA)

36 dBW (SSPA) 9 dB/K 53 dBW

Camatagua 9,80º N / 66,88º O 1 dB/K 40 dBW (LCTWTA)


San Carlos de Río Negro

1,92º N / 67,07º O 0 dB/K 39 dBW (LCTWTA)


4.3. Cálculos de enlace

En esta sección se presenta el resultado de los cálculos de enlace realizados.

4.3.1. Plataforma DVB-S2/DVB-RCS

La plataforma DVB-S2/DVB-RCS operaría en banda Ku, utilizando dos tipos de enlace:

• De distribución, con tecnología DVB-S2, desde el telepuerto hacia las estaciones remotas

de los servicios ABA Satelital, POS/ATM/SCADA y datos para las estaciones Fly Away

que operen en banda Ku.

• De retorno, con tecnología DVB-RCS, desde dichas estaciones remotas hacia el telepuerto.

70

En el diseño se toma a BAEMARI como localidad para el hub, utilizando una de las

antenas de 13 m allí disponibles, mientras que San Carlos de Río Negro es utilizado como

localidad referencial para la estación remota.

4.3.1.1. Enlaces de distribución DVB-S2

Como la plataforma es común a los servicios de ABA Satelital, POS/ATM/SCADA y

conexión de datos de estaciones Fly Away, para los cálculos se utiliza una antena receptora de

1,2 m, lo cual representa el peor escenario. Para asegurar una alta disponibilidad en el trayecto

de subida del enlace, en el Telepuerto de BAEMARI se considera el uso de un controlador de

potencia de subida (UPC, Uplink Power Controller) que compense las pérdidas por lluvia.

Para atender el requerimiento de capacidad se propone usar dos portadoras DVB-S2 8PSK

2/3 de 87,12 Mbps, cada una de ellas ocupando un transpondedor de 54 MHz completo, para

una capacidad total de de 174,24 Mbps, lo que supera en casi 20% los 145,5 Mbps requeridos.

Para que estos enlaces tengan una disponibilidad de 99,75% se requiere que el HPA

maneje aproximadamente 120 W de potencia por portadora (considerando que se utilizan

equipos TWTA con un back off de salida de 7 dB), y que el UPC compense unos 10 dB de

atenuación por precipitaciones (ver Anexo 2, sección 1.1).

4.3.1.2. Enlaces de retorno DVB-RCS

4.3.1.2.1. Servicio ABA Satelital

Para los cálculos asociados a este servicio se utilizan portadoras de QPSK 3/4 de 512

Kbps, lo que permite cubrir la IR de retorno máxima de las estaciones de ABA satelital (para

características detalladas de estas portadoras, refiérase a la Tabla 4.2). El objetivo de

disponibilidad de esta portadora es de 99,75%. En el cálculo de enlace realizado se concluye

que con antenas de 1,8 m se requeriría menos de 1 W de potencia para operar estas portadoras.

Esto nos permitiría:

• Reducir el tamaño de la antena requerida para este servicio a 1,2 m de diámetro.

71 • Crear nuevos planes de servicio con velocidades de retorno de hasta 1.536 Kbps utilizando

antenas de 1,8 m y BUC de 3 W.

Los cálculos adicionales realizados para validar estos escenarios permiten concluir que

ambos son técnicamente viables (ver Anexo 2, sección 1.2).

4.3.1.2.2. Servicio POS/ATM/SCADA

Las estaciones para el servicio POS/ATM/SCADA tienen un IR máximo de 256 Kbps, lo

que abre dos posibilidades:

• Utilizar únicamente estaciones remotas con antenas de 1,2 m y BUC de 3 W tanto para

ABA Satelital como para POS/ATM/SCADA, considerando que los cálculos realizados

para el punto 4.3.1.2.1 muestran que los enlaces de 512 Kbps operarían correctamente con

esta configuración.

• Utilizar portadoras DVB-RCS QPSK 3/4 de 256 Kbps para uso exclusivo del servicio

POS/ATM/SCADA. Considerando que estas portadoras utilizan la mitad del ancho de

banda que las de 512 Kbps, sería posible alcanzar niveles de disponibilidad en el retorno

de hasta 99,9% manteniendo el consumo de potencia en 2 W. Esto permitiría elevar la

disponibilidad global de este servicio a 99,65%.

4.3.1.2.3. Servicio de datos para estaciones Fly Away:

Los cálculos asociados a estos enlaces se presentan, más adelante, específicamente en la

sección 4.3.5.1.

4.3.2. Plataforma de topología híbrida (malla/estrella)

Esta plataforma operaría en banda C, utilizando tres tipos de enlace:


de los servicios de Redes Corporativas y las estaciones Fly Away que operen en banda C.

• De retorno, con tecnología DVB-RCS, desde dichas estaciones remotas hacia el telepuerto.

72 • Para comunicación directa entre estaciones remotas, con tecnología DVB-RCS.

Para el diseño se toma a BAEMARI como localidad para el hub, utilizando para los

cálculos la antena de 13 m allí instalada, mientras que la localidad referencial para la estación

remota es San Carlos de Río Negro. Desde el punto de vista de capacidad, la plataforma debe

poder entregar en distribución un IR de al menos 165 Mbps, y manejar una capacidad de

retorno cercana a 44 Mbps.

4.3.2.1. Enlace de distribución DVB-S2

Como esta plataforma funciona en banda C, las precipitaciones no impactan

significativamente su desempeño, de allí que en el diseño no se considere el uso un sistema de

UPC en el lado del telepuerto. Para satisfacer la demanda de 165 Mbps se propone, en

principio el uso de tres portadoras DVB-S2 8PSK 2/3 de 58 Mbps, cada una de ellas ocupando

un transpondedor de 36 MHz completo. Sin embargo los cálculos de enlace realizados (ver

Anexo 2, sección 2.1, Tabla A2.2.1) muestran como no viable la operación de esta portadora

(el enlace presenta un margen negativo de 0,8 dB para una disponibilidad objetivo de 99,8%),

haciendo necesario incrementar el tamaño de las antenas de Redes Corporativas de 1,8 m a 2,4

m. Sin embargo la estación Fly Away no puede sobrepasar 1,8 m de diámetro. Ante este

dilema se propone la siguiente solución:

• Dos portadoras 8PSK 2/3 de 58 Mbps para uso exclusivo por las remotas de Redes

Corporativas de 2,4 m. En transpondedores SSPA se requerirían unos 220 W por portadora

a nivel de HPA, mientras que en transpondedores LCTWTA serían necesarios 120 W por

portadora (en ambos casos considerando un equipo TWTA con un back off de salida de 7

dB, y una disponibilidad objetivo de 99,8%). Sin embargo los cálculos de enlace

realizados (ver Anexo 2, sección 2.1, Tablas A2.2.2 y A2.2.3).

• Una portadora 8PSK 3/5 de 52,5 Mbps para uso por las remotas de Redes Corporativas de

2,4 m y las estaciones Fly Away de 1,8 m. Esta portadora sólo podría operar en un

transpondedor LCTWTA, requiriendo unos 220 W de potencia a nivel de HPA

,considerando un equipo TWTA con un back off de salida de 7 dB, y una disponibilidad

objetivo de 99,8% (ver Anexo 2, sección 2.1, Tabla A2.2.4).

73 4.3.2.2. Enlaces DVB-RCS punto a telepuerto

Para esta función se utilizarían portadoras QPSK 3/4 de 2.048 Kbps. Considerando el

cambio de diseño hecho en el punto anterior, las antenas transmisoras serían de 2,4 m en lugar

de 1,8 m como estaba planteado originalmente. Utilizando transpondedores SSPA el consumo

de potencia en el BUC sería de 5 W para una disponibilidad del 99,9%, mientras que

utilizando transpondedores LCTWTA el consumo de potencia sería de 4,2 W. (ver Anexo 2,

sección 2.2).

4.3.2.3. Enlaces DVB-RCS punto a punto

Considerando el incremento del tamaño de las antenas a 2,4 m, sería posible utilizar en

transpondedores LCTWTA portadoras QPSK 2/3 de 512 Kbps para establecer conexiones

punto a punto. Para lograr una disponibilidad de 99,75% se requeriría del BUC una potencia

de 4,3 W (ver Anexo 2, sección 2.3).

4.3.2.4. Enlaces DVB-RCS para estaciones Fly Away:

El dimensionamiento asociado a estos enlaces se presenta en la sección 4.3.5.1.

4.3.3. Plataforma DVB-S2/SCPC TC

Esta plataforma operaría en banda C, utilizando los siguientes tipos de enlace:


que reciben servicios dedicados punto a telepuerto.

• Enlaces SCPC Turbocódigo, desde dichas estaciones remotas hacia el telepuerto.

• Enlaces SCPC Turbocódigo para conexiones punto a punto.

En los cálculos se toma a BAEMARI como localidad de operación del hub y a San Carlos

de Río Negro como sitio referencial para las estaciones remotas. Desde el punto de vista de

capacidad, la plataforma debe poder entregar en distribución un IR de 130,6 Mbps, y manejar

enlaces de retorno de entre 512 Kbps y 4096 Kbps.

74 4.3.3.1. Enlace de distribución DVB-S2

Para cubrir el requerimiento de 130,6 Mbps se propone el uso de dos portadoras DVB-S2

8PSK 3/4 de 65,3 Mbps, cada una de ellas ocupando un transpondedor LCTWTA de 36 MHz.

Los cálculos realizados muestran que, para alcanzar una disponibilidad de 99,9%, se requeriría

que el HPA entregue unos 200 W por portadora,tomando en cuenta los 7d dB de back off de

salida para un HPA de tipo TWTA (ver Anexo 2, sección 3.1).

4.3.3.2. Enlaces de retorno punto a telepuerto

Los cálculos realizados consideran el uso de portadoras 8PSK 3/4, con una disponibilidad

de 99,8%. Con estas premisas se obtienen dos grupos de portadoras:

• Portadoras entre 512 Kbps y 2048 Kbps, que utilizarían transpondedores tipo SSPA.

• Portadoras de 3072 Kbps y 4096 Kbps, que utilizarían transpondedores tipo LCTWTA.

La Tabla 4.5 resume los resultados obtenidos para esta serie de cálculos. La asignación de

capacidad se realiza en bloques de 22,5 KHz (para mayor detalle ver Anexo 2, sección 3.2).

Tabla 4.5. Plataforma DVB-S2/ SCPC TC. Parámetros de enlaces punto a telepuerto [10]

IR Portadora (Kbps) Tipo de Xdr ModFEC Potencia (W) B (KHz) Bocc (KHz) Basig (KHz)

512 SSPA 8PSK 3/4 1,0 227,6 284,5 292,5

1024 SSPA 8PSK 3/4 2,1 455,1 568,9 585,0

1536 SSPA 8PSK 3/4 3,1 682,7 853,3 855,0

2048 SSPA 8PSK 3/4 4,1 910,2 1140,3 1147,5

3072 LCTWTA 8PSK 3/4 3,6 1365,3 1706,7 1710,0

4096 LCTWTA 8PSK 3/4 4,8 1820,4 2275,6 2295,0

4.3.3.3. Enlaces punto a punto

Los enlaces punto a punto utilizan dos portadoras SCPC TC para establecer la

comunicación entre dos estaciones remotas de similares características. Como dichas

75 estaciones pueden estar ubicadas en cualquier lugar del país, para representar el peor escenario

en los cálculos se utiliza a San Carlos de Río Negro como localidad referencial tanto para la

transmisión como para la recepción.

En primer lugar se realizó un cálculo de enlace para analizar la posibilidad de operar una

portadora QPSK 3/4 de 512 Kbps en un transpondedor de tipo LCTWTA, encontrándose que

el enlace no funcionaría, pues tendría un margen negativo de 3 dB.

Como en esta red las conexiones punto a punto no tienen relación directa con la red bajo

topología punto a telepuerto, se propone modificar parcialmente el diseño de la solución,

utilizando antenas de 3,0 m y BUC de 8 W en las estaciones remotas para las conexiones

punto a punto. La Tabla 4.6 resume los resultados obtenidos de la serie de cálculos realizada

para portadoras con IR de entre 512 Kbps y 2048 Kbps en transpondedores LCTWTA. Es

importante señalar que para todos los casos se manejó un objetivo de disponibilidad de

99,85%. Para mayores detalles, ver la sección 3.3 del Anexo 2.

Tabla 4.6. Plataforma DVB-S2/ SCPC TC. Parámetros de enlaces punto a punto [10]

IR Portadora (Kbps)

ModFEC Potencia (W) B (KHz) Bocc (KHz) Basig

(KHz)

512 8PSK 3/4 2,0 227,6 284,5 292,5

1024 8PSK 3/4 3,9 455,1 568,9 585,0

1536 8PSK 3/4 5,9 682,7 853,3 855,0

2048 8PSK 3/4 7,8 910,2 1137,8 1147,5


Esta plataforma utilizaría como estación transmisora la antena en banda Ku de 7,6 m

instalada en Camatagua, tomando como localidad de referencia para la estación receptora a

San Carlos de Río Negro. La plataforma utiliza una portadora única de distribución DVB-S2,

transmitida desde el telepuerto hacia las estaciones remotas con antenas de 0,6 m de diámetro

distribuidas a nivel nacional. Considerando el reducido tamaño de las antenas receptoras, se

76 incorpora el uso de un sistema UPC en la estación transmisora para asegurar un alto nivel de

disponibilidad en el tramo de subida.

Para cubrir el requerimiento de capacidad de esta plataforma se propone utilizar una

portadora DVB-S2 QPSK 3/4 de 65,3 Mbps, que ocuparía la totalidad de un transpondedor de

54 MHz. Según los cálculos realizados, para operar con una disponibilidad de 99,55% se

requerirían del HPA unos 140 W de potencia (considerando el uso de un equipo SSPA con

back off de 3 dB), y del UPC capacidad para compensar hasta 12 dB de atenuación (Ver

Anexo 2, sección 4).

4.3.5. Solución de comunicaciones Fly Away

La solución de comunicaciones Fly Away puede ser vista como dos plataformas

conviviendo en una misma estación remota: una para la transmisión de señales de audio y

vídeo de hasta 10 Mbps, y otra para servicios de datos bajo un esquema similar al utilizado en

la plataforma de topología híbrida para conexiones punto a telepuerto. Adicionalmente, esta

solución debe tener la posibilidad de operar tanto en banda C como en banda Ku.

4.3.5.1. Servicio de conexión de datos

Anteriormente se indicó que el manejo de los servicios de datos en banda C se haría por

medio de la plataforma de topología híbrida bajo el esquema de interconexión punto a

telepuerto, mientras que los servicios de datos en banda Ku serían manejados a través de la

plataforma DVB-S2/DVB-RCS. Debido a esto, los servicios de datos serían manejados a

través de dicha localidad del telepuerto de BAMARI.

En banda C, la portadora de distribución a utilizar sería la portadora DVB-S2 de 52,5

Mbps descrita en la sección 4.3.2.1, mientras que para la interconexión de la estación remota

hacia el telepuerto se utilizarían portadoras DVB-RCS QPSK 3/4 de 2048 Kbps (ver Anexo 2,

sección 5.1, Tabla A2.5.2). Ambas portadoras tendrían una disponibilidad de 99,9%,

requiriéndose para ello una potencia de 220 W a nivel del HPA del telepuerto (tipo TWTA con

un back off de 7 dB) y 16 W para el HPA de la estación remota (tipo SSPA con un back off de

3 dB).

77

En banda Ku la portadora de distribución a utilizar sería la descrita en la sección 4.3.1.1,

en tanto que la interconexión de la estación remota hacia el telepuerto utilizaría portadoras

DVB-RCS QPSK 3/4 de 2048 Kbps (ver Anexo 2, sección 5.2, Tabla A2.5.4). Al igual que en

el caso anterior, la disponibilidad de ambas portadoras sería de 99,9% o superior, con un

consumo de potencia a nivel de los HPAs de 120 W en el telepuerto (tipo TWTA con un back

off de 7 dB) y 16 W en la estación remota (tipo SSPA con un back off de 3 dB).

4.3.5.2. Servicio de transmisión de vídeo y audio

Tomando en cuenta que la distribución de la señales de televisión MCPC sería hecha

desde Camatagua, se propone que las señales de vídeo y audio enviadas desde las estaciones

Fly Away sean recibidas allí, para luego ser trasladadas vía terrestre a las sedes de los canales

de televisión que requieran este servicio. Las portadoras a utilizar para este fin, tanto en banda

C como en banda Ku, serían tipo DVB-S2, de 10 Mbps, con modulación 8PSK 2/3 y una

disponibilidad objetivo de al menos 99,95%. En el caso particular de la banda Ku, alcanzar

este nivel de disponibilidad implica el uso de un sistema de UPC en la estación Fly Away.

Los cálculos muestran que operar este tipo de portadoras en un transpondedor tipo SSPA

de banda C requeriría del HPA (tipo SSPA con un back off de 3 dB) una potencia cercana a 50

W. Por su parte, la operación en banda Ku necesitaría un HPA (tipo SSPA con un back off de

3 dB) capaz de entregar unos 70 W combinado con un UPC capaz de compensar hasta 6 dB de

atenuación por precipitaciones (ver anexo 2, sección 5, Tablas A2.5.1 y A2.5.3)

4.3.5.3. HPA requeridos

Como estos sistemas deben manejar simultáneamente dos tipos de servicio, es necesario

sumar el requerimiento de potencia de la portadora de transmisión de Vídeo y Audio al de la

portadora de retorno de datos. Adicionalmente, en previsión de su posible utilización para

cubrir eventos fuera del territorio de Venezuela, se agrega una holgura de alrededor del 100%.

Considerando estos factores, para los servicios en banda C se utilizarían amplificadores tipo

SSPA de 150 W, mientras que para los servicios en banda Ku se usarían equipos tipo SSPA de

200 W.

78 4.4. Capacidades requeridas

En esta sección se resumen las capacidades necesarias para la puesta en funcionamiento

de las distintas plataformas satelitales.

4.4.1. Plataforma DVB-S2/DVB-RCS

Para la operación de esta plataforma se requeriría cerca de 200 MHz en banda Ku, poco

más de tres transpondedores y medio, capacidad distribuida según se muestra en la Tabla 4.7.

Tabla 4.7. Capacidad requerida para la plataforma DVB-S2/DVB-RCS

Función Nº Xdrs

asignados

Ancho de banda (MHz)

Uso Capacidad vs requerimiento

original

Distribución 2,00 108,00 2 portadoras DVB-S2 de 87,12

Mbps c/u +19,75%

Retorno ABA Satelital 1,56 84,24 144 portadoras TDMA de 512

Kbps c/u +1,1%

Retorno POS/ATM/SCADA

0,03 1,77 3 portadoras TDMA de 512Kbps c/u ó 6 portadoras TDMA de 256

Kbps c/u +14,3%

Retorno Datos Fly Away 0,09 4,64 2 portadoras TDMA de 2048

Kbps c/u +75,9%

Total 3,68 198,65

4.4.2. Plataforma de topología híbrida (malla/estrella)

La operación de esta plataforma requeriría 162,61 MHz en banda C (111,40 Mbps en

transpondedores SSPA y 51,21 en transpondedores LCTWTA), distribuidos según lo indicado

en la Tabla 4.8.

79

Tabla 4.8. Capacidad requerida para la plataforma de topología híbrida

Función Tipo de Xdr Nº Xdrs

asignados



original

Distribución

SSPA 2,00 72,00 2 portadoras DVB-S2 de 58

Mbps c/u 2,12%

LCTWTA 1,00 36,00 1 portadora DVB-S2 de 52,5

Mbps

Retorno Redes Corporativas

SSPA 0,97 34,76 15 portadoras TDMA de

2.048 Kbps c/u 5,70%

Conexiones punto a punto Redes Corporativas

LCTWTA 0,42 15,21 26 portadoras TDMA de 512

Kbps c/u 6,90%

Retorno Datos Fly

Away SSPA 0,13 4,64

2 portadoras TDMA de 2048 Kbps c/u

75,90%

Total 4,52 162,61

4.4.3. Plataforma DVB-S2 / SCPC TC

Para su puesta en funcionamiento se requeriría un total de 191 MHz en banda C (147

MHz en transpondedores LCTWTA y 54 MHz en transpondedores SSPA), capacidad que

estaría distribuida de acuerdo a lo presentado en la Tabla 4.9. Es importante destacar que los

cálculos referidos en la sección 4.3.3 muestran que, con el fin de asegurar la correcta

operación del servicio punto a punto, es necesario incrementar el tamaño de las antenas de 2,4

m a 3,0 m y la potencia de los BUC de 5 W a 8 W, mientras que los servicios punto a

telepuerto mantendrían la configuración original.


