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ESCUELA POLITÉCNICANACIONAL
ESCUELA DE INGENIERÍA
REDISEÑO DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES VÍASATÉLITE DE LA DIRECCIÓN GENERAL DE AVIACIÓN CIVIL DEL
ECUADOR
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIEROELECTRÓNICO ESPECIALISTA EN TELECOMUNICACIONES
INGO ALEXANDER ORNA PUENTE
DIRECTOR: Ing. FERNANDO FLORES
QUITO, NOVIEMBRE 2002
DECLARACIÓN
Yo, Ingo Alexander Orna Puente, declaro bajo juramento que el trabajo descrito
es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o
calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se
incluyen en este documento.
A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual
correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo
establecido por la Ley de Propiedad intelectual, por su Reglamento y por la
normatividad institucional vigente.
Ingo Alexandjer Orna Puente
CERT1F1CAC5ÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por tngo Alexander Orna Puente,bajo mi supervisión.
fag. Femando FloresDIRECTOR DE PROYECTO
.**
AGRADECIMIENTO
A Dios, a mis padres, a mishermanos, a María Fernanda y atodos quienes colaboraron para larealización de este Jxáfeajo, enespecial al Ing. FemandÍ5 §jores y alIng. fván Safas por su dedicación,consejos y recomendaciones.
DEDICATORIA
A todas aquellas personas especialesque han logrado que mr vida seoriente hacia el servicio a lasociedad:
A mis padres, el génesis.-As mis hermanos: Mana, Karinn,Paulina y David, compañerías de vida.
A María Fernanda, por 'su amor,comprensión y apoyo.
CONTENIDO
Pag.
PRESENTACIÓN 1
RESUMEN , 3
CAPITULO i. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA RED SATELITALACTUAL DE LA DAC.
1.1 INTRODUCCIÓN. 41.2 CONCEPTOS GENERALES 51.2.1 COMUNICACIÓN VÍA SATÉLITE 51.2.2 SATÉLITES ORBITALES ; 51.2.3 SATÉLITE GEOESTACIONARIO 61.2.4 MODELOS DE ENLACE DEL SISTEMA SATELITAL 81.2.4.1 Modelo de subida 81.2.4.2 Transponder 91.2.4.3 Modelo de bajada 91.2.4.4 Enlaces cruzados , 101.2.5 ÁNGULOS DE VISTA. 101.2.6 PARÁMETROS DEL SISTEMA SATELITAL 131.2.6.1 Potencia de transmisión y energía de bit 131.2.6.2 Potencia radiada isotrópica efectiva (PIRE) 141.2.6.3 Temperatura de ruido equivalente. 141.2.6.4 Densidad de ruido 161.2.6.5 Relación de densidad de portadora a ruido 161.2.6.6 Relación de la densidad de energía de bit a ruido 161.2.6.7 Relación de ganancia a temperatura de ruido equivalente. 171.2.7 MODULACIÓN Y TÉCNICAS DE MULTIPLEXACIÓN
PARA ENLACES SATELÍZALES 181.2.7.1 Multiplexación 181.2.7.1.1 Multiplexación por división de frecuencia (FDM) 181.2.7.1.2 Multiplexación por división de tiempo (TDM) 191.2.7.1.3 Multiplexación por división de código (CDM) 191.2.7.2 Modulación 191.2.7.2.1 Modulación de frecuencia 191.2.7.2.2 Modulación y demodulación digital 201.2.7.2.3 Técnicas de acceso múltiple : 271.2.8 VSAT 281.3 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA ACTUAL 301.3.1 INTRODUCCIÓN 301.3.2 PLAN DE FRECUENCIA 301.3.3 ARQUITECTURA DE LA RED 321.3.4 CONFIGURACIÓN DE LA PORTADORA OUTBOUND TDM 32
1.3.5 CONFIGURACIÓN DE LA PORTADORAINBOUND TDMA Y OPERACIÓN DE ASIGNACIÓN 36
1.3.6 DESCONGESTIÓN DEL TRÁFICO 371.3.7 INICIALIZACIÓN Y SINCRONIZACIÓN DE LA VSAT..,. 401.3.8 OPERACIÓN DE FALLO-SEGURO DE LA VSAT 431.3.9 ESTACIÓN DE TIERRA VSAT DE X.STAR. 441.3.9.1 Introducción. 441.3.9.2 Puertos de usuario 461.3.9.3 Diagnóstico local 461.3.9.4 Conexión de video built-in 461.3.10 SINCRONIZACIÓN TDMA EN LAZO ABIERTO 461.3.11 CARACTERÍSTICAS DEL SOFTWARE Y PROTOCOLOS 471.3.11.1 Introducción 471.3.11.2 Protocolo principal 481.3.11.3 Descarga automática para las VSAT's 491.3.11.4 Modo de acceso 491.3.12 SISTEMA ADMINISTRADOR DE RED 511.3.12.1 Introducción 511.3.12.2 Monitoreo en tiempo real , 521.3.12.3 Monitoreo de fallas VSAT 521.3.12.4 Generación del reporte. 531.3.12.5 Base de datos del Sistema Administrador y uso 531.3.12.6 Configuración VSAT .'.' 531.3.12.7 Uso de la VSAT's como multiplexores y conexión al Hub 54
CAPÍTULO II. ANÁLISIS DE LOS REQUERIMIENTOS DEL SISTEMADE TELECOMUNICACIONES AERONÁUTICO
2.1 INTRODUCCIÓN 552.2 REQUERIMIENTOS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES 562.3 SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES 572.3.1 SERVICIO FIJO AERONÁUTICO (AFS) 572.3.1.1 MensajeAFTN 582.3.1.1.1 Generalidades 582.3.1.1.2 Categorías de los mensajes 582.3.1.1.3 Orden de prioridad, 622.3.1.1.4 Encaminamiento de los mensajes 622.3.1.1.5 Supervisión del tráfico de mensajes 632.3.1.1.6 Mensajes cursados por vía indebida, 632.3.1.1.7 Falla de las comunicaciones 632.3.1.2 Canales meteorológicos operacionales y redes de
telecomunicaciones meteorológicas operacionales 642.3.1.3 Red de Telecomunicaciones Fijo Aeronáutico 642.3.2 CIRCUITOS ORALES DIRECTOS (ATS) 662.3.3 SERVICIO MÓVIL AERONÁUTICO. 682.4 AYUDAS A LA NAVEGACIÓN AÉREA 682.4.1 NORMAS Y CONVENIOS INTERNACIONALES DE
NAVEGACIÓN AEREA 682.4.2 NORMALIZACIÓN INTERNACIONAL .- 69
2.4.3 AYUDA PARA LA NAVEGACIÓN AEREA 702.4.3.1 Sistema de radiofaro omnidireccional de muy alta
frecuencia (VOR) 712.4.3.2 Radiofaro no direccional NDB (Non Directíonal Beacon) 74;
2.4.3.3 Equipo radiotelemétrico DME (Distance Measuring Equipment) 742.43 A Sistema de aterrizaje por instrumentos ILS (Mstrument Landing System)... 752.5 VIGILANCIA AÉREA , 772.5.1 CONTROL AEREO 772.5.1.1 Funcionamiento y equipo , 782.5.1.2 Problemas del control de tráfico aéreo 792.5.2 SISTEMAS RADAR , 792.5.2.1 Desarrollo 802.5.2.2 Funcionamiento 802.5.2.3 Aplicaciones pacíficas 842.6 SERVICIOS ADMINISTRATIVOS 842.7 ESTACIONES DE LA RED RTA-ECU. 852.8 REQUERIMIENTOS DE CADA ESTACIÓN 87
CAPÍTULO 111. REDISEÑO Y D1MENSIONAM1ENTO DE LA REDRTA-ECU
3.1 ESTRUCTURA DE LA RED Y SUS REQUERIMIENTOS 943.2 CARACTERÍSTICAS DE LA RED RTA-ECU. '. 953.3 TOPOLOGÍA DE LAS REDES SATELITALES VSAT 983.3.1 REDES SATELITALES VSAT PUNTO APUNTO 983.3.2 REDES SATELITALES VSAT EN ESTRELLA. 983.3.3 REDES SATELITALES VSAT EN MALLA 993.4 PRINCIPIOS DE LA INGENIERÍA DE TRÁFICO 1003.4.1 MEDICIÓN DEL TRÁFICO TELEFÓNICO 1013.4.2 CONGESTIONAMIENTO, LLAMADAS PERDIDAS,
GRADO DE SERVICIO 1033.5 MANEJO DEL TRÁFICO DE VOZ 1033.5.1 MEDICIÓN DE LA CALIDAD DE VOZ 1043.5.2 TECNOLOGÍAS DE COMPRESIÓN DE VOZ. 1053.5.2.1 PCM (Pulse Code Modulation, G.711)/ ADPCM
(AdaptiveDífferential Pulse Code Modulation, G.721) 1053.5.2.2 ATC (Adaptive Transform Coding)/
IMBE(ImprovedMulti-BandExcitation) 1063.5.2.3 CELP (Code Excited Linear Predication)/
ACELP (Algebraic Code Excited Linear Predication, G.729) 1063.6 CONSIDERACIONES DE DIMENSIONAMIENTO
DELARED 1073.6.1 DIMENSIONAMIENTO DEL TRÁFICO 1073.6.1.1 Tráfico de voz 1073.6.1.2 Tráfico de datos 1083.7 TÉCNICAS DE ACCESO MÚLTIPLE SATELITAL 1103.7.1 ACCESO MÚLTIPLE AL SATÉLITE 1103.7.2 CLASIFICACIÓN DE LAS TÉCNICAS DE
ACCESO MÚLTIPLE SATELITAL 111
3.7.2.1 Según la atribución del canal satelital 1113.7.2.1.1 Acceso Múltiple con Asignación Previa 1113.7.2.1.2 Acceso Múltiple con Asignación por Demanda (DAMA). 1123.7.2.2 Según la forma de compartir el transponder..., 1153.7.2.2.1 Acceso Múltiple por División de Frecuencia (FDMA) 1163.7.2.2.2 Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA) 1223.8 TÉCNICAS ADICIONALES EN REDES SATELITALES 1303.9 DISEÑO Y DIMENSIONAMffiNTO DE LA RED RTA-ECU. 1313.9.1 DIMENSIONAMIENTO DEL TRÁFICO DE VOZ 1343.9.1.1 Dimensionamiento del tráfico oral ATS 1343.9.1.2 Dimensionamiento del tráfico de voz Administrativo 1373.9.2 DIMENSIONAMIENTO DEL TRÁFICO DE DATOS 1423.9.3 CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE LA RED 1443.9.4 CÁLCULO DEL DIMENSIONAMIENTO DE LA RED RTA-ECU. 147
CAPÍTULO IV. ANÁLISIS DE COSTOS REFERENCIALES DE LARED RTA-ECU
4.1 INTRODUCCIÓN 1534.2 ESTUDIO DE COSTOS 1534.3 COSTOS REFERENCIALES DE LA RED DE
TELECOMUNICACIONES RTA-ECU. 1544.3.1 COSTOS FIJOS 1544.3.2 COSTOS VARIABLES 1584.3.3 COSTOS RECURRENTES 1584.4 COSTOS TOTALES DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES RTA-
ECU 159
CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 160
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 163
ANEXOS
ANEXO AANEXO BANEXO CANEXO D
ÍNDICE DE FIGURAS
CAPÍTULO i Pag.
Figura 1.1 Modelo de subida. 8
Figura 1.2 Transpondedor 9
Figura 1.3 Modeio de bajada 9
Figura 1.4 Definiciones de ángulos de azimut (Az) y elevación (El) 10
Figura 1.5 Geometría para el cálculo del ángulo de elevación 11
Figura 1.6 Trigonometría esférica para el cálculo del azimut 12
Figura 1.7 Detector coherente BPSK 22
Figura.1.8 Modulador QPSK. 25
Figura 1.9 Demodulador QPSK 25
Figura 1.10 Diagrama fasorial para una señal QPSK. 26
Figura 1.11 Técnicas de acceso múltiple. 27
Figura 1.12 Diagrama de Bloques de una estación VSAT típica 29
Figura 1.13 ArqmtecturadelaredTDM/TDMAactualdelaDAC 31
Figura 1.14 Diagrama de Bloques de equipo Hub banda base 32
Figura 1.15 Arquitectura de trama del canal TDM tomada del manual de la red.... 34
Figura 1.16 Sincronización de la trama TDM/TDMA manual XSTAR 35
Figura 1.17 Formato de la ráfaga TDMA 38
Figura 1.18 Una VSAT remota 45
Figura 1.19 Conectívidad del equipo VSAT 45
CAPÍTULO 2
Figura 2.1 Servicios del sistema de comunicaciones aeronáutico 57
Figura 2.2 Red de Telecomunicaciones Fijas Aeronáuticas AFTN instalada
actualmente en el Ecuador. 65
Figura 2.3 Ejemplo de la división en zonas o regiones del espacio aéreo 66
Figura 2.4 Ubicaciones de antenas en un avión 71
Figura 2.5 (a) Indicador de situación, OBS; (b) Indicador de desviación de
rumbo TO = hacia, FROM = desde 73
Figura 2.6 Receptor del VOR. 73
Figura 2.7 Receptor a bordo del NDB 74
Figura 2.8 Sistema DME y medidor de distancias en millas 75
Figura 2.9 Indicaciones del indicador de intersección del sistema de aterrizaje
por instrumentos (ILS) 76
Figura 2.10 Ejemplo de visualización con la ayuda del ILS 76
Figura2.11 Ejemplo de aterrizaje utilizando ILS 77
Figura 2.12 Diagrama de los requerimientos en cuanto a capacidad de cada una
de las estaciones 91
CAPÍTULO 3
Figura 3.1 Red Satelital VSAT, Topología Estrella 98
Figura 3.2 Red Satelital VSAT, Topología Malla 99
Figura 3.3 Comparación de la calidad de voz percibida (MOS) 104
Figura 3.4 Estadística de tráfico de mensajes AFTN en Rx - Abril 2002 109
Figura 3.5 Estadística de tráfico de mensajes AFTN en Tx - Abril 2002 109
Figura 3,6 Formas básicas de técnicas de acceso al transponder del satélite 116
Figura 3.7 Ejemplo de transmisión FDMA 117
Figura 3.8 Sistema SCPC Punto a Punto 119
Figura 3.9 Portadora SCPC- DAMA. 121
Figura 3.10 Trama básica TDMA 123
Figura 3.11 Portadora TDM/TDMA 125
Figura 3.12 Operación de los protocolos de acceso múltiple 127
FiguraS.13 Comparación de la eficiencia de los protocolos deacceso 128
Figura 3.14 Mapa de cobertura del INTELSAT 805 151
ÍNDICE DE TABLAS
Pag:
Tabla 1.1 Ecuaciones para el cálculo del azimut apartir del ángulo a 13
Tabla 1.2 Especificaciones del plan de frecuencias de la red instalada
actualmente en el Ecuador 31
Tabla 1.3 Especificaciones del canal TDM outbound 35
Tabla 1.4 Especificaciones del canal TDMA inbound 40
Tabla 2.1 Estaciones de la red RTA-ECU. 86
Tabla 2.2 Requerimientos de capacidad de cada servicio 87
Tabla 2.3 Requerimientos de cada una de las estaciones que conforman la red 88
Tabla 2.4 Listado de los horarios de operación de las estaciones de la red RTA-
ECU 92
Tabla 3.1 Medición de la calidad de voz (MOS) 104
Tabla 3.2 Información de entramado en las tarjetas de voz usando ACELP 107
Tabla 3.3 Comparación entre el desempeño de las técnicas de acceso 128
Tabla 3.4 Cálculo del número de canales de voz para el servicio oral ATS 135
Tabla 3.5 Total de AB para oral ATS en cada nodo 136
Tabla 3.6 Cálculo del número de canales de voz administrativa 138
Tabla 3.7 Total de AB para oral ATS en cada nodo utilizando ACELP 139
Tabla 3.8 Total de AB para el móvil aeronáutico en cada nodo...., 140
Tabla 3.9 Total de AB para las comunicaciones de voz en cada nodo 141
Tabla 3.10 Servicios y requerimientos de tráfico de datos por nodo RTA-ECU 143
Tabla 3.11 Requerimientos de tráfico por servicio 144
Tabla 3.12 Ancho de Banda de cada estación 144
Tabla 3.13 Cálculo de la capacidad total de la red RTA-ECU 146
Tabla 3.14 Distribución de la capacidad total en las portadoras 146
Tabla 3.15 Plan de distribución de nodos 147
Tabla 3.16 Eficiencia espectral de algunos tipos de modulación 150
Tabla 3.17 Parámetros principales del ESFTELSAT 805 151
Tabla 3.18 Parámetros principales del calculo para la estación menos favorecida.. 152
Tabla 4.1 Costos unitarios del equipamiento 155
Tabla 4.2 Costos del equipamiento demultiplexación 156
Tabla 4.3 Costo del equipamiento a utilizarse en cada una de las remotas 156
Tabla 4.4 Costos variables del equipamiento 158
Tabla 4.5 Resumen de la inversión inicial necesaria para la red RTA-ECU 159
PRESENTACIÓN
La expansión de los sistemas de comunicación globales han permitido el
desarrollo de las redes de telecomunicaciones satelitales. Su amplia cobertura
las convierte en el medio de transmisión óptimo cuando se requiere conectar
localidades dispersas en un territorio para realizar transferencia de información.
La comunicación vía satélite se desarrolla con el soporte de una nave espacial
en órbita terrestre, capaz de cubrir grandes distancias mediante la reflexión o
repetición de señales de radiofrecuencia. Los satélites comerciales ofrecen una
amplia gama de servicios de comunicaciones, gracias a éstos los programas de
televisión se retransmiten internacionalmente. Los terminales satelitales de muy
pequeña apertura (VSAT) retransmiten señales digitales para una gran variedad
de servicios profesionales.
El desarrollo tecnológico ha permitido contar actualmente con equipos
sofisticados de comunicaciones sateliíales, pequeños en cuanto a dimensiones
pero grandes en cuanto a la capacidad de potencia de transmisión y
fundamentalmente muy económicos. Esto determina el desarrollo de los
sistemas VSAT con distintos tipos de topologías, como por ejemplo redes
totalmente malladas que conservan la ventaja de la antena de diámetro
reducido.
La solución que se plantea en este trabajo consiste de una red VSAT totalmente
en malla completa, que permite establecer comunicaciones directas entre
estaciones sin tener que recurrir a doble salto satelital disminuyendo de esta
manera los requerimientos de un punto central (hub) que puede ser un punto
crítico en caso de falla. Mejora el tiempo de respuesta del sistema ya que el
retardo se reduce a la mitad con respecto a la red en estrella con la que cuenta
actualmente la DGAC.
Además se realiza un análisis de los servicios aeronáuticos que presta la
Dirección General de Aviación Civil, especificando en cada caso los
requerimientos en cuanto a su capacidad.
Ei objetivo que persigue este proyecto es el de proporcionar una guía para el
diseño de este tipo de redes de comunicaciones, y a su vez establecer los
requerimientos técnicos y tecnológicos que debe disponer la nueva red de
telecomunicaciones vía satélite de la DGAC.
RESUMEN
Para la consecución del objetivo planteado anteriormente, se ha desarrollado este
trabajo en cinco capítulos de manera que se pueda abarcar la mayoría de tópicos
que den lucidez y entendimiento a este proyecto.
En el primer capítulo se describen conceptos fundamentales sobre la teoría de
las comunicaciones satelitates, los elementos que componen un sistema de
comunicaciones vía satélite, los parámetros que deben tomarse en cuenta para
realizar un diseño, la teoría acerca de comunicación digital y por último se estudia
detalladamente la tecnología actual con la que cuenta ia Dirección General de
Aviación Civil.
En el segundo capítulo se da a conocer los diferentes servicios de
comunicaciones que ofrece la DGAC. Además se detalla cada uno de éstos y sus
aplicaciones, se establecen las estaciones que dispondrán dichos servicios
haciendo un análisis a priori de la capacidad requerida por cada estación para
funcionar adecuadamente.
En el tercer capítulo se establecen conceptos fundamentales de la teoría de
tráfico de Telecomunicaciones y los métodos de acceso al satélite que se utilizan
actualmente, con lo cual se establece el método de acceso y asignación del
ancho de banda más adecuado. Para realizar el diseño y dimensionamiento de la
red se emplean los datos proporcionados por el cliente.
En el cuarto capítulo se realiza el análisis económico respecto de esta tecnología,
desde el punto de vista del proveedor de servicios.
En el quinto capítulo, se Indican las principales conclusiones y recomendaciones
obtenidas del desarrollo de este trabajo.
CAPITULO I
DESCRIPCIÓN GENERAL BE LA RED SATELITAL
ACTUAL DE LA DAC
1.1 INTRODUCCIÓN
A principios de 1960, la American Tetephone and Telegraph Company (AT&T)
publicó estudios, indicando que unos pocos satélites poderosos, de diseño
avanzado, podían soportar más tranco que toda la red AT&T de larga distancia. El
costo de estos satélites fue estimado en solo una fracción del costo de las
facilidades de microondas terrestres equivalentes. Desafortunadamente, debido a
que AT&T era un proveedor de servicios, los reglamentos del gobierno de los
Estados Unidos le impedían desarrollar los, sistemas de satélites. Corporaciones
más pequeñas y menos lucrativas pudieron (desarrollar los sistemas de satélites y
AT&T continuó invirtiendo billones de dólares cada año en los sistemas de
microondas terrestres convencionales, debido a lo cual los desarrollos iniciales en
la tecnología de satélites se demoraron en avanzar.
A través de los años, los precios de la mayoría de los bienes y servicios han
aumentado sustancialmente; sin embargo, tos servicios de comunicación, por
satélite, son cada vez más accesibles. En la mayoría de los casos, los sistemassatelitales ofrecen más flexibilidad que los cables submarinos, cables
subterráneos, radio de microondas con línea de vista, radio de dispersión
troposférica, o sistemas de fibra óptica.
Los primeros satélites fueron del tipo pasivo y activo. Un satélite pasivo es el que
simplemente refleja una señal de regreso a la Tierra; no hay dispositivos deganancia a bordo, para amplificar o repetir la señal. Un satélite activo es el que de
manera electrónica, repite una señal a la Tierra {por ejemplo, recibe, amplifica yretransmite la señal). Una ventaja de los satélites pasivos es que no requieren de
equipo electrónico sofisticado a bordo, aunque no necesariamente están sin
energía. Algunos satélites pasivos requieren de un transmisor de radio guía para
propósitos de rastreo y posicionamiento. Una guía es una portadora no modulada
transmitiendo continuamente (tono), la cual una estación terrestre puede usar
para alinear sus antenas o para determinar la ubicación exacta del satélite. Una
desventaja de ios satélites pasivos es el uso ineficiente de la potencia transmitida.
1.2 CONCEPTOS GENERALES
En esta sección se presentan varios conceptos que serán de utilidad para el
desarrollo de este trabajo.
1.2.1 COMUNICACIÓN VÍA SATÉLITE
Un sistema de comunicación satelital está constituido básicamente por uno o más
satélites artificiales colocados en órbitas alrededor de la tierra y estaciones
terrenas que lo utilizan como repetidor para comunicarse entre sí. Se puede
considerar la comunicación sateliíal como un sistema de microondas en el que se
ha colocado un repetidor (el satélite) lo suficientemente alto para que pueda ser
"visto" desde un amplio sector de la superficie terrestre por las diferentes
estaciones terrenas.
Esencialmente, un satélite es un repetidor de radio en el cielo (transponder). Un
sistema satelital consiste de un transponder, una estación ubicada en tierra, para
controlar el funcionamiento y la red de usuario de las estaciones terrestres, que
proporciona las facilidades para transmisión y recepción de tráfico de
comunicaciones, a través del sistema de satélite.
Las transmisiones de satélites se catalogan como payload o carga útil. El payload
incluye mecanismos de control que apoyan la operación de carga útil. Carga útil
es la información del usuario que será transportada a través del sistema.
1.2,2 SATÉLITES ORBITALES
Los satélites orbitales o no síncronos giran alrededor de la Tierra en un patrón
elíptico o circular de baja altitud. Si el satélite está girando en la misma dirección
de la rotación de la Tierra y a una velocidad angular superior que la de la Tierra, la
órbita se llama órbita progrado. Si el satélite está girando en la dirección opuesta
a la rotación de la Tierra o en la misma dirección, pero a una velocidad angular
menor a la de la Tierra, la órbita se llama órbita retrograda. Consecuentemente,
los satélites no síncronos están alejándose continuamente o cayendo a Tierra, y
no permanecen estacionarios en relación a ningún punto particular de la Tierra.
Por lo tanto los satélites no síncronos se tienen que utilizar cuando están
disponibles, lo cual puede ser un corto periodo de tiempo, como por ejemplo 15
minutos por órbita. Otra desventaja de los satélites orbitales es la necesidad de
usar un equipo costoso y complicado para rastreo que estará instalado en las
estaciones terrestres. Cada estación terrestre debe focalizar el satélite conforme
esté disponible en cada órbita, y después orientar su antena al satélite y
localizarlo cuando pasa por el segmento de órbita visible. Una gran ventaja de los
satélites orbitales es que tos motores de propulsión no son necesarios a bordo de
tos satélites para mantenerlos en sus órbitas respectivas.1
123 SATÉLITE GEOESTACIONARIO
Los satélites geoestacionarios o geosíncronos son satélites que giran en un
patrón circular, con una velocidad angular igual a la Tierra, consecuentemente
permanecen en una posición fija con respecto a un punto específico en la Tierra,
(aproximadamente 36000 km de la superficie de la Tierra).
Una ventaja obvia es que están disponibles para todas las estaciones de la Tierra,
dentro de su huella, 100% de las veces. La huella de un satélite incluye todas las
estaciones de Tierra que tienen un camino visible a él y están dentro del patrón de
radiación de las antenas del satélite. Una desventaja obvia es que a bordo, se
requieren de dispositivos de propulsión sofisticados y pesados para mantenerlos
fijos en una órbita; ei tiempo de órbita de un satélite geosíncrono es de 24 h. igual
que la Tierra. 2
1TOMASI, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas.2 TOMASI, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas.
Los satélites geosíncronos deben compartir espado y espectro de frecuencia
limitados, dentro de un arco específico, en una órbita geoestacionaria, arriba del
Ecuador. La posición en la ranura depende de la banda de frecuencia de
comunicación utilizada. Los satélites trabajando, casi o en la misma frecuencia,
deben estar lo suficientemente separados en el espacio para evitar interferir uno
con otro. Hay un límite realista del número de estructuras satelitales que pueden
estar estacionadas en un área específica en el espacio. La separación espacial
requerida depende de las siguientes variables:
• Ancho del haz y radiación del lóbulo lateral de la estación terrena y antenas
del satélite.
• Frecuencia de la portadora de RF.
• Técnica de codificación o de modulación usada.
• Límites aceptables de interferencia.
• Potencia de la portadora de transmisión.
Generalmente, se requieren de 2 grados de separación espacial dependiendo de
las variables establecidas anteriormente.
Las frecuencias de la portadora, utilizadas comúnmente en ¡as comunicaciones
por satélite trabajan en fas bandas C de 6/4GHz y Ku de 14/12 GHz. El primer
número es la frecuencia de subida (ascendente estación terrena a transponder) y
el segundo número es la frecuencia de bajada (descendente transponder a
estación terrena). Diferentes frecuencias de subida y de bajada se usan para
prevenir que se produzca interferencia. Mientras más afta sea la frecuencia de la
portadora, más pequeño es el diámetro requerido de la antena para una ganancia
específica. La mayoría de los satélites domésticos utilizan la banda C de 6/4 GHz,
desafortunadamente, esta banda también se usa extensamente para bs sistemas
de microondas terrestres. Se debe tener cuidado cuando se diseña^una red
satelital para evitar—interferencia con enlaces de microondas terrestres
establecidos.
1.2.4 MODELOS DE ENLACE DEL SISTEMA SATELITAL3
Esencialmente, un sistema satelital consiste de tres secciones básicas: una
subida, un transponder sateiiíai y una bajada.
1.2.4.1 Modelo de subida
El principa] componente dentro de la sección de subida satelital, es el transmisor
de estación terrena. Un típico transmisor de la estación terrena consiste de un
modulador de IF, un convertidor de microondas de iF a RF, un amplificador de
alta potencia (HPA) y algún medio para limitar la banda del último espectro de
salida (por ejemplo, un filtro pasa-bandas de salida). El modulador de IF convierte
fas señales de banda base de entrada a una frecuencia intermedia modulada en
FM, PSK, QAM, etc. El convertidor (mezclador y filtro pasa-bandas) transforma la
IF a una frecuencia de portadora de RF apropiada. E! HPA proporciona una
sensibilidad de entrada adecuada y potencia de salida para propagar la señal al
transponder del satélite. Los HPA comúnmente usados son klystron4 y tubos de
onda progresiva.
B«nda Basoen FDN, KM fcTÜH w
Modelador(FM, PS1C,O*M, etc) -*
BPF
t1
IF!
11I!i1
CONVERTIDOR
Mezclador
+ *
GeneradorMW
6 a 14 GHz
-— Al Mtéltte
i ( 'Jf9'ASCENDENTE 1 V
1- BPF ^ HPfl '
. . . . i!|111
Figura 1.1. Modelo de subida
3 TOMAS!, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas.4 Klystron; Válvula electrónica generadora de microondas, empleada para producir oscilaciones de electronesa muy alta frecuencia
1.2,4.2 Transponder
Un típico transponder sateiital consta de un dispositivo para limitar la banda de
entrada (BPF), un amplificador de bajo ruido de entrada (LNA), un traslador de
frecuencias, un amplificador de potencia de bajo nivel y un filtro pasa-bandas de
salida. Este transponder es un repetidor de RF a RF. Otras configuraciones de
transponder son tos repetidores de IF, y de banda base, semejantes a tos que se
usan en los repetidores de microondas.
f ^
BPF _^ Amplificadorde bajo ruido
LNA
De la estación terrena6 o 14 GHz
1 TRASLADOR DE FRECUENCIA J1 i
RFfc.
1r Mezclador
w= ' Amplifií-^ BPF — bajap
í ""1 A 11 T RF |
i
Oscilador dedesplazamiento
MW de 2 GHz i
ador de
rr
/"í ,
J
^\ 1
A 4a estación terrena
Figura 1.2. Transpondedor
1.2.4.3 Modelo de bajada
Un receptor de estación terrena incluye un BPF de entrada, un LNA y un
convertidor de RF a IF. BPF limita la potencia del ruido de entrada a! LNA. El LNA
es un dispositivo altamente sensible, con poco ruido, tal como un amplificador de
diodo túnel o un amplificador paramétrico. El convertidor de RF a IF es una
combinación de filtro mezclador/pasa-bandas que convierte la señal de RF
recibida a una frecuencia de IF.
Del satélite CONifÉRTIDOR DESCENDENTE "
BPF1Ih P- Banda Base
Figura 1.3. Modelo de bajada
10
1,2.4,4 Enlaces cruzados
Ocasionalmente, hay aplicaciones en donde es necesario comunicarse entre
satélites. Esto se realiza usando enlaces cruzados entre satélites o enlaces
intersatelitales (ISL). Una desventaja de usar un ISL es que el transmisor y
receptor son enviados ambos al espacio. Consecuentemente la potencia de salida
del transmisor y la sensibilidad de entrada del receptor se limitan.
1.2.5 ÁNGULOS DE VISTA5
Las coordenadas de apuntamiento se llaman ángulos de vista del satélite y tos
que se utilizan normalmente son azimut (Az) y elevación (El).
El azimut es medido desde el norte geográfico hacia el este hasta el punto de
proyección de la ubicación del satélite en el plano de la estación terrena. El
ángulo de elevación es el ángulo ascendente desde el plano horizontal hasta la
trayectoria. En la figura se muestra estos ángulos.
Figura 1.4. Definiciones de ángulos de azimut (Az) y elevación (El)
' Pratt, T-, and C. W. Bostian, Satellite Communications, New York: Wiley, 1986.
11
El punto subsatélite es el punto de intersección de una linea que une el satélite y
el centro de la Tierra con la superficie de ésta. Para un satélite geoestacionario el
punto subsatélite está en el Ecuador a una cierta longitud fija ls, tomada como
positiva en dirección Oeste. Sea le la longitud oeste de la estación terrena y Le la
latitud Norte de la misma. Si rs es el vector que une el centro de la Tierra con el
satélite, re el vector que une el centro de la Tierra con la estación terrena y del
vector que une esta última con el satélite, estos tres vectores están en el plano y
forman un triángulo como se indica en la figura 1.5.
Satélite
Horizontal Local
Estación terrena
Figura 1.5. Geometría parad cálculo del ángulo de elevación.
El ángulo central y puede obtenerse como:
cosí/) = cos(I,e)cos(/i -/e)
y la distancia d desde la estación terrena al satélite es:
[1.1}
1+p. -2p- cos(r)7 - 1 ( 7 - 1
= 42242[l.02274-0.301596cosO)^J&» [1 -2]
por ley de senos se obtiene fácilmente el ángulo de elevación a partir de la
ecuación:
003( 0 = -
[1.02274- 0.3011596cos(»]5[1-3]
12
Para el cálculo del ángulo de azimut hay que basarse en el triángulo esférico
formado sobre la superficie de la Tierra por el punto subsatélite, la estación
terrena E y el punto G en el que el meridiano que pasa por la estación terrena
cruza el Ecuador. La figura 1.6 ilustra todas las posibles orientaciones de este
triángulo para varias localizaciones del punto subsatélite con respecto a la
estación terrena de donde E es la estación terrena (ES), S es el punto subsatélite
(SSP), y G la intersección de la línea de longitud de la estación terrena con el
ecuador. Los tres lados del triángulo son arcos de longitud y, a y c. El primero es
el ángulo central y calculado anteriormente; a y c son relativos a las coordenadas
de la estación terrena y del punto subsatélite.
Llamando s al semiperímetro del triángulo, es decir:
se puede obtener el ángulo a como sigue:
[1.4]
[1-5]
= 2tan_j í sen(s - Y) sen(s - \le
[1.6 y 1.7]
que se relaciona con el azimut Az en función de la posición relativa de la estación
y el punto subsatélite de acuerdo con la tabla 1.1.
(a) SSP suroeste d« ESAz=18O*+ a
(c) SSP noroest» J» ES*I=36O*- O.
Pok,
(d) SSF noreste do ES
Figura 1.6. Trigonometría esférica para el cálculo del azimut.
13
Tabla 1.1. Ecuaciones para el cálculo del azimut a partir del ángulo a.
Situación
Punt Subsaí al Sur Oeste de la Estación
Punt Subsaí al Sur Este de la Estación
Punt Subsaí al Norueste de la Estación
Punt Subsat al NorEste de la Estación
Ecuación
Az=180° + a
Az=180°-a
Az = 360°-a
Az = a
1.2.6 PARÁMETROS DEL SISTEMA SATELITAI7
1.2.6.1 Potencia de transmisión y energía de bit
Los amplificadores de alta potencia usados en los transmisores de la estación
terrena y los tubos de onda progresiva usados de manera normal, en el
transpondedor del satélite, son dispositivos no lineales; su ganancia (potencia de
salida dividido para potencia de entrada) depende del nivel de la señal de entrada.
Hay una disminución de potencia, para reducir la cantidad de distorsión de
intermodulación causada por ía amplificación no lineal del HPA, la potencia de
entrada debe reducirse por varios dB. Esto permite que el HPA funcione en una
región más lineal. La cantidad de nivel de salida de respaldo de los niveles
clasificados será equivalente a una pérdida y es apropiadamente llamada pérdida
de respaldo (Lbo).