Esta plataforma requeriría el uso de un transpondedor SSPA banda Ku de 54 MHz con el

fin de colocar en él una portadora DVB-S2 de 65,3 Mbps. Dicha portadora supera en 2,4% el

requerimiento original de 63,8 Mbps.

Tabla 4.9. Capacidad requerida para la plataforma DVB-S2/SCPC-TC

80

Función Tipo de Xdr Nº Xdrs

asignados



original

Distribución LCTWTA 2,00 72,00 2 portadoras DVB-S2

de 65,3 Mbps c/u

Satisface el requerimiento

original

Retorno a Telepuerto (512 - 2.048 Kbps)

SSPA 1,50 54,00

• 35 de 512 Kbps • 25 de 1.024 Kbps • 20 de 1.536 Kbps • 10 de 2.048 Kbps


original

Retorno a telepuerto (3.072 – 4.096 Kbps)

LCTWTA 0,56 20,00 • 5 de 3.072 Kbps • 5 de 4.096 Kbps


original

Enlaces punto a punto

LCTWTA 1,25 45,00

• 60 de 512 Kbps • 26 de 1.024 Kbps • 10 de 1.536 Kbps • 4 de 2.048 Kbps


original

Total 5,31 191,00

4.4.5. Solución de comunicaciones Fly Away

El requerimiento para este servicio se divide en dos componentes: la transmisión de

señales de audio y vídeo, que se recoge en la Tabla 4.10, y la interconexión de servicios de

datos, que sería soportada por las plataformas DVB-S2/DVB-RCS (ver Tabla 4.7) y de

topología híbrida (ver Tabla 4.8).

Tabla 4.10. Capacidad requerida para servicios Fly Away de audio y vídeo

Función Tipo de

Xdr Nº Xdrs

asignados



original

Transmisión de vídeo y audio

(Banda C)

SSPA Banda C

0,61 22 4 Portadoras de 10 Mbps

c/u Satisface requerimiento original

Transmisión de vídeo y audio (Banda Ku)

SSPA Banda Ku

0,41 22 4 Portadoras de 10 Mbps

c/u Satisface requerimiento original

81 4.5. Plan de asignación de frecuencias

Tomando en consideración los análisis efectuados en la sección anterior, a continuación

se presenta una propuesta de asignación de frecuencias tanto en banda C como en banda Ku

para la operación de las plataformas de telecomunicaciones estudiadas, y las implicaciones

que su implementación tendría respecto a los equipos instalados en el Telepuerto.

4.5.1. Banda C

La Figura 4.3 presenta la asignación de frecuencias propuesta para las plataformas que

operarían en banda C. En esta figura se observa que en la polarización A (horizontal en subida

y vertical en bajada) operarían tres portadoras de distribución: una de la plataforma de enlaces

dedicados y las otras dos de la plataforma de topología híbrida (una de 58 Mbps y otra de 52,5

Mbps), mientras que en la polarización B (vertical en subida y horizontal en bajada) operarían

las dos portadoras de distribución restantes (una de la plataforma de enlaces dedicados y la

otra de la plataforma de topología híbrida).

Los cálculos de enlace realizados indican que el consumo de potencia para cada portadora

de distribución es de 220 W para la plataforma de topología híbrida y de 200 W para la de

servicios dedicados. De allí que el requerimiento total de potencia al HPA de 2.250 W

instalado en polarización horizontal en el telepuerto de BAEMARI sea de 640 W, equivalentes

al 28,4% de su capacidad, en tanto que el del HPA de 750 W instalado en polarización vertical

sería de 420 W, lo que representaría el 56 % de su capacidad (ver características de los

equipos en la Tabla 3.18). Desde el punto de vista del espectro utilizado, los transpondedores

en polarización A estarían ocupados casi en su totalidad (nivel de ocupación promedio cercano

al 93,5%) mientras que en los transpondedores en polarización B quedarían disponible unos

100 MHz (40% de la capacidad).

82

CC

-1A

CC

-2A

CC

-3A

CC

-4A

CC

-5A

CC

-6A

CC

-7A

CC

-1B

CC

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CC

-3B

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-4B

CC

-5B

CC

-6B

CC

-7B

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Po

rtad

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10

Mb

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Kb

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Mb

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Kb

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3435

3628

2930

3132

3322

2324

2526

2716

1718

1920

211

1510

1112

92

34

56

78

1314

Fig

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4.3

. Asi

gnac

ión

de

frec

uen

cias

pro

pu

esta

par

a lo

s tr

ansp

ond

edor

es e

n b

and

a C

83 4.5.2. Banda Ku

La Figura 4.4 muestra la asignación de frecuencias propuesta para los servicios en banda

Ku utilizando los transpondedores que cubren territorio venezolano (Ku-1A al Ku-6A, Ku-1B

y Ku-2B). En el cuadro se observa que se utilizarían los seis transpondedores disponibles en

polarización A (horizontal en subida y vertical en bajada) del Satélite Simón Bolívar, cuya

ocupación promedio estaría cercana al 86% de su capacidad, mientras que los transpondedores

conmutables Ku-1B y Ku-2B quedarían libres para el desarrollo de otros servicios o atender

situaciones en las que se requiera establecer comunicación entre los dos haces de cobertura en

banda Ku del satélite.

Con relación a la potencia utilizada, desde el telepuerto de BAMARI se transmitirían en

polarización horizontal dos portadoras de distribución para la plataforma DVB-S2/DVB-RCS,

cada una de las cuales requeriría una potencia de 120 W, siendo los amplificadores HPA de

750 W allí instalados (ver Tabla 3.18) más que suficientes para cubrir este requerimiento (que

representa 32% de su capacidad). Desde Camatagua se transmite en la misma polarización una

portadora de distribución para la plataforma de TV Satelital Directa al Hogar, cuyo

requerimiento de 140 W de potencia, representa 35% de la potencia disponible en el HPA de

400 W allí instalado (ver Tabla 3.19).

4.5.3. Características de las estaciones remotas propuestas

La Tabla 4.11 presenta un cuadro resumen de las características de las estaciones remotas

requeridas, clasificadas según el tipo de servicio prestado. En ella se observa que, en líneas

generales, es factible cumplir con los requerimientos técnicos de los equipos y los objetivos de

calidad solicitados, sin embargo, para asegurar un buen desempeño de las conexiones punto a

punto para los servicios de Redes Corporativas y de Enlaces Dedicados, fue necesario

incrementar el tamaño de las antenas y la capacidad de los amplificadores a ser utilizados.

84

Ku-

1A

Ku-

2A

Ku-

3A

Ku-

4A

Ku-

5A

Ku-

6A

Ku-

1B

Ku-

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3942

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CP

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bps

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cias

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par

a tr

ansp

ond

edor

es d

e K

u1A

al K

u2B

85

Tabla 4.11. Características generales de las estaciones remotas

Servicio Banda de

operación Disponibilidad global del servicio Antena BUC/HPA

ABA Satelital Ku ≥ 99,5% 1,2 m 3 W

POS/ATM/SCADA Ku ≥ 99,65% 1,2 m 3 W

Redes corporativas C ≥ 99,7 % 2,4 m 5 W

SCPC punto a

telepuerto C

≥ 99,8% (punto a telepuerto)

≥ 99,7% (punto a punto) 2,4 m 5 W

SCPC punto a punto C ≥ 99,7% 3,0 m 8 W

TV satelital directa

al hogar Ku ≥ 99,55% 0,6 m No aplica

TV Fly Away C ≥ 99,95% (transmisión vídeo y audio)

≥ 99,8% (servicio de datos) 1,8 m 150 W

TV Fly Away Ku ≥ 99,95% (transmisión vídeo y audio)

≥ 99,8% (servicio de datos) 1,8 m 200 W

4.6. Impacto económico de las modificaciones al diseño original

La Tabla 4.12 permite comparar los costos referenciales de los terminales satelitales,

considerando los escenarios originales y modificados analizados anteriormente. Se observa

que la reducción de tamaño de antena en el terminal de ABA Satelital representa un ahorro de

costos del 38,01%, mientras que el incremento de tamaño y potencia de los terminales de

Redes Corporativas y de enlaces dedicados punto a punto representa un incremento de costos

de 67,96% y 70,29% respectivamente.

Aunque este primer análisis nos da una idea de los impactos que uno y otro escenario

pudieran representar, se necesita considerar el total de las compras a realizar, por lo que se

presenta la tabla 4.13. Esta tabla muestra que, como el mayor volumen de compras

corresponde a terminales del servicio de ABA Satelital, implementar los escenarios

modificados representaría ahorros de hasta 17,66% en la compra de los terminales de datos.

Es importante señalar que en ambas tablas, los precios referenciales mostrados son

precios en los Estados Unidos, bajo modalidad Incoterm FOB (Free On Board), por lo que no

86 se incluyen los costos de transporte a Venezuela, impuestos de nacionalización y transporte a

los almacenes de CANTV.

Tabla 4.12. Costos de terminales (escenarios original y modificado). [11]

Terminal

Precio terminal ABA Satelital (US$)

Precio terminal Redes Corporativas (US$)

Precio terminal SCPC Punto a Punto (US$)

Original (1,8 m / 3 W)

Modificado (1,2 m / 3 W)





Antena 985 323 985 2.750 2.750 5.300

Soporte antena 322 119 322 396 396 1.389

BUC 250 250 655 655 655 1.200

LNB 65 65 90 90 90 90

Módem 654 654 654 654 1.925 1.925

Total (US$) 2.276 1.411 2.706 4.545 5.816 9.904

Variación -38,01% +67,96% +70,29%

Tabla 4.13. Costos de procura de terminales (escenarios original y modificado). [11]

Tipo de Terminal Nro. de

Terminales

Precio Unitario (US$) Precio Total (US$)

Original Modificado Original Modificado

ABA Satelital 4.000 2.276 1.411 9.104.000 5.644.000

POS/ATM/SCADA 1.250 1.411 1.411 1.763.750 1.763.750

Redes Corporativas 400 2.706 4.545 1.082.400 1.818.000

SCPC Punto a Telepuerto 100 5.816 5.816 581.600 581.600

SCPC Punto a Punto 100 5.816 9.904 581.600 990.400

Total (US$) 13.113.350 10.797.750

Variación -17,66%

87

CAPÍTULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Las tecnologías de comunicaciones satelitales tienen un alto grado de flexibilidad que les

permiten brindar una amplia gama de servicios de voz, datos y vídeo. Su capacidad para

distribuir y recibir señales sobre amplias extensiones geográficas las convierten en

herramientas invaluables para medios masivos como la radio y la televisión, así como para

complementar las redes terrestres, permitiendo dar servicios de telecomunicación a zonas

rurales y a las periferias de las grandes ciudades.

Debido a que el territorio venezolano abarca casi un millón de kilómetros cuadrados, y

que aproximadamente el 80% de la población venezolana habita la franja norte costera del

país, hoy en día existen vastas áreas de nuestra geografía que no cuentan con servicios de

telecomunicaciones, y en las que el despliegue de plataformas de telecomunicaciones

terrestres resulta muy complicado o costoso, siendo las plataformas satelitales una herramienta

ideal para llevar el servicio a estas zonas, de allí el gran potencial que tiene el Satélite Simón

Bolívar para impulsar el acceso a las telecomunicaciones a nivel nacional.

Con el fin de mostrar la gran flexibilidad que tiene este tipo de tecnologías, en este trabajo

se ha presentado el diseño de varios tipos de soluciones de telecomunicaciones apalancadas en

el uso de satélites geoestacionarios como el Satélite Simón Bolívar: soluciones distribución de

contenidos (TV Satelital Directa al Hogar), de acceso a datos y telefonía (plataforma DVB-

S2/DVB-RCS), transaccionales (POS/ATM/SCADA), de conectividad para empresas e

instituciones (plataforma de topología híbrida malla/estrella), para transporte de datos y

conexiones troncales (plataforma de enlaces dedicados punto a punto y punto a telepuerto) y

cobertura de eventos (servicios ocasionales Fly Away).

88

Asimismo se ha mostrado que el diseño de una solución satelital de telecomunicaciones es

una tarea compleja e iterativa, que debe considerar la interrelación entre la multitud de

factores técnicos, económicos y operativos involucrados para obtener la mejor relación costo-

beneficio, permitiendo aprovechar al máximo tanto el recurso satelital como las capacidades

de la plataforma terrestre a ser implementada.

Entre los elementos de índole técnico que deben ser considerados están el tipo de

tecnología que se adapta mejor al servicio que se quiere prestar, las características técnicas del

satélite y los equipos a utilizar, las condiciones climáticas que estos últimos deben enfrentar en

los lugares donde el servicio será desplegado, las fuentes de interferencia que pudieran afectar

el servicio, entre otras.

Desde el punto de vista económico, es necesario destacar que las soluciones de

comunicación satelital no son baratas: el alquiler de capacidad en banda C o Ku puede costar

entre 3.000 y 4.500 US$ por MHz al mes. Este costo tan elevado resulta razonable si se tiene

en cuenta que solamente construir y poner en órbita un satélite geoestacionario de unos 2 GHz

de capacidad cuesta unos 350 millones de dólares, lo que representa unos 1.500 US$ por MHz

al mes, sin considerar los gastos de operación y personal, impuestos, costos de financiamiento,

depreciación del aparato, entre otros, a lo largo de su vida útil y suponiendo que el 100% de la

capacidad es, en efecto, utilizada. A esto hay que agregarle el costo de los equipos: una red de

datos compartidos con capacidad para unas 2.000 estaciones remotas y una estructura similar a

la de la plataforma DVB-S2/DVB-RCS puede costar tres o cuatro millones de US$, de los

cuales un 20-30% corresponden al hub y el 70-80% restante a las estaciones remotas.

En el tema operativo debe tenerse en cuenta que como los satélites permiten cubrir

grandes extensiones geográficas son muy utilizados para dar servicio en localidades apartadas,

lo que dificulta llegar a ellas para instalar, desinstalar y atender fallas del servicio. De allí que

las soluciones utilizadas deban ser confiables, sencillas y estandarizadas, con el fin de

minimizar la posibilidad de averías y simplificar las tareas de operación y mantenimiento.

Aunque el foco principal de este trabajo estuvo en los aspectos técnicos del diseño de las

distintas soluciones satelitales estudiadas, consideraciones como la optimización de la

89 utilización del espectro (uso de transpondedores en saturación para las portadoras de

distribución, agrupación de portadoras de características similares en los mismos bloques de

frecuencia), minimizar en lo posible el costo de los terminales y la complejidad de la red

(reducir el tamaño de las antenas y/o equipos de transmisión cuando sea posible,

estandarización de soluciones), optimización del uso de las facilidades existentes (distribución

de servicios entre distintas estaciones terrenas para evitar su sobrecarga, concentración de la

operación de servicios similares en las mismas localidades) fueron una constante a lo largo del

proceso.

Finalmente es recomendable que una vez que haya sido implementada toda solución de

telecomunicaciones, sea satelital o no, sea sometida a una constante de revisión y evaluación

de desempeño con el fin de realizar correctivos, optimizar su uso y ajustarla a posibles

variaciones de la demanda o del comportamiento previsto de los usuarios.

90

GLOSARIO

• ABA (Acceso de Banda Ancha): Producto de datos de CANTV en el cual se ofrece

conexión a internet con velocidades superiores a la de los módems dial-up (de frecuencia

vocal), es decir, 56 Kbps.

• Acimut: Ángulo medido sobre el plano horizontal en sentido horario con respecto al polo

norte.

• Alta Definición (HD, High Definition): Definición de vídeo de superior a la estándar,

alcanzando resoluciones de 1280 x 720 y 1920 x 1080 pixeles.

• Amplificador de bajo ruido (LNA, Low Noise Amplifier): amplificador de señales utilizado

en la recepción de transmisiones satelitales.

• Amplificador de bloque de bajo ruido (LNB, Low Noise Block): LNA que recibe la señal

transmitida por el satélite en bandas de radiofrecuencia y la transforma a banda L.

• Antena Gregoriana: Antena parabólica que cuenta con un reflector parabólico iluminado

por un subreflector parabólico en frente del primero que a su vez es iluminado por el

alimentador de la antena. Este diseño tiene la ventaja de ser más compacto que el obtenido

si el alimentador estuviese ubicado en el foco del reflector principal.

• Antena Offset: Antena parabólica en la que para el reflector no se toma una sección

simétrica en torno al eje de rotación del paraboloide de revolución, de manera que el

alimentador queda ubicado en el foco de dicho paraboloide a pesar de no estar alineado

con el reflector.

• APSK (Amplitude and Phase-Shift Keying): Tipo de sistema de codificación PSK el que

cada símbolo es representado por medio de un cambio de amplitud y de fase.

• ATM (Automated Teller Machine): Cajero automático.

91 • AVC (Advanced Video Coding): Codificación Avanzada de Video. Nombre del estándar

de codificación de video H.264/MPEG-4 AVC.

• Banda L: Banda de frecuencia que va de 950 MHz a 2150 MHz.

• Bipropelente: Sistema de propulsión de cohetes que utiliza la mezcla de dos líquidos (un

combustible y un oxidante) para generar impulso.

• Cálculo de enlace (Link Budget): conjunto de fórmulas matemáticas utilizadas para evaluar

en forma teórica el desempeño de un enlace satelital.

• Convertidor de Subida (U/C, Up Converter): equipo utilizado para elevar la frecuencia de

una señal desde IF (70 MHz / 140 MHz) a su frecuencia de transmisión.

• CR (Composite Rate): Tasa de datos compuesta. Inclye la tasa de información y el

overhead.

• Definición estándar (SD, Standard Definition): Definición de vídeos de 720 x 480 pixeles

a 29,97 cuadros por segundo (para sistemas NTSC) ó 720 x 576 pixeles a 25 cuadros por

segundo (sistemas PAL y SECAM).

• DVB-RCS: Norma definida en el estándar ETSI EN 301 790 para el suministro de un

canal de retorno interactivo para sistemas de distribución por satélite.

• DVB-S2: Norma para aplicaciones de distribución de contenidos, servicios interactivos,

recolección de noticias y otras aplicaciones satelitales de banda ancha, definida en el

estándar ETSI EN 302 307.

• Elevación: Ángulo medido sobre el plano vertical desde la línea del horizonte.

• ETSI (European Telecommunications Standards Institute): Instituto Europeo de

Estándares de Telecomunicaciones

• Factor de roll-off: Ancho de banda adicional que utiliza un filtro de señales con respecto al

ancho de banda de Nyquist para minimizar el efecto de interferencia intersimbólica.

92 • FEC (Forward Error Correction): Corrección de Errores desde el Origen. Describe a un

conjunto de mecanismos para la corrección de errores de transmisión basados en la

inclusión de bits de redundancia en la señal transmitida.

• Fly Away: Terminal satelital transportable y ensamblable en campo utilizado para la

cobertura de eventos ocasionales.

• FOB (Free On Board): Incoterm que designa el tipo de transacción comercial

internacional en la que el vendedor entrega la mercancía al buque de la empresa

transportista encargada de entregar dicha mercancía al comprador, encargándose este

último de pagar el coste del transporte.

• H.264/MPEG-4 AVC: Códec de video de alta compresión, creado en conjunto por el

VCEG de la UIT-T y el MPEG de la ISO/IEC, y que está definido en la recomendación

ITU-T H.264 y en el estándar ISO/IEC 14496-10.

• HPA (High Power Amplifier): Amplificador de alta potencia.

• Hub: Elemento de una red de topología estrella a través del cual pasan todas las

comunicaciones que esta maneja.

• IBO (Input Back Off): Back Off de entrada. Relación entre densidad de flujo de potencia

recibida por transpondedor y su densidad de flujo de saturación.