Para funcionar lo más eficientemente posible, un amplificador de potencia debe
operar lo más cercano posible a la saturación. La potencia de salida saturada es
designada P0(sat) o simplemente Pt. La potencia de salida de un transmisor típico
de estación terrena del satélite es mayor que la potencia de salida de un
amplificador de potencia de microondas terrena. Consecuentemente, cuando se
trata con sistemas satelitales, Pt generalmente se expresa en dBW.
Como la mayoría de los sistemas satelitales modernos utilizan modulación digital,
es conveniente establecer un parámetro importante que es la energía por bit (Eb).
Matemáticamente Eb es:
5 TOMASI, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas.
14
[1-8]
en donde Tb es el tiempo de un bit (segundos), Eb es la energía de un bit (joules
por bit) y Pt es la potencia total de portadora.
1.2.6.2 Potencia radiada isotrópica efectiva (PIRE)
La potencia radiada isotrópica efectiva (E1RP), se define como una potencia de
transmisión equivalente y se expresa matemáticamente como:
EIRP = PA ri.9]
donde EIRP es la potencia radiada isotrópica efectiva (watts), Pr es la potencia
total radiada de una antena (watts), At es la ganancia de la antena transmisora
(relación sin unidades).
Expresando en dBs:
EIRP(dBW} = Pr (<3BW) + 4 (dB) [1.10]
con respecto a la salida del transmisor,
P^P.-Lto-Ly ' [1.11]
por lo tanto:
EIBP = Pt-Lbo-Líf+4 [1.12]
en donde Pt es la potencia de salida real del transmisor (dBW), Lbo son tas
pérdidas por respaldo del HPA (dB), LM es la ramificación total y pérdida de
alimentador (dB), At es la ganancia de la antena de transmisión (dB).
1.2.6.3 Temperatura de raido equivalente
Con los sistemas de microondas terrestres, ruido introducido en el receptor o un
componente dentro de un receptor comúnmente era especificado por el parámetro
de figura de ruido. En bs sistemas de comunicación por satélite, es
frecuentemente necesario diferenciar o medir el ruido en incrementos tan
pequeños, como una décima o una centésima de un decibel. La figura de ruido,
en su forma estándar, es inadecuada para cálculos tan precisos.
Consecuentemente, es común usar temperatura ambiente (T) y temperatura de
15
ruido equivalente (Te) cuando se evalúa el rendimiento de un sistema sateliíal. La
potencia de ruido se puede expresar matemáticamente como:
N = KTB [1.13]
que se puede expresar como:
NT =
KB[1.14]
en donde N es la potencia tota! de ruido (watts), K es la constante de Boitzmann
(1,38 x io~23 joules por grado Kelvin), B ancho de banda (hertz), T temperatura
ambiente (grados Kelvin).
La figura de ruido se puede expresar como:
T[1.15]
en donde Te es la temperatura de ruido equivalente (grados Kelvin), NF es la
figura de ruido expresada como un valor absoluto, T es la temperatura ambiente
(grados Kelvin).
De donde:
Te=T(NF-l~) [1.16]
Típicamente, las temperaturas de ruido equivalentes de los receptores usados en
el transpondedor del satélite son de aproximadamente 1000°K. Para los
receptores de las estaciones terrenas los valores T8 están entre 20 y 1000°K. La
temperatura de ruido equivalente es generalmente más útil cuando se expresa
logarítmica con la unidad dB°K, de la siguiente manera:
Te(dBK) = WlogTe [1.17]
La temperatura de ruido equivalente es un valor hipotético que puede calcularse
pero no medirse. La temperatura de ruido equivalente frecuentemente se usa en
lugar de la figura de ruido, porque es un método más exacto para expresar el
ruido aportado por un dispositivo o un receptor cuando se evalúa su rendimiento.
Esencialmente, la temperatura de ruido equivalente (Te) representa la potencia de
ruido presente a la entrada de un dispositivo más el ruido agregado internamente
por ese dispositivo. Esto permite analizar las características del ruido de un
16
dispositivo simplemente evaluando una temperatura de ruido equivalente de
entrada.
1.2.6.4 Densidad de ruido
La densidad de ruido (N0) es la potencia de ruido total normalizado a un ancho de
banda de 1 Hz, o la potencia de ruido presente en un ancho de banda de 1 Hz.
Matemáticamente, la densidad de ruido es:
N0=~ = KTe [1.18]
en donde N0 es la densidad de ruido (W/Hz), N es la potencia de ruido total
(watts), B ancho de banda (heríz), K constante de Boltzmann (joules por grados
Kelvin), Ts temperatura de ruido equivalente (grados Kelvin).
Expresado como logaritmo se tiene:
NQ(dBWlH¿) = WlogN-WlogB = WlogK+WlogTe [1.19]
1.2.6.5 Relación de densidad de portadora a ruido
O/No es el promedio de la relación de densidad de potencia de ruido de la
portadora de banda ancha. La relación de la densidad de portadora a ruido,
también se puede escribir como una función de la temperatura de ruido.
Matemáticamente, C/N0 es:
CNr
-(dB) = C(dBW) - N0 (dBW) [1.20]
1.2.6.6 Relación de la densidad de energía de bit a ruido
es uno de los parámetros más importantes y más usados, cuando se evalúa
un sistema de radio digital. La relación Eb/No es una manera conveniente de
comparar los sistemas digitales que utilizan diferentes tasas de transmisión,
esquemas de modulación o técnicas de codificación. Matemáticamente, Eb/No es
17
CB[1,21]
es un término conveniente usado para tos cálculos del sistema digital y
comparaciones de rendimiento, pero en el mundo real, es más conveniente medir
la relación de la densidad de potencia de ruido de la portadora de banda ancha y
convertirlo a Eb/N0. La ecuación resulta en la siguiente expresión:
*'£i [1-221La relación Eb/No es el producto de la relación de portadora a ruido (C/N) y la
relación de ancho de banda del ruido a tasa de bit (B/fb). Expresada como
logaritmo,
z/ n T>[1.23]
La energía por bit (Eb) permanecerá constante, siempre y cuando la potencia de
la portadora total de banda ancha (C) y la tasa de transmisión (bps) permanezcan
sin ningún cambio. Además, la densidad de ruido (N0) permanecerá constante,
siempre que la temperatura de ruido permanezca constante. Se puede concluir
que para la potencia de una portadora específica, tasa de bit y temperatura de
ruido, la relación Eb/N0 permanecerá constante, sin importar la técnica de
codificación, esquema de modulación o ancho de banda usado.
1.2.6.7 Relación de ganancia a temperatura de ruido equivalente
Esencialmente, la relación de ganancia a temperatura de ruido equivalente (G/Te)
es una figura de mérito usada para representar la calidad de un satélite en un
receptor de una estación terrena. La G/Te de un receptor es la relación de la
ganancia de la antena de recepción a la temperatura de ruido equivalente (Te) del
receptor. Debido a las potencias extremadamente pequeñas de la portadora de
recepción que normalmente se experimentan con los sistemas satelitales,
frecuentemente un LNA está físicamente situado en el punto de alimentación de la
antena. Cuando éste es el caso, G/Te es una relación de la ganancia de la antena
18
receptora más la ganancia del LNA, a la temperatura de ruido equivalente.
Matemáticamente, la relación de ganancia a temperatura de ruido equivalente es
~(dBK~l) = Ar (dB} + Á(LNA)(dB) - Te [1.24]
G/Te es un parámetro muy útil para determinar las relaciones Eb/N0 y C/N, en el
trarispondedor del satélite y receptores de la estación terrena. G/Te es
esencialmente el único parámetro requerido en un satélite o un receptor de
estación terrena, cuando se completa un cálculo de enlace.
1.2.7 MODULACIÓN Y TÉCNICAS DE MULTIPLEXACIÓN PARA ENLACES
SATELITALES
1.2.7.1 Multiplexación
Las comunicaciones satelitates transportan señales telefónicas, televisión y datos,
obviamente los datos son transmitidos siempre dtgitalmente, pero las señales
telefónicas pueden ser análogas o digitales. Un satélite normalmente enlazaría
varias estaciones terrenas; estas deben estar separadas para evitar interferir una
con otra. Esta separación es llamada multiptexación, las más comunes son
multiplexación por división de frecuencia (FDM), multiplexación por división de
tiempo (TDM) y multiplexación por división de código (CDM). En el primer caso las
señales pasan a través de! transpondedor a distintas frecuencias, en el segundo
lo hacen en distintos intervalos de tiempos, mientras que en el tercero las señales
son codificadas y luego combinadas Teóricamente las técnicas de multiplexión
pueden usarse con modulaciones analógicas o digitales de las señales, pero TDM
y CDM son más fáciles de implementar con modulación digital, mientras que FDM
es más conveniente con modulación análoga.
1.2.7.1.1 Multiplexación por división de frecuencia (FDM)
En el multiplexor se toma las señales en banda base, luego se las traslada a
canales adyacentes de radio frecuencia y se combinan entre ellas.
Esencialmente, el multiplexor apila los canales individuales en un solo conjunto de
19
la banda espectral. Es decir las señales ocupan bandas de frecuencia que no se
solapan, se suman. Cada una se recupera por filtrado.
1.2.7.1.2 Muliiplexación por división de tiempo (TDM)
En la multiplexación por división de tiempo, un grupo de señales se turnan para
usar un canal de comunicación. Las señales se comprimen en el tiempo y se
envían en subintervatos que no se solapan en una trama que se va repitiendo
periódicamente. La recuperación de cada señal se obtiene seleccionando el
subintervalo correspondiente a la señal dentro de cada trama. Por tanto el
procedimiento necesita una referencia de tiempos (señal de reloj).
1.2.7.1.3 Multiplexación por división de código (CDM)
Las señales reciben una firma única por una codificación antes de combinarse
con las demás. La recuperación se hace por correlación con la señal de código.
1,2.7.2 Modulación7
1.2.7.2.1 Modulación de frecuencia
Desde el comienzo del uso de las comunicaciones por satélite la modulación
analógica más ampliamente usada es la modulación de frecuencia FM.
Posiblemente seguirá siendo utilizada durante muchos años a pesar de los
continuos avances en la utilización de sistemas digitales.
La FM es una forma de modulación en la que la señal modulada se representa
como:t\]
7 Pratt, T., and C. W. Bostian, Satelliíe Communications, New York: Wiley, 1986.
20
donde A es la amplitud de la portadora, fc es la frecuencia de la portadora, m(t) es
la señal moduladora (o mensaje) en banda base y kf es una constante.
La ecuación anterior muestra claramente que la FM es un proceso de modulación
no lineal por lo que es difícil relacionar el ancho de banda de la señal FM con el
del mensaje. Por ello se utiliza normalmente un tono sinusoidal para hacer los.
análisis. Cuando m(t) = AmCosíWmt), donde fm es la frecuencia del tono modulador,
la señal modulada resulta:
-senw.
( Afs(f) — Acó® v/ct +—
V Jm
[1.26 y 1.27]
donde Af = kfAm es la desviación máxima de frecuencia. La relación M = Af/fm es el
índice de modulación.
1.2.7.2.2 Modulación y demodulación digital
Puede modularse digiíalmente la amplitud, la frecuencia y la fase. Para sistemas
por satélite se usa fundamentalmente modulación en fase PSK. Un modulador
PSK de M fases pone la fase de la portadora en uno de M estados dependiendo
de la señal moduladora. Un sistema de 2 fases se denomina BPSK, uno de cuatro
fases QPSK. Cualquier tipo de PSK puede ser "directo" o "diferenciar
dependiendo que la fase determine el estado de la señal modutadora o el cambio
de estados de la señal moduladora. La fase de la portadora adopta un número
finito M de valores. El tiempo de transición más el tiempo durante el que la fase se
mantiene constante es un intervalo de tiempo denominado "período de símbolo" y
la onda transmitida se denomina "símbolo".
El conjunto de símbolos para cada tipo de modulación PSK se denomina
"alfabeto", el BPSK por ejemplo tiene un alfabeto de 2 símbolos. La secuencia de
bits de la señal moduladora determina que símbolo de los M del alfabeto debe
transmitirse. Se requieren Nb bits para determinar cual de los M símbolos se
transmite, siendo:
21
[1.28]
donde Nb es el número de bits por símbolo del esquema de modulación M-PSK.
En la práctica se toma M como una potencia de 2 de forma que Nb sea entero.
El parámetro de calidad de un enlace digital es la tasa de bit erróneo (BER) que
es la probabilidad de que un bit sea recibido incorrectamente. El ruido y la
interferencia corrompen el símbolo transmitido de manera que el circuito de
decisión del receptor no ha podido identificarlo correctamente. Si la modulación es
directa un error de un símbolo puede producir hasta Nb bits erróneos. Si la
modulación es diferencial el número de bits erróneos puede ser superior a Nb.
Si se consideran todos los efectos de degradación equivalentes a ruido térmico, la
tasa de símbolo erróneo (SER) se puede calcular de la relación Es/N0. Cuanto
mayor sea esta relación menor será la SER. Si la potencia de la portadora es C,
durante el tiempo de duración de un símbolo (TS) la energía recibida será:
CE =CT -— f1 291A. c¿, ^ n./yj
donde Rs es la velocidad de transmisión de símbolos (símbolos por segundo). Si
la potencia de ruido recibida es N en el ancho de banda de ruido B, la densidad
espectral de ruido N0 será:
Por lo tanto:
Nn
C_B_' NR.
[1.31]
Para BPSK los errores de bit y símbolo son los mismos, para esquemas de
modulación con M>2, la relación entre la tasa de bit erróneo y la de símbolo
erróneo no está definida consistentemente en la literatura. La ecuación que se
presenta a continuación está basada en la probabilidad deque un bit en particulartransportado por un símbolo está errado, por lo tanto el símbolo está errado:
, PE:'1-2~N>
[1.32]
22
aquí PB y PE son los valores correspondientes a la probabilidad de error en bit y
símbolo, y Nb es el número de bits por símbolo. Para QPSK, Nb = 2 y
reemplazando en la fórmula anterior se tiene PE= 1.5 PB.
Para modulaciones M-PSK y para valores de PE mucho menores que 1 se tiene
PB __ ln2 PE= PE [1.33]InM Iog2 M
y para QPSK, M = 4 y PE =2PB, por ejempto con código Gray un 00 se recibirá
erróneamente como un 01 o un 10 y soto hay un bit erróneo.
En BPSK una secuencia de bits de datos bipolares u¡ = +/- 1 ponen la fase de la
portadora en +/- 90°. La portadora modulada, si u¡ es el bit i-ésimo, es:
vc-Veos -wct-wf — J = Vu¡sen(wcí) [1.34]v 2y
Puede observarse que la modulación BPSK es una modulación de amplitud en la
que la señal moduladora solo tiene valores de +/- 1. Por ello la señal modulada
tiene amplitud constante y no se puede demodularse con un detector AM de
envolvente. Para recuperar u¡ el receptor debe comparar la fase de la señal
recibida con la de una tensión de referencia que tenga la misma fase que la
portadora sin modular. Ello puede hacerse con el mezclador de la figura 1.7 en el
que la salida del LPF se tiene v0 = Vu¡. En el centro del intervalo de un símbolo un
circuito debe decir si u¡ es +1 y representa un uno lógico o es —1 y representa un
cero lógico. Esta técnica se denomina de detección coherente y requiere una
tensión de referencia coherente con la portadora transmitida.
Señal de entrada7, = Píi, S8l(}?/)
Voltaje de salida
OVoltaje de Referencia
Figura 1.7. Detector coherente BPSK
23
El circuito de decisión comete un error cuando el ruido cambia el valor de v0. Si el
ruido del canal n(t) es gaussiano y se distribuye con media cero y rms <s si u¡ es -1
la tensión de salida será: ;
v,=n(f)-V [1.35]
y sí v0 es positiva el circuito de decisión interpretará u¡ como +1 cometiendo un
error. Ello ocurre si n(t) > V y su probabilidad es:
r T/ "\]
donde erfc(x) es la función complementaria de error:
2erfc(x) = —¡== \ [1.37]
siendo u = x/a *sqrt(2).
Un símbolo dura Ts segundos. La potencia en la forma de onda del símbolo es
V2/2R, donde R es la resistencia de entrada del circuito de decisión. La energía
por símbolo, Es está dado por:
F2E = T,
s 2R *
Por tanto la tensión V será:
[1.38]
[1.39]
La potencia de ruido es c^/R. Si se supone un ancho de banda 1/TS la densidad
espectral de ruido será:
=^TR '
[1.40]
por lo tanto:
PE =\erfc
[1.41]
[1.42]
24
Como en BPSK bit y símbolo son la misma cosa se tiene:
[1-43]
La demodulación coherente es la forma más eficiente de demodular la BPSK
directa. Por ello la relación anterior es la que se usa con más frecuencia para
determinar la Eb/N0l y por tanto la C/N, necesaria para cumplir una determinada
especificación de BER. La portadora de referencia se genera a partir de la señal
recibida mediante un circuito de recuperación de portadora. Muchos de estos
circuitos producen una ambigüedad de fase de 180° con lo que puede obtenerse
la señal complementaria a la transmitida en lugar de aquella. Puede transmitirse
periódicamente una palabra conocida a partir de la cual el receptor resuelve la
ambigüedad de fase.
La modulación diferencial es más susceptible a los errores que la modulación
directa ya que un error en un bit puede causar errores en varios de los siguientes
bits.
En QPSK la fase <j) de la portadora es fijada por el modulador a uno de los cuatro
valores posibles. Se puede escribir el resultado como:
v = FV2 cos(wcí - <f) [1.44]
v = F-N/2 eos wcf eos + 7V2 sen •>*>„/sen. [1-45]
donde <j> puede tomar como valores iü4, 3n/4, íxrc/4 y 7nf4.
El primer término es una señal BPSK en fase con la portadora (I) y el segundo
una señal BPSK en cuadratura (Q). Por tanto puede generarse combinando dos
BPSK en cuadratura como se indica en la figura 1.8, el demodulador es un
demodulador BPSK para la componente en fase y otro para la componente en
cuadratura. Si las fases transmitidas son 7t/4, 37t/4, 5n!4 y 7-n!4 el receptor
simplemente decide en que cuadrante está el fasor de la señal recibida.
25
Entradaserial ~
Modulador QPSK
GeneradorBandaBase
I
1 ! -/i ?\iii 5i
Figura 1.8. Modulador QPSK.
Figura 1.9. Demodulador QPSK.
Un error en un símbolo se produce cuando el ruido cambia eí fasor recibido a un
cuadrante equivocado. El ruido puede expresarse en dos componentes en fase y
en cuadratura (n-f y n2 en la figura 1.10). El error se produce si n-i o n2 o ambos
exceden V. Eí valor rms de n es a y éste es también el valor rms de n-i y n2. La
probabilidad de que n-i sea mayor que V es:
V[1.46]
26
Segundo cuadranteTercer cu-adrante Cuarto cuadrante
Figura 1.10. Diagrama fasorial para una señal QPSK.
Ésta es también la probabilidad de que n2 supere a V. La probabilidad de que
ambos superen a V es PA2 que se puede considerar despreciable frente a PA. La
probabilidad de símbolo erróneo será:
= 2PA=erfd-V
\—IW2,
[1.47 y 1.48]
Como existe dos bits por símbolo Es =2Eb y teniendo en cuenta que PB = PE/2
resulta que:
PB = erfc(^Eb/N0) [1.49]
por lo que BPSK y QPSK tienen la misma tasa de error para la misma Eb/N0.
Para comparar QPSK y BPSK, se asume que se envía R0 bits por segundo en un
enlace sateütai con un ancho de banda fijo B y un valor establecido de C/N. Para
QPSK Rs = R<>/2 y por lo tanto:
C
QPSKN R, N
[1.50]
Para BPSK, Rs = R0 y
Por tanto:
-OSPSK
SPSKN R
[1.51]
[1.52]
27
PBQPSK [1,53]
Luego QPSK tendrá un BER más alto que BPSK cuando los dos esquemas de
modulación son comparados con iguales valores de tasa de bits, ancho de banda
y relación C/N. QPSK tienen una tasa de error mayor que BPSK pero permite
doblar la capacidad usando el mismo ancho de banda de RF.
1.2.7.2.3 Técnicas de acceso múltiple8
El acceso múltiple es una variante del multiplexado específico de las
comunicaciones por satélite (también de algunos tipos de comunicaciones
móviles) y que permite el acceso de varias estaciones terrenas a un determinado
canal satelital. Hay tres formas básicas de acceso múltiple:
- Acceso múltiple por división de frecuencia FDMA.
- Acceso múltiple por división de tiempo TDMA.
- Acceso múltiple por división de código CDMA.
U»tjr 1 Uíw 2 U*«jf 3
Frecuencia ÍFüMA)
lAn de Tiempo (TOMA)
D1DBDÜ«DDBDDDDHDDD
Di
DIul*)£n da £¿rftoo (CDMA)
Figura 1.11. Técnicas de acceso múltiple.
1 Pratt, T., and C, W. Bostian, Satellite Communications, New York: Wiley, 1986,
28
Con FDMA el ancho de banda disponible B es dividido entre los usuarios y todos
pueden transmitir simultáneamente. Con TOMA, solamente un usuario puede
transmitir en un tiempo determinado ocupando todo el ancho de banda disponible,
así la velocidad de transmisión es proporcional al ancho de banda del cana!. Cada
estación debe transmitir ráfagas en intervalos cortos predeterminados de tiempo,
se requiere de una estructura de trama y mecanismo de sincronización que
permita que las transmisiones no se solapen en tiempo sobre el transpondedor.
Con CDMA, tos usuarios pueden transmitir simultáneamente y además se divide
la cuota de frecuencia. El salto de frecuencia se ilustra en la figura 1.11, cada
usuario transmite con un patrón de frecuencia seudoaleatoria. Te está
normalmente en orden para un tiempo de bit. Las transmisiones de cada estación
se expanden en el plano tiempo frecuencia mediante una transformación de
código. Estos sistemas se denominan de espectro ensanchado y además de su
capacidad de acceso múltiple son muy inmunes a las interferencias.
1.2.8 VSAT
Se llama terminal de abertura muy pequeña, o VSAT (Ve/y Smaíl Aperture
Terminal) a un aparato (estación terrestre) que se utiliza para recibir
transmisiones desde un satélite. La expresión 'muy pequeña' como parte de la
sigla VSAT, se refiere al tamaño de la antena de estas estaciones, por lo general
entre 3 y 6 pies (90 y 180 cm) de diámetro, la cual se instala en un muro de techo
o azotea, o se fija en e! suelo. Esta antena, junto con un amplificador de bajo ruido
y bloque convertidor integrado (LNB; receptor de la señal del satélite) y el
transmisor (qué envía las señales), constituye la unidad para exteriores de las
VSAT; es uno de los dos componentes de una estación terrestre de terminales de
abertura muy pequeña.
El segundo componente de la estación terrestre VSAT es la unidad interior.
Consiste en un gabinete pequeño para escritorio o una PC, que contiene los
tableros receptor y transmisor y una interfaz para comunicarse con el equipo
doméstico existente del usuario, que puede ser una red de área local (LAN),
servidores, varias PC, televisores, etc.
29
Como se ilustra en la figura Figura 1.12, una instalación de VSAT típica consiste
de una antena, una unidad externa (ODU), un cable de interconexión (IFL), y una
unidad interior (IDU). La antena y ODU proporcionan la frecuencia de la radio la
conversión y amplificación para el uplink del satélite y downlink. La ODU se llama
a menudo el transceptor porque incluye los convertidores (U/Cs); el amplificador
de potencia de estado sólido (SSPA); el Amplificador de bajo ruido (LNA), y el
conversor (D/C). La IDU proporciona la interfase banda base requerida para
transportar la información del usuario.9
A W T E M H A
OUTDQORUH1T
OUTDOOR EQIHPMENTUSER'S
SERVICES
Figura 1.12.- Diagrama de bloques de una estación VSAT típica.
La ventaja de una estación terrestre de VSAT sobre una conexión de red terrestre
típica, es que las VSAT no están limitadas por el alcance del cableado
subterráneo. Una estación terrestre de VSAT puede instalarse en cualquier parte,
con tal que tenga una Vista' sin obstáculos hacia el satélite. Las VSAT son
capaces de enviar y recibir todo tipo de señales de video, datos y audio, a alta
velocidad, independientemente de su distancia respecto del centro de
conmutación terrestre y su infraestructura. En este esquema las diferentes
antenas compiten por un ancho de banda definido por el proveedor del servicio.
9INTELSAT VSAT HANDBOOK SEPTIEMBRE 1998
30
1.3 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA ACTUAL10
13.1 INTRODUCCIÓN
La red X.STAR opera con un canal simple outbound con Muftiplexación por
división de tiempo (TDM) desde el Hub central con una velocidad de transmisión
de datos de 64.3 a 1029.3 Kbps y con varios canales inbound con Acceso Múltiple
por División de Tie'mpo (TOMA), con una velocidad de datos de 96, 128, 192, o
348 Kbps cada uno. Más canales TDMA se pueden añadir al sistema,
incrementando módulos en el rack del Hub para cada cana! inbound TDMA
adicional.
1.3.2 PLAN DE FRECUENCIA
La figura 1.13 muestra el plan de frecuencias del transponder usado por la red
X.STAR, una red típica puede usar un simple canal outbound y múltiples canales
inbound. Las Micro Earth Station (MES) están agrupadas y asignadas a un canal
inbound en concordancia con el volumen de tráfico y uno de los anchos de banda
dinámicos asignados por el software de la red.
En la figura 1.13 se presenta un diagrama que muestra la arquitectura de la red
X.STAR, donde se establecen claramente las estaciones MES agrupadas en sus
respectivos inbounds así como la estación Hub central con su canal ouíbound y el
sistema de administración de red.
10 MANUAL X.STAR STM.
31
Figura 1.13. Arquitectura de la red TDM/TDMÁ actual de laDÁC.11
Una especificación del plan de frecuencias de la red se muestra en la tabla 1.2:
Tabla 1.2. Especificaciones del plan de frecuencias de la red instalada actualmente en el Ecuador
Banda de frecuencia de transmisión
Banda de frecuencia de recepción
Ancho de banda de la frecuencia de recepción VSAT
Sintonización en recepción VSAT
Sintonización VSAT VCO
Ancho de banda de la frecuencia de transmisión VSAT
Rango ágil
TDM o Velocidad de Tx. Outbound
TOMA o Velocidad de Tx. Itíbound
Ancho de banda ocupado por la portadora TDM
Ancho de banda ocupado por la portadora TDMA
14al4.5GHzKu-band
5.925 'a 6.425 GHz C-band
11.7 a 12.2 GHz Ku-band
3,7 a 4,2 GHz C-band
500 MHz
pasos de 500 KHz
+1,5 MHz
500 MHz
pasos desde lOOKHz
64.3 al 029.33 Kbps
96,128, 192, 384 Kbps
2.8*Vtx
2.8*Vtx
11 En este diagrama muestra la red X.STAR que se encuentra instalada actualmente en el territorio nacional.
32
1.3.3 ARQUITECTURA DE LA RED
La VSAT (MES) es un nodo de comunicación que opera como parte de una red
con Hub central. Todas las comunicaciones hacia y desde la MES son
establecidas a través de canales satelitales utilizando una porción del transponder
del satélite.
El equipo Hub central banda base desempeña el papel de multiplexor de los
paquetes de datos que vienen del Host así como también realiza la multiplexión
TDM. La operación funcional del Hub se muestra en la figura 1.14.
BATARACKET3
Figura 1.14.- Diagrama de Bloques del equipo Hub banda base.
1.3.4 CONFIGURACIÓN DE LA PORTADORA OUTBOUND TDM
La portadora TDM contiene información transmitida desde el Hub a las VSAT's.
La velocidad de transmisión de la portadora TDM es de 514.6 Kbps en la
configuración estándar pero puede ser cambiado a velocidades que están desde
64.3 a 1029.3 Kbps.
La información TDM transmitida tienen una estructura similar a la trama HDLC.
Los protocolos son emulados en los puertos de ¡nterface de usuario
convirtiéndose en el protocolo de comunicación interno de red (X.STAR), el cuál
está optimizado para la transmisión satélite!. El formato de la cabecera de la
trama de datos outbound transmitidos es:
33
• En el inicio de la información existe una bandera HDLC seguida por la
dirección fuente y destino {LCP (Link Control Processor) (un subsistema de
la Unidad de Control del Sistema SCU) y/o el identificador (ID lógica de la
MES) del nodo y el puerto. Este segmento ocupa 7 bytes.
• A continuación se incluye la dirección del enlace, la cuál se refiere a un
específico ID lógico de la estación VSAT, esta información ocupa 3 bytes.
• Luego se presenta el identificador general de formato y 3 bytes reservados
para futuras aplicaciones.
E! total de cabecera para la información outbound es de 14 bytes fuera de
banderas y Canal de Señalización Común (CRC), en total incluyendo estas es de
18 bytes. Después de la cabecera es insertado el campo de datos (que es
variable en tamaño) de acuerdo con la longitud de los datos que se transmiten en
orden para optimizar la ocupación de la capacidad del outbound. El rango del
campo de datos varia desde 1 hasta 128 caracteres.
La capacidad del outbound se divide en tres bancos donde cada banco puede ser
compartido por uno o más subcanates, cada subcanal difunde la dirección de las
tramas a todos los accesos MES (Micro Earth Station). El número de subcanales
y su capacidad (aproximadamente sobre el 30% de la velocidad del outbound),
son fijados por el operador en el Hub. Banderas son transmitidas entre paquetes
consecutivos. La portadora TDM también transmite tramas de monitoreo y control
(M&C) desde el Hub a la MES. Estos servicios deformación incluyen:
• Información de inicialización y alineamiento de las VSAT's (canal de
frecuencia de inicialización, retardo Hub de ida y vuelta, etc.) la cual es
enviada cada 3 a 10 segundos (configurable).
• Información sobre la coordinación para el uso de la capacidad de la trama
TOMA.
• Comandos desde el Hub a las VSATs.
Los servicios de información son enviados sobre un subcanal especial de control
llamado CSC y son recibidos por todas las VSAT's. Los paquetes enviados sobre
34
el CSC consumen cerca del 2% de la capacidad del canal TDM. La capacidad
sobrante es casi totalmente utilizada por la comunicación de datos de usuario
(excepto para ciertos bytes que se reservan para futuras aplicaciones).
La longitud de la trama TDM es de 5760 bytes (Figura 1.15), destinados a la
información, adicionalmente se utilizan 240 bits dedicados a sincronización TDM
en la cabecera para establecer la sincronización de la trama TDM. Esta cabecera
(íeva ía velocidad TDM, por ejemplo, desde 1024 Kbps a 1029.33 Kbps sin afectar
la eficiencia. En particular, tos 240 bits de cabecera son intercalados con tos bits
de información cada 192 bits. Los bits de cabecera están en formato 120F y 120S
bits (los bits F forman un patrón 1010, mientras que los bits S de cuatro tramas
consecutivas TDM (total 480 bits) son divididos, donde los primeros 416 bits son
fijados en 1 y los restantes 64 bits representan el Identificador ID único de la red),
tos cuales son transmitidos bit por bit alternadamente (Figura 1.16). Una MES de
la red accesada reconoce este ID después de la sincronización TDM. Si este ID
es diferente al fijado internamente en el firmware, no se permite el acceso a la
red. El último bit S del ID del Hub representa la bandera de sincronización para
que las VSAT's reconozcan los límites de las tramas TDM.
BiTEOSYTE1BYTE2BYTE3
BYTE5759
RttMEPERlOO
5760XB _XJSotrreourffnwre 1*2
Figura 1.15. - Arquitectura de trama del canal TDM tomada del manual de la red X.STAR
35
SYNCHRCMZAT10NBÍTS
0 n n n n-k
2
-x^
3
•
(80
4 >23 » 1
BASESStBFW
- S F S F S
1 2 3 4 5
3MFRAM
2 3 4
^
23 » '4 BYTE FRAME (193 BITS)«OFTHETOM« FRAME.
F S F S F S F
i
^23£ 240 241J242 243 244 J
*(FR
2 3 4 ^ 2324Jo|T 2 3 4 ^2324¡l¡
'
S F S F S F S
) 47a479M80 1 2 3
TDMAFRAME(SUPER-FRAMEINTERVAL)
Figura 1.16. - Sincronización, de la trama TDM/TDMA, manual X.STAR
El reloj, relacionado a la portadora TDM, es recibido por todas las VSATs y es
usado para mantener una sincronización coherente en la red para la
sincronización del inbound TDMA. Las especificaciones del canal TDM se
muestran en la tabla 1.3.
Tabla 1.3. Espetíficaciones del canal TDM outbound, manual SLSTAR
Outbound data rate
N:
Érame length
Syncnronization
Frame Duration
Number of TDM Banks
Size of each TDM Bank
Size of CSC Channel
Reserved (unised bytes)
Outbound Subchannel
Incrementa! Size
Outbound Subchannel
Capacity Size
Number of outbound
Subchannels
Number of outbound
Subchannels per TDM Bank
6176/2N Kbps
2to48
5760 bytes
15 bytes/frame
15ms*N
3
1 674 bytes per frame
120 bytes per frame
600 bytes
9 bytes per frame
9-1 674 bytes per frame
Ito32
Ito32
36
CONFIGURACIÓN DE LA PORTADORA INBOUND TDMA Y
OPERACIÓN DE ASIGNACIÓN
Las emisiones inbound están organizadas en tramas TDMA, donde la duración de
cada trama TDMA es de 180 ms. Cada portadora inbound TDMA identifica una
subred. La distribución del ancho de banda de la portadora a cada VSAT (MES)
se lo realiza como se describe a continuación:
Modo 1 (Asignación Fija): Cantidad fija de la capacidad TDMA en
términos de porcentaje de la trama TDMA o de ancho de banda TDMA
es entregada a cada MES específica. Esta capacidad es
permanentemente asociada y reservada para esta estación hasta que
una configuración diferente sea establecida por el operador del Hub.
Modo 1 (S) (Alona ranurado): En este modo la MES está asignada a un
subgrupo de estaciones VSAT's que tienen una tamaño fijo de tráfico. El
acceso a la capacidad es libre y las colisiones son reconocidas por cada
estación en ausencia de acknowledgement procedente del Hub, dentro
de un cierto tiempo (720 ms). En caso de timeout, la VSAT asume que
ha ocurrido una colisión y espera un número entero de tramas TDMA,
cambiando ramdómicamente entre O y 9, luego retransmite éstas. Si
una transmisión específica excede un umbral (fijado por el operador), el
sistema asigna a dicha estación un tráfico independiente de acuerdo
con la distribución del ancho de banda en tiempo real. La MES (Micro
Earíh Station), retorna a modo 1 (S) tan pronto como la transmisión cae
por debajo del umbral más bajo.
Modo 2 (Distribución dinámica con un mínimo de garantía): Un mínimo y
un máximo de capacidad están asociados a cada MES. El mínimo es
asignado siempre en la trama, mientras el máximo es asignado por el
sistema de control del Hub cuando la estación necesita mayor
capacidad. La capacidad extra se la obtiene de la capacidad común de
un grupo de estaciones. Los requerimientos de capacidad extra son
atendidos en modo PIFO por el Hub.
37
• Modo 3: En este modo a la MES se le da un tamaño variable de ráfaga
con un mínimo y un máximo específico pero teniendo una prioridad baja
para una capacidad dada, comparada con el modo 2. Este modo se
conoce como ráfaga dinámica.
• Modo 4 (Aloha ranurado común con reservación): En este modo un
número (incNo) de igual tamaño (incSize) de ráfagas es especificado
donde las estaciones son ramdómicamente distribuidas entre ellos. La
MES puede tener una ráfaga de un tamaño máximo específico basado
en la demanda de tráfico.