• IEC (International Electrotechnical Commission): Comisión Electrotécnica Internacional.

• IF (Intermediate Frequency): Frecuencia intermedia. Se utiliza para el procesamiento de

señales como paso intermedio entre la banda base y las señales de radiofrecuencia.

• Incoterm (International Commercial Terms): Términos de Comercio Internacional.

Listado de términos de tres letras definidos por la Cámara de Comercio Internacional que

sirve para indicar las condiciones de transporte y entrega de las mercancías en el marco de

las transacciones comerciales internacionales.

93 • IR (Information Rate): Tasa de información. Velocidad a la que se insertan datos en el

sistema de transmisión.

• IRD (Integrated Receiver – Decoder): terminal que reúne las funciones de receptor y

decodificador de señales digitales de TV y Audio.

• ISI (Inter Symbolic Interference): Interferencia intersimbólica. Defecto de una señal digital

causado por la imposibilidad de los sistemas de comunicaciones de manejar cambios

instantáneos de estado, y que para fines de cálculo se maneja como una interferencia.

• ISO (International Organization for Standarization): Organización Internacional de

Estándarización.

• LCTWTA: Amplificador TWTA al que se le añaden un linearizador y un amplificador de

canal para mejorar su linealidad y nivel de compresión.

• M-APSK (M-ary APSK): APSK M-ario. Sistema de codificación APSK capaz de

representar M símbolos distintos.

• MCPC (Multi-Channel Per Carrier): Técnica de transporte de señales, en la que varios

canales se multiplexan y transmiten en una única portadora.

• MF-TDMA (Multi-Frequency Time Division Multiple Access): Técnica de acceso

compartido al medio en la que los terminales de usuario pueden acceder a este utilizando

varias portadoras TDMA.

• MPEG (Moving Picture Experts Group): Grupo de trabajo de la ISO y el IEC encargado

del diseño de estándares para la compresión y transmisión de señales de audio y vídeo.

• MPEG-2: Grupo de estándares para codificación de señales de audio y video para su

difusión, definida en el estándar ISO/IEC 13818.

• M-PSK (M-ary PSK): PSK M-ario. Sistema de codificación PSK capaz de representar M

símbolos distintos.

94 • OBO (Output Back Off): Back Off de salida. Relación entre la PIRE con que opera el

transpondedor y su PIRE de saturación.

• OH (Overhead): Tasa de datos auxiliares. Velocidad a la que el lado emisor introduce

datos adicionales para indicarle al lado receptor cómo procesar la información.

• POS (Point Of Sale): Punto de venta.

• PSK (Phase-Shift Keying): Sistema de codificación de señales en el que cada símbolo es

representado por medio de un cambio de fase.

• Punto Subsatelital: Punto de la superficie terrestre perteneciente a la línea recta entre el

satélite y el geocentro terrestre.

• Red Estrella: Red en la que todos los terminales se conectan en forma directa solamente

con un punto central denominado concentrador o hub, a través del cual pasan todas las

comunicaciones.

• Red Malla: Red en la que todos los terminales se pueden conectar directamente con dos o

más terminales de la red.

• Roll Off: Característica de un filtro de radiofrecuencias que designa a la relación entre el

exceso de ancho de banda del filtro respecto al ancho de banda de Nyquist, dividida entre

este último.

• SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition): Sistema de monitoreo, control y

adquisición de datos a distancia

• SCPC (Single Channel Per Carrier): Mecanismo de transporte de señales en el que a cada

canal a ser transmitido se le asigna una portadora para su uso exclusivo.

• Set Top Box: Terminal de usuario de las plataformas de TV por suscripción (tanto satelital

como por cable), utilizado para la recepción y decodificación de las señales de TV.

95 • Sobresuscripción: Característica de una red que designa a la relación entre la suma de la

tasa máxima de información de todos sus usuarios y la tasa máxima de información que

esta maneja.

• SSPA (Solid State Power Amplifier): Amplificador de potencia que opera a base de

transistores de efecto de campo.

• TR (Transmision Rate): Tasa de transmisión. Incluye la tasa de información, el overhead y

los bits de redundancia.

• Transpondedor: Componente del satélite encargado de la recepción, amplificación y

reemisión en una frecuencia distinta de una señal.

• Tri-Axial: Sistema de estabilización que opera en tres ejes

• TS (Transport Stream): Trama de Transporte, protocolo de comunicación definido en los

estándares MPEG-2 para el transporte señales de audio, vídeo y datos

• Turbocódigo: Mecanismo de generación de bits de redundancia para corrección de errores

desde el origen, muy utilizado en redes celulares y satelitales debido a su eficiencia y bajo

retardo.

• TVRO (TV Receive – Only): Terminal para recepción de señales de televisión.

• TWTA (Travelling Wave Tube Amplifier): Amplificador de potencia cuya operación se

basa en el uso de tubos de onda viajera.

• UIT-R: Unión Internacional de Telecomunicaciones. Sector de Radiocomunicaciones.

• UPC (Uplink Power Controller): Controlador de Potencia de Subida. Dispositivo instalado

en las estaciones terrenas para ajustar la potencia transmitida de acuerdo a las variaciones

en las condiciones del medio ambiente.

• VCEG (Video Coding Experts Group): Grupo de la UIT-T encargado del diseño de

estándares para la compresión y transmisión de señales de audio y vídeo.

96

REFERENCIAS

[1] "Low Earth Orbit - Wikipedia, the free encyclopedia," 26 04 2011. [Online]. Available: http://en.wikipedia.org/wiki/Low_earth_orbit. [Accessed 03 05 2011].

[2] "Geostationary orbit - Wikipedia, the free encyclopedia," 25 03 2011. [Online]. Available: http://en.wikipedia.org/wiki/Geostationary_orbit. [Accessed 09 04 2011].

[3] "Global Positioning System - Wikipedia, the free encyclopedia," 2 5 2011. [Online]. Available: http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System. [Accessed 3 5 2011].

[4] "Molniya (satellite) - Wikipedia, the free encyclopedia," 23 02 2011. [Online]. Available: http://en.wikipedia.org/wiki/Molniya_%28satellite%29. [Accessed 03 05 2011].

[5] G. Maral and M. Bousquet, "Radio Link Analysis," in VSAT Networks (2nd Edition), Padstow, Inglaterra, John Wiley & Sons, 2003, pp. 171-277.

[6] Unión Internacional de Telecomunicaciones - Sector de Radiocomunicaciones - Oficina de Radiocomunicaciones, Nota de registro 100520145.

[7] Unión Internacional de Telecomunicaciones - Sector de Radiocomunicaciones - Oficina de Radiocomunicaciones, Nota de registro 107520040.

[8] Unión Internacional de Telecomunicaciones - Sector de Radiocomunicaciones - Oficina de Radiocomunicaicones, Circular Internacional de Información Sobre Frecuencias BR

IFIC 2574, Ginebra: Unión Internacional de Telecomunicaciones, 2006.

[9] Unión Internacional de Telecomunicaciones - Sector de Radiocomunicaciones - Oficina de Radiocomunicaicones, Circular Internacional de Información Sobre Frecuencias

(Servicios Espaciales ) BR IFIC 2483, Ginebra: Unión Internacional de Telecomunicaciones, 2002.

[10] Advantech Microwave Technologies, "Performances," in AMT30-34 R series Instalation

and Operation Manual, Montreal, Canada, Advantech Microwave Technologies, 2011, p. 1.12.

[11] Satcom Resources, "Satcom Resources," [Online]. Available: www.satcomresources.com/products. [Accessed 20 04 2013].

[12] Unión Internacional de Telecomunicaciones – Sector de Radiocomunicaciones, Recomendación UIT-R P.465-6. Diagrama de radiación de referencia de estación terrena

97 para utilizar en la coordinación y evaluación de las interferencias, en la gama de frecuencias entre 2 y unos 31 GHz, Ginebra, Suiza: Unión Internacional de Telecomunicaciones, 2009.

[13] Unión Internacional de Telecomunicaciones – Sector de Radiocomunicaciones, "Apéndice 7, Anexo 3. Ganancia de antena hacia el horizonte para una estación terrena que funciona con estaciones espaciales geoestacionarias," in Reglamento de

Radiocomunicaciones, Vols. 2 - Apéndices, Ginebra, Suiza, Unión Internacional de Telecomunicaciones, 2012, pp. 185-190.

[14] Unión Internacional de Telecomunicaciones – Sector de Radiocomunicaciones, Recommendation ITU-R P.839-3. Rain height model for prediction methods, Ginebra, Suiza: Unión Internacional de Telecomunicaciones, 2001.

[15] Unión Internacional de Telecomunicaciones – Sector de Radiocomunicaciones, Recommendation ITU-R P.837-6. Characteristics of precipitation for propagation modelling, Ginebra, Suiza: Unión Internacional de Telecomunicaciones, 2012.

[16] Unión Internacional de Telecomunicaciones – Sector de Radiocomunicaciones, Recomendación UIT-R P.618-10. Datos de propagación y métodos de predicción necesarios para el diseño de sistemas de telecomunicación Tierra-espacio, Ginebra, Suiza: Unión Internacional de Telecomunicaciones, 2009.

[17] Unión Internacional de Telecomunicaciones – Sector de Radiocomunicaciones, UIT-R P.838-3. Modelo de la atenuación específica debida a la lluvia para los métodos de predicción, Ginebra, Suiza: Unión Internacional de Telecomunicaciones, 2005.

[18] G. Maral and M. Bousquet, "Uplink, Downlink and Overall Link Performance; Intersatellite Links," in Satellite Communications Systems (Fifth Edition), Padstrow, Inglaterra, John Wiley & Sons, 2009, pp. 163-246.

[19] G. Maral and M. Bousquet, "Digital Modulation," in Satellite Communications Systems

(Fifth Edition), Padstow, Inglaterra, John Wiley & Sons, 2009, pp. 118-161.

[20] J. González, Elementos y Parámetros del Sistema Satelital. Manual del participante. Tomo II, Caracas, Venezuela: Cantv. Gerencia Corporativa de Formación, 2008.

[21] D. Roddy, "The Space Link," in Satellite Communications (3rd Edition), McGraw-Hill Professional, 2001, pp. 305-340.

[22] Unión Internacional de Telecomunicaciones, Handbook on Satellite Communications (3rd Edition), Ginebra, Suiza: Unión Internacional de Telecomunicaciones - Servicios de Composición de Publicaciones, 2005.

[23] M. De La Rosa, Comunicaciones por Satélite (apuntes de clases), Caracas: Universidad Central de Venezuela, 2005.

98

ANEXO 1

EL ENLACE SATELITAL

1 POTENCIA ISOTRÓPICA RADIADA EQUIVALENTE (PIRE)

Considérese una antena isotrópica, es decir, que emite una señal radioeléctrica cuya

potencia se envía en todas las direcciones de una manera uniforme, alimentada por una fuente

de radiofrecuencia de potencia pi. La potencia radiada por unidad de ángulo sólido, expresada

en vatios por estereorradián (W/sr) vendría dada por la ecuación

'( 4QR (1.1)

Se define como PIRE la cantidad de potencia que una antena isotrópica tendría que emitir

para producir la densidad pico de potencia observada en la dirección de ganancia máxima de

una antena. La PIRE se obtiene al multiplicar la potencia pi entregada por el transmisor a la

antena, multiplicada por la ganancia gt de esta, de manera que la ecuación que define la PIRE

queda como sigue:'?3< pTgV '?3< '(5 (1.2)

Convirtiendo esta ecuación en decibeles, queda como sigue

& 10 '(5 &(5 (1.3)

99 2 ANTENA PARABÓLICA

2.1 Ganancia de una antena parabólica

La ganancia de una antena es la razón entre la potencia irradiada o recibida por unidad de

ángulo sólido en una dirección determinada y la potencia radiada o recibida por unidad de

ángulo sólido de una antena isotrópica alimentada con la misma potencia.

La antena parabólica se denomina así porque cuenta con una superficie reflectante

conformada por una sección de un paraboloide de revolución. Dicha superficie le permite

capturar señales radioeléctricas en su superficie y concentrarlas en el punto correspondiente al

foco de la parábola a partir de la cual se obtiene el paraboloide de revolución que conforma el

reflector de la antena.

La superficie efectiva de una antena parabólica se calcula mediante la ecuación (2.1),

donde d representa el diámetro de la antena, y η es el factor de eficiencia de la antena, que

siempre es inferior a la unidad y se encuentra típicamente entre 55% y 75%. Este parámetro se

ve afectado por varios factores, como la uniformidad de la iluminación, la potencia radiada en

los lóbulos laterales, las pérdidas por sombra y las irregularidades de la superficie de la antena.

W: %Q O"2P (2.1)

La ganancia máxima de la antena se obtiene según la ecuación (2.2), valor que puede ser

calculado en dB mediante la ecuación (2.3)

#6 O4QX P W: (2.2)

#6 20,4 20 ! 20 "# 10 % (2.3)

100 Donde λ corresponde a la longitud de onda de la señal expresada en metros, f a su

frecuencia expresada en gigahercios y d al diámetro de la antena expresado en metros.

2.2 Ángulo de media potencia o ancho del haz

El ancho del haz es el ángulo sólido definido por las direcciones respecto a los puntos de

potencia media del lóbulo principal, y se obtiene mediante la ecuación (2.4).

YZ 52,79 X"\% (2.4)

Donde λ corresponde a la longitud de onda de la señal expresada en metros, d al diámetro

de la antena expresado en metros y η a la eficiencia de la antena.

2.3 Patrón de radiación de la antena

El patrón de radiación de la antena está definido por la forma en que la antena distribuye

la potencia en el espacio, y se expresa como la ganancia de la antena en función al ángulo con

relación al eje de su lóbulo principal (lóbulo en el que se alcanza la máxima ganancia). En la

Figura A1.2.1 se muestra el patrón de radiación de una antena receptora de 1,2 m de diámetro

operando con señales a 14 GHz, en el que podemos observar su lóbulo principal y los

primeros tres lóbulos secundarios. Por su parte, la Figura A1.2.2 muestra la ganancia de la

misma antena en función del desplazamiento angular.

En el caso de las estaciones terrenas, la UIT-R ha publicado una serie de normas y

recomendaciones que establecen el mínimo patrón de radiación aceptable para la correcta

operación de los sistemas de comunicación satelital.

101

Figura A1.2.1. Patrón de radiación de una antena. Gráfico generado mediante el

programa Satmaster Mk 1.4n

Figura A1.2.2. Ganancia de una antena en función del desplazamiento angular.

Gráfico generado mediante el programa Satmaster Mk 1.4n

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

An gular D isp lacemen t (deg rees)

1

Fiel

d S

treng

th (r

elat

ive)

Unifo rm I l luminationAn ten na Ap erture = 1.20 metresFrequency = 14.000000 GHz

0d B

-3dB

-6dB

-10dB-12dB

-20dB

1 2 3 4

Angular Displacement (degrees x 10)

-1

1

2

3

4

Ant

enna

Gai

n (d

Bi x

10)

Antenna Aperture = 1.20 metresEfficiency = 70.00 %Frequency = 14.000000 GHz

102 La recomendación UIT-R S.465-6 establece el patrón de radiación de referencia para la

coordinación de estaciones terrenas que operan en el rango de frecuencias entre 2 GHz y 31

GHz. De acuerdo a esta recomendación, se tiene lo siguiente [12]:

] ^32 _ 25 ] ; ]#(C a ] a 48° _10; 48° a ] a 180°b (2.5)

Con ]#(C ^Acd1; 100X/ef ; e/X g 50Acd2; 114e/Xhi,jkf; e/X l 50b (2.6)

Donde

• D: Diámetro de la antena (m)

• λ: Longitud de onda de la señal (m)

Por su parte, el Apéndice 7 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R (CMR-

03) establece en su Anexo 3 un patrón de ganancia de la antena fuera del lóbulo principal para

estaciones terrenas que operan con satélites geoestacionarios [13].

]

mnonpq _ 2,5 10hZ rst ]u ; 0 l ] l ]#i ; ]# a ] l ]929 _ 25 ] ; ; ]9 a ] l 36°_10 ; 36° a ] a 180°

b (2.7)

Donde se tienen los siguientes parámetros:

• GA: Ganancia de antena en el eje del haz principal (dBi)

• D: Diámetro de la antena (m)

• λ: Longitud de onda de la señal (m)

• G1: Ganancia del primer lóbulo lateral (dBi), se obtiene de la ecuación (2.8)

103 • φm: Ángulo expresado en grados, se obtiene de la ecuación (2.9)

• φr: Ángulo expresado en grados, se obtiene de la ecuación (2.10)

En caso que no se conozca D/λ, se puede estimar a partir de la ecuación (2.11)

i ^ _1 15 e/X ; e/X g 100_21 25 e/X ; ; 35 a e/X l 100b (2.8)

]# 20Xe \q _ i (2.9)

]9 ^15,85e/Xhj,v 3A", ; e/X g 100100e/X 3A", ; 35 a e/X l 100b (2.10)

e/X w 20 q _ 7,7 (2.11)

2.4 Polarización de la antena

La onda radiada por una antena presenta un componente de campo eléctrico y otro de

campo magnético, que son ortogonales entre sí y perpendiculares a la dirección de

propagación de la señal. Por convención la polarización de una señal se considera de acuerdo a

la dirección a la que apunta el campo eléctrico.

Conceptualmente hablando, se utilizan dos tipos de polarización: la polarización circular,

en la que el campo eléctrico rota en función del tiempo y que puede ser derecha (el campo rota

en sentido horario) o izquierda (el campo rota en sentido antihorario), y la polarización lineal,

en la que el campo eléctrico no rota, por lo que la polarización puede ser horizontal o vertical.

En la práctica el campo eléctrico posee una polarización elíptica. Esto quiere decir que en su

plano de rotación, el campo eléctrico presenta un eje mayor de magnitud Emax y un eje menor,

perpendicular a este, de magnitud Emin.

104 La relación axial de una antena (ar) viene dada por la ecuación (2.12), que puede ser

expresada en dB mediante la ecuación (2.13).

A3 O#6#(C P (2.12)

W 20 O#6#(C P (2.13)

Cuando ar se aproxima a 1 (AR≈0), estamos en presencia de una señal polarizada

circularmente. Por otra parte, a medida que se incrementa la relación axial de la señal, su

polarización se hace más lineal.

La polarización de las señales permite reutilizar las frecuencias, al permitir la transmisión

de dos señales distintas en una misma frecuencia con distinta polarización.

La capacidad de la antena para poder distinguir entre dos señales con distinta polarización

se mide mediante el parámetro de discriminación de polarización (XPD), que se define

mediante la ecuación (2.15). En el caso particular de la polarización lineal, también es posible

definirla mediante la ecuación (2.16), donde ac corresponde a la amplitud de la señal en la

polarización deseada y ax corresponde al componente de la señal que se introduce en la

polarización ortogonal a la deseada.

x&e 20 OW 1W _ 1P (2.15)

x&e 20 OA.AP (2.16)

En la Tabla A1.2.1 se comparan las características de aislamiento de polarización entre

distintos tipos de antena, según la clasificación utilizada por Intelsat.

105

Tab

la A

1.2.

1. A

isla

mie

nto

de

pol

ariz

ació

n d

e di

stin

tos

tip

os d

e an

ten

as

106 3 PROPAGACIÓN DE LA SEÑAL RADIOELÉCTRICA

3.1 Atenuación en espacio libre

Para obtener la atenuación de una señal radioeléctrica en el espacio libre consideremos

que la señal es emitida desde una fuente isotrópica. Sea la potencia radiada identificada como

pt. La densidad de flujo de potencia de una fuente isotrópica dfpi se obtiene de dividir la

potencia radiada entre el área de la esfera de radio r igual a la distancia entre el transmisor y el

receptor, según lo muestra la ecuación (3.1).

"'( '54Q3 (3.1)

Ahora, la densidad de flujo de potencia dfp de una antena transmisora cualquiera se

obtiene incluyendo en la ecuación anterior la ganancia gt de la antena transmisora con respecto

a la fuente isotrópica, obteniéndose la ecuación (3.2)

"' '554Q3 '?3<4Q3 (3.2)

La potencia recibida pr viene dada entonces por la ecuación (3.3), donde Ae corresponde

al área efectiva de la antena receptora.

'9 "' y W: (3.3)

Considerando que la ecuación (2.), vista anteriormente permite calcular la ganancia de

una antena parabólica, tenemos que:

W: X4Q 9 (3.4)

107 Donde gr corresponde a la ganancia de la antena receptora y λ a la longitud de onda de la

señal recibida. De allí, la potencia recibida pr viene dada por la ecuación (3.5).

'9 O '?3<4Q3P z9X4Q (3.5)

Reagrupando los términos de esta última ecuación se obtiene la ecuación (3.6), donde l

sería la atenuación de una señal que se propaga en el espacio libre. A su vez, el valor de l

puede obtenerse por medio de la ecuación ().

'9 '?3< 9 O X4Q3P '?3< 9 (3.6)

O4Q3X P (3.7)

Considerando que en el espacio libre la longitud de onda de una señal radioeléctrica viene

dada por la ecuación (3.8), donde c corresponde a la velocidad de la luz en el vacío y f a la

frecuencia de la señal, y combinando ésta con la ecuación (3.7), se puede expresar l según la

ecuación (3.9).

X > (3.8)

O4Q3> P (3.9)

Finalmente, expresando la atenuación l en decibelios, se obtiene la ecuación (3.10)

108

0 92,45 20 34# 20 ! (3.10)

Donde L corresponde a la atenuación en decibelios de una señal que se propaga en el

espacio libre, r corresponde a la distancia en kilómetros recorrida por dicha señal, y f

corresponde a la frecuencia en gigahercios de la señal transmitida.

3.2 Potencia recibida

Anteriormente se mostró que la potencia recibida por una antena se puede expresar

mediante la ecuación (). Si dicha ecuación se expresa en decibelios se obtiene la ecuación

(3.11).

&9 | &| 9 _ 0 (3.11)

3.3 Densidad de flujo de potencia

Como se dijo anteriormente, la densidad de flujo de potencia dfp se obtiene de dividir la

PIRE (que según la definición vista anteriormente es equivalente a la potencia entregada por la

fuente a la antena multiplicada por la ganancia de esta última en relación a una antena

isotrópica) entre el área de la esfera de radio r igual a la distancia entre el transmisor y el

receptor.

Combinando las ecuaciones (), () y (9) se obtiene la ecuación (3.12), cuyo resultado

expresado en decibeles puede obtenerse mediante la ecuación (3.13).

"' (9:~9 (9:~7 r.Fu (3.12)

e& & _ 0 20 >/ _ 10 4Q (3.13)

109 Si antes de convertir a dB se expresa la frecuencia en GHz y se sustituye el valor de la

constante de velocidad de la luz en el vacío c, se obtiene la ecuación (3.14).

e& & _ 0 _ 20 ! _ 21,44 (3.14)

4 EFECTOS ATMOSFÉRICOS SOBRE LA PROPAGACIÓN DE SEÑALES

En las comunicaciones satelitales tierra-espacio y espacio-tierra, las señales deben

atravesar la atmósfera, por lo que están sujetas a los efectos que sus distintas capas pueden

tener en su propagación.

En el rango de frecuencias que va de 1 GHz a 30 GHz, existen dos regiones de la

atmósfera que influyen en la propagación de las señales radioeléctricas: la tropósfera y la

ionósfera. La primera se extiende desde la superficie terrestre hasta una altitud de

aproximadamente 15 Km, mientras que la segunda se sitúa aproximadamente entre los 70 Km

y los 1000 Km por encima del nivel del suelo.

En esta sección se presentan los principales efectos atmosféricos que afectan las

comunicaciones satelitales

4.1 Absorción atmosférica

El vapor de agua y el oxígeno existentes en la atmósfera absorben parte de la potencia de

las señales radioeléctricas transmitidas a través de ella. El nivel de atenuación de la señal

depende de la frecuencia de operación. En la Figura A1.4.1 se presenta una gráfica de

absorción atmosférica en función de la frecuencia. Como se puede observar, para frecuencias

inferiores a los 15 GHz, el valor de absorción atmosférica está por debajo de los 0,5 dB. En el

rango alrededor de los 22 GHz aparece un pico correspondiente a la banda de absorción del

vapor de agua, el cual para una elevación angular de la antena de 10º no supera los 3 dB (en la

gráfica, dicho pico es de 1,2 dB para una elevación de 72,06º), mientras que a partir de los 50

GHz se presenta otra elevación que alcanza su valor alrededor de los 60 GHz, correspondiente

a la frecuencia de resonancia del oxígeno. Es importante señalar que a medida que aumenta la

110 elevación de la antena, el efecto de absorción atmosférica disminuye debido a que se reduce la

longitud del trayecto que la señal debe recorrer en las regiones de la atmósfera ricas en

oxígeno y vapor de agua.

Figura A1.4.1. Absorción atmosférica en función de la frecuencia. Gráfico

generado mediante el programa Satmaster Mk 1.4n

4.2 Atenuación por precipitaciones

Las precipitaciones troposféricas (lluvia y nieve, principalmente) tienen un efecto de

atenuación y despolarización de las señales radioeléctricas, que se hace más acentuado para

frecuencias mayores a 10 GHz. A medida que se incrementa la intensidad de las

precipitaciones se incrementa el efecto de éstas sobre las señales. Sin embargo, la mayor parte

del tiempo las precipitaciones no tienen una intensidad suficiente como para presentar un

efecto significativo sobre la propagación. La intensidad de las precipitaciones se mide

mediante la tasa de precipitaciones R, expresada en mm/h. Las estadísticas temporales de

precipitaciones vienen dadas por la distribución de probabilidades acumuladas que indican el

0 1 2 3 4 5

Frequency (GHz x 10)

1

2

3

Abs

orpt

ion

(dB

)

Lo cation = Caracas, Ven ezu elaSatel l i te = Venesat-1Site lati tud e = 10.58NSite lo ng itud e = 66.93WSatel l i te lon gi tude = 78WAn ten na elevation = 72.06 deg rees

111 porcentaje anual p (%) durante el cual cierto valor de tasa de precipitaciones Rp (mm/h) es

sobrepasado.

A falta de información detallada de precipitaciones para una localidad, la UIT-R, en su

Recomendación P.837-6, suministra información estadística utilizable para realizar los

cálculos. En la Figura A1.4.2 se muestra uno de los mapas contenidos en dicha

Recomendación. El modelo de atenuación por precipitaciones planteado en la Recomendación

UIT-R P.618-10 permite obtener, para un trayecto determinado, el valor estimado de la

atenuación por precipitaciones que es excedido durante un año medio un porcentaje p del

tiempo. Este modelo es aplicable para frecuencias de hasta 55 GHz. La Figura A1.4.3, por su

parte, ilustra la geometría considerada en este modelo de cálculo.

Los parámetros requeridos para su implementación son los siguientes:

• φ: latitud de la estación terrena (grados)

• hs: altura sobre el nivel del mar de la estación terrena (Km)

• Ѳ: ángulo de elevación del trayecto (grados)

• ζ: ángulo de inclinación de la polarización sobre la horizontal (grados)

• f: frecuencia de la portadora (GHz)

• R: intensidad de las precipitaciones en la ubicación de la estación terrena para un año

medo excedida durante el porcentaje p del tiempo (mm/h)

• Re: radio efectivo de la Tierra (8500 Km).

El procedimiento de cálculo abarca los siguientes pasos:

• Determinar la tasa de precipitaciones R0,01% en la localidad de la estación terrena (ver

mapas contenidos en la Recomendación UIT-R P.837-6).

112 • Calcular mediante la ecuación (4.1) la altura efectiva de lluvia hR según lo establecido en

la Recomendación UIT-R P.839-3 [14], con h0 la altura de la isoterma de 0ºC expresada en

Km (ver figura A1.4.4).

j 0,36 (4.1)

Figura A1.4.2. Mapa de precipitaciones de América del Sur para R0,01% (en mm/h)

[15], Pág. 6

113 • Calcular mediante la ecuación (4.2) el trayecto oblicuo Ls por debajo de la altura de

precipitaciones.

0J mnonp _ J ,?8 Y⁄ 'A3A Y g 5°2 _ J

O,?8 Y 2 _ J: Pi/ ,?8 Y 'A3A Y l 5° b (4.2)

Si hR - hs es menor o igual a cero, la atenuación debida a la lluvia prevista para cualquier

porcentaje del tiempo es cero, por lo que los pasos siguientes no son necesarios.

• Calcular mediante la ecuación (4.3) la proyección horizontal LG del trayecto oblicuo Ls.

0 0J >, Y (4.3)

Figura A1.4.3. Geometría utilizada en el modelo de cálculo de atenuación por

precipitaciones [16], Pág. 6

114

Fig

ura

A1.

4.4.

Alt

ura

de

la is

oter

ma

de

0ºC

(en

Km

) [1

4], P

ág. 2

115 • Obtener utilizando la ecuación (4.4) la atenuación específica γR en función de R0,01% y de

la frecuencia, según los procedimientos establecidos en la Recomendación UIT-R P.838-3.

En la Tabla A1.4.1 se incluyen los coeficientes kH, αH, kV y αV calculados para algunas

frecuencias.

j,ji (4.4)

Donde los coeficientes k, α y ζ se obtienen mediante las ecuaciones (4.5), (4.6) y (4.7).

d _ >, Y >, 2f2 (4.5)

/ d / / / _ / >, Y >, 2f2 (4.6)

45° 'A3A 'A3?A>?ó8 >?3>=A3HA8hi z _ J03j,ji% 'A3A H3 H?' "< 'A3?A>?ó8b (4.7)

• Utilizar la ecuación (4.8) para calcular el factor de reducción horizontal, r0,01% para 0,01%

del tiempo.

3j,ji% 11 0,780 _ 0,381 _ <h (4.8)

• Calcular mediante la ecuación (4.9) el factor de ajuste vertical, v0,01% para 0,01% del

tiempo, donde los parámetros LR y x se obtienen mediante las ecuaciones (4.10) y (4.11)

respectivamente.

116 Tabla A1.4.1. Coeficientes kH, αH, kV y αV para algunas frecuencias [17] pp. 5 y 6

Frecuencia (GHz) kH αH kV αV

3,5 0,0001155 14,189 0,0002346 11,387

4 0,0001071 16,009 0,0002461 12,476

4,5 0,0001340 16,948 0,0002347 13,987

6 0,0007056 15,900 0,0004878 15,728

7 0,001915 14,810 0,001425 14,745

11 0,01772 12,140 0,01731 11,617

12 0,02386 11,825 0,02455 11,216

14 0,03738 11,396 0,04126 10,646

15 0,04481 1,1233 0,05008 1,0440

19 0,08084 10,691 0,08642 0,9930

20 0,09164 10,568 0,09611 0,9847

28 0,2051 0,9679 0,1964 0,9277

29 0,2224 0,9580 0,2124 0,9203

j,ji% b 11 √,?8 Y z311 _ <h/i \0 _ 0,45b (4.9)

0 03j,ji%>, Y 'A3A Y _ J,?8 Y 'A3A a Y b

(4.10)

117

c ^36 _ |]| 'A3A |]| l 36°0 'A3A |]| g 36°b (4.11)

• La longitud de trayecto efectiva LE, expresada en Km, viene dada por la ecuación (4.12).

0 0j,ji% (4.12)

• La atenuación excedida para 0,01% de un año promedio, expresada en dB, se obtiene de la

ecuación (4.13).

Wj,ji% 0 (4.13)

• Finalmente, la atenuación excedida para un porcentaje del tiempo p de un año promedio,

expresada en dB, se obtiene de la ecuación (4.14).

W Wj,ji% O '0,01Phj,vj,jZZ 7Chj,j~ 7Cq,%hih J(C (4.14)

Donde

0 para ' g 1% |]| g 36°_0,005|]| _ 36 para ' l 1% y |]| l 36° y Y g 25°_0,005|]| _ 36 1,8 _ 4,25 ,?8 ] para cualquier otro caso b 4.3 Centelleo

El centelleo es una variación de la amplitud de la portadora recibida causada por

variaciones en el índice refractivo de la tropósfera y la ionósfera. Esta variación, para señales

en banda Ku en latitudes medias, puede llegar a superar 1 dB durante el 0,01% del tiempo.

El método general para la estimación de este parámetro se extrae de la Recomendación

P.618-10 de la UIT-R.

118 5 RUIDO, TEMPERATURA DE RUIDO Y FIGURA DE RUIDO

5.1 Ruido

Se define como ruido al movimiento aleatorio de electrones que ocurre en un conductor a

una temperatura mayor al cero absoluto. Un modelo de ruido de uso general es el del ruido

blanco, que establece que la densidad espectral de potencia No (expresada en W/Hz) es

constante en función de la frecuencia. Por lo tanto la potencia de ruido N (expresada en W)

capturada por un receptor con ancho de banda de ruido equivalente B (expresada en Hz) viene

dada por la fórmula contenida en la ecuación (5.1).

« «-) (5.1)

En la práctica, las fuente de ruido no siempre tienen una densidad espectral de potencia

constante, pero este modelo es conveniente para representar el ruido observado sobre un ancho

de banda limitado.

5.2 Temperatura de una fuente de ruido

La temperatura de ruido T (expresada en K) de una fuente de ruido de dos puertos con

densidad espectral de potencia No viene dada por la ecuación (5.2).

+ «-/ (5.2)

Donde k corresponde a la constante de Boltzmann (1,379 x 10-23 joules/K = -228,6

dBW/Hz K). Esta temperatura de ruido T representa la temperatura termodinámica de una

resistencia que entrega la misma cantidad de potencia de ruido que la fuente considerada.

5.3 Temperatura efectiva de ruido

Supóngase un escenario como el mostrado en la Figura A1.5.1. La temperatura efectiva de

ruido Te de un elemento de cuatro puertos es la temperatura termodinámica de una resistencia

119 que, conectada a la entrada de un elemento que se asume libre de ruido, establece la misma

potencia de ruido a la salida del elemento que el elemento sin la fuente de ruido a la entrada.

5.4 Figura de ruido de un elemento

La figura de ruido de este elemento de cuatro puertos viene dada por la potencia de ruido

total a la salida de éste dividida entre el componente de esta potencia generado por una fuente

a la entrada del elemento con una temperatura de ruido igual a la temperatura To = 290 K, (en

adelante denominada temperatura estándar).

Si se asume que el elemento en cuestión tiene una ganancia de potencia G, un ancho de

banda B y una fuente con temperatura de ruido To, la potencia de ruido a la salida del elemento

vendría dada por la ecuación (5.3), y la componente de esta potencia proveniente de la fuente

de ruido(Ns) se obtendría utilizando la ecuación (5.4).

Figura A1.5.1. Definición de la temperatura efectiva de ruido de un elemento de

cuatro puertos [18], Pág. 177

« +: +-) (5.3)

«J +-) (5.4)

120 La figura de ruido F puede obtenerse como la relación de N entre Ns aplicando la ecuación

(5.5), que expresada en decibeles queda como lo muestra la ecuación (5.6).

¬¬ ® °®° °° 1 ° (5.5)

FdB10logF (5.6)

5.5 Temperatura de ruido de un atenuador

Un atenuador es un elemento de cuatro puertos que está conformado solamente por

elementos pasivos (equiparables a resistencias), todos a una temperatura TAtt, que típicamente

es la temperatura ambiental. Si LAtt es la atenuación causada por el atenuador, entonces la

temperatura efectiva de ruido del atenuador TeAtt (expresada en K) viene dada por la ecuación

(5.7).

+:q55 0q55 _ 1+q55 (5.7)

Si la temperatura TAtt = To, la figura de ruido del atenuador FAtt es, partiendo de las

ecuaciones (5.5) y (5.7), la que se muestra en la ecuación (5.8).

q55 0q55 (5.8)

5.6 Temperatura de ruido de elementos en cascada

Si se considera una cadena de n elementos de cuatro puertos, cada uno de ellos con una

ganancia Gi (i=1,2…n) y una temperatura efectiva de ruido de entrada Tei, la temperatura

efectiva de ruido de entrada Te (expresada en K) del sistema viene dada por la ecuación (5.9),

y utilizando esta ecuación junto con la ecuación (5.5) se obtiene la ecuación (5.10) para

calcular la figura de ruido F.

121

+: +:i +:i +:Zi ´ +:Ci … Chi (5.9)

i _ 1i Z _ 1i ´ C _ 1i … Chi (5.10)

5.7 Temperatura de ruido de la antena

Una antena recibe el ruido de las fuentes de radiación que caen dentro de su diagrama de

radiación, y su ruido de salida depende tanto de la dirección en la cual está apuntada como de

su entorno. La antena se asume como una fuente de ruido caracterizada por su temperatura de

ruido, denominada temperatura de ruido de la antena TA(K). La temperatura de ruido de una

antena se obtiene a través de la ecuación (5.11) donde Tb(θ,φ) es la temperatura de un cuerpo

radiante ubicado en la dirección (θ,φ), mientras que la ganancia de la antena en esa dirección

viene dada por G(θ,φ).

+q 14Qi ¶ +KY, ]Y, ] ,?8 Y"Y"] (5.11)

Existen dos casos a ser considerados: el del enlace de subida, en el que la temperatura de

ruido buscada es la de la antena del satélite, y el del enlace de bajada, donde la temperatura de

ruido buscada es la de la estación terrena.

5.7.1 Temperatura de ruido de una antena satelital (enlace de subida)

El ruido capturado por la antena proviene tanto de la Tierra como del espacio exterior.

Como la apertura angular del lóbulo principal de la antena es igual o menor que el ángulo

visual de la Tierra desde el satélite (que para un satélite geoestacionario es de 17,5º), la

mayor contribución es la del ruido terrestre.

Para un ancho de haz de 17,5º la temperatura de ruido de la antena depende de la

frecuencia de la señal y de la posición orbital del satélite (ver Figura A1.5.2), sin embargo, si

122 se utilizan haces más estrechos (zonales o de pincel), pasa a depender de la frecuencia y del

área cubierta (considerando que los continentes emiten más ruido que los océanos, tal y como

se observa en la Figura A1.5.3). Para un estimado conservador se utiliza generalmente TA =

290 K.

Figura A1.5.2. Temperatura de ruido de la antena satelital en función de la

frecuencia y la posición orbital [18], Pág. 181

123

Figura A1.5.3. Modelo ESA/Eutelsat de temperatura de brillo terrestre [18], Pág.

182

5.7.2 Temperatura de ruido de una estación terrena (enlace de bajada)

En el tramo de bajada las principales fuentes que contribuyen al ruido capturado por la

antena son: la región no ionizada de la atmósfera, que absorbe radiación de los cuerpos

celestes, convirtiéndose así en un cuerpo radiante, y el suelo alrededor de la estación terrena.

La Figura A1.5.4 muestra las fuentes de ruido térmico que afectan a una estación terrena.

Como se puede observar en ella, se dan dos escenarios: el de cielo despejado y el de cielo

nublado o con precipitaciones.

124

Figura A1.5.4. Fuentes de ruido térmico que afectan a una estación terrena, bajo

cielo despejado y bajo cielo nublado o con precipitaciones [18], Pág. 182

5.7.2.1 Cielo despejado

La contribución del ruido térmico celeste está determinada por la ecuación (5.12), donde

Tb(θ,φ) es la temperatura de brillo del cielo en la dirección (θ,φ). En la práctica sólo parte del

firmamento cae dentro del lóbulo principal de la antena, de manera que la contribución de

ruido del cielo Tsky puede ser tomada como equivalente a la temperatura de brillo de este para

el ángulo de elevación de la antena. En la Figura A1.5.5 se muestra la temperatura de brillo del

firmamento en función de la frecuencia y el ángulo de elevación de la antena, mientras que la

Figura A1.5.6 presenta un gráfico de la temperatura de ruido de varias antenas en función a su

ángulo de elevación para frecuencias específicas.