Algunas de las mayores ventajas del sistema X.STAR con Aloha ranurado
comparado con otros sistemas son:
a. El tamaño de cada ranura y la estación específica asignada a cada
ranura puede ser configurada por el operador de fa red de acuerdo a un
objetivo de respuesta de tiempo deseado.
b. En el caso de que una estación genere excesivo tráfico, la estación es
asignada a un slot hasta que no haya paquetes esperando para ser
transmitidos.
c. Las colisiones son resueltas de manera que el canal no pueda tornarse
inestable o saturarse debido a excesivas retransmisiones.
13.6 DESCONGESTIÓN DEL TRÁFICO
Si el tráfico total en un subgrupo se incrementa más allá de cierto margen
(aloCoef), a la MES con tráfico máximo operando en modo 1{S) cambia su modo
de operación a modo 1 evitando así congestión; la capacidad asignada para tal
propósito es de 32 byíes. Esta característica protege el subgrupo cuando al inicio
una estación esta creando alto tráfico. Si el tráfico cae bajo un margen (thresAlo),
la MES volverá al modo 1 S.
Las ráfagas transmitidas por una MES tienen el formato mostrado en la figura
1.17. El primer byte es usado como guard time (guardia de tiempo), que permite
38
diferenciar la sincronización TDMA de cada estación VSAT (MES), que puede
corromperse debido a algunas razones (inestabilidad de! reta], diferente
trayectoria eléctrica entre VSAT's, efecto doppler debido al movimiento de los
satélites, etc.). Los siguientes 9 bytes transportan la secuencia para la portadora y
tiempo de recuperación. Después de eso, una secuencia de dos bytes es
insertada para poner a los mecanismos de recepción en una búsqueda de ta
bandera HDLC. Estos bytes están seguidos por un paquete de datos iniciando
con la bandera HDLC. El campo de datos es seguido por 3 bytes de post-amble,
e! formato del post-amble es igual al de las banderas HDLC y es usado para
extraer datos desde el decoder después del final del paquete.
j 1 j ÍBYTE9
JBH9 BITTIM1NQ1«H OflRERfleCCVSWiBjfl (BTCR)
1OATAPACKETS
3 erres
POST-AMBLÉ
3U*RDT1ME UNKKJEWflO EOBWHJW3
Figura 1.17.- Formato de la ráfaga TDMA
Un paquete puede ser transportado por dos o más ráfagas; en este caso, un
protocolo específico cuida del paquete reensamblado en el sitio de recepción.
Existen además tres campos los cuales forman el byte del sufijo12 (suffix byte),
estos son:
Capacidad requerida. - Bits usados en conjunto con el algoritmo de
acceso múltiple.
Número de secuencia. - 3 bits usados para el reensamblamiento del
paquete.
Bandera "Done/More". - Un bit nombra un paquete completo o parcial en
el final de la ráfaga.
Por lo tanto, la cabecera de la ráfaga inbound es de 14 bytes. En adición a estos,
existen 2 campos más (de 4 bits cada uno), el campo CRC:
12 Suffix Byte: campo de control que se usa para desensamblaje de tramas entre más de una ráfaga.
39
La capacidad requerida.- Es información desde el Hub sobre los bytes
agregados que son recibidos en los puertos de la VSAT (MES) y necesita
ser enviada al Hub.
El Suffix.- Es un campo de control que permite el desensamblaje de
paquetes entre más de una ráfaga y el reensamblaje de los mismos en el
Hub. Una bandera es insertada para prioridad al final de la ráfaga
permitiendo partición de los paquetes en tiempo real
Para cada canal inbound las estaciones que accesan a la capacidad del canal
están definidas por los siguientes parámetros:
LCP ID - Cada LCP (Link Control Processor), es responsable del progreso
de las comunicaciones sobre 64 MES's.
MES JD - El Identificador físico de la VSAT.
Nombre de la MES - En mnemónico para conveniencia del operador.
Modo de reparto del ancho de banda — Seleccionar desde 1 a .4,
dependiendo la prioridad de la MES.
Subgrupo- Identifica las MES's (estaciones VSAT's), que forman parte de
la misma ráfaga en el modo 1S. En caso de solo una estación esté
asignada a un subgrupo, ésta opera en modo 1. Las. MES's que operan en
modos 2 y 3 no requieren este parámetro.
Capacidad Mínima - Define la capacidad mínima en términos de
porcentaje de la trama TDMA asignada a la estación. Para estaciones que
operan en modo 3 estos parámetros son automáticamente fijados a 1.5%.
El sistema automáticamente rechaza y advierte al operador acerca de
inconsistencias de estos parámetros.
40
Capacidad máxima - Es la capacidad que puede ser asignada a cada
MES en caso de actividad significativa de esta. Esta capacidad viene desde
el common pool (tabla de capacidad total de la red), y será asignado desde
el Hub de acuerdo con los requerimientos que vienen de otras MES's
partiendo del mismo pool, así la suma de las capacidades máximas pueden
ser mayores que 100 %.
Los otros campos del paquete tienen igual significado e igual tamaño que los
paquetes outbound. Por lo tanto, la cabecera del paquete inbound es de 15 bytes
fuera de banderas y CRC, y 19 bytes incluyendo éstos. El total de ráfaga y
cabecera del paquete es de 31 bytes. Las especificaciones del canal inbound
TOMA se muestran en la tabla 1.4:TaMa 1.4. Especificaciones del canal TDMA iabound
Velocidad de datos
Duración de la trama
Subtrama de inicialización (option)
Tamaño mínimo de ráfaga
Cabecera de ráfaga
Paquete de cabecera
(Sin protocolo XSTAR)
(Con protocolo X.STAR)
Técnica de acceso
96Kbps,192y384Kbps
180 ms
216 bytes
32 bytes
9-14 bytes
6 bytes
13 bytes
Fija asignación TDM
Drvisión dinámica de ancho de
banda
Aloha rarmrado con reserva
13.7 ESICIALIZACIÓN Y SINCRONIZACIÓN DE LA VSAT
El esquema TDMA requiere una sincronización única para los límites de trama y
ráfaga. Por esta razón, el Hub envía información sobre el retraso de ida y vuelta
actual en el Hub a cada VSAT. Las VSAT's usan estos datos y la información
pertinente a !a localización geográfica para ajustare! tiempo de transmisión dentro
de la trama TDMA.
41
El proceso de adquisición TDM y sincronización inicia automáticamente cuando
cada VSAT se enciende.
A continuación se detalla la secuencia de inicialización:
• Se enciende Ja estación VSAT (MES), y se sintoniza la frecuencia de la
portadora TDM almacenada en la memoria no volátil.
' • La MES adquiere la portadora TDM y verifica la cabecera de la trama
TDM (especifica el Hub / identificador de red). La MES tomará la
portadora TDM solamente si la cabecera de la trama está enlazada. Si
la cabecera no está enlazada, la MES busca a través de una reducida
compensación de banda hasta que el Hub correcto sea adquirido.
• La MES se sincroniza con la trama TDM.
• El operador del Hub preautoriza a la MES el ingreso a la red a través de
la creación de un archivo de configuración de tiempo. La definición del
ID de la MES y de los parámetros son generados y almacenados
durante la preconfiguración tanto en el Hub como en el Sistema
Administrador de Red (NMS).
• El Hub calcula automáticamente el retraso de ida y vuelta para la nueva
MES basada en el conocimiento de la localización geográfica de la ésta
y e! satélite. El Hub asigna un identidicador (ID) físico a la MES el cual
es fijado en la VSAT por medio de dip-switches antes de encenderse.
• Si un canal de inicialización separado es usado (para redes grandes),
algún ID MES puede ser asignado por el operador del Hub.
La MES transmite un paquete de inicialización (ALIVE) al Hub. La
transmisión de este paquete es realizada sobre una porción designada
de uno o de varios canales TDMA donde 216 bytes son necesarios en
42
esta operación para todas las estaciones. Por lo tanto, la ID física de la
MES debe unir el ID calculado en el Hub, de otra manera la nueva MES
no podría ingresar a la red. Como previamente, el Hub calcula el
apropiado retraso de ida y vuelta para la nueva MES basado en la
localización geográfica de esta y usa este retraso conocido al enviar la
transmisión inicial con una exactitud más adecuada respecto a un byte
de tiempo de guarda, asegurando así que no coiisione con otra ráfaga.
Para un inbound de 128Kbps, 127 bytes son usados para el canal de
inicialización, y para un inbound de 192Kbps, se usan 108 bytes.
• El Hub distribuye el plan TDMA, y otros parámetros de configuración a
la MES para que pueda transportar tráfico dentro del ancho de banda y
cuotas de ráfaga del plan TDMA, las cuales son descargadas en
intervalos regulares.
• Una MES adquiere estos parámetros de configuración desde el Hub, y
esta envía un paquete de confirmación al Hub (JOIN) sobre el canal
dedicado asignado. Esto permite al Hub conocer que la MES ha
aceptado la corriente TDMA. Este paso se repite 10 veces si la MES no
recibe un WELCOME desde el Hub. Después de este periodo de
tiempo, la MES repite todo el proceso iniciando con el mensaje de
ALIVE.
• La inicialización del proceso es completada cuando el Hub envía una
confirmación a la MES (WELCOME).
Si el software que está corriendo en la MES (almacenado en la
EPROM) no es el mismo que el software de revisión MES (almacenado
en e¡ Hub) o la mezcla del protocolo requerido, el Hub descarga el
software correcto a la MES vía satélite medíante el canal TDM. La MES
almacena este software en ía memoria no volátil y se inicia el enlace
con la configuración almacenada.
43
Si la MES (VSAT) ha estado inactiva por un periodo de tiempo, y queda
encendida, esta todavía recibe información de sincronización desde el Hub y
puede iniciar ia comunicación. Sin embargo, la MES debe chequear que el plan
TDMA (en memoria) esté corriendo con la distribución que hizo el Hub. Si no
sucede esto, la MES adquiere un nuevo plan desde el Hub antes de iniciar la
comunicación.
Todas las funciones de la MES y los parámetros son automáticos con las
siguientes excepciones: Fijación de la frecuencia de outbound, definición de ia
base de datos de las VSAT's en el Hub, fijación de la ID física de la MES, y el
encendido de ia VSAT por si misma.
La VSAT para la descarga de los parámetros desde el Hub usa un mecanismo de
fallo-seguro (fati-safe), que garantice su correcta ejecución. Si un problema
acontece durante la fase de adquisición, la MES aborta y retrocede la secuencia
de iniciaiización desde una conexión sana existente. Si tal VSAT está causando
problemas en la red, puede ser reparada mediante un comando de software
'desde el Hub, siempre que esté en estado de operación. La VSAT repite el
proceso de inicialización para acceder nuevamente a la red cuando recibe
autorización de! operador del Hub.
13.8 OPERACIÓN DE FALLO-SEGURO DE LA VSAT
Si una VSAT pierde la sincronización TDM se deshabilita la transmisión, pero
automáticamente comienza un nuevo proceso de inicialización readquiriendo
sincronización. El hardware y el firmware de la VSAT pueden ser inhabilitados
desde transmisión de las siguientes formas:
a. La inicialización no ha sido desarrollada correctamente.
b. El comando de parada de transmisión ha sido recibido desde el Hub
para comandar un proceso de finalización de la comunicación
(shutdown).
c. Pérdida de la potencia primaria.
44
d. Alarma en el equipo VSAT
e. Corrupción de tos parámetros de inicialízación/TDMA.
f. No existe sincronización TDM.
Para a, b, c, d y e, la VSAT realiza el proceso de reinicialización. Para f, la VSAT
mantiene la sincronización de Rx internamente para 10 tramas. Si la MES
readquiere la sincronización TDM dentro de las 10 tramas, solamente compara el
contenido de este pían TOMA para la primera transmisión realizada por el Hub. Si
el tiempo transcurre sin readquirir los mensajes de sincronización, se detiene la
transmisión, se espera ta readquirización de la trama de sincronización TDM y
luego se repite el proceso de inicialización.
13.9 ESTACIÓN DE TIERRA VSAT DE X.STAR
13.9.1 Introducción
Esta sección provee un vistazo de los sistemas remotos STM's TXR 2000 y TXR
3000 VSAT's y sus diferentes características. La familia de productos STM VSAT
son diseñados para proveer canales de comunicación vía satélite para datos y voz
digitalizada a baja velocidad. En esencia, la VSAT se presenta al usuario final
como un Equipo de Comunicación de Datos (DCE) mecanismo que puede
soportar a usuarios de datos y transportarlos mediante un enlace sateliíal para ser
recibidos en otro sitio. La SMT VSAT opera en topología estrella, esto es,
múltiples VSAT's remotas se comunican a una estación central maestra (conocida
como Hub) en ful! dúplex. A diferencia de tos módems terrestres, las VSATs
transmiten y reciben datos en formatos de paquetes. Estas observan las
conversiones del protocolo basadas en los requerimientos de los usuarios del
Host y de los terminales. Múltiples protocolos están apoyados y emulados
actualmente por las estaciones remotas VSAT y la estación de recepción, para
reducir el retardo de propagación en la transmisión satelital.
Múltiples puertos son usados, así como microprocesadores que permiten que la
VSAT realice una variedad de complejas tareas de comunicación
45
simultáneamente. Un sistema remoto VSAT consiste de set de equipos que se
colocan al aire libre y una Unidad de Control Interna (ICU). Ver figura 1.18.
Figura 1.18. - Una VSAT remota
El equipo al aire libre consiste de una antena y un transcetver de microondas.
Estos dos ensamblados proveen el enlace de comunicación a y desde el satélite.
La ICU (Indoor Control Unit) es el control de comunicaciones de la VSAT, donde
tos usuarios de los terminales, controladores, faxes, teléfonos o centrales PBX
acceden.
Figura 1.19. - Conectividad del equipo VSAT
46
1.3.9.2 Puertos de usuario
La TXR-3000 es un sistema de comunicación VSAT que trabaja sobre e! sistema
STM, propiamente eí X.STAR y otros protocolos. Esta unidad es equipada con
cinco puertos de usuario full dúplex. Uno de esos puertos puede operar sobre los
64 Kbps. Los otros cuatro puertos usados pueden operar sobre tos 19:2 Kbps.
Opcionalmente se puede añadir chips DMA (Dtrect Memory Access) para tener 6
puertos con una velocidad de datos de 64 Kbps cada uno. Los chips DMA
permiten tener dos puertos de datos con esta capacidad incrementada. La unidad
es equipada desde fábrica con un chip DMA instalado para los puertos O y 1. E!
puerto O es el puerto del módem satelital, el cual es usado para comunicarse
entre el procesador y los módulos modulador /demodulador del TXR3000.
13.93 Diagnóstico local
Uno de los cinco puertos usados puede ser configurado para operar como un
puerto de diagnóstico focal. En este modo, el puerto de diagnóstico puede unirse
al terminal asincrono estándar .para monitorear e! desempeño de la VSAT y
realizar varias funciones de configuración tocal (tales como cambio de las
velocidades del puerto tocal) o diagnóstico de problemas.
1.3.9.4 Conexión de video built-in
La unidad interna de la VSAT provee un conector BNC en el panel trasero para
interface con un receptor de video estándar con una frecuencia de 950 a 2450
MHz. Esta característica establece una elevación en la capacidad de la VSAT
para recibir transmisiones análogas las cuales son emitidas desde el satélite en la
misma polarización como tos datos de red.
13.10 SINCRONIZACIÓN TDMA EN LAZO ABIERTO
X.STAR usa una técnica propia de sincronización TDMA que trabaja de la
siguiente manera:
47
• La unidad VSAT recibe !a trama de información de temporizacíón desde
e! Hub central basada fácilmente en los patrones de sincronización que
son incluidos en la corriente de datos TDM outbound.
• Basado en el patrón de sincronización recibido, la VSAT genera una
transmisión de la señal TDMA framing que está compensada por la
señal de recepción de sincronización. Esta compensación contiene
parámetros estáticos y dinámicos, los parámetros estáticos están
basados en las coordenadas geográficas y compensaciones para la
diferencia en el retardo de propagación desde la VSAT al satélite y el
retardo desde el Hub al satélite. Los parámetros dinámicos están
basados en movimiento instantáneo del satélite; estos componentes
dinámicos son calculados en la VSAT sobre la base de la información
recibida desde el Hub.
• Esta información es enviada por el Hub Central cada diez segundos a
todas las VSAT's de la red. La información es transportada en un
subcanal separado TDM outbound que se provee para propósitos de
control.
• El Hub Central toma esta información para mon¡torear su propia
transmisión y medir el retardo de ida y vuelta desde transmisión a
recepción de su propia señal, y retorno desde el satélite. La medición
actual del RTD {Hub Central retardo de ida y vuelta) es luego emitida a
todas las estaciones VSAT de la red. Las VSAT's usan esto en el ajuste
del cálculo de la compensación.
13.11 CARACTERÍSTICAS DEL SOFTWARE Y PROTOCOLOS
13.11.1 Introducción
Esta sección estudia las características del software primario y las funciones
ofrecidas por los sistemas STM VSAT. El sistema STM VSAT es un producto de
48
comunicación basado en la utilización de microprocesadores y un tablero de
memorias. Un complejo, pero comprensivo software se dispone para trabajar con
la VSAT, este software realiza varias funciones incluyendo: ejecución de! sistema
de operación de tiempo real al realizar múltiples tareas; provee monitoreo y
control del tablero de diagnóstico; programar las tramas TOMA para la precisa y
exacta temporización de datos a ser transmitidos desde cada VSAT al Hub
Central (vía satélite); temporización de los datos TDM recibidos desde el Hub;
multiptexación y demultipfexación de tos datos del usuario entrantes y salientes de
los puertos; emulación de los protocolos de los mecanismos del usuario ( al
eliminar la necesidad de enviar paquete de control y supervisión vía satélite para
que los datos actuales solamente sean transmitidos, de este modo se conserva
ancho de banda y tiempo); y un poderoso protocolo con retransmisiones
selectivas de errores de recepción para transmisión de datos de usuario entre la
VSAT y el Hub central y viceversa.
Otros módulos de software se utilizan para la recepción automática de software
de actualización para que sea residente en la VSAT; moniíorear y controlar tos
modos de acceso TDMA asignados a cada VSAT para la utilización efectiva del
transcender del satélite; recepción de los comandos de configuración desde el
Hub; y definición de los protocolos requeridos sobre [a base de puerto por puerto,
además de configurar la velocidad individual de los puertos y características del
reloj.
13.11.2 Protocolo principal
El sistema STM usa un protocolo principal interno, diseñado sobre la base de
capas dentro del modelo OSI. En efecto, este protocolo es una modificación de
los protocolos que se utilizan en la Arquitectura Frame Relay (LAPB) y del modeto
OSI. El protocolo X.STAR ha sido desarrollado para operar eficientemente en el
ambiente satelita!, se elimina la necesidad de dependencia en la capa enlace de
datos del protocolo de usuario para el propósito de funciones de retransmisión.
Los resultados de la capacidad de comunicación y el desempeño de la red son
óptimos.
49
1.3,113 Descarga automática para las VSAT's
Mantener el software, particularmente en la VSAT, es de extrema importancia
para asegurar e! 100% de compatibilidad y seguridad. Cada VSAT envía
periódicamente un paquete de estado al Hub Central. El paquete de estado
contiene el número de la versión del software que opera en la VSAT en particular,
este es comparado con el número del software que opera en el Hub, sí el número
de la versión de la VSAT no es igual al que usa el Hub Central, este descarga
automáticamente la última versión de software a la unidad VSAT. Esta
característica elimina la necesidad de campo de servicio técnico.
13.11.4 Modo de acceso
X.STAR soporta los siguientes tipos de técnicas de acceso para el canal inbound
TOMA.
Modo 1 - Subgmpos individuales - TDMA Fijo reconfígurable:
En este modo cada VSAT tiene una ráfaga de un tamaño definido. El tamaño de
ráfaga es definido por el operador en el Hub y es reconfigurable en algún tiempo.
El tamaño de ráfaga puede ser controlado en incrementos de un byte (fuera de la
trama TDMA de 2160 bytes). Tamaños variables de ráfaga pueden ser definidos
en la trama TDMA.
Modo 1 (s) - Subgrupos divididos - ALOHA ranurado:
En este modo, una ráfaga de un tamaño específico es asignada a un grupo de
VSAT's; otra vez el tamaño de la ráfaga está bajo el control del operador del Hub,
como los específicos ID VSAT's (identificadores), asignados a las ráfagas. Estos
dos modos son extremadamente importantes porque permiten a fos clientes de
las ráfagas un tamaño promedio de mensaje inbound.
50
Modo 2 - Dedicado
En este modo, cada VSAT tiene una ráfaga que varía desde un tamaño mínimo a
un máximo especificado por el operador. Este modo forma parte de los conocidos
como de reparto dinámico del ancho de banda.
Modo 3 - División Ajustable
En este modo, se prefiere tener una ráfaga de un tamaño mínimo especificado
por el operador, la VSAT divide un número de ráfagas comunes en Aloha
ranurado. Una vez que la VSAT activa inicia la transmisión, el Hub mide la
capacidad de comunicación requerida para la VSAT. Necesariamente, el Hub
reconoce una ráfaga para la VSAT permitiendo que se ajuste la velocidad de
salida al máximo especificado por el operador del Hub. Esta capacidad es retirada
cuando la actividad de la VSAT está baja. La VSAT es regresada a la parte del
Aloha ranurado y esta capacidad se pone disponible para otra VSAT.
Modo 4 - Aloha ranurado común con reservación
En este modo, se especifica un número (incNo) de ráfagas de igual tamaño
(incSize), donde las estaciones VSAT (MES's) son ramdómicamente distribuidas
entre ellas. Una MES puede obtener una ráfaga de un tamaño máximo específico
basado en su demanda de tráfico. Cuando desocupa, la MES obtiene cero
capacidad asignada y se mueve a uno de los slots modo 4 tan pronto como el
primer byte de datos es recibido.
Varias técnicas de acceso son ímplementadas en X.STAR a través de la
generación dinámica de nuevos planes TDMA que son emitidos a las VSAT's
divididas en cada canal inbound TDMA. Nuevos planes TDMA son generados
sobre la base de las necesidades, a una velocidad máxima de uno a 4 segundos.
51
13.12 SISTEMA ADMINISTRADOR DE RED
1.3.12.1 Introducción
En esta sección se detallan las funciones del Administrador de Red. El Sistema
Administrador de Red (NMS) es el núcleo de ía red VSAT, su propósito es el de
monítorear y controlar todos tos aspectos del sistema VSAT. Esto no incluye
solamente las VSAT's remotas, sino también los componentes del Hub Central.
Hay dos corrientes NMS: la NMS extema, que se relaciona con cualquiera de los
ENMS o XNMS; y la NMS remota, que se relaciona con la RNMS.
STM ha desarrollado dos sistemas administradores de red separados, pero sin
embargo dependientes, para proveer un sistema redundante en caso de que una
computadora falle. Administrador de red es el operador del Hub dentro de la red.
Ambos sistemas alimentan ai operador con información relativa al estado de la
red en cada VSAT y en el nivel PCB de tos componentes electrónicos del Hub. El
operador del Hub también tiene acceso a cambiar comandos en la configuración
de la red, realizar diagnósticos y descargar software actualizado.
La primera NMS, es el Sistema Administrador de Red Externo (Extemal Network
Management System ENMS), utilizan un sistema de operación multitarea y
relación con una base de datos. Este sistema muestra en tiempo real el estado de
la red (en forma gráfica) y provee reportes de capacidades. Desde un simple
punto de control, el operador puede mantener y controlar la red entera o múltiples
redes.
El soporte NMS usa los procesadores de los módulos del Hub Central unidos a
tos terminales y controlados por el software provisto por STM13. El monitoreo y
control suete ser realizado desde cada sistema NMS, con la computadora ENMS
actuando como el "Master" NMS de la red. Todos tos mensajes generados y
comandos son alimentados para ambos sistemas simultáneamente. El NMS
13 STM: Empresa responsable del diseño y fabricación de la red X.STAR.
52
provee además múltiples estaciones RNMS (Redundant Network Management
System).
El soporte NMS (RNMS) provee todas las funciones básicas de la ENMS como un
sistema único, usando un sistema de menú jerárquico.
13.12.2 Monitoreo en tiempo real
El sistema X.STAR NMS provee un display gráfico y tabular a color del estado de
red. El display gráfico muestra un mapa del área de cobertura con la localización
de cada VSAT mostrada en el mapa. E! estado de cada MES está indicado a
través del uso de código de colores. Los cambios en el estado del equipo están
basados en tiempo real o de la información recibida de estado desde cada nodo
remoto o local. Consecuentemente, el estado de la red es mostrado en una matriz
en un color opcional terminal basado en el ID individual de cada VSAT. El mismo
código de colores es usado al tabular este display.
1.3.123 Monitoreo de fallas VSAT
Para monitorear activamente la ocurrencia y causa de una falla en un sitio dado,
la red X.STAR requiere que cada nodo envíe un paquete corto de estado al Hub.
El período es difícil de codificar dentro del software del sistema y tiene un valor
aleatorio de 4 minutos. Este paquete de estado permite a la NMS la mantención a
lo largo de todos tos cambios del estado, además de monitoreo de tráfico y
transmisión de la red. El NMS monitorea: número de paquetes o bytes recibidos o
transmitidos por la VSAT en la dirección inbound u outbound, el error de
transmisión en ambas direcciones, y alguna VSAT fuera de tiempo. En el evento
de un enlace fuera de tiempo, un equipo funciona mal temporalmente, o el
software falla, la VSAT es automáticamente puesta en reposo. Para guardar el
Hub y la NMS consiente de ía causa de la falla, la VSAT almacena la causa y el
tiempo de falla en esta memoria y comunica esta información a la NMS sobre el
restablecimiento del enlace.
53
13.12.4 Generación del reporte
El Sistema Administrador de Red provee un extenso rango de reportes que
pueden ser generados y mostrados por el operador. Esto incluye: Reportes de
fallas VSAT, reportes de la configuración de la red, reporte de fallos de la red y
reportes de desempeño de la red.
1.3.12.5 Base de datos del Sistema Administrador y uso
El Sistema Administrador de Red usa un sistema de base de datos de
administrador basado en el estándar industrial UN1FY DBMS operando sobre
UNIX. Este permite conveniente uso de datos y grabaciones almacenadas en la
base de datos del administrador, tal que, puedan generarse reportes específicos
hechos a la medida de los requerimientos del cliente y con sus respectivos
formatos.
1.3,12.6 Configuración VSAT
Provee una máxima flexibilidad para el operador del Hub, varios aspectos de la
operación de un nodo VSAT son definidos a través de la creación por parte de)
operador de un archivo de configuración sobre la instalación del nodo, el cual
puede ser cambiado a través de simples comandos de reconfiguración. Un
archivo de reconfiguración VSAT, por ejemplo, requiere que el operador defina los
siguientes parámetros:
Coordenadas geográficas del sitio
ID del nodo de la red
Número de puertos de la VSAT
Velocidad de cada puerto
Protocolo de cada puerto
Parámetros y atributos de cada protocolo
Configuración de ruteo
54
Hay que notar que la configuración de ruteo tiene alguna dependencia con la
operación de los protocolos, permite comunicación VSAT a VSAT a manera de
doble salto definiendo simplemente la fuente y el destino de cada puerto en la red.
Por ejemplo, un puerto en una VSAT puede comunicarse con un puerto en e! Hub,
mientras algún puerto en la misma VSAT puede comunicarse con un puerto de
otra VSAT remota.
13.12.7 Uso de la VSAT's como multiplexores y conexión al Hub
X.STAR permite una comunicación a doble salto entre VSAT's, y también permite
al cliente la configuración de los protocolos que operan en la VSAT, esto es
posible al usar una VSAT como la interfase para facilitar la conexión al Hub de un
computador de usuario. En esta configuración, es posible usar los puertos en la
VSAT para la función de multiplexaje, la VSAT es usada luego como el equipo de
transmisión para transportar tos datos multiplexados operando sobre el protocolo
del Hub Central. Esto se enfatizaría, debido a que todas las funciones emuladas
X.STAR están dispuestas a mantener una respuesta de tiempo bastante
aceptable para el usuario, que puede de otra manera tener comunicación en
doble salto en una ambiente satelital convencional con otros productos
comparables.
55
CAPITULO II
ANÁLISIS DE LOS REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA DE
TELECOMUNICACIONES AERONÁUTICO
2.1 INTRODUCCIÓN
El sistema de comunicaciones de la Dirección General de Aviación Civil cuenta
actualmente con una red satelital, la cual enlaza todos los aeropuertos que
pertenecen a la institución, lo que permite la coordinación entre los controladores
de tráfico aéreo, el intercambio de mensajes aeronáuticos y otras comunicaciones
de tipo administrativo.
Dentro de tos servicios que presta la red satelital se pueden considerar dos
grandes grupos:
» Servicios de voz, el telefónico para ei Oral ATS (coordinación entre
controladores) y telefónico para interdependencias (incluido servicio de fax);
• Servicios de datos, con el intercambio de mensajes aeronáuticos (conocidos
como mensajes AFTN), que trabaja sobre la base de un Conmutador
Automático de Mensajes, y las conexiones a los Bancos de Datos
OPMETYNOTAM para la provisión de información meteorológica y de
información de novedades para tos pilotos.
La red vía satélite de la DGAC se encuentra operando con normalidad, sin
embargo, debido a que el sistema no dispone de un ancho de banda suficiente y
sus equipos componentes ya no se fabrican más, el porcentaje de disponibilidad y
contabilidad ha disminuido y los repuestos tardan más en adquirirse, además de
que son más caros, dificultando así el mantenimiento correctivo del sistema. Por
lo tanto, se hace absolutamente necesario disponer de un estudio completo para
poner en marcha esta actualización o renovación
56
2.2 REQUERIMIENTOS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES
La red satelital actual de la Dirección General de Aviación Civil una vez que entró
en operación procedió a prestar servicio telefónico (oral ATS) y fax administrativo
entre los nodos de la red, más tarde se realizó la ampliación de servicios con la
instalación del CCAM (Centro de Conmutación Automática de Mensajes) para la
Red AFÍN (Aeronáutica! Fixed Telecomunication Network) y simultáneamente se
realizó la conexión del Banco de Datos OPMET/NOTAM1 para la provisión de
información meteorológica y de interés para tos pilotos. Otro servicio que se
presta es el enlace de la señal de Radar hacia una pantalla de presentación en el
aeropuerto Mariscal Sucre de la cuidad de Quito.
Se ha determinado que la red de Telecomunicaciones Aeronáuticas del Ecuador
(RTA-ECU) debe soportar diferentes servicios, a tos que se les puede clasificar de
la siguiente manera:
• Servicios de Telecomunicaciones: En esta clase de servicios se encuentran
inmersos el servicio fijo aeronáutico, los circuitos orales ATS y el servicio
móvil aeronáutico
• Servicio de Navegación Aérea: Monitoreo de ayudas a la navegación aérea
(VOR, DME, ILS, etc.)
• Servicio de Vigilancia: Transmisión de datos radar (trazas).
• Servicio Administrativo: Telefonía administrativa entre las diferentes
dependencias de la DAC y enlaces de datos entre los centros informáticos
existentes.
En la figura 2.1 se presenta un diagrama en el cual se establecen los diferentes
servicios nombrados anteriormente.
1 OPMET/NOTAM Mens^es de información meteorológica-
57
Tefcfcno
1AT tWRESOR»,
\ / ' -¿ . /
\ — - - - / ,
</\ \U ' ' " - A
UN
«MMSTRAT1VO
Figura 2.1. Servicios del sistema de comunicaciones aeronáuticas.
2.3 SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES
2.3.1 SERVICIO HJO AERONÁUTICO (AFS)
El AFS es un servicio de telecomunicaciones entre estaciones geográficamente
fijas.
El Servicio de Fijo Aeronáutico (AFS) facilita las comunicaciones orales y de
mensajes aeronáuticos datos entre dependencias terrestres ATS: COM, MET y
AIS2.
2 ATS: Servicio de Tránsito Aéreo. COM: Comunicaciones. MET: Meteorología. AIS: Servicio deInformación Aeronáutica.
58
A continuación se establecen algunas generalidades y se especifican los
diferentes tipos de mensajes de datos AFTN.
2.3.1.1 Mensaje AFTN3
2.3.1.1.1 Generalidades
El mensaje AFTN es sencillamente un mensaje de texto con información
netamente aeronáutica.
Se permiten tos caracteres siguientes en tos mensajes:
Letras: ABCDEFGHUKLMNOPQRSTUVWXYZCifras: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Otros signos:- (guión)
? (signo de interrogación): (dos puntos)( (se abre paréntesis)) (se cierra paréntesis)
(punto y aparte, punto)(coma, coma de indicación de decimales)(apóstrofo)
= (doble guión o signo igual)/ (raya de fracción)+ (signo más)
No se emplean en los mensajes caracteres distintos a los enumerados
anteriormente, a menos que sea absolutamente necesario para la comprensión
del texto. Cuando se utilizan deben deletrearse completamente.
Estas disposiciones no se aplican al intercambio de comunicaciones telefónicas
en tos circuitos orales directos ATS.
2.3.1.1.2 Categorías de los mensajes
Dentro de lo que son tos mensajes AFTN se tiene las siguientes categorías:
a. Mensajes de socorro
! Internacional Standares andRecommended Practicas, Aeronáutica! Telecommunication, anexo 10.
59
b. Mensajes de urgencia
c. Mensajes relativos a la seguridad de vuelo
d. Mensajes meteorológicos
e. Mensajes relativos a la regularidad de vuelo
f. Mensajes de los servicios de información aeronáutica (AiS)
g. Mensajes aeronáuticos administrativos
h. Mensajes de servicio.
a. Mensajes de socorro (Indicador de prioridad SS)
Esta categoría de mensajes comprende los transmitidos por las estaciones
móviles (aeronave) en los que se comunique que están amenazados por un
peligro grave e inminente, y todos los mensajes relativos a la ayuda inmediata que
necesite la estación móvil en peligro.
b. Mensajes de urgencia (Indicador de prioridad DD)
Esta categoría comprende los mensajes relativos a la seguridad de una aeronave
o de una persona a bordo,
c. Mensajes relativos a la seguridad de vuelo (Indicador de prioridad FF)
Comprenden lo siguiente:
1. Los mensajes de movimiento y control;
2. Los mensajes originados por una empresa explotadora de aeronaves, de
interés inmediato para las aeronaves en vuelo o aquellas que se preparan
para la salida;
3. Los mensajes meteorológicos que se limiten a la información SIGMET, a
aeronotificaciones especiales y a pronósticos enmendados.
60
d. Mensajes meteorológicos (Indicador de prioridad GG)
Comprenden:
1. Los mensajes relativos a pronósticos, por ejemplo, los pronósticos de
aeródromo (TAF), estos mensajes se intercambian cada 6 horas, los
pronósticos de área y tos pronósticos de ruta;
2. Los mensajes relativos a observaciones e informes, por ejemplo, METAR,
en el cual cada estación de la red debe actualizar su información relativa al
tiempo (clima), esta actualización se la realiza cada hora del día.
e. Mensajes relativos a la regularidad de vuelo (Indicador de prioridad GG)
Constituidos por:
1. Los mensajes sobre la carga de la aeronave, requeridos a efectos de
cálculo del peso;
2. Los mensajes sobre los cambios de horarios de operación de las
aeronaves;
3. Los mensajes sobre tos servicios que han de proporcionarse a las
- aeronaves;
4. Los mensajes sobre los cambios en tos requisitos colectivos de tos
pasajeros, de la tripulación y de la carga, en caso de que los horarios de
las operaciones se aparten de tos normales;
5. Los mensajes sobre aterrizajes no rutinarios;
6. Los mensajes sobre arreglos previos al vuelo relativos a servicios de
navegación aérea y servicios operacionates que han de proporcionarse
para operaciones no regulares de aeronaves, por ejemplo, solicitudes de
autorización de sobrevuelo;
7. Los mensajes originados por las empresas explotadoras de aeronaves
cuando estas empresas notifican la llegada o salida de aeronave;
8. Los mensajes relativos a piezas o materiales requeridos urgentemente
para la operación de aeronaves,
61
f. Mensajes de los servicios de información aeronáutica (AIS) (Indicador de
prioridad GG)
Constituidos por:
1. Mensajes relativos a tos NOTAM, estos mensajes indican las condiciones
en las que se encuentra una estación o aeropuerto;
2. Mensajes relativos a los SNOWTAM4.
g. Mensajes aeronáuticos administrativos (Indicador de prioridad KK)
Comprenden:
1. Mensajes sobre la operación o el mantenimiento de las instalaciones y
servicios proporcionados para la seguridad o la regularidad de las
operaciones de aeronaves;
2. Mensajes sobre el funcionamiento de los servicios de telecomunicaciones
aeronáuticas;
3. Mensajes intercambiados entre las autoridades de aviación civil en relación
con los servicios aeronáuticos.