La radiación terrestre alrededor de la antena es captada por los lóbulos laterales de la

antena y, cuando el ángulo de elevación es bajo, por el lóbulo principal. La contribución de

cada lóbulo es determinada por Ti=Gi(Ωi/4π)TGnd, donde Gi es la ganancia media del lóbulo de

ángulo sólido Ωi y TG es la temperatura de brillo del suelo. La suma de estas contribuciones

produce el valor TGnd. Una primera aproximación para el valor de TG se obtiene de la ecuación

(5.13).

Ruido

celes

te

Ruido

celes

te

125

Figura A1.5.5. Temperatura de brillo de cielo despejado en función de la

frecuencia y el ángulo de elevación [18], Pág. 183.

Figura A1.5.6. Temperatura de ruido de varios tipos de antena en función de su

ángulo de elevación [18], Pág. 184

126

+ 290 'A3A ó;=, >8 á8= "< <<A>?ó8 l _10°150 'A3A _ 10° l l 0°50 'A3A 0° l l 10°10 'A3A 10° l l 90° b (5.13)

Considerando todos los factores mencionados anteriormente, es posible expresar la

temperatura de ruido de la antena TA por medio de la ecuación (5.14). Adicionalmente de

acuerdo a las particularidades del diseño que se esté desarrollando, es posible considerar otras

fuentes de ruido como el sol, la luna y cualquier fuente de ruido individual ubicada en torno de

la estación terrena, por ejemplo enlaces de radio, motores de maquinaria pesada, etc.

+q +J®¸ +C (5.14)

5.7.2.2 Cielo nublado / precipitaciones

La temperatura de ruido de la antena se incrementa debido a la presencia de nubes y

precipitaciones, que conforman un medio capaz de absorber radiación, y por lo tanto, se

comportan como un cuerpo radiante. En la Figura A1.5.7 se presenta la situación, donde ARain

corresponde a la atenuación, Tsky a la temperatura de brillo del firmamento, Tm a la

temperatura termodinámica de las nubes y las precipitaciones en cuestión (que se puede

asumir como 275 K), y TGnd a la temperatura de ruido del terreno en torno a la estación

satelital

Figura A1.5.7. Temperatura de ruido de estación terrena con cielo nublado

Utilizando las ecuaciones (5.8) y (5.10) se tiene que la temperatura de ruido en el punto T1

se puede calcular mediante la ecuación (5.15). Luego, aplicando las mismas ecuaciones y

T2=TeSky

Tsky

Tm ARain=1/GRain

TGnd

Aten. Lluvia

T1Antena

127 considerando que ARain=1/GRain se tiene que la temperatura de ruido en el punto T2,

correspondiente a la contribución de la temperatura de ruido del firmamento TeSky a la

temperatura de ruido de la antena, viene dada por la ecuación (5.16). Finalmente, sumando la

contribución de la temperatura de ruido terrestre TGnd, queda que la temperatura de ruido de la

antena TA se calcula mediante la ecuación (5.17).

+i +J®¸ +#W6(C _ 1 (5.15)

+ +:¹®¸ +iW6(C +¹®¸W6(C +# O1 _ 1W6(CP (5.16)

+q +:¹®¸ +C +¹®¸W6(C +# O1 _ 1W6(CP +C (5.17)

5.8 Temperatura de ruido del sistema de recepción

El sistema de recepción de un terminal satelital está conformado por varios elementos, tal

y como se puede apreciar en la Figura A1.5.8. La temperatura de ruido del sistema debe tomar

en consideración las contribuciones de ruido de todos estos elementos, sumadas al ruido

celeste recogido por la antena.

Figura A1.5.8. Diagrama del sistema de recepción

Para obtener la temperatura de ruido a la entrada del receptor Tsyst es necesario en primer

lugar conocer la temperatura de ruido equivalente T1 a la salida de la antena. Ésta viene dada

por la suma de la temperatura de ruido de la antena TA y la temperatura de ruido del

subsistema conformado por el alimentador y el receptor en cascada que, por un método

Antena

Receptor

T2=Tsyst

TA

TFRx LFRx=1/GFRx

TeRx

Alimentador

T1

128 análogo al aplicado para el cálculo de la temperatura de ruido de la antena bajo cielo nublado

y precipitaciones, se obtiene según la ecuación (5.18), donde TFRx es la temperatura

termodinámica del alimentador (típicamente equiparables a To), LFRx las pérdidas del

alimentador, TeRx la temperatura de ruido equivalente del receptor y GFRx es igual a 1/ LFRx.

Luego, la temperatura de ruido del sistema de recepción Tsyst, equivalente a la temperatura de

ruido a la entrada del receptor (T2), se calcula (sustituyendo a GFRx por 1/ LFRx) mediante la

ecuación (5.19).

+i +q 0º _ 1+º +:/º (5.18)

+J¸J5 +i0º +q0º O1 _ 10ºP +º +: (5.19)

5.9 Figura de mérito de una antena

Conocida también como la relación G/T de una antena, normalmente se expresa en

decibelios según la ecuación (5.20).

/+ 10 9 _ 10 +J¸J5 (5.20)

6 MODULACIÓN, ANCHO DE BANDA DE RUIDO Y ANCHO DE BANDA

OCUPADO

El medio satelital presenta dos restricciones fundamentales: el ancho de banda y la

potencia, por lo tanto, las señales de banda base deben ser adaptadas al medio satelital por los

sistemas de comunicaciones utilizados. Como parte del proceso de adaptación de dichas

señales se aplican técnicas de modulación y filtrado.

6.1 Modulación

Por medio de la modulación los bits entrantes de la señal digital a ser transmitida se

transforman en símbolos, que pueden tener M estados, donde M=2m y m es el número de bits

129 consecutivos tomados del flujo de entrada. En la Figura A1.6.1 se presentan algunos esquemas

de modulación utilizados comúnmente en las telecomunicaciones satelitales, representados en

diagramas de amplitud y fase de señal. En esta figura podemos observar, por ejemplo, que

para una señal modulada en BPSK, sólo se pueden asumir dos valores, por lo que M = 2 y

m=1.

6.2 Ancho de banda de una portadora

La Figura A1.6.2, por su parte muestra una gráfica con la densidad de potencia relativa de

señales no filtradas moduladas en BPSK, QPSK y MSK (Minimum Shift Keying, un caso

especial de modulación QPSK) con respecto a su frecuencia normalizada. En esta gráfica se

destacan dos elementos: el ancho de banda ocupado por el lóbulo principal de las señales y la

velocidad con que se reduce la magnitud de sus lóbulos laterales, que condicionan la

interferencia a portadoras adyacentes. Es posible observar, por ejemplo que QPSK tiene un

lóbulo principal más estrecho, pero MSK presenta una caída más rápida en la magnitud de los

lóbulos laterales.

Con el fin de limitar la interferencia a las portadoras adyacentes, en la práctica se aplica

filtrado de la señal, tanto en el transmisor como en el receptor. El filtro utilizado debe ser lo

suficientemente amplio como para recuperar la mayor cantidad de información al demodular

la señal transmitida, pero lo suficientemente estrecho como para reducir al mínimo posible el

efecto de los lóbulos laterales sobre las portadoras adyacentes.

Para lograr filtrar señales con pulsos rectangulares, tales como las utilizadas en señales

moduladas con BPSK o QPSK de manera tal que no se genere interferencia intersimbólica

(ISI) se debe aplicar un filtro pasabanda rectangular, cuyo ancho de banda es el ancho de

banda de Nyquist, o ancho de banda de ruido de la portadora (B), que viene dado por la

ecuación (6.1), donde Ts representa la duración del símbolo.

) 1/+, (6.1)

130

BPSK (M=2, m=1) QPSK (M=4, m=2)

8-PSK (M=8, m=3) 16-APSK (M=16, m=4)

32-APSK (M=32, m=5)

Figura A1.6.1. Modulaciones de uso común en telecomunicaciones satelitales

1

0

01

00

11

10

100

001

111

010

101

000

110

011

R2

R1

0110

1011

1000

1010

1010

0111

0100

1001

0010

0011

0000

0001

1110

1111

1100

1101

131

Figura A1.6.2. Densidad espectral de potencia relativa de señales moduladas en

BPSK, QPSK y M-PSK [19], Pág. 126

132 Sin embargo, un filtro pasabanda con cambio de comportamiento instantáneo, como este

filtro, no existe en la práctica. De allí que se utilicen filtros de coseno alzado, que permiten

reducir significativamente la ISI, al costo de utilizar un ancho de banda mayor al de Nyquist.

Dicho ancho de banda depende del factor de roll-off del filtro (α). Considerando dicho factor,

el ancho de banda ocupado (Bocc) por la portadora sería el indicado por la ecuación (6.2).

)-.. 1 / ) 1 /+, (6.2)

6.3 Ancho de banda en función de la tasa de información

La cuestión ahora es conocer cuál es la tasa de símbolos requerida para enviar

información vía satélite. Supongamos que tenemos una señal en banda base. Dicha señal es

entregada al sistema de comunicaciones satelitales a una velocidad denominada IR (Tasa de

Información, Information Rate). Dependiendo del sistema de comunicación utilizado, a esta

tasa información se le agregan bits adicionales para indicarle al lado receptor la forma de

procesar la información transmitida. A esto se le llama datos auxiliares u overhead.

La suma de la tasa de información y la tasa de datos auxiliares resulta en una tasa de datos

compuesta (CR) de la señal, que representa la tasa de datos que recibe el modulador, y viene

dada por la ecuación (6.3), donde IR corresponde a la tasa de información y OH a la tasa de

datos auxiliares.

(6.3)

Antes de modular la señal, se procede a agregarle bits adicionales de redundancia para

corregir errores del lado remoto. A este proceso se le denomina Corrección de Errores desde el

Origen (FEC, Forward Error Correction). El parámetro que indica el nivel de redundancia

incorporado a la señal se denomina FEC, y equivale a la cantidad de bits de información

enviados dividida entre la cantidad total de bits enviados (signos de datos + signos de

redundancia).

133 La tasa de transmisión de la señal, incluyendo los signos de redundancia incorporados,

entonces, viene dada por la ecuación (6.4). Con la modulación este flujo de datos se

transforma en un flujo de símbolos. La tasa de símbolos de la señal (SR, Symbol Rate) vendría

dada entonces por la ecuación (6.5), donde m indica la cantidad de bits por símbolo

transmitido, que, tal como vimos anteriormente, depende del esquema de modulación

utilizado, y viene dada por la ecuación (6.6). Por su parte, como el tiempo de símbolo Ts es el

inverso de la tasa de símbolos de la señal, su valor se puede obtener mediante la ecuación

(6.7).

+ (6.4)

+/ (6.5)

(6.6)

+, 1 + (6.7)

Finalmente, despejando la ecuación (6.1) utilizando las ecuaciones de la (6.3) a la (6.7), se

tiene la ecuación (6.8) para calcular el ancho de banda de ruido (B) de la portadora, mientras

que el ancho de banda ocupado (Bocc) por esta se obtiene mediante la ecuación (6.9).

) 1+, (6.8)

)-.. 1 / ) 1 / (6.9)

134 6.4 Ancho de banda asignado

Con el fin de mantener organizada la utilización del espectro satelital, los administradores

del segmento espacial asignan números enteros de pequeños segmentos de ancho de banda

hasta completar el ancho de banda ocupado. Por ejemplo, Intelsat establece en su documento

normativo IESS-308 (Rev 11) el uso de múltiplos enteros impares de 22,5 KHz para

portadoras con IR de hasta 10 Mbps y segmentos de 125 KHz para portadoras con IR mayor a

10 Mbps.

7 PARÁMETROS DEL ENLACE SATELITAL

En la Figura A1.7.1 se presenta un diagrama de enlace considerando los parámetros que

determinan su calidad. Asimismo, la Figura A1.7.2, por su parte, contiene un cuadro sinóptico

de las ganancias y pérdidas del enlace y cómo se relacionan con la calidad de servicio del

sistema.

Hasta este punto se ha revisado una serie de conceptos de utilidad para el cálculo de

enlaces satelitales. Sin embargo, para poder diseñar un enlace satelital es necesario manejar

una serie de conceptos y parámetros que describen el funcionamiento del satélite en sí. El

objeto de esta sección es entender lo que representa cada uno de estos parámetros.

7.1 Ventaja geográfica

Como ya se ha indicado anteriormente, la curva de ganancia de una antena no es

uniforme, y en el lóbulo principal de ésta la ganancia disminuye a medida que el ángulo de

apuntamiento se aleja del centro del haz. Para describir este efecto en el satélite se utiliza un

parámetro de ventaja geográfica de subida βup (expresado en dB) que designa la variación de

la relación G/T del satélite con respecto a la ubicación de la estación transmisora dentro del

área de servicio del aparato, y otro de ventaja geográfica de bajada βdn (también expresado en

dB) que indica la variación de la PIRE del satélite con respecto a la ubicación de la estación

receptora dentro de su área de cobertura.

135

LU

/LL D

/L

Fig

ura

A1.

7.1.

Dia

gram

a d

e en

lace

sat

elit

al

136

Fig

ura

A1.

7.2.

Cu

adro

sin

ópti

co d

e p

arám

etro

s d

el e

nla

ce s

atel

ital

[20

]

137 7.2 Punto de operación del transpondedor

Como el amplificador de salida del transpondedor no es un dispositivo lineal, este debe

ser operado por debajo del punto de saturación para evitar distorsiones no lineales. Para

asegurar un correcto punto de operación del transpondedor se deja un margen de entrada

denominado Input Back Off (IBO) y otro de salida llamado Output Back Off (OBO).

El OBO se puede definir como la relación entre la PIRE de saturación y la PIRE de

operación para una portadora dada. El IBO y el OBO se relacionan mediante la ecuación (7.1),

donde X es el factor de compresión de la ganancia entre el IBO y el OBO. Es importante

señalar que este factor varía dependiendo de si en el transpondedor se opera una única

portadora o múltiples portadoras.

) ) _ x (7.1)

La Figura A1.7.3 muestra la curva de transferencia de un transpondedor, tanto para

procesar una única portadora como para procesar múltiples portadoras de igual nivel de

potencia. Dicha gráfica permite observar que el nivel de IBO y OBO requerido para operar en

la zona de operación lineal del transpondedor es mayor a medida que se incrementa el número

de portadoras.

7.3 PIRE de saturación y de operación del transpondedor

Si se considera el OBO del transpondedor, este no es capaz de transmitir al máximo nivel

de PIRE, denominado PIRE de saturación (PIREsat), sino que emite un nivel menor de PIRE,

que se denomina PIRE de operación del transpondedor (PIREop), que se calcula por medio de

la ecuación (7.2).

&- &J65 _ ) (7.2)

138

Figura A1.7.3. IBO vs OBO para una y múltiples portadoras [21], Pág. 328

7.4 Densidad de flujo de potencia de saturación y de operación del transpondedor

La densidad de flujo de saturación de un transpondedor (SFD, Saturation Flux Density) es

el nivel de densidad de flujo de potencia que debe recibir el transpondedor para producir la

PIREsat a la salida del mismo. Este parámetro viene dado por la ecuación (7.3), donde

PIREsatU/L es el nivel de PIRE requerido de la estación terrena para saturar el transpondedor,

Lup representa la pérdida de propagación en el espacio líbre del trayecto de subida, Mup es el

margen de subida, que engloba todas las otras pérdidas del trayecto de subida de la señal (por

precipitaciones, por error de apuntamiento, por absorción atmosférica y centelleo), G1m2,

obtenido a partir de la ecuación (7.4), es la ganancia de una antena parabólica ideal de área

igual a 1 m2 (este es un artificio matemático utilizado para convertir la PIREsatU/L en una

densidad de flujo de potencia) y GS es el paso de ajuste de ganancia del transpondedor

(parámetro configurable del transpondedor, mediante el cual se ajusta el nivel de ganancia de

las etapas internas de amplificación del mismo).

139

e &J65»/ i# ¼ _ _ 0¼ _ ¼ (7.3)

i# 10 4Q/> (7.4)

Por su parte, la densidad de flujo de operación (PFD, Power Flux Density) de un

transpondedor, obtenida a través de la ecuación (7.5) es la densidad de potencia necesaria a la

entrada del transpondedor para producir la PIREop a la salida del mismo.

&e e _ ) (7.5)

7.5 Ruido de intermodulación

Cuando un amplificador, bien sea el de la estación terrena, o bien sea el del

transpondedor, maneja múltiples portadoras, se produce un efecto de interferencia mutua entre

ellas debido a los lóbulos laterales que poseen, que no son completamente eliminados por los

filtros en el lado de transmisión. Esta interferencia se puede equiparar a un componente de

ruido, que denominamos ruido de intermodulación.

En el caso del amplificador de una estación terrena, la relación de señal a ruido de

intermodulación se calcula mediante la ecuación (7.6), donde A es una característica técnica

del HPA denominada límite de densidad de intermodulación, que es expresada en dB/4Hz.

/+(#¼ &» _ W 10 4 _ 228,6 (7.6)

Considerando que según lo visto anteriormente N=kTB, el valor de (C/I)imup para un

transpondedor se obtiene por medio de la ecuación (7.7), donde BXdr representa al ancho de

banda del transpondedor utilizado.

/?¼ &» _ W 10 4 _ 10 )½9 (7.7)

140 Para calcular la relación de señal a ruido de intermodulación de un transpondedor se

aplica la ecuación (7.8), donde SATIM, expresado en dB/4Hz, se define como el límite de

densidad de PIRE de intermodulación del transpondedor.

/+im¿À &sC _ W+ÁÂ 10 4 _ 228,6 (7.8)

Por un procedimiento análogo al utilizado anteriormente, el valor de (C/I)imdn para un

transpondedor se obtiene por medio de la ecuación (7.9), donde BXdr representa al ancho de

banda del transpondedor utilizado.

/?C &sC _ W+ÁÂ 10 4 _ 10 )½9 (7.9)

7.6 Interferencia co-canal y de polarización cruzada

La interferencia co-canal es causada por portadoras en el mismo satélite, a la misma

frecuencia, separadas espacialmente (por ejemplo, entre dos haces de cobertura de un satélite).

Se expresa mediante la ecuación (7.10), donde dPIREcc es la densidad de PIRE de la

portadora interferente que es captada por la antena receptora y 228,6 es el valor de la constante

de Boltzmann convertida en dB. Con respecto a la relación de señal a interferencia co-canal

(C/I)cc, se calcula mediante la ecuación (7.11), donde BXdr representa al ancho de banda del

transpondedor utilizado.

/+.. & ¼ _ "&.. _ 228,6 (7.10)

/.. & ¼ _ "&.. _ 10 )½9 (7.11)

Por su parte, la interferencia de polarización cruzada (XPI, Cross-Polarization

Interference) es causada por portadoras en el mismo satélite a la misma frecuencia separadas

en polarización, y se expresa mediante la ecuación (7.12), donde dPIRExp es la densidad de

PIRE de la portadora interferente que es captada por la antena receptora, mientras que la

141 relación de señal a interferencia de polarización cruzada (C/I)xp se obtiene a partir de la

ecuación (7.13).

/+½ÃÁ & ¼ _ "& _ 228,6 (7.12)

/ & ¼ _ "& _ 10 )-.. _ 10 )½9 (7.13)

7.7 Interferencia provocada por satélites adyacentes (ASI)

Otro factor que afecta la calidad de los enlaces satelitales es la interferencia provocada por

otras redes satelitales operando en las mismas frecuencias que la propia, cuyo efecto se

evidencia tanto en el tramo de subida como en el tramo de bajada. El tramo de subida esta

afectación se debe a los lóbulos laterales de las estaciones terrenas de la red interferente que

llegan al propio satélite. Por su parte, en el tramo de bajada son los lóbulos laterales de las

propias estaciones terrenas los que captan las señales provenientes del satélite interferente,

afectando la calidad del sistema. En el modelo de cálculo de enlace desarrollado se considera

hasta cuatro redes interferentes.

8 ECUACIONES DE ENLACE

A continuación se consolidan los conceptos revisados a lo largo de este anexo para

calcular las relaciones de señal a ruido de los enlaces satelitales.

La relación de potencia de portadora a potencia de ruido del enlace de subida (C/Nup)

viene dada por la ecuación (8.1) , donde G/Tsat es la figura de mérito del satélite y el 228,6 es

el valor de la constante de Boltzmann convertido a dB

/«¼ &¼ _ 0¼ /+J65 ¼ _ ¼ _ 228,6 (8.1)

Por su parte, la relación de potencia de portadora a potencia de ruido del enlace de bajada

(C/Ndn) se obtiene mediante la ecuación (8.2), donde G/TES es la figura de mérito de la

estación terrena.

142

/«C &C _ 0C /+¹ C _ C _ 228,6 (8.2)

En lo que se refiere a la relación de potencia de portadora a potencia de ruido total del

enlace (C/Ntotal), esta viene dada por la contribución de todas las fuentes de ruido descritas

anteriormente, según lo expresado en las ecuaciones (8.3), (8.4) y (8.5), que transformadas en

dB quedarían como lo muestran las ecuaciones (8.6), (8.7) y (8.8).

1 r « u¼Ä 1 «¼Ä 1 r u(#ÅÆÇ 1 r u..ÅÆÇ 1 r uÅÆÇ 1 W¼Ä (8.3)

1 r « uCÄ 1 «CÄ 1 r u(#ÈÉÄ 1 r u..ÈÉ

Ä 1 r uÈÉÄ 1 WCÄ (8.4)

1 r « u5-567Ä 1 r « u¼Ä 1 r « uCÄ (8.5)

O « P¼ _10 Ê10zhË ¬⁄ ÅÆij 10zhË/ÁÌÍÅÆij 10zhbË/ÁbÎÎÅÆij

10zhbË/ÁbÏÆÅÆij 10zhË q¹Á⁄ ÅÆij Ð

(8.6)

O « PC _10 Ê10OhË ¬⁄ ÈÉij P 10zhË/ÁÌÍÈÉij 10zhbË/ÁbÎÎÈÉij

10zhbË/ÁbÏÆÈÉij 10OhË q¹Á⁄ ÈÉij PÐ

(8.7)

O « P5-567 _10 Ñ10zhË ¬Á⁄ ÅÆij 10OhË ¬Á⁄ ÈÉij PÒ (8.8)

143

ANEXO 2

CÁLCULOS DE ENLACE (LINK BUDGETS)

1 PLATAFORMA DVB-S2/DVB-RCS

1.1 Portadora de distribución DVB-S2

Tabla A2.1.1. Portadora de 87,12 Mbps hacia estación terrena de 1,2 m

Parámetros de Entrada del Enlace Unidad Subida Bajada Localidad estación terrena

BAEMARI San Carlos de Río Negro

Latitud de estación terrena Grados 9,63 1,92 Longitud de estación terrena Grados -67,08 -67,07 Longitud de estación terrena (expresada de 0 a 360) Grados 292,92 292,93 Parámetro ∆ω Grados 10,92 292,93 Parámetro A Grados 49,07 -89,19 Acimut antena Grados 229,07 90,81 Elevación antena Grados 72,94 76,95 Altura localidad msnm 170,00 65,00 Precipitaciones mm/h 95,20 111,80 Desventaja geográfica de E/T dB 0,00 -2,00 Frecuencia GHz 14,250 11,450 Polarización Vertical Horizontal Tamaño antena m 13,00 1,20 Eficiencia antena % 70,00 75,00 Pérdidas por apuntamiento dB 0,50 0,25 Pérdida por conectores dB 0,25 0,25 Pérdidas por Back Off HPA/BUC dB 7,00 N/A Densidad de Potencia en alimentador dBW.Hz -73,00 N/A Temperatura ruido LNA K N/A 45,00 Total Disponibilidad del enlace % 99,993 99,757 99,750 Uplink Power Control (UPC) dB 10,00 N/A

Portadoras y Modulación Unidad Valor

Tasa de información Kbps 87.120,00 Tasa de datos compuesta (incluyendo overhead) Kbps 89.992,09 Tasa de Modulación (N-PSK o M-APSK) 8 FEC 2/3 Bits de datos por trama bits/frame 182 Bits de overhead por trama bits/frame 6 Porcentaje de Overhead % 3,30 Ancho de Banda de Ruido (tasa de símbolos) KHz 44.996,04 Ancho de Banda de Ruido dB.Hz 76,53 Factor de Roll Off % 20,00 Ancho de Banda de Portadora KHz 53.995,25 Eb/No Requerido de Portadora dB 4,60 Margen de Sistema dB 0,50 C/(N+I) Requerido dB 8,1

Parámetros de Entrada del Satélite Unidad Valor Posición Orbital Grados -78,00 Posición Orbital (expresada de 0º a 360º) Grados 282,0 Ancho de banda Xdr MHz 54,00

144

Ancho de banda Xdr dB.Hz 77,32 Densidad de Flujo de Saturación (Centro de Haz) dBW/m2 -104,00 G/T máximo dB/K 9,00 Paso de Atenuación dB 12,00 IBO del Transpondedor dB 3,00 OBO del Transpondedor dB 2,10 G/T sobre E/T transmisora dB/K 9,00 SFD efectiva sobre E/T transmisora dBW/m2 -92,00 PFD sobre E/T transmisora dBW/m2 -89,00 PIRE máxima del satélite sobre E/T receptora dBW 53,00 PIRE máxima efectiva de bajada del satélite sobre E/T Receptora dBW 51,00

Cálculos para Saturación desde sitio Tx Ganancia 1m2 dB/m2 44,53 PIRE de Subida Para Saturación dBW 70,82 C/No Subida dB.Hz 101,07 C/No Bajada dB.Hz 98,64 C/No Total dB.Hz 96,68

Cálculos Generales Unidad Uplink Downlink Distancia al Satélite Km 36.025,25 35.926,19 Ganancia Antena Estación Terrena dBi 64,22 41,92

Enlace de subida Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Frecuencia GHz 14,250 14,250 14,250 Diámetro Tx m 13,00 13,00 13,00 Ganancia Tx dBi 64,22 64,22 64,22 Densidad de Potencia en alimentador dBW.Hz -73,00 -73,00 -73,00 Potencia en el alimentador dBW 3,53 3,53 3,53 Potencia en el alimentador W 2,26 2,26 2,26 PIRE Portadora Subida dBW 67,75 67,75 67,75 Back Off Portadora Subida dB 3,08 9,28 3,08 Pérdida de Espacio Libre dB 206,66 206,66 206,66 Pérdidas por apuntamiento dB 0,50 0,50 0,50 Pérdidas por absorción y desvanec. dB 0,20 0,20 0,20 Pérdidas por lluvia dB 0,00 16,20 0,00 Capacidad UPC dB 10,00 10,00 10,00 Pérdida de lluvia no compensada dB 0,00 6,20 0,00 C/No Enlace de Subida dB 97,99 91,79 97,99

C/N Enlace de Subida dB 21,46 15,25 21,46

Enlace de bajada Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Frecuencia GHz 11,450 11,450 11,450 Pire máximo de bajada dBW 51,00 51,00 51,00 OBO Xdr dB 2,10 2,10 2,10 OBO Portadora Bajada dB 2,18 8,38 2,18 PIRE Portadora Bajada dBW 48,82 42,62 48,82 Densidad PIRE Portadora Bajada dBW/Hz -27,71 -33,91 -27,71 Diámetro Rx m 1,20 1,20 1,20 Ganancia Rx dBi 41,92 41,92 41,92 Pérdidas por apuntamiento dB 0,25 0,25 0,25 Pérdidas por conectores dB 0,25 0,25 0,25 Pérdidas por absorción y desvanecimiento dB 0,20 0,20 0,20 Pérdidas por lluvia dB 0,00 0,00 4,27 Incremento de ruido por precipitaciones dB 0,00 0,00 4,69 Degradación de enlace de bajada dB 0,00 0,00 8,96 Temperatura ruido antena + lluvia K 28,32 28,32 209,78 Temperatura ruido LNA K 45,00 45,00 45,00 Temperatura ruido sistema dB/K 19,44 19,44 24,14 Temperatura ruido sistema K 87,96 87,96 259,27 G/T estación terrena dB/K 22,48 22,48 17,78 Pérdida de Espacio Libre dB 204,73 204,73 204,73 C/No Enlace de Bajada dB 94,47 88,26 85,50

C/N Enlace de Bajada dB 17,93 11,73 8,97

Interferencia en el Enlace de Subida Interferencia co-canal Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Desventaja geográfica estación interferente dB -10,00 -10,00 -10,00 Discriminación polarización cruzada estación interferente dB 30,00 30,00 30,00 (C/I)cc enlace de subida dB 37,72 31,51 37,72

Interferencia polarización cruzada Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx

145

Discriminación polarización cruzada estación transmisora dB 30,00 30,00 30,00 Discriminación polarización cruzada antena receptora satélite dB 30,00 30,00 30,00 (C/I)xp enlace de subida dB 26,99 26,99 26,99

Interferencia de intermodulación Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx (C/Io)im del HPA dBHz 200,00 200,00 200,00 (C/I)im enlace de subida dB 123,47 123,47 123,47

Interferencia de satélites adyacentes Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx C/ASI enlace de subida dB 26,69 20,48 26,69

C/I enlace de subida dB 23,65 19,34 23,65

Interferencia en el Enlace de Bajada Interferencia co-canal Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Desventaja geográfica E/T receptora respecto a Xdr interferente dB -10,00 -10,00 -10,00 Discriminación polarización cruzada antena Xdr interferente dB 30,00 30,00 30,00 (C/I)cc enlace de bajada dB 38,00 38,00 38,00

Interferencia polarización cruzada Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Discriminación polarización cruzada antena transmisora satélite dB 30,00 30,00 30,00 Discriminación polarización cruzada estación receptora dB 30,00 30,00 30,00 (C/I)xp enlace de bajada dB 26,99 26,99 26,99

Interferencia de intermodulación Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx (C/I)im enlace de bajada dB 19,39 17,20 19,39

Interferencia de satélites adyacentes Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx C/ASI enlace de bajada dB 22,46 16,25 27,15

C/I enlace de bajada dB 17,14 13,48 18,07

Margen del enlace

Relación de Señal a Ruido + Interferencia Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx C/(N+I) de Subida dB 19,41 13,82 19,41 C/(N+I) de Bajada dB 14,51 9,51 8,47 C/(N+I) del Sistema dB 13,29 8,14 8,13

Relación de Energía de Bit a Ruido + Interferencia Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Eb/(No+Io) de Subida dB 16,40 10,81 16,40 Eb/(No+Io) de Bajada dB 11,50 6,50 5,46 Eb/(No+Io) del Sistema dB 10,28 5,13 5,12

Margen de Enlace dB 5,18 0,03 0,03

HPA Requerido Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Potencia radiada dBW 3,53 3,53 3,53 Pérdidas de conectores dB 0,25 0,25 0,25 Back Off HPA dB 7,00 7,00 7,00 Uplink Power Control (UPC) dB 10,00 10,00 10,00

Potencia mínima de HPA W 119,72 119,72 119,72

Límite portadoras Por potencia carriers 1,02 Por ancho de banda carriers 1,00

Total carriers 1,00 Limitado por Ancho de banda

146

Tabla A2.1.2. Portadora de 87,12 Mbps hacia estación terrena de 1,8 m



Latitud de estación terrena Grados 9,63 1,92

Longitud de estación terrena Grados -67,08 -67,07

Longitud de estación terrena (expresada de 0 a 360) Grados 292,92 292,93

Parámetro Δω Grados 10,92 292,93

Parámetro A Grados 49,07 -89,19

Acimut antena Grados 229,07 90,81

Elevación antena Grados 72,94 76,95

Altura localidad msnm 170,00 65,00

Precipitaciones mm/h 95,20 111,80

Desventaja geográfica de E/T dB 0,00 -2,00

Frecuencia GHz 14,250 11,450

Polarización Vertical Horizontal

Tamaño antena m 13,00 1,80

Eficiencia antena % 70,00 75,00

Pérdidas por apuntamiento dB 0,50 0,25

Pérdida por conectores dB 0,25 0,25

Pérdidas por Back Off HPA/BUC dB 7,00 N/A

Densidad de Potencia en alimentador dBW.Hz -73,00 N/A

Temperatura ruido LNA K N/A 45,00 Total

Disponibilidad del enlace % 99,995 99,920 99,915

Uplink Power Control (UPC) dB 10,00 N/A


Tasa de información Kbps 87.120,00

Tasa de datos compuesta (incluyendo overhead) Kbps 89.992,09

Tasa de Modulación (N-PSK o M-APSK) 8

FEC 2/3

Bits de datos por trama bits/frame 182

Bits de overhead por trama bits/frame 6

Porcentaje de Overhead % 3,30

Ancho de Banda de Ruido (tasa de símbolos) KHz 44.996,04

Ancho de Banda de Ruido dB.Hz 76,53

Factor de Roll Off % 20,00

Ancho de Banda de Portadora KHz 53.995,25

Eb/No Requerido de Portadora dB 4,60

Margen de Sistema dB 1,00

C/(N+I) Requerido dB 8,6

Parámetros de Entrada del Satélite Unidad Valor

Posición Orbital Grados -78,00

Posición Orbital (expresada de 0º a 360º) Grados 282,0

Ancho de banda Xdr MHz 54,00

Ancho de banda Xdr dB.Hz 77,32

Densidad de Flujo de Saturación (Centro de Haz) dBW/m2 -104,00

G/T máximo dB/K 9,00

Paso de Atenuación dB 12,00

IBO del Transpondedor dB 3,00

OBO del Transpondedor dB 2,10

G/T sobre E/T transmisora dB/K 9,00

SFD efectiva sobre E/T transmisora dBW/m2 -92,00

PFD sobre E/T transmisora dBW/m2 -89,00

PIRE máxima del satélite sobre E/T receptora dBW 53,00

PIRE máxima efectiva de bajada del satélite sobre E/T Receptora dBW 51,00

Cálculos para Saturación desde sitio Tx

Ganancia 1m2 dB/m2 44,53

PIRE de Subida Para Saturación dBW 70,82

C/No Subida dB.Hz 101,07

C/No Bajada dB.Hz 102,16

C/No Total dB.Hz 98,57

147

Cálculos Generales Unidad Uplink Downlink

Distancia al Satélite Km 36.025,25 35.926,19

Ganancia Antena Estación Terrena dBi 64,22 45,44

Enlace de subida Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx

Frecuencia GHz 14,250 14,250 14,250

Diámetro Tx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Tx dBi 64,22 64,22 64,22

Densidad de Potencia en alimentador dBW.Hz -73,00 -73,00 -73,00

Potencia en el alimentador dBW 3,53 3,53 3,53

Potencia en el alimentador W 2,26 2,26 2,26

PIRE Portadora Subida dBW 67,75 67,75 67,75

Back Off Portadora Subida dB 3,08 10,25 3,08

Pérdida de Espacio Libre dB 206,66 206,66 206,66

Pérdidas por apuntamiento dB 0,50 0,50 0,50

Pérdidas por absorción y desvanec. dB 0,20 0,20 0,20

Pérdidas por lluvia dB 0,00 17,17 0,00

Capacidad UPC dB 10,00 10,00 10,00

Pérdida de lluvia no compensada dB 0,00 7,17 0,00

C/No Enlace de Subida dB 97,99 90,82 97,99


Enlace de bajada Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx

Frecuencia GHz 11,450 11,450 11,450

Pire máximo de bajada dBW 51,00 51,00 51,00

OBO Xdr dB 2,10 2,10 2,10

OBO Portadora Bajada dB 2,18 9,35 2,18

PIRE Portadora Bajada dBW 48,82 41,65 48,82

Densidad PIRE Portadora Bajada dBW/Hz -27,71 -34,88 -27,71

Diámetro Rx m 1,80 1,80 1,80

Ganancia Rx dBi 45,44 45,44 45,44


Pérdidas por conectores dB 0,25 0,25 0,25

Pérdidas por absorción y desvanecimiento dB 0,20 0,20 0,20


Incremento de ruido por precipitaciones dB 0,00 0,00 5,35

Degradación de enlace de bajada dB 0,00 0,00 11,92

Temperatura ruido antena + lluvia K 28,32 28,32 254,47

Temperatura ruido LNA K 45,00 45,00 45,00

Temperatura ruido sistema dB/K 19,44 19,44 24,79

Temperatura ruido sistema K 87,96 87,96 301,45

G/T estación terrena dB/K 26,00 26,00 20,65


C/No Enlace de Bajada dB 97,99 90,82 86,07


Interferencia en el Enlace de Subida

Interferencia co-canal Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx

Desventaja geográfica estación interferente dB -10,00 -10,00 -10,00

Discriminación polarización cruzada estación interferente dB 30,00 30,00 30,00

(C/I)cc enlace de subida dB 37,72 30,55 37,72


Discriminación polarización cruzada estación transmisora dB 30,00 30,00 30,00

Discriminación polarización cruzada antena receptora satélite dB 30,00 30,00 30,00

(C/I)xp enlace de subida dB 26,99 26,99 26,99

Interferencia de intermodulación Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx

(C/Io)im del HPA dBHz 200,00 200,00 200,00

(C/I)im enlace de subida dB 123,47 123,47 123,47

Interferencia de satélites adyacentes Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx

C/ASI enlace de subida dB 26,69 19,52 26,69


Interferencia en el Enlace de Bajada


148

Desventaja geográfica E/T receptora respecto a Xdr interferente dB -10,00 -10,00 -10,00

Discriminación polarización cruzada antena Xdr interferente dB 30,00 30,00 30,00

(C/I)cc enlace de bajada dB 38,00 38,00 38,00


Discriminación polarización cruzada antena transmisora satélite dB 30,00 30,00 30,00

Discriminación polarización cruzada estación receptora dB 30,00 30,00 30,00

(C/I)xp enlace de bajada dB 26,99 26,99 26,99


(C/I)im enlace de bajada dB 19,39 17,20 19,39


C/ASI enlace de bajada dB 25,98 18,81 31,33


Margen del enlace

Relación de Señal a Ruido + Interferencia Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx

C/(N+I) de Subida dB 19,41 12,90 19,41

C/(N+I) de Bajada dB 16,32 11,45 9,01

C/(N+I) del Sistema dB 14,58 9,10 8,63

Relación de Energía de Bit a Ruido + Interferencia Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx

Eb/(No+Io) de Subida dB 16,40 9,89 16,40

Eb/(No+Io) de Bajada dB 13,31 8,44 6,00

Eb/(No+Io) del Sistema dB 11,57 6,09 5,62


HPA Requerido Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx

Potencia radiada dBW 3,53 3,53 3,53

Pérdidas de conectores dB 0,25 0,25 0,25

Back Off HPA dB 7,00 7,00 7,00

Uplink Power Control (UPC) dB 10,00 10,00 10,00


Límite portadoras

Por potencia carriers 1,02

Por ancho de banda carriers 1,00

Total carriers 1,00

Limitado por Ancho de banda

149

1.2 Portadora de retorno DVB-RCS

Tabla A2.1.3. Portadora de 512 Kbps desde estación terrena de 1,8 m

Parámetros de Entrada del Enlace Unidad Subida Bajada

Localidad estación terrena


BAEMARI










Desventaja geográfica de E/T dB -2,00 -1,00













Tasa de información Kbps 512,00

Tasa de datos compuesta (incluyendo overhead) Kbps 691,92


FEC 3/4


Bits de overhead por trama bits/frame 18,625


Ancho de Banda de Ruido (tasa de símbolos) KHz 461,28



Ancho de Banda de Portadora KHz 576,60






















150








Frecuencia GHz 14,250 14,250 14,250

Diámetro Tx m 1,80 1,80 1,80

Ganancia Tx dBi 47,04 47,04 47,04


Potencia en el alimentador dBW -0,36 -0,36 -0,36













Frecuencia GHz 11,450 11,450 11,450


OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Rx dBi 62,32 62,32 62,32





























151
















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 16,85 10,28 16,85

C/(N+I) de Bajada dB 18,67 16,53 17,22








Potencia radiada dBW -0,36 -0,36 -0,36





Límite portadoras



Total carriers 93,65


152





BAEMARI












Polarización

Vertical Horizontal













Tasa de Modulación (N-PSK o M-APSK)