Los mensajes de petición de información tienen el mismo indicador de prioridad
que la categoría del mensaje objeto de la petición, salvo cuando se justifique
asignar una prioridad más alta por razones de seguridad de vuelo.
h. Mensaje de servicio (Indicador de prioridad apropiado)
Esta categoría comprende los mensajes originados por estaciones fijas
aeronáuticas para obtener información o verificación respecto a otros mensajes
que presuntamente hayan sido transmitidos incorrectamente por el servicio fijo
aeronáutico, a fin de confirmar número de orden en el canal, etc. A los mensajes
4 SNOWTAM: Mensaje que notifica la presencia o eliminación de condiciones peligrosas de nieve, hielo oagua estancada, en el aeródromo.
62
de servicio se les asignará el indicador de prioridad apropiado, cuando los
mensajes de servicio se refieran a mensajes previamente transmitidos, se debe
asignar el mismo indicador de prioridad del mensaje a que se refieren.
Los mensajes de servicio que rectifiquen errores de transmisión, se dirigen a
todos los destinatarios que hubiesen recibido la transmisión incorrecta, la
contestación a un mensaje de servicio se dirige a la estación que originó este
inicialmente.
2.3.1.1.3 Orden de prioridad
El orden de prioridad para la transmisión de mensajes en la red de
telecomunicaciones fijas aeronáuticas, es el siguiente:
Prioridad de
transmisión
1
2
3
Indicador de
prioridad
SS
DD FF
GG KK
Los mensajes que tengan el mismo indicador de prioridad se transmiten según el
orden en que se reciban para su transmisión,
2.3.1.1.4 Encaminamiento de los mensajes
Todas las comunicaciones se encaminan por la vía más rápida de que se
disponga para efectuar la entrega al destinatario.
En caso de necesidad, se hacen arreglos determinados previamente para
procurar un encaminamiento de desviación, a fin de acelerar el movimiento deltráfico de comunicaciones, cada centro de comunicaciones dispone de listas de
encaminamiento de desviación apropiadas, convenidas por las administraciones
que tengan a su cargo tos centros de comunicaciones afectados, y las utilizan
cuando sea necesario.
63
2.3.1.1.5 Supervisión del tráfico de mensajes
La estación receptora verifica !a identificación de las transmisiones que reciba
para cerciorarse de que son consecutivos ios números de orden de todos los
mensajes en el canal, a este procedimiento se le conoce como continuidad de
tráfico de mensajes.
Cuando la estación receptora observa que faltan uno o más números de orden en
el canal, enviará un mensaje completo de servicio a la estación anterior,
rechazando ia recepción de cualquier mensaje que pueda haber sido transmitido
con dicho número.
2.3.1.1.6 Mensajes cursados por vía indebida
Se considera que un mensaje se ha cursado por vía indebida cuando no contiene
ninguna instrucción, expresa o tácita, referente a la retransmisión, a base de la
cual pueda la estación receptora tomar medidas oportunas.
Cuando la estación receptora observa que se ha cursado un mensaje por vía
indebida hace lo siguiente:
1) Envía un mensaje de servicio a la estación anterior rechazando la recepción
del mensaje cursado por vía indebida; o
2) Asume ella misma la responsabilidad de la transmisión del mensaje a todos
tos indicadores de destinatario.
2.3.1.1.7 Falla de las comunicaciones
En caso de fallar la comunicación en un circuito cualquiera del servicio fijo, ia
estación interesada tratará de restablecer el contacto tan pronto como sea
posible.
64
Si dentro de un período razonable no se puede restablecer el contacto en el
circuito regular de! servicio fijo, deberá utilizarse otro de alternativa apropiado. Si
es posible, deberá tratarse de establecer comunicación en cualquier circuito
autorizado del servicio fijo de que se disponga.
A continuación se da un vistazo de lo que es !a red de telecomunicaciones fija
aeronáutica actualmente, este punto es de importancia considerando que la red
satelital es la base de dicha red, y que tos servicios que presta son de vital
importancia.
2.3.1.2 Canales meteorológicos operacionales y redes de telecomunicaciones
meteorológicas operacionales
Los canales meteorológicos operacionales y las redes de telecomunicaciones
meteorológicas operacionales son compatibles con ios procedimientos de la red
de telecomunicaciones fijas aeronáuticas (AFTN).
Se entiende por compatible, el modo de operación que garantiza que la
información intercambiada por tos canales meteorológicos operacionales pueden
también ser transmitida y recibida por la red de telecomunicaciones fija
aeronáutica, sin efecto adverso sobre el funcionamiento de la red de
telecomunicaciones fija aeronáutica y viceversa.
En el caso de la Dirección General de Aviación Civil, los canales meteorológicos
son transmitidos y recibidos por la red de telecomunicaciones vía satélite que es
el soporte de la red de telecomunicaciones "fija aeronáutica".
23.1.3 Red de Telecomunicaciones Fija Aeronáutica
La red vía satélite de la DAC sirve de soporte para la Red de
Telecomunicaciones Fijo Aeronáutico, por medio de esta red todas tas estaciones
VSAT que conforman la red pueden acceder a una base de datos que se dispone
en la estación central (Hub), para obtener información acerca de varios temas
65
relacionados con la aeronáutica tales como reporte de tiempo (clima), estado del
terminal, características de los vuelos, etc. Para obtener dicha información las
estaciones deben enviar mensajes de estos tipos en períodos determinados de
tiempo con la finalidad de que la información esté siempre actualizada.
A más de mensajes escritos se tienen comunicaciones orales conocidos como
circuitos orales directos (ATS) entre cada una de las estaciones, este tipo de
servicio se detallará más adelante. En la figura 2.2 se presenta un diagrama
general de la estructura actual de la red de telecomunicaciones fija aeronáutica
del Ecuador elaborada de acuerdo a los datos Drooorcionados oor la DAC.
IATDEESTACIONES
Región 1 yReglón 2
MONJASGUAYAQUIL
Figura 2.2.- Red de Telecomunicaciones Fijas Aeronáuticas AFTN instalada actualmente en el Ecuador
Es importante indicar que en la anterior figura se menciona estaciones de R1 y
R2, debido a que en el país los aeropuertos que pertenecen a la DGAC están
divididos en dos grandes regiones, los de la costa y los de la sierra-oriente.
66
23.2 CIRCUITOS ORALES DIRECTOS (ATS)
Los Servicios de Tránsito Aéreo (ATS), se clasifican en:
1. Servicio de Control Aéreo
2. Servicio de información de vuelo/centro de información de vuelo(FIC)
3. Servicio de alerta
Básicamente los circuitos orales ATS son circuitos telefónicos que se utilizan para
transmitir información de los sen/icios enumerados anteriormente. La red de
circuitos orales ATS utiliza un conmutador automático de comunicaciones orales
ATS. Para una mejor comprensión de la utilidad de este servicio se debe realizar
una descripción del espacio aéreo, el mismo que se encuentra dividido en zonas
como se indica a continuación (Fig, 2.3 que es un ejemplo tomado como
referencia). El espacio aéreo es el medio en e) que se desenvuelve el transporte
aéreo, considerando que en la práctica el espacio aéreo está fragmentado en
zonas o regiones y éstas a su vez se dividen en volúmenes de espacio
determinados. Los Sectores de Control que a su vez se definen como zonas de
espacio aéreo controlado limitadas, por lo que resulta evidente que et espacio
aéreo útil para la circulación es limitado.
Figura 2.3. Ejemplo de la división en zonas o regiones del espacio aéreo
67
Desde esta óptica el Sistema de Navegación/Circulación Aérea tiene por misión
servir para una gestión eficiente del Espacio Aéreo, es decir, para obtener
máximo rendimiento deí binomio Fluidez-Seguridad en e! transporte aéreo.
Se puede hacer una clasificación del espacio aéreo:
• Espacio Aéreo Controlado sobre el cual se prestan los 3 servicios de
control, información y alerta.
• Existe un espacio superior, UTA (Upper Traffic Área) o área superior de
control.
• Existe un espacio inferior, CTA (Controlled Traffic Área) o área de control
con límite a 300 m sobre el suelo, y CTR (Controlled Traffic Región) o zona
de control con límite hasta ei suelo.
• Es importante indicar que en las áreas UTA y CTA se definen zonas
especiales como aerovías (AWY) y áreas terminales (TMA).
• En el espacio Aéreo no Controlado solo se prestan los servicios de
información y alerta.
• Así mismo existe un espacio superior, UIR (Upper Información Región) o
área superior de información. Y un espacio inferior, FIR (Fjight Information
Región) o región de información de vuelo.
La responsabilidad del espacio aéreo la asigna OAC15 a cada estado miembro, un
determinado espacio aéreo internacional junto con su espacio de soberanía.
Por otra parte cada estado lo divide en cierto número de regiones de información
de vuelo (FIR) asignando a cada una un centro de control de área (ACC).
Para ei caso de nuestro país se establece una unidad FIR y el ACC se ubica en la
cuidad de Guayaquil.
El espacio aéreo asociado a un FIR se divide a su vez en sectores, un sector
representa el volumen de espacio asignado a un controlador. Esta organización
del trabajo exige tareas de coordinación entre sectores cuyo principal fin es la
transferencia de! control de las aeronaves.
1 O ACI Organización Jnternadonal de Aviación Civil
68
Entonces dado el caso de una aeronave que esté circulando por alguna de estas
zonas, se utilizan tos circuitos orales ATS que enlazan las diferentes
dependencias de control mencionadas anteriormente (ACC, APP5) para realizar el
intercambio de control de dicha aeronave cuando se traslada de una zona a otra.
233 SERVICIO MÓVIL AERONÁUTICO
Los transmisores y receptores son tes herramientas con las que tos controladores
de vuelo pueden comunicarse con los pilotos de las aeronaves, tanto para
transmitir como para recibir mensajes del control de aeronaves (servicio móvil
aeronáutico), para este fin se utilizan canales de comunicación VHF en la banda
de la aviación civil que se encuentran en cada torre de control y las estaciones
remotas y que enlazan a ios centros de control con las torres de control a través
de canales de comunicación.
2.4 AYUDAS A LA NAVEGACIÓN AÉREA (Ayudas no visuales)
Es importante indicar que para el caso del monitoreo de las radioayudas a la
navegación aérea se debe hacer un análisis previo del desarrollo de la
normalización de la navegación aérea para de esta forma conocer cuales son las
ayudas normalizadas ¡ntemacionalmente y con las que se cuentan en los
aeropuertos del país.
2.4.1 NORMAS Y CONVENIOS INTERNACIONALES DE NAVEGACIÓN
AÉREA
En tos primeros días de la aviación, el contacto visual con tierra era una
necesidad; y la navegación se realizaba mediante técnicas más similares a las
asociadas con el automóvil que con el barco. La intervención y regulación de los
gobiernos eran igualmente primitivas y desde luego era innecesaria la
coordinación internacional.
^ APP Centro de Control Aeronáutico.
69
La evolución del complejo sistema de rutas, normas, convenios y procedimientos
locales, nacionales e internacionales que rige actualmente la navegación aérea se
inició con la necesidad de voíar en condiciones de oscuridad visual. Los sistemas
de navegación que se emplean ahora en el comercio aéreo son supervivientes de
cientos de conceptos que se han propuesto, desarrollado, probado y empleado
para cumplir el doble objetivo del vuelo guiado: la necesidad del piloto de contar
con información que le asegure que se encuentra en la ruta deseada entre tos
punto A y B, y la necesidad que tienen las autoridades de control de tráfico aéreo
de contar con información para asegurarse de que el avión Y está situado a la
distancia suficiente del avión Z para evitar una colisión. Son estos dos objetivos
relacionados pero independientes los que han llevado a la organización de la
mayor parte de los vuelos comerciales en un sistema de rutas aéreas señalizadas
y deslindadas.
Las primeras rutas aéreas consistían en marcas o indicaciones en tierra a lo largo
de la ruta. Con el tiempo se agregaron faros giratorios que emitían un haz
luminoso. Más tarde se instalaron las primeras estaciones de radiofaro
direccional, pero para emplear esta nueva forma de radionavegación, el avión
tenía que contar con el equipo de recepción adecuado. El gobierno emitía una
señal estandarizada desde tierra, y el usuario necesitaba tener un equipo que
pudiera interpretar dicha señal. Entonces nació el requisito de normas y
convenios.
2.4.2 NORMALIZACIÓN INTERNACIONAL
En el año de 1947 se realizó la primera reunión de una agencia internacional que
trataría la normalización de las técnicas y más tarde la International Civil Aviation
Organization (ICAO), agencia especializada de las Naciones Unidas, se convirtió
en una institución permanente de comercio aéreo. La función de la ICAO (OACI
en español), es asegurar que las naciones que participan en el comercio aéreo
internacional ofrezcan servicios estándares que puedan ser utilizados por
aeronaves equipadas en forma adecuada. Esto significa que tos aviones pueden
70
volar de un país a otro con un complemento de equipos para realizar los
procedimientos requeridos.
En la documentación funciona! de este organismo se incluyen especificaciones de
los siguientes auxiliares de la radionavegación:
1. Sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS)
2. Radiofaro omnidireccional (VOR) VHF.
3. Radiofaro no direccional (NDB).
4. Equipo radiotelemétrico (DME) VHF.
5. Otros tales como: radiobalizas marcadoras de curso VHF, radar secundario
SSR, sistema de aterrizaje por microondas MLS.
2.43 AYUDA PARA LA NAVEGACIÓN AERE A
Por cerca de 600 años, los seres humanos han desarrollado ingeniosos modos de
navegación a destinos remotos. Una técnica fundamental desarrollada por los
antiguos polinesios y marinos es el uso de la medida angular de las estrellas. Con
el desarrollo de la radio, surgieron otras clases de ayudas a la navegación,
originalmente estos fueron transmisores emplazados en tierra, incluyendo
radiofaros, VOR's y Loran6.
Estos son equipos electrónicos que trabajan en la banda de VHF y UHF para
ofrecer un servicio de orientación, rumbo y distancia que tienen las aeronaves con
respecto a la posición de tos diferentes aeropuertos. Los pilotos de los aviones los
sintonizan por medio de canales y con los instrumentos de abordo pueden salir o
llegar a sus destinos fácilmente. La capacidad de las aeronaves comerciales,
militares y privadas de navegar y aterrizar en casi todas las condiciones
climatológicas y de visibilidad se considera algo muy natural. Este desempeño se
logra a través del uso de muchas radioayudas distintas, la mayor parte de las
cuales son la culminación de más de 40 años de evolución. Para poner un
6 LORAN: abreviatura, de la expresión Jong range navigation (navegación de largo alcance), correspondientea un sistema de navegación por radio.
71
ejemplo, la figura 2.4 ilustra todas las ubicaciones de antenas de una aeronave
comercial moderna que se requieren para las variadas funciones de
comunicación, navegación, vigilancia y aterrizaje por instrumentos. Éste es el
complemento mínimo que se requiere para la navegación continental.
VOB IDOK.E)
HF.
- BADAS METEOROLÓGICO
- OS (DOB1.EI
Antena Uso
VHF (muy alia frecuencia)HF (alta frecuencia) • Comunicaciones
VOR (radiobaliza omnidireccionai VHF) I N ' _ , - , < _ _,, mrr, . „„,;..„,ADF, cuadro y sentido (radioEoniómetro automático) } Na«g*non de corta > medianaDME (equipo radiotelemétrico) j dlstanci!1
ATCRBS (sistema de radiobaliza para el informo \a del control deldel control del tráfico aáreo) J tráfico aína desde tierra
LOC (localizador)ADF (localizador de brújula)GS (trayectoria de descenso)MKR/BCN (radiobaliza marcadora de 75 MHz)R ALT (altímetro de radar)
>• Aterrizaje por instrumentos.
I
Figura 2.4.- Ubicaciones de antenas en un avión.
Aquí se estudiarán las radioayudas de la navegación en ruta (de corta y larga
distancia) y el sistema de aterrizaje por instrumentos.
2.4.3.1 Sistema de radiofaro omnidireccional de muy alta frecuencia (VOR)
El sistema de radiofaro omnidireccional de muy alta frecuencia (VOR) o de onda
métrica es el principal auxiliar de la radionavegación de corta y mediana
distancias que utilizan las aeronaves civiles. El VOR es un auxiliar de la
72
navegación de fuente puntual, que proporciona al usuario una medición del rumbo
acimutal a la estación, referido al norte magnético.
El radiofaro omnidireccional (VOR) es, de hecho, un radiofaro direcciona! con un
número infinito de ondas. Las estaciones de radiofaro omnidireccional operan en
VHF (muy alta frecuencia) y LF (baja frecuencia): el radiofaro omnidireccional en
VHF se denomina VOR; la designación del radiofaro omnidireccional de baja
frecuencia, originalmente LOR, se cambió a MOR para evitar la confusión con
loran. El VOR se utiliza en distancias superiores a los 160 kilómetros.
La estación de radiofaro omnidireccional tiene cuatro antenas similares a las
antenas de una estación de dirección, más una antena central. La antena central
transmite una señal de referencia continua; las otras emiten una señal variable
que gira por un radiogoniómetro7 a 1.800 revoluciones por minuto (rpm)8.
Cuando la señal rotatoria apunta hacia el norte, está en fase con la señal de
referencia; todas las otras veces queda fuera de fase con la señal de referencia
por una cantidad en la que depende su dirección. El receptor, al medir esta
diferencia de fase, puede determinar su rumbo desde la estación. En la práctica,
el receptor radiofaro omnidireccional tiene tres diales, uno de los cuales se
coloca manualmente para cualquier curso deseado, el segundo dice si el avión
está a la izquierda o a la derecha del curso, mientras que el tercero resuelve la
ambigüedad de 180° al indicar desde o hacía. El radiofaro omnidireccional se
utiliza para realizar aproximaciones por radio al determinar una línea de
posición.
Los visualizadores le indica al piloto su rumbo o dirección exactas hacia o
desde la estación que le envía la señal electrónica. Los radiales emitidos por
los equipos VOR son captados por la aeronave, por medio del equipo OBS
(selector de rumbo), que le indica al piloto el desplazamiento del avión con
7 Radiogoniómetro: Aparato que sirve para determinar la posición de una emisora fija o móvil* Enciclopedia de Electrónica Ingeniería y Técnica, OCÉANO CENTRUM, Capítulo 52, Auxiliares de lanavegación, FrederickB. Pogust, Eaton Corporation, Farmingdales-Nueva Cork; Stephen C. Martin,Lockheed Missiles and Space Company, Palo Alto-California; Thoraas J. Cutier, United Status NavalAcademy, Anápolis-Maryland; 1990.
73
respecto al radial seleccionado. Se instalan los equipos VOR en cada
aeropuerto y en lugares estratégicos en forma omnidireccional cubriendo los
360 grados alrededor de la estación.
LÍNEA. DE FEO OS B6FÉRENC1A flN
EL RUMBO MAGNÉTICO -DE LA AERONAVE)
APUNTADORDELHUM3O
SELECCIONADO
Figura 2,5,- (a) Indicador de situación, OBS; (b) Indicador de desAdación de rumbo TO = hacia, FROM
desde.
Figura 2.6. Receptor del VOR
74
2.4.3.2 Radiofaro no direccional NDB (Non Directional Beacon)
El radiofaro no direccional de baja frecuencia, le indica al piloto su rumbo o
dirección aproximada a la estación que te envía la señal electrónica. El receptor
de abordo del avión que es un radiogoniómetro, buscador automático de dirección
conocido como ADF " Automatic Directional Fínder".(Ver ftg.2.7).
Un radiofaro no direccional es un transmisor de tierra que emite una señal
demodufada por medio de una antena omnidireccional. La aeronave utiliza un
sistema de antena direccional para rastrear esta señal y producir una indicación
del rumbo del NDB respecto a la nariz de la nave. A diferencia del VOR el NDB no
da una indicación directa del acimut del avión respecto al radiofaro; ésta se
obtiene at combinar la lectura del ADF (radiogoniómetro automático) con la de la
brújula magnética de la aeronave. Tampoco se dispone de información de
distancia.
i/30»K
130°
Figura 2.7. Receptor a bordo del NDB
2.4.33 Equipo radiotelemétrico DME (Distance Measuring Equipment)
Equipo medidor de distancia de UHF, le indica al piloto su distancia en millas
náuticas exactas hacia o desde la estación que le envía la señal electrónica. Este
equipo funciona en combinación con el VOR e ILS, para permitirle al piloto
75
conocer la distancia, en millas náuticas, a la que se encuentra de la estación
sintonizada.
El sistema consta de dos partes una instalada en tierra llamada respondedor y
otra en la aeronave llamada interrogador, o sea que el avión le pregunta a la
estación en tierra a que distancia se encuentra, éste le contesta su pregunta y el
avión elabora el cálculo y de esta forma sabe su distancia.(Ver ftg. 2.8).
El DME estándar de la OAC1 es un sistema de telemetría por pulsos. Cada
aeronave interroga a un transpondedor (radiofaro de respuesta) de tierra y mide
el retardo de viaje de ida y vuelta entre los pulsos de interrogación y respuesta.
Figura 2.8. Sistema DME y medidor de distancia en millas
2.4.3.4 Sistema de aterrizaje por instrumentos ILS (Instrument Landing System)
Es un equipo de muy alta frecuencia, le indica al piloto el rumbo de la pista y el
ángulo de descenso que debe tomar para aterrizar en el aeropuerto. Este
sistema se diseñó como instrumento de aproximación, pero en caso de
emergencia permite el aterrizaje. Consiste en dos ondas, similares a las ondas
de dirección de radio, una horizontal y otra vertical. La onda horizontal
(denominada el localizador) es idéntica a la onda de dirección visual-aural
(VAR), una onda de radio ordinaria con sólo dos ondas en vez de cuatro. La
onda vertical (denominada ruta de planeo) es muy estrecha y está inclinada
respecto al suelo en un ángulo de 2,5 grados. El piloto sigue las dos ondas por
medio de dos indicadores, uno horizontal y otro vertical, en una esfera
única.(Ver figura 2.9, 2.10 y 2.11).
76
El 1LS y el GCA9 a la vez tienen valiosa ayuda suplementaria en un sistema
normalizado de iluminación de alta intensidad a lo largo del trayecto que
aproxima hasta que et piloto pueda tomar contacto visual con el suelo incluso en
condiciones meteorológicas extremas e identifica la posición del avión con
relación al trayecto.
La mayoría de los sistemas de radionavegación hoy en uso operan
conjuntamente con ordenadores de alta velocidad.
EN HUMBO. EN IATRAYECTORIA DE PLANEO
A LA IZQUIERDA DEL RUMBO,DEMASIADO BAJO
A LA DEBECHA DEL RUMBO.DEMASIADO ALTO
Figura 2,9.- Indicaciones del indicador de intersección del sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS).
Figura 2.10. Ejemplo de visualización con la ayuda del ILS10
9 GCA Sistema de aproximación instrumental que consta de un equipo de radar por microondas de muy altaprecisión que da la posición de un avión en ítistancia, azimut y elevación.
10httpyywww.aeromex.corn/radioayudasalanavegacionaerea.htm
77
Figura 2.11. Ejemplo de aterrizaje utilizando ILS
2.5 VIGILANCIA AEREAu
Para una mejor comprensión este servicio es de utilidad tener un conocimiento
previo acerca del control aéreo, que se describe a continuación.
2.5.1 CONTROL AÉREO
El Control aéreo, es la gestión de las aeronaves que circulan por las rutas aéreas
civiles, desde el momento del despegue hasta el aterrizaje en el aeropuerto. Se
aplican diferentes normas de funcionamiento para los pilotos según vuelen bajo,
normas de vuelo visual (visual fíight rules VFR) o aquellos bajo normas de vuelo
con instrumentos de navegación (instrument fíight rules 1FR).
Los instrumentos de navegación mínimos requeridos bajo VFR incluyen un
indicador de velocidad aerodinámica, un altímetro y un indicador de dirección
magnético. Las condiciones mínimas de vuelo en el espacio aéreo controlado
por radar en áreas de transición requieren una altura máxima de las nubes
sobre el nivel del suelo y de visibilidad. Otros requerimientos del VFR en cuanto
a visibilidad y distancia de las nubes varían con la altitud y la forma de cualquier
espacio aéreo controtado o sin controlar. El vuelo de VFR se permite en todos
los espacios aéreos, pero las áreas de control por terminal precisan de un
apropiado control de tráfico aéreo (radar). Las áreas de tráfico del aeropuerto
11 Enciclopedia de Electrónica Ingeniería y Técnica, OCÉANO CENTRUM, 1990.
78
abarcan un radio de 8 km y se pueden extender más alia del control de los
despegues y aterrizajes en fondón de los instrumentos de control. Las zonas de
control alrededor de los aeropuertos no tienen límite en su espacio aéreo
superior. Las comunicaciones de radio con la torre son necesarias durante el
aterrizaje y el despegue.
Funcionamiento y equipo
En los principales aeropuertos, el control del tráfico aéreo empieza a partir del
controlador de tierra en la torre, que dirige a los aviones de línea desde la rampa
de carga, a lo largo de la pista de rodadura, hasta la pista de despegue. El
controlador de tierra debe considerar otros aviones y toda una serie de
vehículos de servicio, como los de equipajes o los de carga y mantenimiento,
necesarios para el funcionamiento del aeropuerto. Se trabaja día y noche, en
todo momento, hasta en días de visibilidad reducida que precisan de un radar
especial para ayudar al controlador de tierra. Durante el despegue, un
controlador situado en la torre da las órdenes, confirma el permiso del vuelo
asignado e informa sobre la dirección y velocidad del viento, el estado del
tiempo y otros datos necesarios para partir. Otro controlador transmite datos
adicionales cuando el avión de línea pasa al Air Route Traffic Control (ARTC:
control de tráfico de la ruta aérea), cuyo personal queda en comunicación con el
avión de línea desde un centro de ARTC al siguiente, hasta que la torre de
control de tráfico aéreo en destino asume el control.
El sistema de ARTC de radar y equipo informatizado representa un gran avance
en el control del tráfico aéreo, pues descarga a los controladores de la
acumulación e interpretación de grandes cantidades de información rutinaria, lo
que les permite más tiempo para valorar los datos relevantes en momentos de
decisiones clave. En la sala de control, el controlador lleva unos auriculares y un
micrófono para comunicarse por radio con el avión y otros controladores
(servicio móvil aeronáutico). Los mismos aviones están representados como un
bloque de datos en una pantalla de radar frente al controlador. El bloque de
79
datos incluye un símbolo para cada avión, compuesto por un signo de
identificación, la velocidad y la altitud de éste. Ciertos equipos de radar pueden
mostrar información adicional en relación con un vuelo concreto. Todos los
vuelos se mantienen a distintas alturas y distancias específicas entre sí. Los
planes de vuelo se introducen en los equipos informáticos y son actualizados
según avanza éste. Los controladores de tráfico aéreo observan estas
asignaciones mostradas cuidadosamente para evitar las colisiones en el aire. Se
están desarrollando sistemas de radar para prevenir colisiones con aviones
particulares.
2.5.1.2 Problemas del control de tráfico aéreo
A pesar del impresionante perfeccionamiento electrónico e informático, el tráfico
aéreo continúa bajo el control de las personas: si los aviones están en tierra, en
las aproximaciones, las salidas del aeropuerto o durante la ruta. La
responsabilidad directa de la vida del pasajero y tripulación depende de quienes
controlan el tráfico aéreo. El número creciente de aviones privados que usan las
infraestructuras de los grandes aeropuertos crea problemas adicionales en la
planificación del control del tráfico aéreo. Incluso sin la presencia del avión
privado, el incremento en el tráfico aéreo ha intensificado las medidas de
seguridad del pasajero. Por esta razón, durante la década de 1980 se
desarrollaron los sistemas de radar anticolisión.
2,5.2 SISTEMAS RADAR
El radar, es un sistema electrónico que permite detectar objetos fuera del
alcance de la vista y determinar la distancia a que se encuentran proyectando
sobre ellos ondas de radio. La palabra 'radar3 corresponde a las iniciales de
"radio defecíion and ranging". El radar, que designaba diversos equipos de
detección, fue utilizado por las fuerzas aliadas durante la II Guerra Mundial. No
sólo indicaba la presencia y distancia de un objeto remoto, denominado objetivo,
sino que fijaba su posición en el espacio, su tamaño y su forma, así como su
velocidad y la dirección de desplazamiento. Aunque en sus orígenes fue un
80
instrumento bélico, hoy se utiliza ampliamente para fines pacíficos, como la
navegación, el control del tráfico aéreo, la detección de fenómenos
meteorológicos y el seguimiento de aeronaves.
2.5.2.1 Desarrollo
Todos los sistemas de radar utilizan un transmisor de radio de alta frecuencia
que emite un haz de radiación electromagnética, con una radiación de longitud
de onda comprendida entre algunos centímetros y cerca de 1 m. Los objetos
que se hallan en la trayectoria del haz reflejan las ondas de nuevo hacia el
transmisor. El radar se fundamenta en las leyes de la reflexión de las ondas de
radio, implícitas en las ecuaciones que controlan el comportamiento de las
ondas electromagnéticas. El primer experimento satisfactorio de detección a
distancia tuvo lugar en 1924, cuando el físico británico Edward Víctor Appleton
utilizó el eco de las ondas de radio para averiguar la altura de la ionosfera Al
año siguiente, los físicos estadounidenses Gregory Breit y Merle Antony Tuve
llegaron de forma independiente a los mismos valores para la ionosfera al usar
la técnica de radioimpuisos, que más tarde se incorporó a todos los sistemas de
radar. Su desarrollo no fue posible hasta la década de 1930, cuando se
perfeccionaron las técnicas y equipos electrónicos.
2.5.2.2 Funcionamiento
Los equipos de radar están compuestos por un transmisor, una antena, un
receptor y un indicador. A diferencia de la radiodifusión, en la que el transmisor
emite ondas de radio que son captadas por el receptor, los transmisores y
receptores de radar suelen hallarse juntos. El transmisor emite un haz de ondas
electromagnéticas a través de una antena, que concentra las ondas en un haz
coherente apuntando en la dirección deseada. Cuando las ondas chocan con un
objeto que se halla en la trayectoria del haz, algunas se reflejan y forman una
señal de eco. La antena capta la energía contenida en dicha señal y la envía al
receptor. Mediante un proceso de amplificación y tratamiento informático, el
receptor del radar genera una señal en el dispositivo de visualización, por lo
general una pantalla de ordenador o computadora.
81
• Transmisores
El funcionamiento de! radar implica que el transmisor emita una gran
cantidad de energía para recibir, detectar y cuantificar una mínima fracción
de toda la energía de radio devuelta en forma de eco. Una forma de
solucionar el problema de detectar este eco ínfimo en presencia de la
enorme señal emitida es el sistema de impulsos. Durante un lapso de 0,1 a 5
microsegundos se emite un impulso de energía; a continuación, el transmisor
permanece en silencio durante un espacio de centésimas o milésimas de
microsegundo. Durante la fase de impulso, o emisión, el receptor queda
aislado de la antena por medio de un conmutador TR (transmisor-receptor);
durante el periodo entre impulsos, esta desconexión se efectúa con un
conmutador ATR (anti-TR).
El radar de onda continua emite una señal ininterrumpida, en vez de
impulsos. El radar Doppler, que se utiliza a menudo para medir la velocidad
de objetos transmite con una frecuencia constante. Las señales reflejadas
por objetos en movimiento respecto a la antena presentarán distintas
frecuencias a causa del efecto Doppler. La diferencia de frecuencias guarda
la misma relación con la emitida que la existente entre las velocidades del
objetivo y la de la luz. Un objetivo que se desplaza hacia el radar con una
velocidad de 179 km/h altera la frecuencia de un radar de 10-cm (3.000
megaherzios, MHz) exactamente en 1 kiloherzio.
Si el receptor del radar está diseñado de forma que rechace aquellos ecos
que poseen la misma frecuencia que el transmisor y sólo amplifica los de
frecuencia distinta, únicamente visualizará los objetivos móviles.
El radar de frecuencia modulada (FM) emite una señal continua cuya
frecuencia va cambiando de manera uniforme. La diferencia entre la
frecuencia del eco y la del transmisor en el momento de la recepción permite
calcular la distancia existente entre transmisor y objetivo. Estos sistemas son
más exactos que los de impulsos, aunque tienen un alcance menor.
82
• Antenas
Las antenas de radar tienen que ser muy directivas, es decir, tienen que
generar un haz bastante estrecho. Como la anchura del haz es directamente
proporcional a la longitud de onda de la radiación e inversamente
proporcional a la anchura de la antena, y dado que no resulta viable utilizar
antenas grandes en las unidades móviles de radar, surgió la necesidad de
construir el radar de microondas.
Otras ventajas de los radares de microondas son su menor vulnerabilidad a
las medidas preventivas del enemigo, como las perturbaciones, y la mayor
resolución de los objetivos. El movimiento necesario del haz del radar se
consigue imprimiendo un movimiento denominado barrido. La forma más
sencilla de barrido consiste en hacer girar lenta y continuamente la antena.
Los radares de tierra que se emplean para la detección de aviones, a
menudo llevan dos equipos de radar uno efectúa el barrido en sentido
horizontal para visualizar el avión y calcular el acimut, la distancia angular
horizontal, y el otro lo realiza en sentido vertical para fijar su elevación.
Muchas de las actuales antenas de radar llevan una batería con
direccionamiento electrónico.
• Receptores
El receptor ideal debe ser capaz de amplificar y medir una señal muy débil
con una frecuencia muy elevada. Como hasta ahora no se ha conseguido
construir un amplificador móvil que cumpla esta función de forma
satisfactoria, la señal se convierte a una frecuencia intermedia de 30 MHz
mediante un circuito superheterodino y se amplifica a dicha frecuencia. La
altísima frecuencia de la señal del radar exige un oscilador y un mezclador
con una precisión muy superior a la que se utiliza en los receptores normales
de radio; no obstante, ya se han construido circuitos apropiados que utilizan
como osciladores tubos de microondas de alta potencia denominados
klystrons. La conversión de la frecuencia intermedia se efectúa de forma
habitual y la señal se envía a continuación a una computadora.
83
• Tratamiento informático
La mayoría de los radares modernos convierten la señal analógica recibida a
una secuencia de números por medio de un convertidor analógico digital. Un
ordenador de alta velocidad se encarga de procesar esta secuencia y extraer
la información relativa al objetivo. En primer lugar, la señal retorna de tierra,
donde se eliminan los objetos irrelevantes mediante un filtro indicador de
objetivo móvil (MTI). A continuación se fracciona la señal en componentes
discretos de frecuencia por medio de un transformador rápido de frecuencias
(FFT). Por último, una vez combinadas las señales de muchos pulsos, se
determina el objetivo mediante el procesador de frecuencia constante de
falsa alarma (CFAR).