4

FEC

3/4
































153





Frecuencia GHz 14,250 14,250 14,250

Diámetro Tx m 1,20 1,20 1,20

Ganancia Tx dBi 43,52 43,52 43,52















Frecuencia GHz 11,450 11,450 11,450


OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Rx dBi 62,32 62,32 62,32































154














Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 16,56 10,09 16,56

C/(N+I) de Bajada dB 18,40 16,53 15,12













Límite portadoras





155





BAEMARI


























FEC 3/4
































156





Frecuencia GHz 14,250 14,250 14,250

Diámetro Tx m 1,20 1,20 1,20

Ganancia Tx dBi 43,52 43,52 43,52















Frecuencia GHz 11,450 11,450 11,450


OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Rx dBi 62,32 62,32 62,32































157














Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 19,19 10,23 19,19

C/(N+I) de Bajada dB 18,83 16,53 17,60













Límite portadoras




Limitado por Potencia

158

2 PLATAFORMA DE TOPOLOGÍA HÍBRIDA (MALLA/ESTRELLA)

2.1 Portadora de distribución DVB-S2

Tabla A2.2.1. Portadora de 58 Mbps hacia estaciones terrenas con antena de 1,8 m

(transpondedor tipo LCTWTA)














Polarización Horizontal Vertical














FEC 2/3
























PIRE máximo de bajada del satélite dBW 40,00


159











Frecuencia GHz 6,210 6,210 6,210

Diámetro Tx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Tx dBi 57,00 57,00 57,00

















OBO Xdr dB 1,00 1,00 1,00




Diámetro Rx m 1,80 1,80 1,80

Ganancia Rx dBi 35,97 35,97 35,97

























160




















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 23,70 23,36 23,70

C/(N+I) de Bajada dB 8,15 7,53 7,99






Margen de Enlace dB -0,21 -0,83 -0,37







Límite portadoras



Total carriers 1,00


161


(transpondedor tipo SSPA)




























FEC 2/3






























162








Diámetro Tx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Tx dBi 57,00 57,00 57,00

















OBO Xdr dB 1,00 1,00 1,00




Diámetro Rx m 2,40 2,40 2,40

Ganancia Rx dBi 38,77 38,77 38,77






























163















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 23,55 23,19 23,55

C/(N+I) de Bajada dB 9,03 8,41 8,46













Límite portadoras



Total carriers 1,00


164






























FEC 2/3






























165








Diámetro Tx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Tx dBi 57,00 57,00 57,00

















OBO Xdr dB 1,00 1,00 1,00




Diámetro Rx m 2,40 2,40 2,40

Ganancia Rx dBi 38,47 38,47 38,47






























166















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 22,11 21,68 22,11

C/(N+I) de Bajada dB 9,68 9,06 9,14













Límite portadoras



Total carriers 1,00


167

Tabla A2.2.4. Portadora de 52,5 Mbps hacia estaciones terrenas con antena de 1,8 m





























FEC 3/5






























168








Diámetro Tx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Tx dBi 57,00 57,00 57,00

















OBO Xdr dB 1,00 1,00 1,00




Diámetro Rx m 1,80 1,80 1,80

Ganancia Rx dBi 36,27 36,27 36,27






























169















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 23,70 23,36 23,70

C/(N+I) de Bajada dB 8,36 7,74 8,19













Límite portadoras



Total carriers 1,00


170

2.2 Portadora DVB-RCS de retorno hacia el telepuerto

Tabla A2.2.5. Portadora de 2048 Kbps desde estación terrena con antena de 2,4 m

(transpodendor tipo SSPA)




BAEMARI










Desventaja geográfica de E/T dB -1,00 0,00
















FEC 3/4



























171











Diámetro Tx m 2,40 2,40 2,40

Ganancia Tx dBi 42,63 42,63 42,63

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Rx dBi 53,15 53,15 53,15



























172


















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 15,23 14,15 15,23

C/(N+I) de Bajada dB 13,88 13,29 13,61













Límite portadoras





173

Tabla A2.2.6. Portadora de 2048 Kbps desde estación terrena con antena de 2,4 m

(transpodendor tipo LCTWTA)




BAEMARI


























FEC 3/4





























174









Diámetro Tx m 2,40 2,40 2,40

Ganancia Tx dBi 42,33 42,33 42,33

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Rx dBi 53,15 53,15 53,15





























175
















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 14,26 13,17 14,26

C/(N+I) de Bajada dB 14,38 13,86 14,14













Límite portadoras





176

2.3 Portadora DVB-RCS punto a punto

Tabla A2.2.7. Enlace DVB-RCS punto a punto de 512 Kbps entre estaciones terrenas con

antenas de 2,4 m






























FEC 2/3



























177











Diámetro Tx m 2,40 2,40 2,40

Ganancia Tx dBi 42,63 42,63 42,63

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 2,40 2,40 2,40

Ganancia Rx dBi 38,77 38,77 38,77



























178


















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 18,32 17,64 18,32

C/(N+I) de Bajada dB 8,63 7,86 8,25













Límite portadoras





179

3 PLATAFORMA DVB-S2/SCPC TC

3.1 Portadoras de distribución

Tabla A2.3.1. Portadora de distribución DVB-S2 de 65,3 Mbps




























FEC 3/4


























180












Diámetro Tx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Tx dBi 57,00 57,00 57,00

















OBO Xdr dB 1,00 1,00 1,00




Diámetro Rx m 2,40 2,40 2,40

Ganancia Rx dBi 38,47 38,47 38,47


























181



















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 23,47 22,93 23,47

C/(N+I) de Bajada dB 11,82 10,93 11,29













Límite portadoras



Total carriers 1,00


182

3.2 Portadoras SCPC TC de retorno hacia telepuerto

Tabla A2.3.2. Portadora de 512 Kbps




BAEMARI


























FEC 3/4





























183









Diámetro Tx m 2,40 2,40 2,40

Ganancia Tx dBi 42,63 42,63 42,63


Potencia en el alimentador dBW -0,13 -0,13 -0,13















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Rx dBi 53,45 53,45 53,45





























184
















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 15,90 15,01 15,90

C/(N+I) de Bajada dB 13,35 12,81 13,22








Potencia radiada dBW -0,13 -0,13 -0,13





Límite portadoras





185





BAEMARI


























FEC 3/4
































186






Diámetro Tx m 2,40 2,40 2,40

Ganancia Tx dBi 42,63 42,63 42,63

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Rx dBi 53,45 53,45 53,45































187














Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 15,90 15,01 15,90

C/(N+I) de Bajada dB 13,35 12,81 13,22













Límite portadoras





188





BAEMARI


























FEC 3/4
































189






Diámetro Tx m 2,40 2,40 2,40

Ganancia Tx dBi 42,63 42,63 42,63

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Rx dBi 53,45 53,45 53,45































190














Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 15,90 15,01 15,90

C/(N+I) de Bajada dB 13,35 12,81 13,22













Límite portadoras





191





BAEMARI


























FEC 3/4
































192






Diámetro Tx m 2,40 2,40 2,40

Ganancia Tx dBi 42,63 42,63 42,63

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Rx dBi 53,45 53,45 53,45































193














Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 15,90 15,01 15,90

C/(N+I) de Bajada dB 13,35 12,81 13,22













Límite portadoras





194





BAEMARI


























FEC 3/4
































195






Diámetro Tx m 2,40 2,40 2,40

Ganancia Tx dBi 42,63 42,63 42,63

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Rx dBi 53,45 53,45 53,45































196














Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 13,75 12,83 13,75

C/(N+I) de Bajada dB 14,98 14,63 14,89













Límite portadoras





197





BAEMARI


























FEC 3/4
































198






Diámetro Tx m 2,40 2,40 2,40

Ganancia Tx dBi 42,63 42,63 42,63

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Rx dBi 53,45 53,45 53,45































199














Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 13,75 12,83 13,75

C/(N+I) de Bajada dB 14,98 14,63 14,89













Límite portadoras





200

3.3 Portadoras SCPC TC punto a punto































FEC 3/4





























201









Diámetro Tx m 3,00 3,00 3,00

Ganancia Tx dBi 44,56 44,56 44,56

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 3,00 3,00 3,00

Ganancia Rx dBi 40,71 40,71 40,71





























202
















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 20,02 19,10 20,02

C/(N+I) de Bajada dB 12,24 11,15 11,57













Límite portadoras





203































FEC 3/4
































204






Diámetro Tx m 3,00 3,00 3,00

Ganancia Tx dBi 44,56 44,56 44,56

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 3,00 3,00 3,00

Ganancia Rx dBi 40,71 40,71 40,71































205














Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 20,02 19,10 20,02

C/(N+I) de Bajada dB 12,24 11,15 11,57













Límite portadoras





206































FEC 3/4
































207






Diámetro Tx m 3,00 3,00 3,00

Ganancia Tx dBi 44,56 44,56 44,56

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 3,00 3,00 3,00

Ganancia Rx dBi 40,71 40,71 40,71































208














Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 20,02 19,10 20,02

C/(N+I) de Bajada dB 12,24 11,15 11,57













Límite portadoras





209































FEC 3/4
































210






Diámetro Tx m 3,00 3,00 3,00

Ganancia Tx dBi 44,56 44,56 44,56

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 3,00 3,00 3,00

Ganancia Rx dBi 40,71 40,71 40,71































211














Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 20,02 19,10 20,02

C/(N+I) de Bajada dB 12,24 11,15 11,57













Límite portadoras





212

4 PLATAFORMA DE DISTRIBUCIÓN DE TELEVISIÓN MCPC

Tabla A2.4.1. Portadora de Distribución DVB-S2 de 65,3 Mbps


Camatagua San Carlos de Río Negro


























FEC 3/4
























PIRE máxima del satélite dBW 53,00

PIRE máxima efectiva del satélite sobre E/T Receptora dBW 51,00





213







Frecuencia GHz 14,250 14,250 14,250

Diámetro Tx m 7,60 7,60 7,60

Ganancia Tx dBi 59,55 59,55 59,55















Frecuencia GHz 11,450 11,450 11,450


OBO Xdr dB 1,00 1,00 1,00




Diámetro Rx m 0,65 0,65 0,65

Ganancia Rx dBi 36,59 36,59 36,59






























214















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 17,34 13,01 17,34

C/(N+I) de Bajada dB 11,18 6,90 6,05













Límite portadoras



Total carriers 1,00


215

5 ESTACIONES FLY AWAY

5.1 Estaciones Fly Away 1,8 m Banda C

Tabla A2.5.1. Portadora de vídeo DVB-S2 10 Mbps




BAEMARI


























FEC 2/3


























216












Diámetro Tx m 1,80 1,80 1,80

Ganancia Tx dBi 40,13 40,13 40,13

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Rx dBi 53,15 53,15 53,15


























217



















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 12,52 11,06 12,52

C/(N+I) de Bajada dB 15,47 14,06 15,22













Límite portadoras



Total carriers 5,58


218

Tabla A2.5.2. Portadora de retorno DVB-RCS de 2048 Kbps




Camatagua


























FEC 3/4
































219






Diámetro Tx m 1,80 1,80 1,80

Ganancia Tx dBi 39,83 39,83 39,83

















OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 11,00 11,00 11,00

Ganancia Rx dBi 51,70 51,70 51,70































220














Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 11,79 10,67 11,79

C/(N+I) de Bajada dB 15,89 14,82 15,71













Límite portadoras





221

5.2 Estación Fly Away 1,8 m Banda Ku

Tabla A2.5.3. Portadora de vídeo DVB-S2 10 Mbps




Camatagua


























FEC 2/3





























222








Frecuencia GHz 14,250 14,250 14,250

Diámetro Tx m 1,80 1,80 1,80

Ganancia Tx dBi 47,34 47,34 47,34















Frecuencia GHz 11,450 11,450 11,450


OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 7,60 7,60 7,60

Ganancia Rx dBi 57,65 57,65 57,65





























223
















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 16,26 10,63 16,26

C/(N+I) de Bajada dB 18,71 16,38 13,57













Límite portadoras



Total carriers 6,42


224

Tabla A2.5.4. Portadora de retorno DVB-RCS 2048 Kbps




BAEMARI


























FEC 3/4
































225





Frecuencia GHz 14,250 14,250 14,250

Diámetro Tx m 1,80 1,80 1,80

Ganancia Tx dBi 47,34 47,34 47,34















Frecuencia GHz 11,450 11,450 11,450


OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 13,00 13,00 13,00

Ganancia Rx dBi 62,32 62,32 62,32































226














Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 14,35 10,84 14,35

C/(N+I) de Bajada dB 16,67 16,56 13,36













Límite portadoras





227

ANEXO 3

USOS POTENCIALES PARA LA CAPACIDAD DISPONIBLE EN

BANDA KA

1 CARACTERÍSTICAS DE LA CARGA ÚTIL EN LA BANDA KA

El uso comercial de la banda Ka por parte de las redes satelitales es un fenómeno bastante

reciente, impulsado por una serie de factores, entre los que destacan: el crecimiento

exponencial de las necesidades de conectividad, tanto en cantidad de localidades a ser

atendidas como en capacidad de conexión para cada localidad, la cada vez mayor ocupación

de los recursos órbita-espectro, que dificultan la puesta en marcha de nuevas redes satelitales

en las bandas C y Ku sin que las redes ya operativas se vean afectadas, el abaratamiento de los

costos de las tecnologías satelitales debido a métodos de fabricación cada vez más eficientes, y

el menor tamaño de las estaciones terrenas en banda Ka con respecto a sus similares en las

bandas C y Ku, lo que posibilita su uso masivo para brindar soluciones de conectividad en

hogares y oficinas.

Hasta la fecha, en nuestro país no se han desplegado servicios satelitales utilizando la

banda Ka, sin embargo, el Satélite Simón Bolívar cuenta en dicha banda de frecuencia con dos

transpondedores de 120 MHz, cuya área de cobertura abarca la totalidad del territorio

venezolano y que tienen por finalidad su utilización con fines experimentales. En este anexo

se analizan posibles usos para la capacidad disponible en banda Ka, y se compara su

desempeño con respecto a soluciones similares en otras bandas de frecuencia.

228 2 ESCENARIOS PROPUESTOS PARA LA PRESTACIÓN DE SERVICIOS EN LA

BANDA KA

Se evaluaron dos posibles escenarios para la prestación de servicios de

telecomunicaciones utilizando la capacidad en Banda Ka disponible en el Satélite Simón

Bolívar. A continuación se describen dichos escenarios.

2.1 Escenario 1. Plataforma DVB-S2/DVB-RCS

Este escenario plantea el establecimiento de una plataforma con topología estrella

semejante a la solución para brindar servicios de ABA Satelital y conectividad de

POS/ATM/SCADA, descrita en la sección 3.2.1 del Capítulo III de este trabajo.

El hub de la plataforma estaría ubicado en el Telepuerto de BAMARI, y utilizaría la

antena de 9 m de diámetro allí instalada, así como una pareja redundante de HPA tipo SSPA

de 250 W, mientras que las estaciones remotas pudieran ubicarse en cualquier lugar del

territorio nacional, utilizarían BUC de 3 W y antenas de 0,9 m o de 1,2 m de diámetro,

dependiendo del área geográfica donde sean desplegadas. La plataforma usaría dos tipos de

portadoras en su operación: portadoras de distribución con tecnología DVB-S2, desde el

telepuerto hacia las estaciones remotas, y portadoras de retorno con tecnología DVB-RCS,

desde las estaciones remotas hacia el telepuerto.

2.1.1 Portadoras de distribución.

Para asegurar una alta disponibilidad en el trayecto de subida del enlace, en el Telepuerto

de BAEMARI se considera el uso de un controlador de potencia de subida (UPC, Uplink

Power Controller) que compense las pérdidas por lluvia. Para los cálculos se analizan dos

escenarios: antenas receptoras de 0,9 m de diámetro (para estaciones remotas localizadas en

zonas poco lluviosas, p.e. Coro) y antenas receptoras de 1,2 m de diámetro (para estaciones

remotas localizadas en zonas de altas precipitaciones, p.e. San Carlos de Río Negro).

Los cálculos realizados muestran que una portadora QPSK 2/3 de 64,5 Mbps (60 MHz

con 20% de roll off) emitida utilizando poco más de 120 W de potencia del HPA y con el UPC

229 aplicando 11 dB de compensación de atenuación por precipitaciones puede alcanzar niveles de

disponibilidad de 97,7% si se utiliza una antena receptora de 0,9 m (ver Tabla A3.2.1) o de

98,5% utilizando una antena receptora de 1,2 m (ver Tabla A3.2.2).

Tabla A3.2.1. Portadora DVB-S2 de 64,5 Mbps transmitida hacia estación receptora con

antena de 0,9 m de diámetro



BAEMARI Coro




Parámetro ∆ω Grados 10,92 290,32






















FEC 2/3



















230 IBO del Transpondedor dB 2,10

















Frecuencia GHz 29,025 29,025 29,025

Diámetro Tx m 9,00 9,00 9,00

Ganancia Tx dBi 67,20 67,20 67,20















Frecuencia GHz 19,225 19,225 19,225


OBO Xdr dB 1,00 1,00 1,00




Diámetro Rx M 0,90 0,90 0,90

Ganancia Rx dBi 43,92 43,92 43,92













231 C/No Enlace de Bajada dB 88,20 82,35 81,63































Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 21,74 16,98 21,74

C/(N+I) de Bajada dB 9,74 4,59 4,33













Límite portadoras

Por potencia Carriers 1,56

Por ancho de banda Carriers 2,00

Total Carriers 1,56


232 Tabla A3.2.2. Portadora DVB-S2 de 64,5 Mbps transmitida hacia estación receptora con





























FEC 2/3





























233 C/No Subida dB.Hz 104,89







Frecuencia GHz 29,025 29,025 29,025

Diámetro Tx m 9,00 9,00 9,00

Ganancia Tx dBi 67,20 67,20 67,20















Frecuencia GHz 19,225 19,225 19,225


OBO Xdr dB 1,00 1,00 1,00




Diámetro Rx m 1,20 1,20 1,20

Ganancia Rx dBi 46,42 46,42 46,42




























234 C/ASI enlace de subida dB 32,27 24,14 32,27
















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 21,67 14,78 21,67

C/(N+I) de Bajada dB 11,61 4,79 4,37













Límite portadoras



Total carriers 1,56


2.1.2 Portadoras de retorno.

Para el trayecto de retorno se consideran portadoras QPSK 2/3 de 512 Kbps, cuyo ancho

de banda de ruido B, ocupado Bocc y asignado Basig es de 254,6 KHz, 318,3 KHz, y 337,5

KHz respectivamente. Al igual que para el punto anterior, se analizan dos escenarios: antenas

transmisoras de 0,9 m de diámetro (para estaciones remotas localizadas en zonas poco

lluviosas, p.e. Coro) y antenas transmisoras de 1,2 m de diámetro (para estaciones remotas

localizadas en zonas de altas precipitaciones, p.e. San Carlos de Río Negro). En ambos casos

se utilizan BUC de 3 W de potencia.

235

Los cálculos realizados muestran que estas portadoras pueden alcanzar niveles de

disponibilidad de 99,0% si se utiliza una antena transmisora de 0,9 m (ver Tabla A3.2.3) y de

99,1% utilizando una antena transmisora de 1,2 m (ver Tabla A3.2.4).

2.1.3 Disponibilidad total de la plataforma.

Las estaciones remotas localizadas en zonas poco lluviosas, equipadas con antenas de 0,9

m de diámetro pudieran alcanzar niveles de disponibilidad de aproximadamente 96,7%,

mientras que aquellas estaciones remotas ubicadas en zonas con fuertes precipitaciones,

equipadas con antenas de 1,2 m de diámetro pudieran tener niveles de disponibilidad de hasta

97,6%.