Los sistemas de radar cuya función principal consiste en detectar objetivos
tienen que indicar la presencia o ausencia de éstos. Si el objetivo se halla
realmente presente, el radar tendrá que detectado correctamente o ignorarlo
por error. Si el objetivo no está presente de verdad, el radar puede indicar
que no hay presencia del objetivo o puede producir una falsa alarma. La
computadora CFAR tiene que ponderar de forma óptima las detecciones
frente a las falsas alarmas.
« Pantallas de radar
La detección de objetivos, la velocidad y la posición se pueden sobreponer a
un mapa con la representación de carreteras u otras características
importantes. Ciertos radares aéreos o en órbita espacial procesan las
señales que retoman de tierra y proyectan un mapa de alta resolución del
terreno, A menudo se pueden reconocer objetos tan pequeños como un
camión a varios kilómetros de distancia, de noche y en condiciones
meteorológicas adversas. La mayoría de los últimos avances en cuanto á
pantallas y procesos de radar son consecuencia de los adelantos en el
mundo de las computadoras y la electrónica de alta velocidad.
84
2.5.23 Aplicaciones pacíficas
Una de las aplicaciones principales del radar es el control del tráfico aéreo a fin
de guiar los aviones hasta las pistas de aterrizaje y tener controlados a los que
se encuentran en vuelo. El sistema de aproximación controlado desde tierra se
compone de dos haces de radar diferentes, uno que efectúa el barrido en
vertical y el otro en horizontal. El piloto dispone de un receptor de radío, y de
hecho es conducido totalmente por los técnicos de tierra. A este fin también se
utilizan los faros de radar. Se diferencian de los primeros por cuanto precisan de
un radar a bordo del avión. La mayoría de los radares van equipados con un
conmutador para pasar de la función de búsqueda a la de faro. Los impulsos de
éste son relativamente prolongados; cuando son emitidos por el avión, los capta
el faro de radar que comunica al avión su posición, apareciendo en la pantalla.
Los últimos avances, entre los que se incluyen la mejora de las técnicas para
aumentar el contraste entre las señales buenas en el radar y las de ruido
aleatorio, han aumentado de manera notable el alcance operativo del radar,
ampliando su aplicación a la observación de los misiles de gran altitud y los
satélites artificiales.
Entonces como resumen, se entiende por radar la utilización de la energía
electromagnética para la detección y localización de objetos materiales
(aeronaves). La detección se realiza mediante reflexión pasiva, la localización
exige determinar la distancia y dirección en que está situada la aeronave respecto
de la estación radar. La distancia se mide evaluando el tiempo invertido por la
energía electromagnética en su transporte de ida y vuelta: estación - aeronave -
estación a la velocidad de la luz. La dirección se mide a partir de la posición
angular de la antena emisora de la estación, que emite y recibe energía mediante
un diagrama muy direccional.
2.6 SERVICIOS ADMINISTRATIVOS
Dentro de lo que se consideran los servicios de tipo administrativo están
comunicaciones orales, telefonía entre cada una de las estaciones,
85
comunicaciones entre Jefes de aeropuerto quienes son los responsables de que
cada aeropuerto del país se desempeñe de mejor manera y además se tendrá
comunicaciones orales con las principales oficinas administrativas de la Dirección
General de Aviación Civil.
Se pretende también tener conectadas permanentemente los diferentes centros
informáticos que posee la institución, para lo cual se deberá contar con un canal
permanente en cada aeropuerto para este fin.
2.7 ESTACIOISES DE LA RED RTA-ECU
Una ventaja de las redes satelitales VSAT es la facilidad que se tiene para su
instalación, además de su amplia cobertura ya que se pueden conseguir redes
regionales, nacionales e internacionales, dependiendo únicamente del footprint12
del satélite que se utilice para realizar la comunicación.
Estas características de las redes VSAT permite tener estaciones en casi todo el
territorio nacional incluyendo las Islas Galápagos. Principalmente, las estaciones
VSAT que conforman la red se encuentran ubicadas en las ciudades en donde se
tienen terminales aeroportuarios, o pistas de aterrizaje y para actividades
administrativas se dispone de estaciones en las oficinas de la Dirección General
de Aviación Civil, Ministerio de Defensa entre otros.
Se debe indicar que originalmente la red de telecomunicaciones contaba con 41
estaciones, tomando en cuenta el Hub central, pero por motivos de cambios en la
administración de esta institución se excluyen del diseño estaciones que
pertenecen a las Fuerzas Armadas.
En la tabla 2.1 se muestran las diferentes estaciones que conforman la red
saíelital con su ubicación geográfica y demás características.
12 FOOTPRINT Sombra o huella que deja el satélite geoestacionario debido a que se encuentra fijo respecto aun punto de la superficie terrestre.
86
Tabla 2.1. Estaciones de la red RTA-ECü
N°
12345
678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940¿n
ESTACIÓN
MonjasAerop. Mariscal SucreAerop. Mariscal LámarAerop. LaíacungaAerop, Gnral. RivadeneiraEdificio FAEAerop. San CristóbalAerop. SeymourAerop. AlahualpaAerop. Ulpiano PáezAerop. ChimborazoAerop. ChachoánAerop. QuevedoAerop. Sto. DomingoAerop. El Rosal TcneL MantillaAerop, Simón BolívarAerop. Gnral. SerranoAerop. J. M. Velasco IbarraAerop. Camilo PonceAerop. Eloy AlferoAerop. Reales TamarindosAerop. Lago AgrioTransportableAerop. Río AmazonasAerop. Francisco de OrellanaDACAerop. MacasAerop. GualaqmzaAerop. SuciaAerop. TenaAerop. TiputiniAerop. MoníalvoAerop. BahíaBase Aérea de TauraAerop. PedernalesAerop. Curaray*Papagayo*Aerop. Patuca*Aerop. Tarapoa*Aerop. Taisfaa
LOCALIDAD
Quito 'QuitoCuencaLatacungaEsmeraldas
^uitoSan CristóbalBaltraIbarraSalinasRiobambaAmbatoQuevedoSto. DomingoTulcánGuayaquilMáchalaMacaráLaToma(Loja)MantaPortoviejoNueva Loja (Sucumbios)QuitoShell-Mera (Pasíaza)CocaQuitoMacasGualaquiza (Morona S.)Sucua (Morona Santiago)Tena (Ñapo)Tiputini (Orellana)Moníalvo (Pastaza)Bahía de CaráquezGuayasPedernales (Manabí)
Morona Santiago
UBICACIÓN GEOGRÁFICALATITUD
00°13'58" S00°07'59" S02°53'12" S00°55'00"S00°58'20"N
00°13'40"S00°54'36"S00°27'00"S00°20'40"N02°12'00' S01°39'00"S01°12WS01°02'32"S00°14'00"S00°55'00" S02°09'12"S03°15'22"S04°22'28"S
|_03°59'34"S00°57'00"S01°12'15"S00°05'49"N00°13'58"S01°29'45"S00°28'00"S00°12'28"S02°20'06"S03°25'00"S00°55'00"S01°00'00"S00°46'00"S02°04'00"S00°36'08" S02°18'49" S00°04'00"N
02023W S
LONGITUD78°28'29"W78°29'18"W78°59'00"W78°36'00"W79°37'30"W
78°30'36"W89°36'24"W90°15'45"W78°08'00"W80°59'06"W78°39'00"W78°34'00"W79°18'32"W79°12'00"W78°36'00"W79°53'00"W79°57'42"W79°56'20"W79°22'15"W80°41'00"W80°28'14"W
1_76°51'57"W78°28'29"W78°02'48"W76°59'00"W78°28'33"W78°10'01"W78°32'00"W78°36'00"W77°49'00"W75°32'00"W76°58'00"W80°24'00"W79°42'54"W80°03'00"W
77°30'00"W
^Estaciones que pertenecen a las Fuerzas Armadas que no se considerarán para el diseño.
De tas 41 estaciones que se consideraban para el diseño solamente se tomarán
en cuenta 36 estaciones que están a cargo de la DAC.
87
2.8 REQUERIMIENTOS DE CADA ESTACIÓN
Cada estación que compone la red no necesita todos los servicios queanteriormente se establecieron, razón por la cual van a tener diferente snecesidades en cuanto se refiere a capacidad requerida de canal satelital. En latabla 2.2 se describen ios requerimientos en cuanto a capacidad para cada unode los servicios de la red.
Tabla 2.2. Requerimientos de capacidad de cada servicio.
SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONESServicios
SERVICIO FDO AERONÁUTICO(AFTN)CIRCUITOS ORALES ATSSERVICIO MÓVIL AERONÁUTICOMONITOREO
Capacidad
1.2 Kbps o9,6Kbps
9,6 Kbps16 Kbps9,6 Kbps
SERVICIOS DE NA VEGACIÓN AÉREAServicios
MONITOREO DE RADIOAYUDASCapacidad
9,6 KbpsSERVICIO DE VIGILANCIA
ServiciosTRANSMISIÓN DE DATOSRADARMONITOREO
Capacidad
9,6Kbps
9,6 KbpsSERVICIOS ADMINISTRATIVOS
ServiciosTELEFONÍA ADMINISTRATIVAINFORMÁTICATELECONFERENCIA
Capacidad64Kbps64 Kbps64 Kbps
Para el servicio fijo aeronáutico se establecen dos capacidades diferentes, esto sedebe a que en algunas estaciones se dispone de conmutadores de mensajes y lacomunicación entre estos necesita una capacidad de 9,6 kbps y para el caso deestaciones que poseen únicamente terminales se necesita una capacidad de 1,2kbps. En ía tabla 2.3 se muestra cada una de las estaciones con sus respectivosrequerimientos se excluyen las estaciones que no se consideran en el diseño.
ESTA
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89
En la tabla 2.3, se detallan en forma general ios requerimientos en cuanto a
capacidad para cada servicio, así como, los servicios que necesita cada una de
las estaciones que van a formar parte de la RTA-ECU. Cabe indicar que los
valores de capacidad requerida en cada estación pueden cambiar cuando se
realice el dimensionamiento de la red teniendo en cuenta estadísticas de tráfico
oral, pero se lo puede tomar como una referencia.
Es importante resaltar que todas las estaciones deben tener por lo menos los
servicios que se encajan dentro de las Telecomunicaciones como son el AFTN,
oral ATS y el servicio móvil aeronáutico. Solamente en el caso de estaciones
administrativas como son el Edificio de la FAE, las oficinas de la DAC no se tiene
todos los servicios anteriormente mencionados.
En cuanto al monitoreo, se considera necesario realizar monitoreo de estos
servicios ya que en lo posible se requiere que no existan fallas de ningún tipo,
debido a que se trabaja con vidas humanas, para el caso del monitoreo de
telecomunicaciones este se realiza desde las estaciones consideradas
estratégicas o principales.
El monitoreo de navegación aérea se lo realiza cada cierto tiempo, es decir este
servicio no es permanente. Cabe indicar que los sitios donde requiere este
servicio poseen ayudas no visuales..
Para vigilancia aeronáutica se considera únicamente los aeropuertos que son
principales y sus altemos como es el caso de los aeropuertos de Quito y
Guayaquil, cuyos aeropuertos altemos son Latacungay Manta respectivamente.
Para la estación de Monjas es un caso aparte ya que en este lugar encuentran los
controladores de vuelo.
Para servicios administrativos se considera enlaces telefónicos de 64 kbps para
cada una de las estaciones, estos enlaces se realizan entre las diferentes
centrales telefónicas de cada estación. Además se prevé un enlace de datos de
64 kbps para cada una de las estaciones. Como alternativa se considera un canal
90
para realizar teleconferencias entre varias estaciones que se las considera de
mayor importancia, ya sea administrativa o de operaciones.
Para una mejor visualización de lo expuesto en la tabla 2.3 se tiene más adelante
la figura 2.12 en la cual se establecen las necesidades, en cuanto a capacidad de
cada una de las estaciones.
Es importante para consideraciones de diseño especificar los horarios de
operación de cada una de las estaciones de la red, para un mejor
aprovechamiento del ancho de banda satelital requerido. Por esta razón se
presenta la tabla 2.4 en donde se presenta las estaciones que funcionan las 24
horas del día y las estaciones que trabajan en horario HJ (desde las 6 hasta las
18 horas).
AEROP. GUALAQUIZA
AEROP. TA1SHA
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-164.4 Kbps-
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-164.4Kbps
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-164.4 Kbps-
-266.8 Kbps-
-164.4 Kbps-
Figura 2.12 Diagrama de los requerimientos en cuanto a capacidad de cada una de las estaciones
92
En la figura anterior se presenta un diagrama en cual se puede observar la
capacidad requerida de cada una de las estaciones, un diagrama que muestra
cada una de las necesidades de los servicios de cada estación se puede
encontrar en el anexo A que se adjunta.
Tabla 2.4. - Listado de los horarios de operación de las estaciones de la red RTA-ECU.
N°
123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343540
ESTACIÓN
MonjasAerop. Mariscal SucreAerop. Mariscal LámarAerop. LatacungaAerop, Gnral. RivadeneiraEdificio FAEAerop. San CristóbalAerop. SeymourAerop. AtahualpaAerop. Ulpiano PáezAerop. ChimborazoAerop. ChachoánAerop. QuevedoAerop. Sto. DomingoAerop. El Rosal Tcnel. MantillaAerop. Simón BolívarAerop. Gnral. SerranoAerop. J. M. Velasco IbarraAerop. Camilo PonceAerop. Eloy AlfaroAerop. Reales TamarindosAerop. Lago AgrioTransportable 1Aerop. Rio AmazonasAerop. Francisco de OrellanaDACAerop. MacasAerop. GoalaquizaAerop. SucúaAerop. TenaAerop. TiputiniAerop. MontalvoAerop. BahíaBase Aérea de TauraAerop. PedernalesAerop. Taisha
LOCALIDAD
QuitoQuitoCuencaLatacungaEsmeraldasQuitoSan CristóbalBaltraIbarraSalinasRiobambaAmbatoQuevedoSto. DomingoTulcánGuayaquilMáchalaMacaráLa Toma (Loja)MantaPortoviejoNueva Loja (Sucumbios)QuitoShell-Mera (Pastaza)CocaQuitoMacasGualaquiza (Morona S.)Sucúa (Morona Santiago)Tena (Ñapo)Tiputini (Orellana)Montalvo (Pastaza)Bahía de CaráquezGuayasPedernales (Manabí)Morona Santiago
HORARIO
24 H24 HHJ
24 HHJ
8-17 HHJHJHJ
24 HHJHJHJHJHJ
24 HHJHJHJ
24 HHJHJ
24 HHJHJHJHJHJHJHJHJHJHJ
24 HHJHJ
93
En la tabla 2.4 se establecen los horarios de operación de cada uno de las
estaciones que componen la RTA-ECU. Cabe indicar que los horarios de todos
los servicios son las 24 horas del día.
94
CAPÍTULO III
REDISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA RED RTA-
ECU
La Red de Telecomunicaciones Aeronáuticas del Ecuador (RTA-ECU), cuenta con
estaciones en todo el territorio nacional, las mismas que comprenden los
aeropuertos y pistas de aterrizaje que pertenecen a la DGAC en el Ecuador,
además de diferentes oficinas administrativas y de control aeronáutico.
La función de la Dirección General de Aviación Civil es la de ser el organismo
encargado del control del tránsito aéreo en el país, por lo que es importante
destacar que los servicios que presta son de vital importancia y por tal razón la
confiabilidad del sistema debe ser lo suficiente para satisfacer estas necesidades.
En esta sección se diseñará la RTA-ECU según criterios que se exponen a
continuación y tomando en cuenta los requerimientos de voz y datos de cada una
de las estaciones que forman parte de la red.
3.1 ESTRUCTURA DE LA RED Y SUS REQUERIMIENTOS
Como se estableció en el capítulo 2, los requerimientos de la RTA-ECU
fundamentalmente son de voz y datos entre todas las estaciones para lo cual se
hace evidente la necesidad de utilizar protocolos, interfaces y equipos estándares
disponibles en el mercado.
>
Existe un movimiento diario de información y comunicación entre todas lasestaciones y con el banco de datos OPMET/NOTAM1, con el fin de controlar el
1 OPMET/NOTAM; Mensajes aeronáutios que proveea información meteorológica y de información denovedades para los pilotos.
95
tráfico aéreo nacional e fnteractuar con otras oficinas internacionales de control
aéreo.
Para la Dirección General de Aviación Civil, la opción de contar con una red
privada de telecomunicaciones, presenta varias ventajas como por ejemplo,
disponer de un canal de comunicaciones en todo momento, además la seguridad
de la información estaría garantizada. Cabe indicar que se escoge un sistema de
comunicación satelital en la base de la seguridad, disponibilidad y accesibilidad;
seguridad de la información como se mencionó anteriormente; disponibilidad, se
debe tener canales de comunicación disponibles en cualquier momento;
accesibilidad, una estación VSAT puede ser instalada con relativa facilidad, lo que
no ocurre con sistemas de mícroondas o basados en fibra óptica. Además
repercute en lo económico ya que no estará sujeta a incrementos en tarifas
impuestas por los operadores de redes públicas y el aumento en utilización de la
red no implicará gastos extras, mientras la capacidad de la red privada de la DAC
soporte ese tráfico.
3.2 CARACTERÍSTICAS DE LA RED RTA-ECU
Debido a los requerimientos de la Dirección General de Aviación Civil, la RTA-
ECU tiene ciertas características que se deberá cumplir la solución de
comunicaciones:
1) Comunicación entre todas Jas estaciones y el banco de datos.- Es
indispensable para el servicio fijo aeronáutico poseer una conexión entre
cada una de las estaciones y el banco de datos para de esta forma
mantener actualizados los mensajes meteorológicos que se almacenan en
éste. Es importante escoger el tipo de topología con el que trabajará la
nueva red, para lo cual más adelante se establecen los principales tipos de
topologías de redes que existen.
2) Alta disponibilidad de la red de comunicaciones.- Es necesario un sistema
de comunicaciones que esté disponible cuando se lo requiera y sin
96
limitaciones geográficas. Aquí se observa la conveniencia de utilizar las
comunicaciones satelitaies, con mayores ventajas que las redes terrestres.
Las comunicaciones por satélite cumplen con la condición requerida, de
presentar una amplia cobertura, dependiendo del haz y del satélite
escogido. La característica inherente de este medio de comunicación de
difusión, facilita la posibilidad de alcanzar distintos tipos de configuraciones
de red, que pueden ser: punto a punto, punto a multipunto, estrella, malla.
Además, actualmente existen nuevas generaciones de satélites, con haces
de alta potencia y cobertura global, así como equipos terrestres modernos,
con transmisión y recepción de alta calidad, permitiendo que las estaciones
satelitales sean cada vez más pequeñas, posibilitando y facilitando su
instalación directamente en los sitios óptimos, evitando de esta manera, la
utilización de accesos de última milla, que incrementan los costos y
adicionan un posible punto de falla.
3) Sistema de fací! crecimiento.- Se requiere de un sistema que pueda crecer
fácilmente, según las necesidades de la DAC, ya que las estaciones se
encuentran dispersas en todo el territorio continental ecuatoriano y en las
islas Galápagos, factor que se debería considerara al escoger el satélite
para evitar que su cobertura sea un límite futuro, cuando se requiera incluir
nuevos puntos a la red como es el caso de aeropuertos militares en el
oriente o los nuevos aeropuertos de Quito y Guayaquil.
4) Transmisión de datos, vídeo y voz de alta velocidad.- Las aplicaciones
computacionaies existentes actualmente, generan cada vez más variedad
de información. Aplicaciones de gráficos, diseño, multimedia, que aparecen
en los centro informáticos de cada una de las estaciones, se almacena en
archivos de tamaño elevado que se comparten con otros usuarios de la
red. Esto hace necesario disponer de canales de gran ancho de banda que
minimicen el tiempo requerido para esa transmisión.
97
5) Interfaces estandarizados.- Se debe ¡nterconectar las Redes de Área Local
(LAN), centrales telefónicas, terminales 1AT2, equipos de visualización de
las trazas radar, terminales ATS, etc., formando una sola red aeronáutica,
para lo cual se necesita contar con interfaces estandarizadas para cada
requerimiento. Se debe además, contar con un método eficiente de
administración y control del desempeño de la red.
6) Una red con bajos costos de instalación y operación.- Es importante
escoger la solución más conveniente según las necesidades de tráfico de
datos y voz. Se optimizará la utilización de los recursos terrestres y
espaciales, buscando el protocolo WAN que más se ajuste al sistema.
7) Alta seguridad para ¡a información transmitida.- Se necesita que la red
brinde seguridad en el transporte de la información y que de alguna
manera, garantice que la información pueda ser recibida e interpretada
únicamente en los sitios que lo requieran. Los procesos de digiíalización de
las señales de voz y acceso múltiple satelital hacen que esta información
no pueda ser interpretada por otros equipos.
8) Se debe considerar la aplicación de tecnología digital y estándares de
comunicación modernos para la integración digital de los requerimientos de
las comunicaciones aeronáuticas de voz y datos y la provisión de los
servicios básicos para comunicación de tipo administrativo y mantenimiento
de la red.
9) Sería diseñada como una subnetwork compatible con la red de
telecomunicaciones aeronáuticas (AFN) para permitir servicios
intemetworking en distintos ambientes de red de futuros sistemas 1CAO
CNS/ATM.3
2IAT terminal para visualizar la información del servicio fijo aeronáutico.3 ICAO CNS/ATM Organización Internacional de Aviación Civil Componentes para la Comunicación,Navegación, Vigilancia y Administración del Tráfico Aéreo. Este es un proyecto que se va ha implementaren todo el mundo para globalizar las comunicaciones aeronáuticas.
98
3.3 TOPOLOGÍA DE LAS REDES SATELITALES VSAT4
La arquitectura de las redes vía satélite VSAT, se encuentran basadas en tres
tipos de topología típicas:
• Redes Punto a Punto
• Redes en Estrella
• Redes en Malla
A continuación se describen con mayor detalle cada una de estas topologías:
3.3.1 REDES SATELITALES VSAT PUNTO A PUNTO
Las conexiones punto a punto se usan para enlazar grandes ciudades o para las
comunicaciones distantes de una empresa.
3.3.2 REDES SATELTTALES VSAT EN ESTRELLA
Las redes en estrella se utilizan comúnmente en conexiones de ruta estrecha para
enlazar pueblos con una ciudad principal, o sucursales con la oficina central. Una
estación central, denominada HUB, recibe y transmite todas las señales a las
estaciones remotas y usa una gran antena para recibir todas sus señales tal como
se ilustra en la Figura 3.1.
Figura 3.1 Red Satélite! VSAT, Topología Estrella
f SANDQVAL Edison, "Diseño de una red satelital utilizando la tecnología LANadvantage" BPN 2001.
99
Por razones económicas obvias, las estaciones remotas tienen que ser tan
pequeñas como sea posible. Como sus antenas son demasiado pequeñas para
recibir la señal emitida por otra VSAT no se pueden comunicar entre sí
directamente.
De hecho, la señal solo puede ser recibida por la estación centra) HUB, cuya gran
antena suministrará la suficiente ganancia como para elevar ésta señal por
encima del umbral de ruido.
Existen dos aplicaciones principales de redes en estrella con VSAT:
* Las comunicaciones orientadas a datos.
• Las comunicaciones orientadas a voz y multiservicios.
Las redes VSAT en topología estrella bidireccional, son las más utilizadas
3.3.3 REDES SATELITALES VSAT EN MALLA
En cuanto a este tipo de redes, la elección del esquema de transmisión depende
de la capacidad de la red. Para aplicaciones de ruta estrecha es preferible la
técnica de un único canal por portadora, conocido como SCPC (Single Channel
Per Carrier). Aquí, las estaciones que están conectadas entre sí necesitan
equiparse con antenas cuya ganancia sea suficiente como para recibir señales
emitidas por las otras estaciones. Incluso aquellas que necesiten grandes
antenas, con satélites modernos de alta potencia (especialmente en la banda Ku)
se pueden calificar como estaciones VSAT (Figura 3.2),
Figura 3.2 Red Satelital VSAT, Topología Malla
100
Las razones básicas para elegir un determinado tipo de arquitectura son :
• La estructura del flujo de información.
• El retardo en la transmisión.
• La capacidad y calidad requeridos en el enlace.
La configuración en malla no era demasiado utilizada debido a la necesidad de
mejores estaciones VSAT con mayores ganancias, lo que implicaba perder la
principal ventaja de las redes VSAT, que es el aspecto económico. Pero en la
actualidad con los adelantos tecnológicos se ha conseguido superar este
limitante.
Para el dimensionamiento de cualquier red de comunicaciones es importante
tener claro conocimientos acerca de cómo se cursa la información en la red, para
lo cual a continuación se presentan los principales conceptos de la Ingeniería de
Tráfico que se utilizan al momento de dimensionar una red.
3.4 PRINCIPIOS DE LA INGENIERÍA DE TRÁFICO5
En general tráfico es un término que cuantifica la utilización de un recurso de
transporte.
La interconexión de centrales telefónicas se realiza mediante troncales o enlaces.
El número de troncales que conectan dos centrales, es el número de pares de
voz, o su equivalente, que se usa en la conexión. Uno de los aspectos de mayor
importancia en la ingeniería de telecomunicaciones es la determinación del
número óptimo de troncales que se requiere en la ruta o conexión entre dos
centrales, lo que se conoce como dimensionamiento de la ruta. Para estar en
posibilidad de dimensionar correctamente una ruta se deberá tener la idea de su
posible utilización, es decir, del número de conversaciones que intentarán
establecerse simultáneamente sobre dicha ruta. La utilización de una ruta o de un
3 ANAGUANO Silvio 'Diseño de una red satelital integrada utilizando SKYFRAME en la solución decomunicaciones de una red modelo distribuida" EPN 2001.
101
conmutador lleva directamente a los dominios de la ingeniería de tráfico en la cual
son importantes los siguientes parámetros:
1. Razón de llamadas, que se define como el número de veces que se utiliza una
ruta o trayectoria de tráfico por unidad de tiempo, más adecuadamente
definido como "la intensidad de llamadas por trayectoria de tráfico durante la
hora ocupada".
2. Tiempo de retención, definido como "la duración de la ocupación de la
trayectoria de tráfico por llamada", algunas ocasiones definida como "la
duración promedio de ocupación de una o más trayectorias por llamada".
3. Trayectoria de llamada, es un canal, una ventana de tiempo, una banda de
frecuencias, una línea, una troncal, un conmutador o un circuito a través del
cual se establecen comunicaciones individuales secuenciafmeníe.
4. Tráfico cursado, es el volumen de tráfico que realmente fue cursado a través
de un conmutador.
5. Tráfico ofrecido, es el volumen de tráfico ofrecido a un conmutador.
3.4.1 MEDICIÓN DEL TRÁFICO TELEFÓNICO
Para cualquier análisis es fundamental conocer cómo se reparte el tráfico
telefónico. La experiencia demuestra que las llamadas aparecen en cualquier
instante, independientemente unas de otras, es un proceso totalmente aleatorio y
son de duración variable, con un tiempo promedio o medio que depende de cada
usuario dentro de una determinada empresa o país.
Si se define el tráfico telefónico como la acumulación de llamadas telefónicas en
un grupo de circuitos troncales en el que se considera tanto su duración como su
cantidad, se puede decir que el flujo de tráfico (A) viene representado por:
102
A-CT
Donde, C es la cantidad de llamadas por hora y T es la duración promedio por
llamada. De la fórmula se puede deducir fácilmente que la unidad de tráfico será;
llamadas-minuto o llamadas- hora.
La unidad preferida en tráfico en telecomunicaciones es el ERLANG. El erlang es
una medida de tráfico adimensíonal.
Un erlang equivale a una estación transmisora, utilizando el 100% de un recurso
de transporte el 100% del tiempo. El erlang se desarrolló como medida de
probabilidad de espera de tráfico en 1917 por un matemático danés, A. K. Erlang,
y ha sido la medida estándar desde entonces6.
Un erlang de intensidad de tráfico de un circuito o grupo de circuitos en los que el
tiempo de observación coincide con el tiempo total de ocupación, entendiendo
como tal la suma de los tiempos de ocupación parcial. Por definición, la ocupación
total durante una hora equivale a 1 erlang.
—
i = tiempo medio o duración de la llamada en minutos,
n = número de llamadas cursadas
Así por ejemplo, si se realizan 20 llamadas con una media de 3 minutos, se tiene
1 erlang.
Si se considera un grupo de circuitos, la intensidad de tráfico en erlangs es el
número de llamadas segundo por segundo o el número 'de llamadas hora por
hora. Así, si un grupo de 10 circuitos tiene una intensidad de 5 erlangs, se
6 ANAGUANO Silvio "Diseño de una red satelital integrada utilizando SKYFRAME en la solución decomunicaciones de una red modelo distribuida" EPN 2001
103
esperaría encontrar la mitad de tos circuitos ocupados en el momento de la
observación.
3,4.2 CONGESTIONAMIENTO, LLAMADAS PERDIDAS, GRADO DE
SERVICIO
La probabilidad de encontrar congestionamiento es un parámetro muy importante
en la ingeniería de tráfico en cualquier sistema de telecomunicaciones. Una
condición de congestionamiento ocurre en las horas pico si se trata de un sistema
telefónico, por lo tanto un conmutador se debe dimensionar para que maneje la
carga en la hora pico. Es importante saber dimensionar los recursos, para evitar
sobredimensionar e! diseño, de manera que maneje cualquier tráfico pico, pero
que resulte económico. Entonces, aún en un conmutador bien diseñado, se
espera que en las horas pico se presenten momentos de congestionamiento en
los que los intentos adicionales por establecer comunicaciones se encontrarán
con un bloqueo.
El grado de servicio (p) expresa la probabilidad de encontrar congestionamiento
durante la hora pico. Un grado de servicio p = 0.01 significa, que en promedio,
durante la hora pico, se pierde una de cada cien llamadas. El grado de servicio,
en una definición más precisa es la probabilidad de congestionamiento. Es
importante indicar que las llamadas perdidas (bloqueadas) son aquellas que
ocurren al primer intento.
3.5 MANEJO DEL TRÁFICO DE VOZ
La tendencia actual es la de poder transmitir la mayor cantidad de tráfico
integrado como voz, fax, datos LAN y video a un costo y método eficiente, es
decir optimizando ancho de banda que es un recurso de costo elevado. Para lo
cual se han creado diversos métodos de compresión de voz, lo que se permite
reducir el ancho de banda necesario.
104
3,5.1 MEDICIÓN DE LA CALIDAD DE VOZ7
Aunque la percepción de la voz varía entre cada persona, el marcado principal de
opinión MOS (Mean Opinión Store) es ampliamente aceptado como medida de la
calidad de voz. El rango de la MOS provee una subjetiva puntuación promedio de
la calidad de la voz sobre un alto número de personas que hablan, pronuncian y
escuchan.
La tabla 3.1 muestra los valores de! MOS y la figura 3.3 el MOS para diferentes
algoritmos de compresión de la voz.
Tabla 3.1.- Medición de la calidad de voz (MOS)
MARCADOR MOS
4.0 a 5.0
3.0 a 4.0
<3,0
CALIDAD
Excelente calidad (Toll Qualiíy)
Mediana calidad de comunicación
(Communication Quality)
Baja calidad (Synthetic Quality)
Mean
4
OPI
T •on
S 2
cor
2Kbps SKbps 18Kbpa
CODEC BIT RATE
32Kbps 64Kbps
Figura 3.3.- Comparación de la calidad de voz percibida {MOS)
7 ANAGUANO Silvio "Diseño de una red satélite! integrada utilizando SKYFRAME en la solución decomunicaciones de una red modelo distribuida" EPN 2001.
105
3.5.2 TECNOLOGÍAS DE COMPBESIÓN DE VOZ
En ios últimos años se han logrado avances significativos en el diseño de
procesadores digitales de señales DSP (Digital Signal Processor). Un DSP es un
sistema basado en un microprocesador que está diseñado específicamente para
procesar señales digitales tales como las encontradas en aplicaciones de voz y
video. El desarrollo de los chips DSP ha permitido a los fabricantes crear
algoritmos de digitalización de alta calidad que consumen muy poco ancho de
banda, manteniendo una alta calidad de la voz.
Los algoritmos de compresión de la voz hacen posible proveer audio de alta
calidad con un eficiente uso del ancho de banda. Los algoritmos más comunes de
compresión de voz son:
» PCM (Pulse Code ModuIation)/ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code
Modulation)
• ATC (Adaptive Transform Coding)/lMBE (Improved Multi-Band Excitation)
• CELP (Code Excited Linear Predication)/ ACELP (Algébrale Code Excited
Linear Predication)
3.5.2.1 PCM (Pulse Code Modulation, G.711)/ ADPCM (Adaptive Differential Pulse
Code Modulation, G.721)
PCM y ADPCM son los algoritmos tradicionales usados por PSTN/PTT (Public
Switching Telecommunication Neíwork / Public Telephone Telegraphic), Como se
observa en la figura 3.3, reciben un alto MOS8. Un MOS de 4.4 es para PCM y de
4.1 para ADPCM, conseguidos por el consumo de 64 Kbps y 32 Kbps de ancho
de banda respectivos.
! MOS: Mean Opinión Store, es índice es ampliamente aceptado como medida de la calidad de voz
106
3.5.2^ ATC (Adaptive Transfonn Coding)/ IMBE (Improved Multi-Band Excitation)
El algoritmo ATC es actualmente una combinación de algunas técnicas de
tratamiento de la voz, entre eüas: escalamiento de armónicas en el dominio de!
tiempo TDHS (Time Domain Harmonic Scaling), Codificación lineal predictiva LPC
(Linear Predictive Coding) y el Vector de Cuaníización (VQ). La principal
característica del algoritmo ATC son: 1) poca complejidad y 2) tasa variable de
digitalización. ATC tiene un MOS de 2 a 3.8 dependiendo de la razón de
digítalización de la voz.
ATC consume 8-16 Kbps de ancho de banda e IMBE consume 2.4 - 8 Kbps de
ancho de banda, con un MOS en e! rango de "mediana calidad".
3.5.23 CELP (Code Extíted Linear Predicatíon)/ ACELP (Algébrale Code Excited
Linear Predicatíon, G.729)
ACELP se ha desarrollado debido a años de investigación de varias instituciones
de investigación y desarrollo basados en la codificación CELP. ACELP tiene 3
elementos principales: 1) modelo LPC (Linear Predictive Coding) de rastrear el
habla o la pronunciación, 2) sofisticados ajustes de extracción y codificación y 3)
una innovadora modelación de excitación y codificación. Pruebas independientes
indican que la calidad de percepción de la voz es igual o mejor que el estándar de
la industria de 32 Kbps ADPCM, ACELP posee un MOS de aproximadamente 4.2.
La reciente introducción de ACELP permite ubicarse dentro del rango "excelente
calidad" de la transmisión de la voz. La variación de los algoritmos ACELP está
actualmente siendo revisado por la ITU por la recomendación G.729 a 8 Kbps.
En Ja tabla 3.2 se presentan la información de entramado usado por un módulo de
voz utilizando el algoritmo de compresión ACELP.
107
Tabla 3.2. Información de entramado en las tarjetas de voz asando ACELP.9
ACELP
rate
8k
5.8 k single
5.8k double
4,8 k single
4.8 k double
Muestras
por seg.
8000
8000
8000
8000
8000
Muestras
por trama
192
192
384
240
480
Duración
déla
trama
24 ms
24 ms •
48 ms
30 ms
60 ms
Tramas
por
segundo
41.66
41.66
20.83
33.33
16.67
Bytes por
trama
32
25
45
26
47
Número
deByíes
reales vs.
overhead
24/8
17/8
25/10
18/8
37/10
Tasa real
10.66k
8.33 k
7.5 k
6.93 k
6.26 k
3.6 CONSIDERACIONES DE DIMENSIONAMIENTO DE LA RED
Dos consideraciones se deben tener en cuenta cuando se dimensiona una red de
comunicaciones:
• Dimensión de tráfico
• Cálculos del enlace
3.6.1 DIMENSIONAMIENTO DEL TRÁFICO
El dimensionamienío del tráfico significa determinar realmente el número de
puertos (voz y datos) necesarios para cumplir con los requerimientos del tráfico y
grado de servicio y también dimensionar la capacidad de transmisión de la
portadora de cada estación.