Tabla A3.2.3. Portadora de retorno de 512 Kbps transmitida desde estación remota con



Coro BAEMARI


























FEC 2/3








236 Eb/No Requerido de Portadora dB 5,55




























Frecuencia GHz 28,875 28,875 28,875

Diámetro Tx m 0,90 0,90 0,90

Ganancia Tx dBi 47,16 47,16 47,16















Frecuencia GHz 19,075 19,075 19,075


OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 9,00 9,00 9,00

Ganancia Rx dBi 63,55 63,55 63,55






237 Degradación de enlace de bajada dB 0,00 0,00 18,05 Temperatura ruido antena + lluvia K 32,69 32,69 305,44 Temperatura ruido LNA K 45,00 45,00 45,00 Temperatura ruido sistema dB/K 19,64 19,64 25,44 Temperatura ruido sistema K 92,08 92,08 349,57 G/T estación terrena dB/K 43,91 43,91 38,12 Pérdida de Espacio Libre dB 209,19 209,19 209,19 C/No Enlace de Bajada dB 84,03 74,49 65,98


Interferencia en el Enlace de Subida Interferencia co-canal Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Desventaja geográfica estación interferente dB -10,00 -10,00 -10,00 Discriminación polarización cruzada estación interferente dB 30,00 30,00 30,00 (C/I)cc enlace de subida dB 31,38 21,84 31,38

Interferencia polarización cruzada Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Discriminación polarización cruzada estación transmisora dB 30,00 30,00 30,00 Discriminación polarización cruzada antena receptora satélite dB 30,00 30,00 30,00 (C/I)xp enlace de subida dB 26,99 26,99 26,99

Interferencia de intermodulación Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx (C/Io)im del HPA dBHz 200,00 200,00 200,00 (C/I)im enlace de subida dB 142,93 142,93 142,93

Interferencia de satélites adyacentes Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx C/ASI enlace de subida dB 27,88 18,34 27,88



Interferencia co-canal Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Desventaja geográfica E/T receptora respecto a Xdr interferente dB -10,00 -10,00 -10,00 Discriminación polarización cruzada antena Xdr interferente dB 30,00 30,00 30,00 (C/I)cc enlace de bajada dB 39,00 39,00 39,00

Interferencia polarización cruzada Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Discriminación polarización cruzada antena transmisora satélite dB 30,00 30,00 30,00 Discriminación polarización cruzada estación receptora dB 30,00 30,00 30,00 (C/I)xp enlace de bajada dB 26,99 26,99 26,99

Interferencia de intermodulación Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx (C/I)im enlace de bajada dB 17,20 17,20 17,20

Interferencia de satélites adyacentes Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx C/ASI enlace de bajada dB 36,13 26,60 41,93


Margen del enlace

Relación de Señal a Ruido + Interferencia Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx C/(N+I) de Subida dB 18,09 9,08 18,09 C/(N+I) de Bajada dB 16,30 13,82 8,24 C/(N+I) del Sistema dB 14,09 7,82 7,81

Relación de Energía de Bit a Ruido + Interferencia Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Eb/(No+Io) de Subida dB 16,84 7,83 16,84 Eb/(No+Io) de Bajada dB 15,05 12,57 6,99 Eb/(No+Io) del Sistema dB 12,84 6,57 6,57


HPA Requerido Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Potencia radiada dBW 4,07 4,07 4,07 Pérdidas de conectores dB 0,25 0,25 0,25 Back Off HPA dB 0,00 0,00 0,00 Uplink Power Control (UPC) dB 0,00 0,00 0,00


Límite portadoras Por potencia carriers 271,96 Por ancho de banda carriers 188,48



Tabla A3.2.4. Portadora de retorno de 512 Kbps transmitida desde estación remota con


238 Parámetros de Entrada del Enlace Unidad Subida Bajada Localidad estación terrena

San Carlos de Río Negro BAEMARI

Latitud de estación terrena Grados 1,92 9,63 Longitud de estación terrena Grados -67,07 -67,08 Longitud de estación terrena (expresada de 0 a 360) Grados 292,93 292,92 Parámetro ∆ω Grados 10,93 292,92 Parámetro A Grados 80,16 -85,95 Acimut antena Grados 260,16 94,05 Elevación antena Grados 76,95 72,94 Altura localidad msnm 65,00 170,00 Precipitaciones mm/h 111,80 95,20 Desventaja geográfica de E/T dB -2,00 -1,00 Frecuencia GHz 28,875 19,075 Polarización Vertical Horizontal Tamaño antena m 1,20 9,00 Eficiencia antena % 70,00 70,00 Pérdidas por apuntamiento dB 0,25 0,50 Pérdida por conectores dB 0,25 0,25 Pérdidas por Back Off HPA/BUC dB 0,00 N/A Densidad de Potencia en alimentador dBW.Hz -52,50 N/A Temperatura ruido LNA K N/A 45,00 Total Disponibilidad del enlace % 99,200 99,930 99,131 Uplink Power Control (UPC) dB 0,00 N/A Portadoras y Modulación Unidad Valor Tasa de información Kbps 512,00 Tasa de datos compuesta (incluyendo overhead) Kbps 679,12 Tasa de Modulación (N-PSK o M-APSK) 4 FEC 2/3 Bits de datos por trama bits/frame 53 Bits de overhead por trama bits/frame 17,3 Porcentaje de Overhead % 32,64 Ancho de Banda de Ruido (tasa de símbolos) KHz 509,34 Ancho de Banda de Ruido dB.Hz 57,07 Factor de Roll Off % 25,00 Ancho de Banda de Portadora KHz 636,68 Eb/No Requerido de Portadora dB 5,55 Margen de Sistema dB 1,00 C/(N+I) Requerido dB 7,8 Parámetros de Entrada del Satélite Unidad Valor Posición Orbital Grados -78,00 Posición Orbital (expresada de 0º a 360º) Grados 282,0 Ancho de banda Xdr MHz 120,00 Ancho de banda Xdr dB.Hz 80,79 Densidad de Flujo de Saturación (Centro de Haz) dBW/m2 -95,00 G/T máximo dB/K 12,00 Paso de Atenuación dB 12,00 IBO del Transpondedor dB 6,00 OBO del Transpondedor dB 3,00 G/T sobre E/T transmisora dB/K 10,00 SFD efectiva sobre E/T transmisora dBW/m2 -81,00 PFD sobre E/T transmisora dBW/m2 -75,00 PIRE máxima del satélite sobre E/T receptora dBW 50,00 PIRE máxima efectiva de bajada del satélite sobre E/T Receptora dBW 49,00 Cálculos para Saturación desde sitio Tx Ganancia 1m2 dB/m2 50,67 PIRE de Subida Para Saturación dBW 81,55 C/No Subida dB.Hz 106,93 C/No Bajada dB.Hz 112,37 C/No Total dB.Hz 105,84 Cálculos Generales Unidad Uplink Downlink Distancia al Satélite Km 35.926,19 36.025,25 Ganancia Antena Estación Terrena dBi 49,65 63,55 Enlace de subida Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Frecuencia GHz 28,875 28,875 28,875 Diámetro Tx m 1,20 1,20 1,20 Ganancia Tx dBi 49,65 49,65 49,65 Densidad de Potencia en alimentador dBW.Hz -52,50 -52,50 -52,50 Potencia en el alimentador dBW 4,57 4,57 4,57 Potencia en el alimentador W 2,86 2,86 2,86

239 PIRE Portadora Subida dBW 54,22 54,22 54,22 Back Off Portadora Subida dB 27,33 39,79 27,33 Pérdida de Espacio Libre dB 212,77 212,77 212,77 Pérdidas por apuntamiento dB 0,25 0,25 0,25 Pérdidas por absorción y desvanec. dB 0,20 0,20 0,20 Pérdidas por lluvia dB 0,00 12,46 0,00 Capacidad UPC dB 0,00 0,00 0,00 Pérdida de lluvia no compensada dB 0,00 12,46 0,00 C/No Enlace de Subida dB 79,61 67,14 79,61 C/N Enlace de Subida dB 22,54 10,07 22,54 Enlace de bajada Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Frecuencia GHz 19,075 19,075 19,075 Pire máximo de bajada dBW 49,00 49,00 49,00 OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00 OBO Portadora Bajada dB 24,33 36,79 24,33 PIRE Portadora Bajada dBW 24,67 12,21 24,67 Densidad PIRE Portadora Bajada dBW/Hz -32,40 -44,86 -32,40 Diámetro Rx m 9,00 9,00 9,00 Ganancia Rx dBi 63,55 63,55 63,55 Pérdidas por apuntamiento dB 0,50 0,50 0,50 Pérdidas por conectores dB 0,25 0,25 0,25 Pérdidas por absorción y desvanecimiento dB 0,20 0,20 0,20 Pérdidas por lluvia dB 0,00 0,00 15,38 Incremento de ruido por precipitaciones dB 0,00 0,00 5,90 Degradación de enlace de bajada dB 0,00 0,00 21,28 Temperatura ruido antena + lluvia K 32,69 32,69 314,29 Temperatura ruido LNA K 45,00 45,00 45,00 Temperatura ruido sistema dB/K 19,64 19,64 25,54 Temperatura ruido sistema K 92,08 92,08 357,93 G/T estación terrena dB/K 43,91 43,91 38,02 Pérdida de Espacio Libre dB 209,19 209,19 209,19 C/No Enlace de Bajada dB 87,05 74,58 65,77 C/N Enlace de Bajada dB 29,98 17,51 8,70 Interferencia en el Enlace de Subida Interferencia co-canal Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Desventaja geográfica estación interferente dB -10,00 -10,00 -10,00 Discriminación polarización cruzada estación interferente dB 30,00 30,00 30,00 (C/I)cc enlace de subida dB 34,40 21,93 34,40 Interferencia polarización cruzada Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Discriminación polarización cruzada estación transmisora dB 30,00 30,00 30,00 Discriminación polarización cruzada antena receptora satélite dB 30,00 30,00 30,00 (C/I)xp enlace de subida dB 26,99 26,99 26,99 Interferencia de intermodulación Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx (C/Io)im del HPA dBHz 200,00 200,00 200,00 (C/I)im enlace de subida dB 142,93 142,93 142,93 Interferencia de satélites adyacentes Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx C/ASI enlace de subida dB 30,90 18,44 30,90 C/I enlace de subida dB 24,98 16,43 24,98 Interferencia en el Enlace de Bajada Interferencia co-canal Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Desventaja geográfica E/T receptora respecto a Xdr interferente dB -10,00 -10,00 -10,00 Discriminación polarización cruzada antena Xdr interferente dB 30,00 30,00 30,00 (C/I)cc enlace de bajada dB 39,00 39,00 39,00 Interferencia polarización cruzada Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Discriminación polarización cruzada antena transmisora satélite dB 30,00 30,00 30,00 Discriminación polarización cruzada estación receptora dB 30,00 30,00 30,00 (C/I)xp enlace de bajada dB 26,99 26,99 26,99 Interferencia de intermodulación Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx (C/I)im enlace de bajada dB 17,20 17,20 17,20 Interferencia de satélites adyacentes Unidad Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx C/ASI enlace de bajada dB 39,15 26,69 45,05 C/I enlace de bajada dB 16,72 16,32 16,73 Margen del enlace Relación de Señal a Ruido + Interferencia Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx C/(N+I) de Subida dB 20,58 9,17 20,58 C/(N+I) de Bajada dB 16,52 13,87 8,06 C/(N+I) del Sistema dB 15,08 7,90 7,83 Relación de Energía de Bit a Ruido + Interferencia Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx

240 Eb/(No+Io) de Subida dB 19,33 7,92 19,33 Eb/(No+Io) de Bajada dB 15,27 12,62 6,81 Eb/(No+Io) del Sistema dB 13,83 6,65 6,58 Margen de Enlace dB 7,28 0,10 0,03 HPA Requerido Despejado Lluvia Tx Lluvia Rx Potencia radiada dBW 4,57 4,57 4,57 Pérdidas de conectores dB 0,25 0,25 0,25 Back Off HPA dB 0,00 0,00 0,00 Uplink Power Control (UPC) dB 0,00 0,00 0,00 Potencia mínima de HPA W 3,03 3,03 3,03 Límite portadoras Por potencia carriers 135,69 Por ancho de banda carriers 188,48 Total carriers 135,69


2.2 Escenario 2. Plataforma con topología híbrida (malla/estrella)

En este escenario se plantea establecer una plataforma con topología malla/estrella,

semejante a la presentada en la sección 3.2.2 del Capítulo III de este trabajo para brindar

servicios de Redes Corporativas.

Al igual que en el caso anterior, el hub estaría ubicado en el Telepuerto de BAMARI,

utilizando la antena de 9 m de diámetro y la pareja redundante de HPA tipo SSPA de 250 W

antes mencionadas. Por su parte, las estaciones remotas pudieran ubicarse en cualquier parte

del territorio nacional, y utilizarían un BUC de 10 W y una antena de 3 m de diámetro.

Para la operación de la plataforma se usarían dos tipos de portadoras: las de distribución,

con tecnología DVB-S2, desde el telepuerto hacia las estaciones remotas, y las de retorno, con

tecnología DVB-RCS, utilizadas para las conexiones entre estaciones remotas o desde las

estaciones remotas hacia el telepuerto.

2.2.1 Portadoras de distribución.

Para asegurar una alta disponibilidad en el trayecto de subida del enlace, en el Telepuerto

de BAEMARI se considera el uso de un controlador de potencia de subida (UPC, Uplink

Power Controller) que compense las pérdidas por lluvia. Para los cálculos se utiliza como

ubicación referencial para la estación remota a San Carlos de Río Negro, debido a que dicha

localidad presenta fuertes precipitaciones.

241

Los cálculos realizados muestran que si se utiliza una antena receptora de 3,0 m de

diámetro, una portadora QPSK 3/4 de 72,5 Mbps (60 MHz con 20% de roll off), emitida

utilizando 80 W de potencia del HPA y con el UPC aplicando 11 dB de compensación de

atenuación por precipitaciones, puede alcanzar niveles de disponibilidad de 99,3% (ver Tabla

A3.2.5).

Tabla A3.2.5. Portadora DVB-S2 de 72,5 Mbps transmitida hacia estación receptora con





























FEC 3/4



















242 IBO del Transpondedor dB 2,10

















Frecuencia GHz 29,025 29,025 29,025

Diámetro Tx m 9,00 9,00 9,00

Ganancia Tx dBi 67,20 67,20 67,20















Frecuencia GHz 19,225 19,225 19,225


OBO Xdr dB 1,00 1,00 1,00




Diámetro Rx m 3,00 3,00 3,00

Ganancia Rx dBi 54,38 54,38 54,38

















243 Desventaja geográfica estación interferente dB -10,00 -10,00 -10,00



























Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 20,33 9,68 20,33

C/(N+I) de Bajada dB 14,84 7,23 5,38













Límite portadoras



Total carriers 2,00


2.2.2 Portadoras de retorno punto a telepuerto.

Para el trayecto de retorno punto a telepuerto se consideran portadoras QPSK 2/3 de 2048

Kbps, cuyo ancho de banda de ruido B, ocupado Bocc y asignado Basig sería de 1845,3 KHz,

244 2.306,6 KHz y 2.317,5 KHz respectivamente. Para alcanzar un nivel de disponibilidad de

99,5% se requerirían aproximadamente 9 W de potencia por parte del BUC, esto considerando

el uso de un UPC con capacidad de compensar hasta 6 dB de pérdidas por precipitaciones (ver

Tabla A3.2.6).

Tabla A3.2.6. Portadora DVB-RCS de retorno de 512 Kbps transmitida hacia el

telepuerto




























FEC 2/3





















245 G/T sobre E/T transmisora dB/K 10,00















Frecuencia GHz 28,875 28,875 28,875

Diámetro Tx m 3,00 3,00 3,00

Ganancia Tx dBi 57,61 57,61 57,61















Frecuencia GHz 19,075 19,075 19,075


OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 9,00 9,00 9,00

Ganancia Rx dBi 63,55 63,55 63,55



















246 (C/I)cc enlace de subida dB 34,86 22,08 34,86

























Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 20,93 9,31 20,93

C/(N+I) de Bajada dB 16,54 13,93 8,14













Límite portadoras





2.2.3 Portadoras de retorno punto a punto.

Para el trayecto de retorno punto a punto se considera utilizar portadoras idénticas a las de

retorno punto a telepuerto. Manteniendo los requerimientos de potencia por parte del BUC

247 (aproximadamente 9 W), y de compensación de pérdidas por precipitaciones por parte del

UPC (6 dB), el nivel de disponibilidad del enlace sería de 99,0 % (ver Tabla A3.2.7).

Tabla A3.2.7. Portadora DVB-RCS de 512 Kbps para enlaces punto a punto




























FEC 2/3


























248 Cálculos para Saturación desde sitio Tx










Frecuencia GHz 28,875 28,875 28,875

Diámetro Tx m 3,00 3,00 3,00

Ganancia Tx dBi 57,61 57,61 57,61















Frecuencia GHz 19,075 19,075 19,075


OBO Xdr dB 3,00 3,00 3,00




Diámetro Rx m 3,00 3,00 3,00

Ganancia Rx dBi 54,01 54,01 54,01

























249 (C/Io)im del HPA dBHz 200,00 200,00 200,00



















Margen del enlace


C/(N+I) de Subida dB 20,93 12,16 20,93

C/(N+I) de Bajada dB 15,26 9,80 8,07













Límite portadoras





2.2.4 Disponibilidad total de la plataforma.

La disponibilidad de la plataforma en modalidad punto a telepuerto sería de

aproximadamente 98,8%, mientras en modalidad punto a punto sería de 98,0%.

250 3 COMPARACIÓN CON REDES SIMILARES EN BANDA KU

Como se pudo observar en los puntos anteriores, los índices de disponibilidad de las

plataformas analizadas en banda Ka están significativamente por debajo de los que presentan

las plataformas en banda Ku, esto a pesar de que para los diseños en banda Ka se utilizaron

esquemas de modulación y codificación mucho más robustos que los utilizados en los diseños

en banda Ku. En el caso de la plataforma DVB-S2/DVB-RCS, en banda Ka su índice de

disponibilidad es de 96,7% utilizando antenas de 0,9 m y de 97,6% utilizando antenas de 1,2

m, mientras que en banda Ku dicha disponibilidad es de 99,5% o superior para antenas de 1,2

m, con lo cual el índice de interrupciones en banda Ka sería entre seis o siete veces mayor que

en banda Ku. Por su parte, la plataforma de topología híbrida presenta unos resultados

similares, pues en banda Ka tiene índices de disponibilidad de 98,8% en modalidad punto a

telepuerto y 98,0% en modalidad punto a punto, mientras que en banda Ku estos son de 99,7%

en modalidad punto a telepuerto y de 99,5% en modalidad punto a punto, con lo que el índice

de interrupciones en banda Ka sería cuatro veces mayor que en banda Ku.

Esto se debe fundamentalmente a dos factores: en primer lugar los transpondedores en

banda Ka del VENESAT-1 son menos sensibles que los de banda Ku (la densidad de flujo de

saturación de los transpondedores en banda Ka es -95 dBW/m2, unos 9 dB mayor que la de los

transpondedores en banda Ku). Además de esto, las pérdidas por precipitaciones en banda Ka

son mucho mayores que en banda Ku (una pérdida de 10 dB en el de trayecto de bajada ocurre

en banda Ka un 1% del tiempo, dejando una disponibilidad esperada de 99%, mientras que en

banda Ku ocurre sólo en 0,1% del tiempo, dejando una disponibilidad esperada de 99,9%).

Otro elemento de consideración es el costo de los terminales satelitales, que en el caso de

la banda Ka es significativamente más elevado que en la banda Ku. Por ejemplo, basándose en

información obtenida a través de diversos procesos de procura y consultas de precios

realizadas por CANTV, un terminal satelital con antena de 1,2 m de diámetro y BUC de 3 W

en banda Ka puede costar unas cuatro o cinco veces más de lo que cuesta un terminal de

características similares en banda Ku.

251 4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Las características técnicas del Satélite Simón Bolívar en banda Ka no imposibilitan la

prestación de servicios de telecomunicaciones en dicha banda de frecuencia, pero su nivel de

calidad sería inferior al de los servicios prestados en banda Ku, además de requerir el uso de

terminales satelitales de mayor costo. Tomando en consideración las razones antes expuestas

se recomienda:

• Destinar esta capacidad para servicios que no requieran altos índices de disponibilidad.

• Concentrar el despliegue de servicios en zonas con bajos índices de precipitaciones, con el

fin de maximizar la disponibilidad y reducir el tamaño (y costo) de los terminales.

• Evitar realizar despliegues masivos de servicios en banda Ka mientras haya suficiente

capacidad disponible en las otras bandas de frecuencia.

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