3.6.1.1 Tráfico de voz
El número de puertos de voz en cada estación se determina por los
requerimientos de tráfico (en Erlangs) y el grado de servicio deseado. El Erlangpuede ser definido en general como un promedio de la fracción de tiempo que una
línea es utilizada por una llamada telefónica. El grado de servicio es un porcentaje
9 ANAGUANO Silvio "Diseño de una red satelital integrada utilizando SKYFRAME en la solución decomunicaciones de una red modelo distribuida" EPN 2001.
108
de llamadas que se recibirán un tono de ocupado debido a que no hay líneas
disponibles, esto también se le llama probabilidad de bloqueo.
La fórmula de Erlang establece una relación entre el tráfico, el número de
troncales y la probabilidad de bloqueo, pero las tablas de Eríang tabulan esta
relación en un formato fácil de utilizar por el diseñador de redes. En et Anexo B,
se muestra la tabla de Erlang.
En tal anexo, en la primera columna se indica el número de troncales de voz y la
primera fila muestra la probabilidad de bloqueo (grado de servicio). La tabla da el
total de la capacidad de Erlang del total de troncales (la suma de las líneas
troncales) para un determinado grado de servicio. Por ejemplo, una troncal con 8
líneas será capaz de proveer 3.18 erlangs de tráfico con un grado de servicio del
1%. En otras palabras, 3,18 erlangs de tráfico requieren 8 líneas sí se desea un
grado de servicio del 1%.
3.6.1.2 Tráfico de datos
Para el tráfico de datos no hay buenas estadísticas de desempeño, por lo tanto se
requiere un buen conocimiento de la aplicación para aprovechar las ventajas de
las características de tráfico. Esto es especialmente válido para los tráficos LAN
de naturaleza ráfaga. Por tal razón la mejor aproximación será asumir ciertas
características como puntos de partida y hacer los ajustes necesarios según sea
necesario.
Para el caso del servicio fijo aeronáutico, se tiene una estadística de tráfico la cual
se presenta a continuación en las figuras 3.4 y 3.5, en donde se puede notar que
existen estaciones consideradas como de mayor trafico de mensajes AFTN y
otras que por estar fuera de servicio o que no se han instalado sus equipos no
utilizan este servicio.
í/>
46000
44000
42000
40000
38000
36000
34000
32000
30000 -
28000
26000
24000
22000
20000
18000
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
O
109
TRAFICO DE DATOS AFTN RX
B El. Bl — Eü Bffl.lB B
1 §
ESTACIÓN
Figura 3.4.- Estadística de tráfico de mensajes AFTN en Rx - Abril 2002
210000 -,
200000 -
190000-
180000 -
170000 -
160000 -
150000 -
140000 -
130000-
120000 •
110000-
100000 -90000-
80000-
70000 -
60000 -
50000-
40000-
30000 •
20000-
10000 -
O -JJ
TRAFICO DE DATOS AFTN TX
I 1
ESTAC1C
Figura 3.5.- Estadística de tráfico de mensajes AFTN en Tx -Abril 2002
110
Se puede observar que la comunicación de mensajes AFTN tiene mayor tráfico en
la estación Monjas debido a que en este sitio se encuentra ubicada ia base de
datos OPMET/NOTAM y además aquí está es Hub central de la red actual.
Se considera para la comunicación entre las redes de computadoras de cada una
de las estaciones un canal de comunicación de datos de 64 Kbps. Para el caso de
los otros servicios de datos como son tos mensajes AFTN y trazas radar10 la
capacidad requerida para estos servicios está establecida.
La velocidad de la portadora a levantarse desde las unidades satelitales será la
suma de todos los caudales de estos tipos de tráfico como se lo hizo en el
capítulo 2 en donde se realizo una expectativa de capacidad requerida.
Cuando se calcula el ancho de banda de un enlace WAN se debe considerar que
la relación entre rendimiento y costo sea satisfactoria. Por lo tanto no es
conveniente diseñar un enlace WAN para transportar sólo el ancho de banda
medio requerido a lo largo de un mes, pues durante los períodos de tráfico intenso
un buen porcentaje de usuarios no van a ser capaces de acceder a la estación
remota a través del enlace WAN. Sin embargo el objetivo es construir una red que
maneje todo tráfico en los días de más carga con un rendimiento máximo.
3.7 TÉCNICAS DE ACCESO MÚLTIPLE SATELITAL
3.7.1 ACCESO MÚLTIPLE AL SATÉLITE
La necesidad de optimizar el uso de un recurso importante, como es el ancho de
banda satelital y poder disminuir sus costos, hace necesaria la utilización de
métodos para que varias estaciones accedan al satélite al mismo tiempo.
El acceso múltiple es la posibilidad proporcionada a varias estaciones terrenas de
transmitir simultáneamente sus portadoras al mismo transponder de satélite.
10 Trazas radar: nombre con el que se refiere a la información obtenida por el radar y que es digitalizada enun equipo específico para que pueda ser interpretada.
111
Esta técnica permite que cualquier estación terrena situada en la zona de
cobertura del satélite reciba portadoras originadas en varias estaciones terrenas a
través de un solo transponder satelita!.
Inversamente, una portadora transmitida por una estación a un transponder
determinado, puede ser recibida por cualquier estación terrena situada en la zona
de cobertura correspondiente. De tal manera, una estación terrena transmisora
puede agrupar a varias estaciones receptoras con una portadora multidestino
única.
3.7.2 CLASIFICACIÓN DE LAS TÉCNICAS DE ACCESO MÚLTIPLE
SATELITAL
Existen dos formas de dividir el acceso múltiple: según la atribución (asignación)
del cana! satelital o, según la forma de compartir el transponder.
3.7.2.1 Según la atribución dd canal satelital
Esta forma de clasificar las técnicas de Acceso Múltiple, distingue dos maneras de
utilizar el recurso satelital, las misma que pueden ser: Acceso Múltiple con
Asignación Previa o Acceso Múltiple con Asignación por Demanda (DAMA).
3.7.2.1.1 Acceso Múltiple con Asignación Previa
El ancho de banda necesario para la comunicación entre dos estaciones terrenas
es asignado en forma permanente y puede ser utilizado exclusivamente por
dichas estaciones. Un ejemplo de esta técnica es el SCPC11, en donde cada
estación transmite en una determinada frecuencia, quedando reservado ese
ancho de banda siempre para tal estación, aunque no necesite transferir
información en un determinado momento. Esta es una forma muy simple y
económica de establecer un enlace entre dos puntos, pero no es eficiente ni
flexible al crecer el número de estaciones que requieren alcanzarse, ya que se
11 SCPC Single Channél per Carrier. Canal único por portadora.
112
desperdicia, en muchas de las veces, un recurso importante y caro que es el
ancho de banda satelital.
Tiene la ventaja de manejar equipamiento mucho más sencillo que el que se
necesita para comunicaciones bajo esquema de asignación por demanda, pero no
es flexible al momento de implementar topologías malla con un mayor número de
estaciones.
3.7.2.1.2 Acceso Múltiple con Asignación por Demanda (DAMA)
En este modo, los canales se asignan dinámicamente mediante un sistema de
control. Un sistema DAMA (Demand Assigned Múltiple Access) es típicamente
una transmisión por satélite con único salto satelital, que permite comunicación
directa entre dos nodos en la red mediante la distribución de un pool de espacio
satelital entre varios usuarios. Esta habilidad de compartir circuitos de voz y datos
se basa en la suposición de que no todos los usuarios requirieren un acceso
simultáneo a los canales de comunicaciones.
En este método de acceso, la atribución de canales se modifica de conformidad
con la utilización de los mismos. El canal se selecciona automáticamente y
transparentemente y sólo permanece conectado mientras se mantiene la
comunicación. Este sistema aumenta considerablemente la eficiencia de la
utilización del transponder del satélite y, en general, la eficiencia de todo el
sistema de comunicaciones, con respecto a la que se obtiene con el acceso
múltiple con asignación previa.
DAMA soporta comunicaciones en malla completa, punto a punto a multipunío,
cualquier usuario puede conectarse directamente a cualquier otro usuario en la
red siendo especialmente importante cuando: se requiere implementar un variado
tipo de topologías, el número de estaciones es grande y se tiene perspectivas de
crecimiento de la red. La estructura en malla es adecuada para compañías con
estructura descentralizada. El objetivo es que cada punto pueda comunicarse con
cualquiera de los otros, usando conexiones directas de un solo salto. El resultado
113
es una distribución económica y flexible del ancho de banda con una mezcla de
tráfico de voz, fax, video y datos.
a) Modo de operación del esquema DAMA
Los canales desocupados, se mantiene en un "pool". Cuando una estación
participante en una red necesita de capacidad para realizar una comunicación, se
selecciona uno de los canales libres, y se asigna el ancho de banda requerido
para que pueda ser utilizado por la estación solicitante. Se utiliza típicamente en
un ambiente de conmutación de paquetes, cuando se debe transferir grandes
cantidades de datos. Es una forma muy eficiente de adjudicar instantáneamente
canales en un transponder, de acuerdo con la demanda de tráfico inmediata.
En el caso de aplicaciones de voz, al levantar el auricular para hacer una llamada
desde una de las estaciones, se realiza un pedido al sistema de control de la red
NCS12 sobre el canal de señalización DAMA. El NCS funciona como un
conmutador en el cielo. E! NCS determina si la llamada es válida y luego
establece el canal de origen y el destino de la llamada. Luego de ser utilizado
(cuando se cuelga el auricular), el canal es inmediatamente devuelto al pool
central (capacidad conjunta de la red, canales disponibles), para que sea
reutilizado por otra estación. Utilizando DAMA, los usuarios se benefician, al
ocupar solo una fracción de los recursos satel'rtales requeridos por las redes
iedicadas punto a punto de canal único por portadora (SCPC).
Ésta es una forma ventajosa de desarrollar redes en las que se integran las
comunicaciones internacionales y de áreas rurales. Se lo logra combinando el
alcance que tienen las comunicaciones satelitales junto con la tecnología de
acceso múltiple más flexible y costo-efectiva que es la asignación por demanda.
12 NCS Network Control System. Sistema de control de red, administrador de red-
114
b) Asignación Fija (Previa) vs. Dinámica (por Demanda)
b.l) Asignación fija
• Aspectos positivos
Al no necesitar control, es mucho más simple.
Por no existir bloque del canal, la disponibilidad es absoluta: cada
vez que se desee realizar una transmisión se lo podrá hacer.
Es una solución barata y fácil de implementar para redes con un bajo
número de estaciones y con topología estrella.
• Aspectos negativos
Este tipo de asignación desperdicia ancho de banda lo que en
comunicaciones por satélite implica un costo recurrente elevado.
b.2) Asignación dinámica
• Aspectos positivos
Optimiza la utilización del ancho de banda satelital.
Permite variado tipo de topologías y comunicaciones con un salto
satelita!.
• Aspectos negativos
Aparece el concepto de bloqueo, pudiendo encontrarse una estación
con información para enviar y no encontrar un canal libre para
transmitir.
Se necesita un canal de control para las asignaciones, lo que se
traduce en aumento de la complejidad del sistema.
115
3.7.2.2 Según la forma de compartir el transponder
Una consideración importante para cualquier satélite de comunicaciones es el ser
capaz de soportar varias transmisiones simultáneamente con el mismo
transponder satelital. Esto se deberá realizar sin que se produzcan confusiones
en los intercambios de datos.
Los tres esquemas para acceso múltiple más comúnmente usados para conseguir
este objetivo ya se especificaron en e! capítulo 1, pero en esta sección se
ampliará más el tema.
• Acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA): que permite a múltiples
usuarios compartir un íransponder mediante la asignación de una banda de
frecuencia particular a cada estación terrena tanto para el enlace de subida
como para el de bajada; éstos se pueden preasignar o asignar de acuerdo con
la demanda. Por consiguiente, las transmisiones provenientes de distintas
estaciones terrenas están separadas en el dominio de frecuencias. En la figura
3.6 los terminales comparten la capacidad asignada transmitiendo sus
portadores a frecuencias diferentes. Las portadoras no necesitan la misma
potencia o ancho de banda, pero su suma debe estar dentro de la capacidad
asignada.
Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA): que permite a múltiples
usuarios compartir un transponder restringiendo a cada remota a transmitir en
pequeños y periódicos slots de tiempos dentro de una trama TDMA. Las
ráfagas deben estar sincronizadas, de tal manera que el tráfico de cada
estación llegue al satélite en un tiempo diferente. En consecuencia las
transmisiones provenientes de distintas estaciones terrenas están separadas
en e) dominio del tiempo. Como se indica en la Figura 3.6, en cualquier
momento dado, el ancho de banda total asignado y potencia están ocupados
por un usuario.
116
Acceso múltiple por división de código (COMA): en el cual todas !as estaciones
terrenas transmiten dentro de la misma banda de frecuencias y, por razones
prácticas, no tienen limitación de cuándo pueden transmitir o en qué
frecuencia de portadora. La separación-de las señales se realiza por medio de
técnicas de encriptación / deencriptación.
POWER SUARDEANDS, , CARRIERS
A POWERBURSTS
FREGUENCY DIFFERENT/'CODES
FREQUESCY
A) FDHA
ALLOCATED' EfiNGWtDTH
B) TOBA
ALLOCATEDBANDWIOTH
C) CDMA
Figura 3.6. - Formas básicas de técnicas de acceso al transponder del satélite.
3.7.2.2.1 Acceso Múltiple por División de. Frecuencia (FDMA)
FDMA es un método que utiliza multiplexación por división de frecuencia, el ancho
de banda de canal de RF disponible en un transponder se divide en bandas de
frecuencia más pequeñas para cada canal, empleando los recursos del satélite
mediante la asignación de frecuencias diferentes a las distintas estaciones
terrenas. Como se observa en la figura 3.7, a cada estación se le asigna una
frecuencia para ta emisión de su portadora.
117
SATÉLITE
ESTACIÓN 1
ESTACIÓN 3
ESTACIÓN 2
Figura 3.7, - Ejemplo de transmisión FDMA
Este método utiliza un sistema de control el cual designa una estación receptora
para cada una de las subdivisiones. La asignación de canales de transponder a
las estaciones terrenas puede ser fija (asignación previa) o variable (asignación
por demanda). La mayoría de los sistemas en explotación son del tipo de
asignación previa. En los sistemas de asignación por demanda cualquiera de las
subdivisiones puede ser utilizada por cualquier estación terrena que está
actuando en un momento específico, cada subdivisión se utiliza para llevar un
solo canal de datos, pero en ocasiones a los grupos maestros se les puede
asignar una subdivisión más grande.
Una desventaja de FDMA es el paso simultáneo de muchas señales por el
transponder del satélite, lo que origina ruido de interferencia debido a la
intermodulación entre las señales, causada por la no-linealidad del transponder.
Esto se puede atenuar apagando las subportadoras de IF en los canales que
estén libres.
El ancho de banda de guarda depende de Jas bandas laterales residuales de las
señales transmitidas, de la desviación de frecuencias de los osciladores de la
estación terrena y del satélite y del efecto Doppler causado por el movimiento de
los satélites.
118
La técnica FDMA está asociada con la multiplexación por división de frecuencia
FDM y con la modulación FM de la portadora, pero puede combinarse con otros
tipos de mulíiplexación y modulación.
Para los enlaces que transmiten tráfico esporádico de baja densidad, puede
utilizarse la técnica FDMA sin multiplexación, es decir cada portadora por un solo
canal, técnica conocida como SCPC (Single Channe) per Carrier).
a.- Sistema de un solo canal por portadora SCPC
Los datos de usuario se transmiten continuamente en una portadora. En este
sistema cada portadora se modula por un solo canal. Este canal puede ser tratado
de diversas maneras. La portadora es generalmente activada por voz lo que
permite un ahorro de energía hasta de un 60% en e! transponder del satélite.
SCPC es utilizado por ser económico para difundir datos, audio digital o video, así
como en full dúplex o bidireccional. Para la explotación de un transponder de
satélite bajo la técnica SCPC, se deberá establecer un plan de frecuencias, que
permita minimizar los problemas que implican el uso de FDMA.
SCPC puede ser usado tanto con técnicas de modulación analógicas como
digitales. La ventaja principal de SCPC es que permite una conexión total entre
dos canales de la red. Permite un uso progresivo del transponder del satélite y en
consecuencia la expansión de la red.
Una de las desventajas es que se requiere de un módem separado en cada
estación terrena, otra consiste en que cuando se levantan varias portadoras en
una estación terrena, el amplificador de potencia tiene que ser operado por debajo
de su nivel de funcionamiento máximo.
La solución de comunicación entre dos puntos utilizando SCPC es sencilla, en la
figura 3.8 se presenta un ejemplo de comunicación utilizando esta técnica. Se
puede formar una red con topología estrella utilizando enlaces SCPC entre un
119
punto central y el resto de componentes de la red, pero para aplicaciones de voz,
que en la mayoría de los casos ocurren entre las diferentes estaciones, no es una
solución adecuada. Si se desea establecer una llamada entre dos puntos que no
sean la estación matriz, implicaría necesariamente una conexión de doble salto
sateliíal, con los problemas de desperdicio de ancho de banda y retardos que eso
conlleva. Cuando se utiliza como solución de comunicaciones un sistema SCPC,
se debe considerar la posibilidad de utilizar la técnica de asignación por demanda.
SATÉLITE
ModemModem
Figura 3.8. Sistema SCPC punto a punto.
• Asignación por demanda
Cuando se incorpora un sistema de acceso múltiple con asignación por demanda
(DAMA), los circuitos por satélite SCPC pueden asignarse automáticamente entre
dos estaciones terrenas de la red de acuerdo con la demanda de tráfico real.
Configuraciones de red de cana! único por portadora (SCPC) dedicado o múltiples
canales por portadora (MCPC) pueden brindar las mismas funciones de una red
DAMA, pero estas redes de asignación fija son poco óptimas en cuanto a la
utilización del ancho de banda satelital.
SCPC-DAMA utiliza una combinación de un método de acceso múltiple con los
protocolos de asignación por demanda.
120
Los recursos claves en un transponder satelital (o segmento de transponder)son
la potencia del enlace de bajada (downlink) y el ancho de banda. Cada usuario del
servicio consume una fracción de estos recursos. Cuando la demanda de tráfico
excede los recursos disponibles, los usuarios no pueden acceder al servicio o se
degrada la calidad del mismo.
En el sistema SCPC-DAMA, cada unidad de canal está equipada con
sintetizadores de frecuencia independientes para la transmisión y recepción. La
selección de frecuencias que es necesaria para el funcionamiento DAMA puede
efectuarse mediante el control de la frecuencia de los sintetizadores de acuerdo
con la señal de control DAMA.
Las funciones DAMA son equivalentes a las de una central automática de
conmutación telefónica:
- El sistema DAMA logra la concentración del tranco en el satélite; el
aprovechamiento de la capacidad del satélite es importante,
permitiendo que usuarios ocasionales compartan los mismos
radiocanales.
- Para una capacidad de tráfico efectiva determinada del transponder de
satélite, puede conectarse un número mayor de estaciones terrenas en
el modo DAMA que en el modo con asignación previa.
- Permite mayor flexibilidad, dada su característica de plena
interconectividad (con otras estaciones).
- Se logra también economizar, ya que cada unidad de canal SCPC de
una estación terrena puede tener acceso a todos los destinos de la red
DAMA, mientras que en la explotación con asignación previa, cada
unidad SCPC debe dedicarse a un solo destino.
En una red DAMA ios principales parámetros son: la capacidad de tráfico del
íransponder, el número de circuitos que pueden tener acceso a la red y el número
de unidades de canal que se requieren para un destino dado.
121
Todos esos parámetros se calculan utilizando la teoría de tráfico de redes de
comunicaciones convencionales.
Existen dos tipos de redes DAMA, que dependen del sistema de procesamiento y
señalización:
»> Redes DAMA con explotación centralizada: la asignación de canales se realiza
en procesador central situado en la estación maestra, mediante un proceso de
señalización preliminar a través de uno o varios canales satelitales.
*> Redes DAMA con explotación descentralizada: cada estación local está
equipada con un procesador inteligente que selecciona los radiocanales
disponibles. Un sistema de señalización común actualiza el cuadro de
memoria del plan instantáneo de frecuencia de la red.
\D CARRERS
IHBOUND CARRERS
FREQUENCY
Figura 3.9. Portadora SCPC-DAMA
b.- Sistema multicanal por portadora MCPC (Multi Channel per Carríer)
En realidad es otro modo de operación del SCPC, con varias portadoras de datos
multiplexadas en un agregado digital único. Es un subproducto del SCPC
combinado con la multiplexación TDM convencional de voz y datos. En este
método se usa un multipfexor típico por división en el tiempo para crear ráfagas
de datos.
122
Cada ráfaga de datos se asigna a una portadora separada en el transponder.
Cada portadora forma entonces un enlace dedicado punto a punto entre dos
localidades.
En cada estación terrena se podrían utilizar múltiples portadoras MCPC para
proveer una interconexión en malla. Una ventaja adicional es el costo inicial
relativamente bajo de redes privadas pequeñas pues requiere solamente un
enlace. Una desventaja es la carencia de flexibilidad en e! uso de los canales
satelitales que son preasignados en cada enlace.
3.7.2.2.2 Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA)13
Utilizar multiplexación por división de tiempo para proveer transmisiones múltiples,
pero no simultáneas con un transponder único. En TDMA, cada estación remota
envía información al satélite dentro de un sloí de tiempo específico. Sin embargo,
solo un paquete de información alcanza al satélite encada instante de tiempo.
Para el transponder, la información aparece como un flujo continuo de
transmisiones a una frecuencia, proveniente de las estaciones remotas.
En una red TDMA cada estación tiene un buffer que almacena sus datos a ser
transmitidos. Gracias a! control de una estación designada como master, los
buffers individuales de cada estación en la red, envían sus datos al satélite en
forma de bursts. Considerando que algunas estaciones estén más alejadas del
satélite que otras se toma en cuenta dichas diferencias para el cálculo y ajuste de
tiempos de transmisión y propagación.
El sistema TDMA proporciona el método más eficiente para transmitir portadoras
moduladas en forma digital PSK. Una ráfaga de cada estación se sincroniza para
que llegue al transponder de! satélite en un tiempo diferente. Cada estación
13 BETANCOURT Fabricio, "Dimensionamieato y Criterios para la Jjtnplementación de una Red SatelitalDAMA para una corporación", EPN, 2000
123
terrena recibe ráfagas de todas (as otras estaciones terrenas y tiene que
seleccionar, de entre ellas, el tráfico destinado solamente para ella.
La figura 3.10 muestra tai trama TDMA básica. Las transmisiones de todas las
estaciones terrenas están sincronizadas a una ráfaga de referencia.
TRAMA TDMA
Jipo TTftmpoe d»/rfa gtwda
1 Trama tía la Trama da la
Recuperación•ifl'a
potadora CR
Recuperadórid*( tiempo íte
bfíBTR
Pafatra UnkaUW
Bits de dato*
Figura 3.10. Trama básica TDMA
La ráfaga de referencia contiene una secuencia de recuperación de la portadora
(CRS), de la cual todas las estaciones receptoras recuperan una portadora de
frecuencia y fase coherente, para la demodulación PSK. También se incluye en la
ráfaga de referencia una secuencia binaria para la recuperación del tiempo de bit
(BTR). Al final de cada ráfaga de referencia, se transmite una palabra única (UW).
La secuencia UW se utiliza para establecer una referencia de tiempo precisa que
cada una de las estaciones terrenas utilizan para sincronizar la transmisión de su
ráfaga. La UW es típicamente una cadena de unos binarios sucesivos terminada
con un cero binario, el mismo que sirve como referencia para saber que es el
último bit de la palabra única, generando en el integrador y detector de umbral un
pico llamada pico de correlación que se utiliza para que una estación terrena
sincronice su portadora a la ocurrencia de este. Existe un tiempo de guarda entre
las transmisiones provenientes de estaciones sucesivas. Cada estación precede
la transmisión de datos con un preámbulo.
124
• Ventajas y desventajas de TDMÁ sobre FDMA
En TDMA solamente una portadora de una estación terrena se encuentra
presente en el satélite en un instante, reduciendo así la distorsión por
intermodulación y permitiéndole funcionar próximo al nivel de saturación. Con
_ FDMA, cada estación terrena tiene que ser capaz de transmitir y recibir en una
multitud de frecuencias de portadora para alcanzar las capacidades de acceso
múltiple; TDMA es mucho más apropiada para la transmisión de información
digital que FDMA.
Una desventaja de TDMA es que requiere de una sincronización precisa. Para
demodular las portadoras recibidas en modo de ráfagas moduladas, es
indispensable recuperar la portadora y la temporización de los bits.
a.- Acceso múltiple por distribución de frecuencia y distribución en el tiempo TDM-
TDMA14
El protocolo TDM/TDMA es muy eficaz y se usa principalmente en aplicaciones de
datos interactivas. Antes de que los datos puedan transportarse con este
protocolo, deben ser paquetizados. Cada paquete contiene una dirección que
identifica un terminal VSAT dentro del dominio de una red de VSAT. Un receptor,
la VSAT o hub, reconoce una recepción exitosa de cualquier paquete. Si el ruido,
una colisión u otro elemento deteriora un paquete impedirá su destino. En este
caso, el receptor no enviará un reconocimiento (ACK), y el mismo paquete se re-
transmitirá después de un retraso de tiempo randómico.
14INTELSAT VSAT HANDBOOK SEPTIEMBRE 1998
125
POWER
INBQUNDBURSTS
F R E Q U E N CI N B O U N D
CARRtERS
Figura 3.11. Portadora TDMADMA
Enlace Hub—VSAT: el enlace ouíbound es una portadora simple, y es el resultado
de !a multiplexación de todos los paquetes de diferentes clientes y dirigiéndolos
hacia varias estaciones VSAT de ia red. La muítiplexación se la logra con la
utilización de un dispositivo conocido como FEP (front-end processor), el cuál está
conecta al host del usuario. Sin embargo, cada VSAT descifrará sólo esos
paquetes que contienen información de mando o paquetes de tráfico dirigidos a
uno de sus interfaces terrestres.
Enlace VSATs-Hub: Dependiendo del tamaño de la red, se tendrá una o más
portadoras inbounds entrantes. Las portadoras inbound llevan tráfico de la VSAT
al Hub. Si una VSAT necesita comunicarse con otra estación está enviará el
paquete a la estación central la cual conmutará el paquete hasta su destino en un
segundo salto satelital.
Protocolos de acceso iobound: En una red de TDM/TDMA, el protocolo de acceso
es implementado en e! enlace inbound desde la VSAT a! Hub. Los protocolos
mayormente usados son los randómicos y los de contención (disputa). El
protocolo es randómíco porque ninguna estación central determina qué VSAT
transmitirá. Esta falta de central de control permite que la capacidad inbound se
abra para que la disputen las VSAT's de ia red. Cada VSAT transmite paquetes
en tiempos aleatorios y disputa con otras estaciones la capacidad de la portadora
126
inbound. Los protocolos de contención o disputa típicos son: ALOHA, ALOHA
ranurado, rechazo-selectivo ALOHA.
Aloha: es la más antigua de las técnicas de contención y opera como sigue:
Siempre que hay datos para enviar, un paquete se creará y transmitido. (Vea
Figura 3-12). La VSAT esperará entonces por un ACK del Hub, si no ocurre una
interrupción, el ACK debe ser recibido dentro del tiempo que simplemente
comprende encima de dos veces el retraso de viaje redondo. Sin embargo, si otra
VSAT transmite un paquete en el mismo tiempo y causa una colisión, el Hub
simplemente ignorará los paquetes adulterados y no enviará ningún ACK. Cuando
la VSAT no recibe el ACK, retransmite el paquete después de un intervalo de
tiempo randómico.
Una ventaja de Alona es la respuesta rápida con tal de que el canal de acceso
compartido está operando a un throughput15 más bajo que el 18%. (Refiérase ala
figura 3.13). El precio que se debe pagar por la rápida respuesta y simplicidad de
operación es el throughput bajo de las portadoras inbound. Si e! tráfico ofrecido
aumenta más allá de 18 por ciento, el throughput actual disminuye debido a las
colisiones de paquetes que a su vez degrada la respuesta. La degradación del
desempeño ocurre debido a la colisión y pérdida de paquetes (MSG2 y MSG3 en
la figura 3.12), lo que ocasiona que se deban retransmitir ocupando posiciones
que debería ser de paquetes nuevos. La retransmisión crea una carga adicional
de paquetes.
15 El término "throughpuf' describe la tasa de datos por segundo que un sistema procesa, indicando laeficacia de una portadora. En Aloha o S-aloha, el porcentaje indica la tasa máxima de datos del usuario quecualquier portadora puede transportar. Los protocolos de contención no permiten controlar tiempo de latransmisión, de cualquier VSAT. Por consiguiente, un througfaput bajo se selecciona para reducir laprobabilidad de colisión y mejorar el desempeño del sistema. Así una portadora inbound de 64 kbit/s con18% el throughput lleva sólo 11.5 kbit/s de datos del usuario. La tasa de datos actuales, y tasa de paquete, enla portadora es 64 kbit/s, pero el porcentaje de tiempo que los paquetes de VSAT usan la portadora sólo es 18por ciento.
127
NewM S G 2
Re-TxMSG 2
(a) ALOHA ia-lx Intervajfor MSG 3"^
-R*-7x Intervai for MS6-2-
N«w MSS
ti«W MSG
NawMSG i
Rí-TxMSS 2
Rí-TxMSQ í
(b) S-ALOHA t t n i e r v a t f o r WSS-*>
R«-Tx íntervaí for HSG i
Re.TxMSS 1
Slot Marksrs
Re-TxMSG 2
(c) SREJ-ALOHA•4—fie-Tx !nt*ívai ior 1
4 fie-Tx Intsrvat Ior MSS 1 •
Figura 3.12. Operación de los protocolos de acceso múltiple.
Aloha Ranurado (S-aloha): mejora la eficiencia del throughput y disminuye laprobabilidad de colisión insertando hendiduras de tiempo en la portadora inbound.
Cada VSAT recrea las hendiduras de tiempo recobrando la información de
temporización de la portadora outbound, así que cada VSAT está sincronizada
con el reloj master en el Hub. En este ambiente del sloííed, cada VSAT creará
paquetes de longitud fija. La VSAT empezará la transmisión sólo al principio de
una hendidura de tiempo. El Equipo terminal de Datos (DTE) entrega un flujo de
información a la VSAT, quien ensambla los paquetes de longitud fija. La inserción
de hendeduras reduce la probabilidad colisiones de paquetes. S-a!oha dobla el
íhroughput • máximo de la portadora de aloha puro a aproximadamente 36%
(Refiérase a la Figura 3.13).
Aloha Rechazo-selectivo (SREJ-Aloha): es un método de gestión del canal no-
ranurado, de acceso randómico, con un throughput que iguala a S-ALOHA
(Refiérase a la Figura 3.12). El protocolo de SREJ-Aloha formatea los datos en
"subpaquetes". Cada "subpaqueíe" tiene su propia cabecera, preámbulo de
128
adquisición y trailer. Este método aprovecha el hecho de que la mayoría de las
colisiones en un sistema asincrono producen que parte de la información que una
estación transmite se solape con la información de otra estación, perdiéndose así
una porción de los datos de ambas estaciones, por lo que este método permite
que solamente los "subpaquetes" con conflicto sean retransmitidos. El throughput
para SREJ-ALOHA está en el rango de 30% y trabaja bien para escenarios de
mensajes de longitud variable.
0.4
0.3
0-2
Oce
0.1
S-ALOHA2.0 r
1.5
0.5
ALOHA
\A
\A
0.5 1 1.5 2.0 2.5 3.0
TOTAL CHANNEL TRAFFIC (g)
O 0.05 0.10 0.15 OJ20 0.25 0.30
THROUGHPUT
S-ALOHAS = a. exp {-g}
Figura 3.13.Comparación de la eficiencia de los protocolos de acceso
Tabla 33. Comparación entre el desempeño de las técnicas de acceso.16
TÉCNICA
Aloha
S-Aloha
SKEJ-Aloha
MAX.
THROUGHPUT
13-18%
25 ~ 36%
20 ~ 30%
RETRASO
TÍPICO
<0.5 seg.
<0.5 sec.
<0.5 sec.
APLICACIÓN
Mensajes de
longitud Yariable
Mensajes de
longitud fija
Mensajes de
longitud variable
COMENTARIOS
Temporización no
requerida
Capacidad
competitiva con S-
aloha
b.-TDMA-DAMA
Con TDMA, una portadora es compartida entre todas las estaciones de una red,
asignando a cada estación un intervalo (time slot) dedicado para transmitir en la
16INTELSAT VSAT HANDBOOK SEPTIEMBRE 1998
129
misma frecuencia (portadora). Con esto el sistema es más flexible, ya que se
requiere una portadora para todas las estaciones. Sin embargo, cada estación
puede obtener únicamente un cierto monto de ancho de banda a la vez. Con el
objeto de que sea más flexible y eficiente, es necesaria una forma de asignar el
ancho de banda a la estación según su demanda.
La asignación de ancho de banda dinámicamente permite que cada estación
tenga los recursos que necesite en determinado momento. La asignación se hará
considerando los time slots que no están siendo utilizados y tomando en cuenta
los requerimientos actuales. La estación masteríoma los requerimientos de cada
estación, elabora un nuevo plan de asignación de slots y lo transmite a todas las
estaciones, las cuales seguirán el nuevo patrón de tráfico automáticamente y en
forma transparente al usuario.
Cada remota tiene un burst fijo asignado en !a trama, en donde ésta comunica sus
requerimientos de capacidad de canal en respuesta a un polling de la master. Si
una remota señala sus requerimientos por un canal, el controlador de red reserva
espacio en la siguiente trama para un burst de datos y comunica la ubicación del
spot asignado dentro de la trama a la remota.
c.- Acceso múltiple por división de código CDMA
Con este acceso no hay restricciones de tiempo o de ancho de banda. Cada
transmisor de estación terrena puede transmitir, cada vez que lo desea, y puede
utilizar cualquier ancho de banda o todos los anchos de banda asignados a un
sistema o canal de satélite en particular. En este modo, se asigna un código
característico a cada señal transmitida al satélite: las transmisiones de cada
estación terrena se codifican con una palabra única binaria llamada código de
chip.
El principal inconveniente de los sistemas CDMA es su reducida eficiencia en la
utilización del espectro, en comparación con TDMA y FDMA.
130
Los datos de entrada se multiplican por un código de chip único. En el receptor se
adquiere el código de chip y se utiliza para sincronizar et generador de códigos
del estación receptora. No se debe olvidar que la estación receptora conoce el
código de chip pero tiene que generar un código de chip, que sea síncrono en el
tiempo con el código de recepción. La función del correlacionador es comparar las
dos señales y recuperar los datos originales. Esencialmente, el corretacionador
resta la portadora recuperada+código de chip, de la portadora recibida+código de
chip+datos. El resultado son los datos.
Una de las ventajas de COMA es que todo el ancho de banda de un canal o
sistema satélite! puede utilizarse para cada transmisión de toda estación terrena.
Debido a la ineficiencia de la codificación que resulta al transmitir bits por chips, la
ventaja de más ancho de banda se descompensa parcialmente y ya no es tanto
una ventaja. Además, si la transmisión de chips, desde las distintas estaciones
terrenas, tiene que estar sincronizada, se requiere de tiempos exactos para que el
sistema funcione. Por los tanto, la desventaja de requerir la sincronización de
tiempos en los sistemas de TDMA, también está presente con CDMA.
3.8 TÉCNICAS ADICIONALES EN REDES SATELITALES17
En redes satelitales, las técnicas de corrección hacia delante (FEC)
intercambian potencia por ancho de banda. Las redes seleccionan una tasa de
código FEC (por ejemplo !4 %, 7/8, etc.) para balancear el consumo de
potencia y ancho de banda, dependiendo del budget18 del enlace y del par
terminal (fuente: destino),
La activación por voz es una técnica que puede disminuir el monto de potencia
disponible de downlink aparente de un transponder. Este, saca ventaja de un
aspecto bien conocido de los circuitos de voz telefónicos, que indica que rara
vez ambas partes hablan al mismo tiempo. Una red satelital puede sacar
17 BETANCOUR.T Fabricio, "Dimensionamiento y Criterios para la Implementación de una Red SatelitalDAMA para una corporación", EPN, 2000
18 Link budget: Determinación de los requerimientos de ancho de banda y potencia que se necesita para laoperación de un enlace satelitaL Generalmente se realiza utilizando una planilla entregada por el proveedordel servicio satelital (ZNIELSAT, Panamsat, etc.).
131
ventaja de esto, si los terminales "suprimen" e! PIRE de uplink asociado con
una portadora de voz cuando no hay actividad de transmisión de voz en esa
portadora. Esto requiere una coordinación muy cuidadosa entre el vocoder,
que puede decidir la presencia / ausencia de conversación, y el modem, que
invoca la presencia de portadora. Si una red grande usa activación por voz,
entonces el controiador DAMA podría asignar casi el doble de la potencia de
downlink que si existiera la activación por voz.
• Adicionar la activación por voz, reduce la potencia usada por cada circuito de
tráfico a un 50 por ciento. Utilizar un bajo code reate (R=1/2), es una buena
forma de mejorar la capacidad. Incrementa el número de circuitos full dúplex
activos.
• El ITU, definió un vocoder a 8 kbps, entregando calidad de voz equivalente al
estándar de 16 kbps G.728. Las futuras redes DAMA, pueden incorporar esta
tasa de compresión de voz y además mejorar la capacidad de tráfico.
Adicionando G.729 a la tecnología DAMA, se incrementa el número de
circuitos de voz simultáneos.
• El escoger un protocolo estándar apropiado para la transmisión en una red
DAMA, permitirá obtener al máximo los beneficios de la asignación dinámica
de recursos. Es necesario utilizar un protocolo que permita un alto throughput,
integración de datos y voz así como también una asignación de ancho de
banda por demanda.
3.9 DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA RED RTA-ECU
Debido a las características de los requerimientos de la red, y a fin de alcanzar
una conexión directa entre todas las estaciones se utiliza topología tipo malla en
donde la unidad NMS permite la Administración, Supervisión y Control de la Red,
además de manejar por separado los canales de voz, datos y vídeo, y ejecutar las
funciones de acceso. Con este tipo de topología cada estación puede
comunicarse con otra utilizando un simple salto satelital, se evita que la red posea
un punto central (Hub) que puede ser un riesgo en caso de falla. Además cabe
indicar que utilizando una topología en full malla, se disminuye el retardo de
transmisión en un 50% que con una red en estrella, esto es muy importante ya
132
que existen servicios de voz en tiempo rea! como es el caso de las
comunicaciones móviles aeronáuticas. Este retraso de solamente 540 mseg
aproximadamente se lo puede suplir acondicionando al sistema, circuitos
desfasadores de señal para corregir dicho desfase. Una red tipo malla puede ser
operada con bajos costos comparada con sistemas tradicionales basados en hub
central, debido a que una estación hub no es requerida.
Con un acceso TOMA cada estación de la red tiene acceso a un canal o portadora
satelital TDMA, permitiendo la conexión a otros nodos. Así un canal satelital es
usado en modo TDMA para varias estaciones usando diferentes time slots. Este
canal debe contar con la posibilidad de seleccionar la tasa de transmisión en un
rango de 64 kbps a 2048 kbps con un FEC de Vz o 7/8. Las principales
características de usar este método de acceso son la alta flexibilidad, asignación
rápida de la capacidad bajo demanda, priorización del tráfico, soporte de tráfico
en tiempo rea! y alta eficiencia con baja cabecera de trama19.
Para la administración del ancho de banda del cana! saíelita! se hace
indispensable utilizar un sistema DAMA, con lo cual se aprovecharía al máximo la
capacidad arrendada en el transponder de! satélite. Este método de acceso
permite una alta explotación de la capacidad satelital a fin de que el sistema
pueda servir a varias aplicaciones asociadas a la red VSAT. En este caso, a una
estación se le asignada el rol de master y ejecuta el control sobre las otras
estaciones, la estación master puede ser cambiada por otra fácilmente. Además,
a cualquiera de las otras estaciones se le puede dar el rol de backup de la
estación master para que tome el control inmediatamente después de que la
master falle. Cabe indicar que en este tipo de red, el operador puede definir
canales permanentes de una capacidad particular entre dos estaciones y redeftnir
la mínima garantía de la tasa de throughput de una estación.
El modulador del sistema debe ser diseñado para trabajar como un modulador de
ráfaga multi-portadora. Usando este modo la capacidad de toda la red puede ser
19 Se llega a esta conclusión analizando hojas de datos técnicos de equipos satelitales de diferentes marcasdisponibles actualmente en el mercado.
133
distribuida en varios canales. Con este concepto cada estación puede transmitir
en una o todas las portadoras, pero recibir información en una portadora que le
corresponde siempre a ella.
Como arquitectura estándar para el manejo de la red, que permita obtener el
máximo beneficio de la asignación dinámica de recursos, es necesario utilizar una
arquitectura que permita un alto throughput, integración de datos y voz así como
también una asignación de ancho de banda por demanda por lo que se
consideran Frame Relay o ATM útiles para tales propósitos.
Cada nodo de la red debe ser constituido con componentes idénticos y debe
consistir de los siguientes elementos:
a) Subsistema de multiplexación y conmutación (MSS): esta unidad permite
las siguientes funciones:
* Interfaces de nodo multiprotocolo y multiservicio para integrar todos
tos sistemas que posee cada nodo con los interfaces requeridos
como por ejemplo: TCP/IP, frame relay o ATM, X.25, voz/fax
(2W/4WE&M, ISDN, E1/T1).
• Multiplexación para todo el tráfico de voz y datos,
b) Subsistema VSAT: este subsistema debe consistir de una unidad interior
IDU (con conmutador y modem satelital) y una unidad exterior ODU (con
una antena y transceiver).
c) Subsistema Administrador de red (NMS): la estación NMS consiste de un
computador, pantallas de estado e impresoras, provee moniíoreo y control
de la operación de la red satelital y todos sus componentes.
En cuanto a los servicios en cada una de las estaciones, se considera que se
dispone de los elementos que se establecen en el anexo A, es decir que en peor
de los casos se tendrá en cada estación: terminales lAT (Terminal que se utiliza
para visualizar e ingreasar información para el servicio fijo aeronáutico), aparatos
telefónicos para el servicio oral ATS (Servicio de Tránsito Aéreo), equipo de radio
134
VHF para el servicio móvil aeronáutico, pantallas de visualización de la
información radar, centrales telefónicas para comunicación administrativa, un
conjunto de computadores para realizar monitoreo de todos los servicios y una
red de computadores con sus respectivos servidores que constituyen la parte de
informática dé cada estación.
3.9.1 DIMENSIONAMIENTO DEL TRÁFICO DE VOZ
Para el dimensionamiento del tráfico de voz se lo va ha realizar por separado,
primero se realizará el análisis de servicio de voz oral ATS y segundo se analizará
el trafico de voz administrativo.
3.9.1.1 Dimensionamiento dd tráfico oral ATS
Para realizar este análisis se debe disponer de información acerca de tos
requerimientos de tráfico (en Eriangs) y el grado de servicio deseado. Como los
abonados, que son las "fuentes de tráfico", inician generalmente sus pedidos de
comunicación casualmente y sin depender unos de otros, sosteniendo
conferencias de diferente duración, el número de líneas de salida ocupadas
simultáneamente estará fluctuando entre un valor permanente. No obstante,
pueden observarse ciertas regularidades periódicas, debidas por ejemplo, a las
temporadas o las estaciones del año, así como también diferencias entre los
distintos días de la semana. Como las instalaciones se las dimensiona siempre de
manera que se pueda cursar el tráfico incluso en las horas de mayor
aglomeración sin dificultad y a la satisfacción de los abonados, o sea, con la
calidad de tráfico prescrita, para todas ías tareas de planeamiento y
dimensionamiento se toma como referencia el tráfico telefónico en la hora
cargada de un día hábil normal.
Se puede suponer que la intensidad del tráfico se mantiene aproximadamente
constante durante las horas cargadas y que la cantidad de ocupaciones
simultáneas oscila sólo estadísticamente alrededor de su promedio.
135
Para e! caso de este servicio, se determina el número de líneas necesarias en
cada una de las estaciones para poder comunicarse, asumiendo un grado de
servicio del 1%.
En la tabla 3.4 se muestra cada una de las estaciones así como el tiempo medio
de ocupación, el número de ocupaciones ofrecidas en término medio en la unidad
de tiempo, la oferta de tranco y el número de troncales necesarias para cubrir tal
requerimiento.Tabla 3.4. Cálculo del número de canales de voz para el servicio oral ATS
12
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
ESTACIÓN
MONJAS
QUITO
CUENCA
LATACUNGA
ESMERALDAS
EDIFICIO FAE
SAN CRISTÓBAL
BALTRA
IBARRA
SALINAS
RIOBAMBA
AMBATO
QUEVEDO
STO. DOMINGO
TULCAN
GUAYAQUIL
MÁCHALA
MACARÁ
LOJA
MANTA '
PORTOVIHO
NUEVA LOJA
TRANSPORTABLE
SHELL-MERA
Tm
(tiempo medio de
ocupación)
150seg,
180seg,
150seg.
150seg.
150seg
1 50 seg
150seg.
1 50 seg.
150 seg.
150 seg
1 50 seg.
150 seg.
150 seg
150 seg
150 seg.
180 seg.
150 seg.
150 seg
150 seg
150 seg
150 seg
150 seg
150 seg
CA
(número de
ocupaciones
ofrecidas)
16ocup./hora
16ocup/hora
1 0 ocup/hora
1 0 ocup./hora
5 ocup./hora
2 ocup./hora
3 ocup./hora
3 ocup./hora
3 ocup./hora
5ocup,/hora
3 ocup./hora
3 ocup./hora
2 ocup./hora
2 ocup./hora
3 ocup./hora
1 6 ocup/hora
3 ocup./hora
2 ocup./hora
2 ocup./hora
5 ocup./hora
2 ocup./hora
2 ocup./hora
2 ocup./hora
A
(oferta de
tráfico
0.67 Er.
0.67 Er.
0.41 Er.
0.41 Er.
0.20 Er.
0.08 Er
0.1 3 Er.
0.1 3 Er.
0.1 3 Er.
0.20 Er.
0.1 3 Er.
0.1 3 Er.
0.08 Er
0.08 Er
0.1 3 Er.
0.67 Er.
0.1 3 Er.
0.08 Er
0.08 Er
020 Er.
0.08 Er
0.08 Er
0.08 Er
Grado de
servicio
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
Número de
troncales
4
4
4
3
3
2
2
2
2
3
2
2
2
2
2
4
2
2
2
3
2
2
2
136
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
COCA
DAC
MACAS
GUALAQUIZA
SUCÚA
TENA
TIPUTINI
MONTALVO
BAHÍA
TAURA
PEDERNALES
TAISHA
150seg.
150seg
150seg.
150 seg
150seg
150seg
150 seg
150 seg
1 50 seg.
150seg
1 50 seg
150 seg
3 ocup./hora
5 ocup./hora
3 ocup./hora
2 ocup./hora
2 ocup./hora
2 ocup./hora
2 ocup./hora
2 ocup./hora
3 ocup./hora
2 ocup./hora
2 ocup./hora
2 ocup./hora
0.1 3 Er.
0.20 Er.
0.1 3 Er.
0.08 Er
0.08 Er
0.08 Er
0.08 Er
0.08 Er
0.1 3 Er.
0.08 Er
0.08 Er
0.08 Er
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
1%
TOTAL CANALES DE VOZ ATS
2
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
83
Teniendo definido el número de canales de voz para el servicio oral ATS en cada
una de las estaciones, se puede calcular el ancho de banda requerido para el total
de los canales de voz en cada nodo. Para lo cual se conoce que cada canal ATS
requiere una capacidad de 9,6 kbps, con lo cual se tiene la tabla 3.5.
Tabla 3.5. Total de AB para oral ATS en cada nodo.
ESTACIÓN
1
2
3
4
5
6
1
8
9
10
11
12
13
14
15
16
MONJAS
QUITO
CUENCA
LATACUNGA
ESMERALDAS
EDIFICIO FAE
SAN CRISTÓBAL
BALTRA
IBARRA
SALINAS
RIOBAMBA
AMBATO
QUEVEDO
STO. DOMINGO
TULCAN
GUAYAQUIL
Número de Troncales
4
4
4
3
3
2
2
2
2
3
2
2
2
2
2
4
Capacidad Ora! ATS
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9,6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
Total AB Oral ATS
38.4 kbps
38.4 kbps
38.4 kbps
28.8 kbps
28.8 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
28.8 kbps
19.2 kbps
19,2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
38.4 kbps
137
17
18
19
20
21
22
¿¿
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
MÁCHALA
MACARA
LOJA
MANTA
PORTOVIBO
NUEVA LOJA
TRANSPORTABLE
SHELL-MERA
COCA
DAC
MACAS
GUALAQUIZA
SUCUA
TENA
TIPUTINI
MONTALVO
BAHÍA
TAURA
PEDERNALES
TAISHA
2
2
2
3
2
2
2
2
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9,6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kfaps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
9.6 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
28.8 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
28.8 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19,2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19,2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19,2 kbps
3.9.1.2 Dimensionamiento del tráfico de voz Administrativo
En el caso del servicio de voz administrativo se tienen los puntos que se pueden
considerar principales como son: Monjas, Quito, Guayaquil, Latacunga, Manta,
Cuenca y DAC, donde se tiene un número mayor de personal con respecto al
resto de estaciones, se considera un promedio de 12 ocupaciones20 durante ía
hora cargada con un tiempo promedio de duración de llamada, que por motivos
de diseño se ha normalizado a 3 minutos por llamada promedio.
El grado de servicio o porcentaje de bloqueo que se quiere brindar a los usuarios
de) servicio será del 2%.
20 Valor tomado de estadísticas de tráfico realizadas por la DAC en todas las estaciones que pertenecen a lared
138
Para las demás estaciones se considera un promedio de ocupaciones de 6
llamadas en la hora pico, igual tiempo promedio de ocupación que las estaciones
anteriores se considera para el cálculo y un grado de servicio del 2%,
La tabla 3.6 muestra la manera de calcular el número de canales de voz en cada
uno de los nodos de la red.
Tabla 3.6. Cálculo del número de canales de voz administrativa.
12
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
ESTACIÓN
MONJAS
QUITO
CUENCA
LATACUNGA
ESMERALDAS
EDIFICIO FAE
SAN CRISTÓBAL
BALTRA
IBARRA
SAUNAS
RIOBAMBA
AMBATO
QUEVEDO
STO. DOMINGO
TULCAN
GUAYAQUIL
MÁCHALA
MACARA
LOJA
MANTA
PORTOVIEJO
NUEVA LOJA
TRANSPORTABLE
SHELL-MERA
COCA
Tm
(tiempo medio de
ocupación)
180seg.
180seg.
180seg,
180seg.
180seg.
180seg.
180seg.
180seg,
180seg.
180seg,
180seg,
180seg.
180seg,
180seg.
180seg.
18Qseg,
180seg.
180seg.
180seg.
180seg.
180seg.
180seg.
180seg,
180seg.
CA
(número de
ocupaciones
ofrecidas)
12ocup,/hora
1 2 ocup/hora
12 ocup/hora
12ocup,/hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
1 2 ocup/hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
12 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
A
(oferta de
tráfico
0.6 Er.
0.6 Er.
0.6 Er.
0.6 Er.
0.3 Er.
0.3 Er
0.3 Er.
0.3 Er.
0.3 Er.
0,3 Er.
0.3 Er.
0.3 Er.
0.3 Er
0.3 Er
0.3 Er.
0.6 Er.
0.3 Er.
0.3 Er
0.3 Er
0.6 Er.
0.3 Er
0.3 Er
0.3 Er
0.3 Er.
Grado de
servicio
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
Número de
troncales
3
3
3
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
2
2
2
3
2
2
2
2
139
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
DAC
MACAS
SUALAQUIZA
SUCUA
TENA
TIPUTINI
MONTALVO
BAHÍA
TAURA
PEDERNALES
TAISHA
180seg.
180seg.
1 80 seg.
180seg.
180 seg.
180 seg.
180 seg.
1 80 seg.
180 seg.
180 seg.
180 seg.
12 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
6 ocup./hora
0.6 Er,
0.3 Er,
0.3 Er
0,3 Er
0.3 Er
0.3 Er
0.3 Er
0.3 Er.
0.3 Er
0.3 Er
0.3 Er
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
TOTAL CANALES DE VOZ ADMINISTRATIVA
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
77
Definido el número de troncales de voz administrativa en las estaciones de la
RTA-EC, se puede calcular el ancho de banda requerido para el total de los
canales de voz administrativa en cada nodo, para lo cual de acuerdo a la tabla
3.2, se conoce que cada canal de voz con algoritmo de compresión ACELP a 4.8
kbps consume 6.26 kbps, con lo cual los resultados correspondientes se indican
en la tabla 3.7.
Tabla 3.7. Total de AB para oral ATS en cada nodo utilizando ACELP
ESTACIÓN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
MONJAS
QUITO
CUENCA
LATACUNGA
ESMERALDAS
EDIFICIO FAE
SAN CRISTÓBAL
BALTRA
IBARRA
SALINAS
RIOBAMBA
AMBATO
QUEVEDO
STO. DOMINGO
TULCÁN
Número de troncales
3
3
3
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
AB ACELP 4.8 kbps
6.26 kbps
626 kbps
6,26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
6,26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
Tota] A8 voz administrativa
18.78 kbps
18.78 kbps
18.78 kbps
18,78 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12. 52 kbps
12,52 kbps
12,52 kbps
12.52 kbps
12.52kfaps
12,52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
140
16
17
18
19
20
21
22
¿¿
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
GUAYAQUIL
MÁCHALA
MACARÁ
LOJA
MANTA
PORTOVISO
NUEVA LOJA
TRANSPORTABLE
SHELL-MERA
COCA
DAC
MACAS
GUALAQUIZA
SUCÚA
TENA
TiPUTINI
MONTALVO
BAHÍA
TAURA
PEDERNALES
TAISHA
3
2
2
2
3
2
2
2
2
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
6.26 kbps
6.26 kbps
6,26 kbps
6.26 kbps
6,26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
6,26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
6,26 kbps
6.26 kbps
6,26 kbps
6.26 kbps
6.26 kbps
6,26 kbps
6,26 kbps
6.26 kbps
18.78 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
18.78 kbps
12.52 kbps
12. 52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
18,78 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
El servicio móvií aeronáutico, es un servicio de voz cuyo requerimiento en cuanto
a capacidad se estableció en el capítulo anterior, por lo cual solamente se
presenta la tabla 3.8 en donde se presenta las estaciones de la red RTA-ECU y
su requerimiento de capacidad.
Tabla 3.8. Total de AB para el móvil aeronáutico en cada nodo
ESTACIÓN
1
2
3
4
5
6
7
8
MONJAS
QUITO
CUENCA
LATACUNGA
ESMERALDAS
EDIFICIO FAE
SAN CRISTÓAL
BALTRA
Total AB móvil aeronáutico
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16kbps
16 kbps
16 kbps
141
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
IBARRA
SALINAS
RIOBAMBA
AMBATO
QUEVEDO
STO. DOMINGO
TULCÁN
GUAYAQUIL
MÁCHALA
MACARÁ
LOJA
MANTA
PORTOVIBO
NUEVA LOJA
TRANSPORTABLE
SHELL-MERA
COCA
DAC
MACAS
GUALAQUIZA
SUCÚA
TENA
TIPUTM
MONTALVO
BAHÍA
TAURA
PEDERNALES
TAISHA
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kfaps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
16kbps
Un resumen del ancho de banda total requerido para lo que es comunicaciones
de voz se tiene en la tabla 3.9.Tabla 3.9, Total de AB para las comunicaciones de voz en cada nodo.
ESTACIÓH
1
2
3
4
MONJAS
QUITO
CUENCA
LATACUNGA
AB oral ATS
38.4 kbps
38,4 kbps
38.4 kbps
28.8 kbps
AB voz
administrativa
18.78 kbps
18.78 kbps
18.78 kbps
18.78 kbps
AB móvil aeronáutico
16kbps
16 kbps
16kbps
16kbps
Total AB voz
73.18 kbps
73.1 8 kbps
73,1 8 kbps
57.32 kbps
142
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
ESMERALDAS
EDIFICIO FAE
SAN CRISTÓBAL
BALTRA
IBARRA
SALINAS
RIOBAMBA
AMBATO
QUEVEDO
STO. DOMINGO
TULCÁN
GUAYAQUIL
MÁCHALA
MACARÁ
LO]A
MANTA
PORTOVIEJO
NUEVA LOJA
TRANSPORTABLE
SHELL-MERA
COCA
DAC
MACAS
GUALAQUIZA
SUCÚA
TENA
TIPUTINl
MONTALVO
BAHÍA
TAURA
PEDERNALES
TAISHA
28.8 kbps
19.2kbps
19,2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
28.8 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
38.4 kbps
19,2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
28.8 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
28.8 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19,2 kbps
19.2 kbps
19.2 kbps
19,2 kbps
19.2 kbps
12,52 kbps
12.52 kbps
12. 52 kbps
12,52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12,52 kbps
12,52 kbps
12.52 kbps
18.78 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
18.78 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12,52 kbps
12, 52 kbps
18,78 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
12. 52 kbps
12.52 kbps
12.52 kbps
16 kbps
16kbps
16 kbps
16 kbps
16kfaps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16kfaps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
1 6 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
16 kbps
TOTAL AB VOZ
57.32 kbps
31.72 kbps
47.72 kbps
47,72 kbps
47,72 kbps
57,32 kbps
47.72 kbps
47.72 kbps
47.72 kbps
47.72 kbps
47.72 kbps
73. 18 kbps
47,72 kbps
47,72 kbps
47.72 kbps
57.32 kbps
47.72 kbps
47.72 kbps
47,72 kbps
47.72 kbps
57.32 kbps
47.72 kbps
47.72 kbps
47.72 kbps
47.72 kbps
47,72 kbps
47.72 kbps
47.72 kbps
47,72 kbps
47.72 kbps
47.72 kbps
1804.04 kbps
3.92 DIMENSIONAMIENTO DEL TRAFICO DE DATOS
Para el tratamiento de datos se considera el Anexo A en donde se establecen los
requerimientos en cuanto a comunicaciones datos como son: mensajes AFTN,
143
moniíoreo de los llamados servicios de telecomunicaciones, monitoreo de ayudas
a la navegación aérea, transmisión de datos radar (trazas) y monitoreo radar que
están dentro de los servicios de vigilancia, y por último los eniaces de datos entre
los centro informáticos. En la tabla 3.10 que se presenta a continuación se
muestran los servicios y requerimientos de tráfico por nodo de la RTA-ECU.
Tabla 3,10. Servicios y requerimientos de tráfico de datos por nodo RTA-ECU.
Tipo de servicio
Vtx.
Radar
9,6 kbps
Monitoreoradar
9,6 kbps
Moniíoreoradioayudas
9,6 kbps
ProtocoloInterface
SerialRS232
SerialRS232
SerialRS232
AFTN
1,2 kbps 9,6 kbps(X.25)SerialRS232
Moniíoreotelecomunica.
9,6 kbps
Informática
64 kbps
Teleconf
64 kbps
SerialRS232
TCP/IP10 Base T
TCP/IP
Sitio/Nodo
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
MONJAS
QUITO
CUENCA
LATACUNGA
ESMERALDAS
EDIFICIO FAE
SANCRISTÓBAL
BALTRA
IBARRA
SALINAS
RIOBAMBA
AMBATO
QUEVEDO
STO. DOMINGO
TULCÁN
GUAYAQUIL
MÁCHALA
MACARÁ
L01A
MANTA
PORTOVIEJO
NUEVA LOJA
TRANSPORT.
SHELL-MERA
COCA
DAC
MACAS
GUALAQUEA
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2
2
2
1
1
0
1
1
0
1110
0
12
1
1
1
2
1
1
0
2
1
1
1
1
36
1
2
4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
10
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
10
0
0
1
0
0
110
1
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
10
0
0
10
0
0
0
0
10
0
144
29
30
31
32
33
34
35
35
SUCÚA
TENA
TIPUTINI
MONTALVO
BAHÍA
TAURA
PEDERNALES
TAISHA
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
11111111
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
11111111
0
0
0
0
0
0
0
0 .
RESUMEN DE REQUERIMIENTOS DE LA RED PARA SATISFACER LA DEMANDA DE TRAFICO
interfaces
circuitos
Enlaces transmisión
5
3
2
1
31
16
75
38
3
2
8
4
34
17
7
4
Tabla 3.11. Requerimientos de tráfico por servicio.
Tipo de servicio
Radar
Monitoreo radar
Monitoreo
radioayudas
AFTN
Monitoreo
telecomunica.
informática
Teleconferencia
Circuitos y enlaces
3
1
16
38 y 2
4
17
4
Vtx por servicio
(Kbps)
9.6
9.6
9.6
1.2 y 9.6
9.6
64
64
AB total (kbps)
28.8
9.6
153.6
45.6 y 19.2
38.4
1088
256
39
154
104
1344
3.93 CALCULO DE LA CAPACIDAD DE LA RED
En la tabla 3.12 se presenta un resumen de la capacidad real de cada estación de
la red RTA-ECU (Ver anexo C), esta información se la utilizará más adelante
cuando se establezcan los grupos de estaciones por portadora.Tabla 3.12. Ancho de Banda de cada estación.
ESTACIÓN
123456
MOMIASQUITOCUENCALATACUNGAESMERALDASEDIFICIO FAE
Tota) AB (Kbps)
301,98250,38232,38209,32132,1232,92
145
789101112131415161718192021222324252627282930313233343536
SAN CRISTÓBALBALTRAIBARRASALINASRIOBAMBAAMBATOQUEVEDOSTO. DOMINGOTULCANGUAYAQUILMÁCHALAMACARAL01AMANTAPORTOVIBONUEVA LOJATRANSPORTABLESHELL-MERACOCADACMACASGUALAQUEASUCUATENATIPUTINiMONTALVOBAHÍATAURAPEDERNALESTA1SHA
122,52122,52112,92132,12122,52122,52112,92112,92122,52259,98122,52122,52122,52224,92122,52122,52
10,8141,72122,52205,72122,52122,52112,92112,92112,92122,52122,521 12,92112,92112,92
Para el cálculo de la capacidad total de la red se consideran los valores
encontrados anteriormente para los servicios de voz y de datos, tomando en
cuenta que para el caso de redes DAMA con acceso TDMA se recomienda por
parte de los fabricantes de equipos que trabajan con esta tecnología tener una
capacidad de guarda de aproximadamente el 10% de la capacidad total requerida
para lo que es la cabecera de la trama y NMS21.
Con la capacidad total se puede dimensionar la cantidad de portadoras que se
necesitan para suplir las necesidades de la red y además calcular la cantidad de
potencia requerida en cada estación de la red RTA-ECU.
21NMS Network Management System. Sistema de Gestión de Red.
146
Tomando en cuenta estos los valores para los servicios de voz y datos se
presenta la tabla 3.13 en la que se detalla el cálculo de la capacidad total
requerida por la red.
Tabla 3.13. Cálculo de la capacidad total de la red RTA-ECU.
Servido
Servicio de comunicación de voz:
Servicios de comunicación de datos:
Total de trafico de la red para los servicios:
Cabecera y NMS
Mínima capacidad total de la red:
Tráfico neto
(Kbps)
1.805
1.641
3.446
345
3.792
Los fabricantes de equipos que trabajan con esta tecnología permiten la
utilización de hasta 8 portadoras para suplir los requerimientos totales de 3792
kbps de la red por lo que la distribución de capacidad requerida sería la siguiente:
Tabla 3.14. Distribución de la capacidad total en las portadoras.
Capacidad total de la red
Diseño
Portadora 1
Portadora 2
Portadoras
Portadora 4
Portadora 5
Portadora 6
Portadora 7
Portadora 8
6 portadoras
3972 kbps
662
662
662
662
662
662
Reserva
Reserva
3974
Nodos
6
6
6
6
6
6
——
36
Promedio taza de
datos (Kbps)
110,3
110,3
110,3
110,3
110,3
110,3
——
La subdivisión en grupos se realiza tomando en cuenta las siguientes
consideraciones:
• Se establecen como cabeceras de portadora 1-4 las estaciones
consideradas como de mayor importancia y que a su vez proveen de
mayor cantidad de tráfico como son: Quito, Guayaquil, Monjas, Cuenca.
147
• Para las portadoras 5-6, se establecen las estaciones de Manta y
Latacunga.
* Se considera para la asignación de estaciones en cada grupo
considerando el ancho de banda de cada estación que se establece en la
tabla 3.12, tratando de mantener un equilibrio en cuanto a capacidad en
cada grupo.
Por lo que el plan de distribución de nodos de la red tiene la siguiente forma:
Tabla 3.15. Plan de distribución de nodos.
Portadora 1
Quito
Esmeraldas
Ibarra
Loja
Shell -Mera
Tena
Portadora 2
Guayaquil
Salinas
Riobamba
Quevedo
Portovfejo
Ttpuftni
Portadora 3
Monjas
Edü. FAE
Ambato
Sto. Domingo
Nueva Loja
Montaivo
Portadora 4
Cuenca
Tutean
Transportable
Coca
DAC
Sucúa
Portadora 5
Manía
San Cristóbal
Máchate
Macas
Taura
Taisha
Portadora 6
Latacunga
Batirá
Macará
Gualaquiza
Pedernales
Bahía
3.9.4 CÁLCULO DEL DEMENSIONAMBENTO DE LA RED RTA-ECU
Existen muchos satélites disponibles en la Banda Ku o Banda C, con diferentes
parámetros de transmisión (Potencia, Ancho de banda, sensibilidad, etc.), con
diferentes tarifas por utilización y requisitos operacionales con diferentes
organismos reguladores. E! problema del cálculo del enlace consiste en los
parámetros dados por el satélite, el precio por la utilización de la potencia, el
ancho de banda y las restricciones operacionales aplicables para determinar lo
óptimo económicamente para el requerimiento de una red en particular. Para este
caso se realizarán dos cálculos, utilizando los satélites de INTELSAT22 IS - 805
debido a que su footprint cubre todo el territorio nacional en el haz de coberturahemisférica y se muestra como un íransponder de buena potencia, lo que implica
enlaces de alta calidad permitiendo disminuir los requerimientos de equipamiento
terreno y la consiguiente disminución en costos. Con la ayuda del programa
22 INTELSAT: Internacional Teleeommunications Saíellite Organizatíon.
148
computacional LST23 versión 4 que pertenece a INTELSAT y se to puede obtener
en forma libre desde la Internet
Para el cálculo del presupuesto satelita! utilizando dicho programa se debe partir
de las siguientes consideraciones:
• Disponibilidad o uptime del enlace: se define como el período de tiempo
durante el cual un enlace de comunicaciones se encuentra operativo dentro
de ciertos parámetros de calidad, definido fundamentalmente por la tasa de
BER. Para este caso se trabaja con una disponibilidad del 99.8 %
trabajando en banda C. Esto significa un período de indisponibilidad de
aproximadamente 17 horas en el año.
• Definición del peor caso: se refiere a la ventaja geográfica que tiene cada
estación respecto a su ubicación relativa a la curva de mayor ganancia. La
ventaja geográfica se obtiene del footprint del satélite, tanto para el enlace
de bajada como para el de subida. Su valor se expresa en dB. Para este
caso el punto de menor ventaja geográfica son las estaciones ubicada en
Galápagos, con un valor de 2,5 dB. Los demás puntos tienen un valor de 3
dB,
• Margen por lluvia: se ha definido considerando al Ecuador localizado en la
zona N del ITU, para una disponibilidad deseada del 99.8%, con lo que se
obtiene un margen por lluvia de subida igual a 1 dB y para el de bajada de
0.5 dB.
El cálculo del enlace para un equipo satelital siempre garantiza un mínimo Eb/No
para la peor condición, como función de la disponibilidad de la red. Este Eb/No
mínimo es el necesario para una tasa de errores BER de 10E-07. Los márgenes
adicionales necesarios deberán ser añadidos por sobre este valor, e incluye los
márgenes por lluvia, errores de apuntamiento, etc. Si por ejemplo se añade un
margen de 3 dB por lluvia, el enlace operará con una tasa mejor que 10E-1Q para
23 LST: Léase Transmisión. Plan Program, obtenerlo en la dirección www.intelsat.com
149
condición de cielo despejado.el valor de Eb/No para e! caso de la red RTA-ECUes de 8 dB24
Los límites de emisión fuera del haz de transmisión y recepción están definidos
por los diferentes organismos reguladores según el país donde se opere, la mayor
de las veces existirá otra limitación y el tamaño de la antena de transmisión quese utilice.
En el enlace de subida, se puede reducir la potencia de transmisión, utilizando
antenas de mayor diámetro, pues la ganancia es proporcional al diámetro de la
antena. También se consigue reducir la potencia de transmisión al utilizar antenas
tipo offset, en lugar de antenas con foco primario. Indiferente de la tasa de
transmisión de datos un tamaño de antena específico es necesario para lograr la
relación señal a ruido requerida para la demodulación de la portadora sateliíal.
Por esta razón en la banda C las antenas típicamente usadas con las de 2,4 m y
3,7m/3,8m de diámetro, dependiendo de la ventajas o desventajas del patrón de
radiación. Por consiguiente el tamaño de la antena para todos los sitios en la
solución propuesta se ha definido a 2.4 m de esta forma se aprovecha la
infraestructura actual existente.
Para el enlace de bajada, en recepción se consigue reducir el diámetro de las
antenas si se utiliza LNAs (Low Noise Amplifier) de menor temperatura de ruido,
pues de esta manera se mejora el G/T de Ja estación receptora.
El FEC a emplearse es un compromiso entre la potencia y el ancho de banda en
el transponder. Para bajas velocidades, menores a 32 Kbps, es común utilizar
FEC Vi por cuanto el ancho de banda ocupado por una portadora es un múltiplo
de 25 KHz y es mejor ocupar un mayor ancho de banda a fin de reducir la
potencia. Para velocidades mayores a 64 Kbps, es conveniente escoger un FEC
% a fin de ocupar menor ancho de banda en el transponder, pero obviamente serequiere una mayor potencia en el mismo.
24 Requerimiento de la DGAC para la relación. Eb/No.
150
Cuanto más portadoras se transmitan a través de un amplificador, mayor es el
backoff que se debe dejar como margen a fin de trabajar en la zona lineal, por lo
tanto pero es el aprovechamiento de potencia de un amplificador.
En lo posible se debe escoger un espacio físico para la instalación de la antena
que brinde protección (apantallamiento natural) contra las siguientes
interferencias:
1. Interferencia terrestre, que es la más crítica de todas las interferencias,
especialmente en la banda C.
2. Interferencia desde y hacia satélites adyacentes.
3. Interferencia entre las polarizaciones ortogonales.
El tipo de modulación se debe escoger aquel que tenga una mayor eficiencia
espectral y que brinde una mejor calidad y confiabilidad del sistema reflejado en la
calidad del mismo. La tabla 3.16 muestra la eficiencia espectral de algunos tipos
de modulación.Tabla 3.16. Eficiencia espectral de algunos tipos de modulación.
TIPO BE
MODULACIÓN
BPSK
QPSK
EFICIENCIA
ESPECTRAL
1
2
EFICIENCIA
PRÁCTICA
0.7-0.8
1.4-1.6
El ancho de banda de la portadora a levantarse es inversamente proporcional a
la eficiencia espectral. El tipo de modulación más empleado en enlaces satelitales
es QPSK, por lo que se escoge este tipo de modulación.
El cálculo satelital siempre se lo debe realizar para las peores condiciones, a fin
de tener un margen de seguridad al momento de realizar ios ajustes que pueden
ser necesarios al momento de su instalación y puesta en operación.
151
Es importante indicar que para e! caso de estaciones que levanten hasta cinco
portadoras, el backoff1 considerado debe ser igual a 3 dB. Si la misma estación
levanta hasta 10 portadoras se debe considerar un backoff igual a 6 dB.
El INTELSAT 805 está ubicado en la posición 304.5° E (AOR)2, y sus parámetros
principales se muestran en la tabla 3.17.
Tabla 3.17. Parámetros principales del INTELSAT 805
Transponders totales
Polarización
E.LR.P.
Frecuencia uplink
Frecuencia downünk
G/T típico
Rango SFD3
Banda C: 36
Banda C: Lineal
Beam Hemisférico: 3.7 hasta 41. 5 Dbw
Banda C: 5850 a 6650 MHz
Banda C: 3400 a 4200 MHz
Beam Hemisférico: -4.0 a -8,0 dB/°K
Banda C: -89.0 a-70.0 dBW/m2
El mapa de cobertura del satélite se muestra en la figura 3.14, la línea roja indica
la zona de interés. Además, se traía de un satélite relativamente nuevo, contando
con la capacidad libre suficiente y con precios convenientes.
Figura 3.14. Mapa de cobertura del INTELSAT 805
1 Backoff: de entrada salida, es la reducción de potencia a la entrada/salida del amplificador para obtener unaoperación lineal.2 AOR: Atlantic Ocean Región, una de las cuatro regiones de servicio de INTELSAT.3 SFD: densidad de flujo de saturación. Utilizado para definir la sensibilidad del transponder; corresponde ala densidad de flujo RF en uplink requerido en el satélite para saturar el transponder
152
Entre las estaciones se realiza e) cálculo de enlace o fink budget (Anexo D), el
cual se resume en la tabla 3.18.Tabla 3.18. Parámetros principales del cálculo para la estación menos favorecida.
Estación
Antena.
G/T
Tipo de portadora
Modulación
Information rate
FEC
Tamaño HPA requerido
para 6 portadoras
C/N total
San Cristóbal
2.4 m
23.9 dB/°K
DIGITAL
QPSK
662 idjps
%
6.5 W
4.7 dB
Quito
2.4 m
23.9 dB/°K
DIGITAL
QPSK
662 kbps
%
6.5 W
4.7 dB
El cálculo del ancho de banda satelital que es necesario arrendar es de 3.72 MHz,
utilizando una modulación QPSK y FEC %. La asignación de ancho de banda
para cada portadora se hace en sloís de 25 kHz, para asegurar balance de
potencia y ancho de banda del enlace, con lo que el ancho de banda requerido
para la red RTA-ECU es de 3.725 MHz. El costo de adquisición y de operación del
sistema diseñado se detalla más adelante en el capítulo 4.
r^
Za
aZ
Ilr^
r
153
CAPITULO IV
ANÁLISIS DE COSTOS REFERENCIALES DE LA REDRTA-ECU
4.1 INTRODUCCIÓN
El siguiente análisis tiene por objeto cuantificar los costos de los recursos de
VSAT aplicados a esta red de comunicaciones.
Para la estimación de ios costos se evalúan los recursos de hardware, software y
recursos sateliíales que deben considerarse en la determinación final del precio.
Al realizar el análisis de costos, se deben establecer los costos de inversión física
y de operación del proyecto, en términos totales. Los costos de inversión física
incluirán los gastos por construcción de la obra física, adquisición, transporte,
montaje y puesta en marcha de tos equipos y provisión de repuestos. Los costos
de operación comprenden los gastos totales de administración y mantenimiento
de la red, materiales, servicios, alquiler del ancho de banda, etc.
4.2 ESTUDIO DE COSTOS
Con el fin de desglosar los costos, la infraestructura involucrada ha sido dividida
en los siguientes rubros:
* Costos Fijos: Se ha considerado bajo este rubro a la infraestructura de
hardware (costos de inversión física), que constituye la base para el
funcionamiento de toda la red.
Se considera además que esta inversión se ha realizado una sola vez al inicio
de la operación y no se requiere invertir capital adicional en equipamientos
154
posteriores. Cabe anotar que no se hace constar los costos por software, ya
que estos vienen incluidos en e! costo del NMS.
• Costos Variables: En este rubro se incluye a la infraestructura adicional de que
se debe adquirir por sobre el equipamiento básico (costos fijos) para proveer
servicio al cliente.
» Costos Recurrentes: (Costos de operación) Corresponde a los pagos que la
empresa proveedora debe realizar periódicamente para proveer de servicio a
las estaciones remotas, dentro de estos pagos se incluyen licencias y ancho
de banda satelital. En la infraestructura VSAT estos costos se incrementan de
manera escalonada o discontinua según los criterios con que se implementen
las políticas de compartición de recursos.
4.3 COSTOS REFERENCIALES DE
TELECOMUNICACIONES RTA-ECU
LA RED DE
43.1 COSTOS FIJOS
La obra física constituye la preparación del sitio donde será instalada la antena
parabólica en cada una de las estaciones. Una vez escogido e} lugar, se deberá
contratar, de ser necesario la adecuación del sitio, lo que implica disponer del
espacto adecuado, instalaciones eléctricas, ductería para cables de 1F, instalación
de pararrayos cuando no se dispone. Para el caso de la red RTA-ECU, todas las
estaciones disponen de la infraestructura necesaria para que se pueda instalar sin
ningún inconveniente todo el equipamiento, por lo que no sería necesario realizar
ninguna adecuación.
Se considera adicíonalmente fa compra de todos los equipos necesarios para la
implementación de la red incluyendo ios gastos por transporte y montaje de la
equipos. El dimensionamiento de la red implica que la estaciones contarán con
similares configuraciones las cuales estarán conformadas pon
155
• Indoor Unit (IDU)
• Sistema de Multiplexación y conmutación
• Outdoor Unit (ODU)
Además se debe considerar la instalación de dos estaciones de gestión de red, en
donde una es la principal y la otra es el backup de la otra en caso de falla. Estas
estaciones se instalarán una en la estación Guayaquil y otra en la estación
Monjas, en donde la estación Monjas es la principal. Este sitio permitirá contar al
administrador de red con estadísticas de tráfico, monitorear la correcta operación
de las demás estaciones y realizar configuraciones de actualización remota. Los
costos unitarios se muestran en la tabla 4.1.
Tabla 4.1. Cosíos unitarios del equipamiento1.
ÍTEM
1
2
3
4
5
EQUIPO
Unidad RF20W
Indoor Unft
Power Box
Conjunto de cables 100 m.
Tarjeta de expansión V35
Subtotal
6 Estación NMS
COSTO UNITARIO USD
9,540
14.000
875
570
260
25.345
22.500
La estación NMS cuenta con la NMS Workstation (PC), NMS display, NMS printer,
cabina NMS.
El modelo de multiplexor dependerá del número de canales de voz que permite.
Debido a que la mayoría de las estaciones necesitan sobre los 5 canales de voz
se escogerá un multiplexor que cuente con más de 8 canales de voz.
El equipamiento en cada caso incluirá el multiplexor, las tarjetas de voz y el
cableado adecuado en cada caso. La configuración de estos equipos y la
1 Costos tomados del proveedor de equipos de comunicaciones APEQS-COTELLA.
156
conexión hacia las PBX de cada punto de la red, sale del alcance del presente
trabajo.En la tabla 4.2 se muestran los costos referenciales del equipamiento.
Tabla 4.2. Costos del equipamiento de multiplexión2.
ÍTEM
1
2
3
EQUIPO
Equipo multiplexor
Tarjeta de voz
Cable de datos
Subtotal
COSTO UNITARIO USD
4.300
995
100
5.395
Sobre la base de estos costos, se obtiene ios valores a invertirse para la compra
del equipamiento necesario en cada una de las estaciones. Cada remota a
implementarse estará formada por: unidad de RF 20 W, IDU, power box, conjunto
de cables 100 m, 2 tarjetas V35 ( una adicional que puede ser para crecimiento
futuro o como backup en cada estación) y el equipo multiplexor
La siguiente tabla resume los costos que implica cada una de las estaciones.
Tabla 4.3. Costo del equipamiento a utilizarse en cada una de las remotas.
ESTACIÓN
1
2
3
4
5
6
7
S
9
10
11
MONJAS
QUITO
CUENCA
LATAOJNGA
ESMERALDAS
EDIFICIO FAE
SAN CRISTÓBAL
BALTRA
IBARRA
SALINAS
RIOBAMBA
Unidad
RF
20W
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Indoor
.Unít
IDU
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Power
Box
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Corgunto
de
cables
100m
1
1
1
1
1
1
1
1 -
1
1
1
Tarjeta de
expansión
V35
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Estación
NMS
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Equipo
muítiplexor
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Tarjetas
de voz
8
8
8
7
6
5
5
5
5
6
5
Cable
de
datos
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Costo total por
estación
USD
60.565
37.965
37.965
36.970
35,975
34.980
34.980
34.980
34,980
35.975
34.980
! Costos tomados del proveedor de equipos de comunicaciones APEQS-COTELLA
157
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
AMBATO
QUEVEDO
STO, DOMINGO
TULCÁN
GUAYAQUIL
MÁCHALA
MACARÁ
LOJA
MANTA
PORTOVIBO
NUEVA LOJA
TRANSPORTABLE
SHELL-MERA
COCA
DAC
MACAS
GUALAQUIZA
SUCÚA
TENA
TIPUTINI
MONTALVO
BAHÍA
TAURA
PEDERNALES
TAISHA
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
11111
11111111111111111111
5
5
5
5
8
5
5
5
7
5
5
0
5
5
7
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Costo total del equipamiento
34,980
34.980
34.980
34.980
60,565
34.980
34,980
34.980
36.970
34.980
34.980
30.005
34,980
34.980
36.970
34.980
34,980
34.980
34.980
34.980
34.980
34.980
34.980
34.980
' 34.980
1 '31 9.405
En la tabla anterior se considera adicionalmente el costo del equipo NMS de
gestión. La necesidad de contar con un control centralizado, permitirá verificar el
correcto desempeño de la red global.
Es importante indicar que ta estación Monjas no posee actualmente una antena
de 2,4 m por lo cual se debe considerar la compra de una antena de dicho
diámetro. Este costo asciende a la cantidad de USD 6.500, con lo cual el costo
total del equipamiento asciende a:
158
Costo total de equipamiento: USD 1'325.905
La instalación de cada una de las estaciones tiene un costo estimado promedio de
USD 3.500 (costo referencial proporcionado por un proveedor local de
telecomunicaciones), por lo que el montaje de toda la red (36 estaciones) implica
un costo de: USD 126.000, en este valor promedio se considera costos de
transportación y gastos adicionales.
Costo fijo total: USD 1'451.905
43.2 COSTOS VARIABLES
En costos variables se consideran varios aspectos adicionales como son por
ejemplo: diferentes repuestos adicionales, accesorios, entrenamiento,
herramientas y equipo de pruebas, etc.
En la tabla 4.4 se presenta los costos referenciales de dichos elementos:
Tabla 4.4. Costos variables de equipamiento .
ÍTEM
1
2
3
4
DESCRIPCIÓN
Repuestos
Accesorios
Herramientas y equipos de prueba
Entrenamiento
Costo total
COSTO USD
118.747
100
14.160
108.000
241.007
433 COSTOS RECURRENTES
Para los costos de operación se debe considerar personal técnico que tendrá
como misión el mantener operativa la red, para el caso de la red RTA-ECU, las
1 Costos tomados del proveedor de equipos de comunicaciones APEQS-COTELLA
159
personas encargadas de. Mantenimiento serán empleados técnicos de ia DGAC,
por lo cual no percibirán sueldo adicional.
Para operar la red, se deberá alquilar un ancho de banda satelital, el cual se ha
obtenido al realizar el dimensionamiento de la red.
En este caso se necesita 3,725 MHz. Considerando que se utilizará el INTELSAT
805, se ha asumido el costo que consta en el libro oficial de tarifas, el cual indica
un valor de USD 58.600 anuales por cada MHz.
Costo alquiler Ancho de Banda Satelital mensual: USD 18,190,42
4.4 COSTOS TOTALES BE LA RED DE TELECOMUNICACIONES
RTA-ECU
En resumen, los costos para la implementación de la red RTA-ECU serán:
Tabla 4.5. Resumen de la inversión inicial necesaria para la red RTA-ECU
ÍTEM
1
2
3
DESCRIPCIÓN
Equipamiento de la red
instalación
Costos variables de equipamiento
CANTIDAD
36 estaciones
36 estaciones
Tabla 4.4
TOTAL
TOTAL USD
1 '325.905
126.000
241.007
1*692.912
Los resultados obtenidos en este análisis de costos referenciales indican que la
inversión inicial es significativa pero es importante indicar que se obtiene una red
de telecomunicaciones actualizada que proporciona transmisión de información
confiable y además proporciona un sistema compatible con otras redes y de fácil
crecimiento. Todos los valores expuestos en este capítulo se tomaron de
referencia de un fabricante de equipo saíelital que mejor se ajusta a los
requerimientos del sistema diseñado.
160
CAPITULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
• La comunicación por satélite ofrece una cobertura de amplio alcance a través
de las fronteras, dentro del footprint del satélite. Es flexible para
modificaciones de su configuración, tal como ancho de banda, interfaces y
velocidad de transmisión de datos.
• Los costos del segmento espacial no dependen de la distancia entre las
estaciones remotas dentro del área de cobertura. Por consiguiente, los costos
de la transmisión de datos son independientes de las distancias y de las tasas
de las compañías operadoras del país.
• La tecnología VSAT permite a un usuario proporcionar servicios a un costo
eficiente donde los servicios terrestres no son fácilmente accesibles o fiables.
VSAT utiliza una antena pequeña y proporciona conexiones del mulíi-camino
con cualquier parte en el mundo. Además proporciona una disponibilidad
garantizada que excede el 99.95% para comunicaciones de datos, voz, etc.,
con un BER de 10"8.
• En un sistema de red completamente mallado, las estaciones se comunican
directamente entre sí. Esto ofrece un menor retardo y unos mejores tiempos
de respuesta, ya que solamente es necesario un único salto satelital entre
cualesquiera dos estaciones de la red. En una red VSAT con topología en
malla desaparece un punto de falla como es la estación central (Hub)
necesaria en redes con topología estrella, lo que implica ahorro económico
para el cliente
Esta red proporciona una asignación dinámica del ancho de banda, para
integrar la tecnología de redes informáticas y entornos de telefonía.
161
• Esta red ofrece una alta capacidad de transmisión en el área de cobertura de
interés, y está diseñada para una amplia gama de aplicaciones de datos, voz,
multimedia.
• Las técnicas de acceso son importantes como se ha visto debido a que
permiten ahorrar dinero por la eficacia en la optimización de la utilización del
ancho de banda del satélite, ya que el costo del segmento satelital es
demasiado alto por consumo de potencia o de ancho de banda.
• Por otro lado los métodos de acceso al satélite son los que posibilitan la
comunicación de estaciones geográficamente dispersas de manera simultánea
a través de un solo satélite.
• La arquitectura TDMA asigna automáticamente un pool de ancho de banda, de
acuerdo con las necesidades de cada emplazamiento. El cliente puede
desplazar o agregar terminales y centrales telefónicas PBX sin tener que
rediseñar la red.
• Debido a que múltiples aplicaciones comparten el mismo ancho de banda,
éste se aprovecha de forma muy eficaz, gracias al multiplexado estadístico,
• La transmisión en redes VSAT es optimizado debido a que el protocolo
utilizado es de capa dos con baja cabecera lo que produce un tiiroughput de
datos de usuario bastante alto.
• Las redes satelitales VSAT a más de presentar ventajas como su
independencia geográfica, facilidad de instalación, alta confíabilidad, tienen en
su bajo costo ta principal diferencia con otros sistemas de comunicación, ya
que hace uso de las ventajas de las economías de escala ya que permiten
distribuir los costos de ancho de banda satelital y de infraestructura del sitio
central entre todos los usuarios de la red.
162
Este diseño proporciona una solución de comunicación orientada al futuro y
rentable con una alta funcionalidad y alto rendimiento.
Mediante la solución planteada se logra integrar todos los servicios
aeronáuticos necesarios para el normal desenvolvimiento de las
operaciones aéreas dentro del territorio nacional.
Con la red RTA-ECU diseñada se provee al Ecuador de una red de
telecomunicaciones de última generación, con lo cual el país se coloca en
sitiales privilegiados en cuanto a seguridad, disponibilidad de las
comunicaciones aérea en Latinoamérica.
Se establecen estaciones idénticas excepto por el número de tarjetas
procesadoras de voz, que se disponen según los cálculos de tráfico
realizados al dimensionar el sistema.
Con el desarrollo de este trabajo se analizaron las comunicaciones
aeronáuticas, los diferentes tipos de servicios y además las aplicaciones de
los adelantos tecnológicos en cuanto a comunicaciones saíelitaies, con el
fin de disponer de una red satelital aeronáutica para voz, datos y video.
« Finalmente se espera haber contribuido con el planteamiento de este
proyecto, que lejos de tener un análisis teórico puro con base al análisis de
fórmulas matemáticas, ha perseguido dar a conocer sobre los servicios y
soluciones con las que puede contar un usuario interesado en intercambiar
información. Por esta razón recomendamos continuar con el apoyo a éste
tipo de proyectos prácticos que permiten situarnos en la realidad de un
entorno no explotado por la mayoría de universidades del país. Con esto lo
que se quiere decir es que las universidades y la empresa privada deben
mantenerse en continua interacción.
163
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[1.16]
737.
[1.17]
737.
[1.18]
738.
T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 28
T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 28
T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 28
T. Pratt, C. W. Bostian, Saíeflite Communications, Pgs: 28
T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 28
T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 28
T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 28
Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
167
[1.19] Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
738.
[1.20] Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
739.
[1.21] Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
739.
{1.22] Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
740.
[1.23] Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
740.
[1.24] Tomasi, Wayne, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Pgs:
744.
[1.25] Programa de Postgrado en Sistemas y Redes de Comunicaciones,
Comunicaciones por Satélite, Dr. Miguel Calvo Ramón, Departamento de
Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones, Pgs: 89.
[1.26] Programa de Postgrado en Sistemas y Redes de Comunicaciones,
Comunicaciones por Satélite, Dr. Miguel Calvo Ramón, Departamento de
Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones, Pgs: 90.
[1.27] Programa de Postgrado en Sistemas y Redes de Comunicaciones,
Comunicaciones por Satélite, Dr. Miguel Calvo Ramón, Departamento de
Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones, Pgs: 90.
[1.28] T. Pratt, C. W. Bostian, Sateilite Communications, Pgs: 193.
[1.29] T. Pratt, C. W. Bostian, Sateilite Communications, Pgs: 194.
[1.30] T. Pratt, C. W. Bostian, Sateilite Communications, Pgs: 194.
[1.31] T. Pratt, C. W. Bostian, Sateilite Communications, Pgs: 194.
[1.32] T. Pratt, C. W. Bostian, Sateilite Communications, Pgs: 194.
[1.33] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 195.
[1.34] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 195,
[1.35] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 196.
[1.36] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 196.
[1.37] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 196.
[1.38] T. Pratt, C, W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 196.
168
• [1.39] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 196.
» [1.40] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 197.
» [1.41] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 197.
• [1.42] T. Pratt, C. W. Bostian, Saíellite Communications, Pgs: 197.
• [1.43] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 197.
• [1.44] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 199.
• [1.45] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 199.
• [1.46] T. Pratt, C. W. Bostian, Sateliite Communications, Pgs: 202.
• [1.47] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 202.
• [1.48] T. Pratt, C. W. Bostian, Saíeílite Communications, Pgs: 202.
• [1.49] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 202.
• [1.50] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellíte Communications, Pgs: 202.
• [1.51] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 203.
• [1.52] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 203.
• [1.53] T. Pratt, C. W. Bostian, Satellite Communications, Pgs: 203.
REQUERIMIENTOS DE LA RED RTA-ECU
La red de Telecomunicaciones Aeronáuticas del Ecuador (RTA-ECU) debe
soportar diferentes servicios, a los que se les clasifica de la siguiente manera:
• Servicios de Telecomunicaciones: En esta clase de servicios se encuentran
inmersos el servicio fijo aeronáutico, los circuitos orales ATS y el servicio
móvil aeronáutico
• Servicio de Navegación Aérea: Monttoreo de ayudas a la navegación aérea
(VOR, DME, 1LS, etc.)
• Servicio de Vigilancia: Transmisión de datos radar.
• Servicio Administrativo: Telefonía administrativa entre las diferentes
dependencias de la DAC y enlaces de datos entre los centros informáticos
existentes.
En el gráfico que se muestra a continuación se detalla los diferentes equipos
terminales en cada una de las estaciones, indicando la capacidad requerida para
el correcto desempeño de los servicios.
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GRADO DE SERVICIO0.007
0.007050.126000.396640.777291.23621.75312.31492.91253.53954.19114.86375.55436.26076.98117.7139J8.46799.21199.975110.74711.52612.31213.10513.90414.70915.51916.33417.15317.97718.80519.63720.47321.31222.15523.00123.84924.70125.55626.41327.27228.13428.99929.8663.73431.60532.47833.35334.23035.10835.98836.87037.75438.639
0.0080,008060.135320.417570.810291.23101.80932.38202.99023.62744.28894.97095.67086.33637.11547.85688.60929.371410.14310.92211.70912,50313.30314.11014.92215.73916.56117.38718.21819.05319.89120.73421.58022.42923.28124.13624.99425.85426,71827.58328.45129.32230.19431.06931.94632.82433.70534.58735.47136.35737.24538.13439.024
0.0090.009080.144160.437110.840851.32231.86102.44373.06153.70804.37845.06915.77746.50117.23827.98748.74749.617110.2%11.08211.87612.67713.48414.29715.11615.93916.76817.60118.43819.27920.12320.97221.82322.67823.53624.39725.26126.12726.99627.86728.74129.61630.49431.37432.25633.14034.02634.91335.80336,69437.58638.48039.376
0.010.010100.152590.455490.869421,36081.90902.50093.12763.78254.46125.15995.87606.60727.35178.10808.87509.651610.43711.23012.03112.83813.65114.47015.29516.12516.95917.79718.64019.48720.33721.19122.04822.90923.77224.63825.50726.36827.25228.12929.00729.88830.77131.65632.54333.43234.32235.21536.10937.00437.90138.80039.700
0,020.020410.223470.602211.09231.65712.27592.93543.62714.34475.08405.84156.61477.40158,20039.00969.828410.65611.49112.33313.18214.03614.89615.76116.63117.50518.38319.26520.15021.03921.93222,82723.72524.62625.52926.43527.34328.25429.16530.08130.99731.91632.63633.75834.68235.60736.53437,46238.39239.32340.25541.18942.124
0.030.030930.281550.715131.25891.87522.54313.24973.98654.74795.52946.32807.14107.96678.80359.650010.50511.36812.23813.11513.99714.88515.77816.67517.57718.48319.39220.30521.22122.14023.06223.98724.91425.84426.77627.71128.64729.58530.52631.46832.41233.35734.30535.25336.20337.15538.10838.06240.01840.97541.97342.89243.852
0.050.052630.381320.899401.52462.21852.96033.73734.54305.37026.21577.07647.95018.33499.729510.53311.54412.46113.33514.31515.24916.18917.13218.08019.03119.98520.94321.90422.86723.83324.80225.77326.74627.72126.69829.67730.65731.64032.62433.60934.59635.58436.57437.56133.55733.55040.54541.54042.53743.53444.53345.53346.533
0.10.111110.595431.27082.04542,88113.75844.66625.59716.54647.51068.48719.474010.47011.47312.48413.50014.52215.54816.57917.61318.65119.69220.73721.78422.83323.88524.93925.99527.05328.11329.17430.23731.30132.36733.43434.50335.57236.64337.71538.78739.86140.93642.01143.08844.16545.24346,32247.40148.48149.56250.64451.726
0.20,250001.00001.92992.94524.01045.10866.23027.36923.52179.635010.85712.03613.22214.41315.60816.80718.01019.21620.42421.63522.84824.06425.28126.49927.72028,94130.16431.38832.61433.84035.06736.29537.52438.75439.98541.21642.44443.68044.91346.14747.38148.61649.85151.08652.32253.55954.79656,03357.27058.50859.74660.985
0.40.666672.00003.47985.02106,5955
8.19079.799811,41913.04514.67716.31417.95419.59821.24322.89124.54126.19227.84429.49831.15232.80834.46436.12137.77939.43741.09642.75544.41446.07447.73549.39551.05652.71854.37956.04157.70359.36561.02862.02864.35365,01667.679
69.34271.00672.63974.23375.99777.66079.32480.98882.65284.317
53545556575859 J60^6162636465
39.52640.41441.30342.19443.08743.98044.87545.77146.66947.567^48.46749.96850.270
39.91640.81041.70542.60143.49944.39845.29846.19947.10248.00548.91049.81650.723
40.27341.17142.07142.97243.87544.77845.68346.58947,49748.40549.31450.22551.137
40.60241.505
L42.40943,31544.22244.13046.03946.95047.86148.77449.68850.50351.518
43.06043.99744.93645.87546.81647,75248.70049.64450.58951.53452.48153.42854.376
44.81345.77646.73947.70348.66949.63550.60250.57052.53953.50854.47855.45056.421
47.53948.53649.53950.54351.54852.55353.55954.56655.57356.58157.59058.59959.609
52.80853.89154.97556.05957.14458.22959.31560.40161.48862.57563.66364.75065.189
62.22463.46364.70265.94267.18168.42169.60270.902
J72.14373.38474.625
^5.86677.180
85.98137.64586.31090.97492.63994.30395.96897.63399.297100.96102.63104.29105.96
CAPACIDAD REQUERIDA REAL DE CADA UNA DE LASESTACIONES DE LA RED RTA-ECU
RA
COM
ot
A
MONJAS
^ SKÍÍ*j!MfíKK«5»¿fíí:í
IR, CCAM, BASE DE DATOS
QUITO fej °50 Kbp-
EROP. MARISCAL SUCRE
LATACUNGA
^f
M
AE
iw:íÍ!:íS;l?4K5:;3!:!í:Kí«
k"n ^00 Kbps
1EROP. LATACUNGA
ED1F. FAE
^asü&üsfelísiIDO CONJUNTO DE LAS FF.AA.
BALTRA
^EssSIííiiíriííiHíííilíSJ!:^1S
AEROP. SEYMOUR
SALINAS
"¡WSSíiSSKSffS©AEROP. ULP1ANO PAEZ
AMBATO
XiTOiiKWwñi»;»*;t nISíjS
AEROP. CHACHOÁN
STO.
DOMINGO
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AEROP. STO. DOMINGO
MÁCHALA
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s^S 10^ l hm
%
ROP. GNRAL. SERRANO
NUEVA
LOJA
^Sñ-Sí-a-IS-SJÍHüitS
N °3Kb -KE1
AEROP. LAGO AGRIO
TRANSPORTABLE
^1QUtTO-MONJAS-PRUEBAS
;
SHELL-MERA
^aiBisS^üB^StHfiSffl\EROP. RIO AMAZONAS
R
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A
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C
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260 Kbpa GUAYAQUIL ¡fe
ssSsSsiSmisssIaSlAEROP. SIMÓN BOLÍVAR
A
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-1 23 Kbps
;
H oo trKn-
CUENCA fe
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ESMERALDAS fc
" ^SsiíteísiiSffiSissSIROP. GNRAL.RIVADENEIRA
SAN feCRISTO'BAL míji iisi s ff aai ej
AEROP. SAN CRISTO'BAL
IBARRA fe
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RIOBAMBA j||
XISSIUS^SKSiftá\EROP. CHIMBORAZO
QUEVEDO fe
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TULCÁN ¡teUáí
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MACARA m
AEROP. J. M . VELASCO IBARRA
225 Kbps
A
LOJA ||jS
AEROP. CAMILO PONCE
MANTA m
l ^ leStsS^S^AEROP. ELOYALFARO
PORTOVIEJO S
Si SBíJggS5S¥flEROP. REALES TAMARINDOS
EDIFICO ADMINISTRATIVO
AEROP. GUALAQUZA
AEROP. TABHA
•206 Kbps-
123 Kbps-
113Kbps-
123 Kbps-
113Kbps-
113 Kbps-
R
T
A
U
-123 Kbps
-113Kbps
-113 Kbps
-123 Kbps
-113 Kbps
-123 Kbps
AEROP. FRANCISCODGORELLANA
A
HSM1SSÍON PLAN FORMAT FOR LEASED XPONDER RESOURCESt Support, INTELSAT, 3400 tetemattonaj Dr. NW, Washington D.C. 20008, USA
Party designated to submit plan)[•roposed Transmisión Plan For Le*s«d Transponder Capacity
3ENERAL INFORMATION
fcountry (transmit/receive)feeam type (transmit/receive)mJIL xponder center frequency•DA. xponder center frequencyIsateffite location•Satélite serieslAssumed adj. S/C spacingIXponder number (up/down)¡Service acüvaflon dateIDuration of serviceIsVO-L number
ILEASED XPONDER BE RESOURCEShable usedlnlESS 410iBandwidfte.i.r.p.
iFIuxdensityG/TGainstep
EÍS CHARACTERISnCS
TransmitE/SE/S ñameAntenna diameterVottage axial ratioPeak antenna gainSidelobe gain at(deg) 3E/S longitude (+ east, - west)E/S tetitude (+ north, - south)S/C pattem advantage at EVSTractóng (Yes/No)
Receive E/SE/S ñameAntenna diameterVoltage a»al ratioG/TofE/Sat4or11GHzE/S longitude (+ east, - west)E/S latitude (+ north, - soufh)S/C pattem advantage at E/STracking (Yes/No)Peak antenna gainSidelobe gain at(deg) 3
CARRfER CHARACTERISnCS
Caniertype numberCamertypeModutation techniqueDigital carríersInformation rateOvertieadData rate (Info -t- OH)FEC codingRS outer code
Hemi/Hemi5.90803.6830304.5VltlA
3.0
11.6
21.0-107.3
-8.0n/a
I5nk1
San Cristóbal2.400.7542.020.1
-89.6-1.52.0no
Quito2.40
1.5023.9
-78.5-0.12.0no
38.020.1
linkl
1DigitalQPSK
662.00.0
662.00.750
n/a
Iink2
—0.00-**
**
0.00.00.0-
—0.00
-0.00.00.00.0-*-*
*-*
Iínk2
2--
0.0n/a0.0
0.000n/a
Imk3
—0.00-**
**
0.00.00.0-
—0.00
-0.00.00.00.0-**
**
Iink3
3--
0.0n/a0.0
0.0000.000
Hnk4
—0.00. -
**
«*
0.00.00.0-
—0.00-
0.00.00.00.0-**
**
Iink4
4--
0.0n/a0.0
0.000n/a
UNFTS
GHzGHz
° E LongitudeV, VA, etc.,Deg.14/14, 24/24, etcd/m/yrDays, Morrths, orYrs
MHz
dBWdBW/m2dB/KHigh, Low, etc.,
Iink5
0.00 meters
** dBi** dBi
0.0 degrees0.0 degrees0.0 dB- (Yes/No)
0.00 meters
0.0 dB/K0.0 degrees0.0 degrees0.0 dB- (Yes/No)
** dBi (For Intersystem** dBi (coordination)
Krik 5
5- Digftal, SCPC, etc.
- FM, QPSK, etc.
0.0 kbits/sn/a kbfe/s0.0 kbits/s
0.000 0.5, 0.75, etc.n/a
Fite:CALCUL~1 .BWB
iTransmission ratelAnatog carriersiMuffichannel r.m.s deviation
|No. of channels per carrier
I Peak test-tone deviation
I Companding advantage
I Weighting plus emphasis
I EDF of unmodutated TV carrier
I Acfivtty factor {if volce-activaíed)
I Máximum baseband frequency
I Type of TV system
Carrier's atocated bandwidth
Carrier's noise bandwidth
REQU1RED ON PER CARRIER
1 Carrier type
| Carr size (kbit/s (dig), MHz (FM))
C/N ihreshold
i Eb/No threshotd ftnfo+OH)
U/L rain margal
D/L rain margin
No. of assigned carners per fink
PER CARRIER U/L AND D/L efrp (cír-sky)
Transmit E/S etevation angle
U/L e.i.r.p. per carrier
Path loss at U/L frequency
Gain of 1 m2 antennaU/L rain loss
Per carrier FD anwig at S/C
S/C pattem advantage at E/S
Per carr BE FD arriving at S/C
Xponder BE SFD
Per carrier ínput back-offXponder TWT I/O diff erence
Per carrier output backoff
Xponder BE saturaron eirp
D/L BE etrp per carrier
UNK BUDGETS (ctear-sky)
U/LC/TPerCarriar
Per carrier U/L e.i.r.p.Path loss at U/L frequency
SatelfiteG/TatBES/C pattem advantage at E/S
U/L rain loss
C/T up, therma!
HPAlMatE/SelevstionangfeC/T E/S HPA-IM per carrier
Satélite TWTABíat BEC/T TWTA1M per carrier
D/L C/T ptr Cwrier (de$-sky)Receive E/S eJevation anglePer carrier D/L BE e.i.r.p.
S/C pattem advantage at E/S
Path loss at D/L frequency
E/S G/T at D/L frequency
D/L rain toss
882.7 0.0 0.0 0.0 0.0 kbte/s
n/art/a
n/an/an/an/a
100.0
n/an/a
0.6179
0.4413
Hnk 1
Digital662.00
4.08.00.51.0
1
50.345.1
199.336,9
0.0-117.3
2.0-115.3
-89.0-26.3
1.8-24.537.513.0
45.1199.3
-8.02.00.0
-160.2
11.6
-159.0
-21.0-158.6
63.113.02.0
195.023.20.0
0.0000
0.00000.0000
n/a0.0000
0.0000
n/a0.0000
n/a0.0000
0.0000
Iink2
-0.00
0.00.00.00.0
0
10.00.00.0
36.90.0
36.90.0
36.90.0
36.91.8
38.70.0n/a
0.00.00.00.00.00.0
n/a0.0
n/a0.0
10.0n/a0.00.0Ú.O0.0
0.0000
0.0000
0.0000
n/a0.0000
0.0000
n/a0.0000
n/a0.0000
0.0000
Hnk 3
-
0.000.00.00.00.0
0
10.00.00.0
36.90.0
36.90.0
36.90.0
36.9
1.838.70.0n/a
0.00.00.00.0
0.00.0
n/a0.0
n/a0.0
10.0n/a0.00.00.00.0
0.00000.0000
0.0000
n/a0.00000.0000
n/a0.0000
n/a0.0000
0.0000
Hnk 4
—0.000.00.00.00.0
0
10.00.00.0
36.90.0
36.90.0
36,90.0
36.91.8
38.70.0n/a
0.00.00.00.00.00.0
n/a0.0
n/a0.0
10.0n/a0.00.00.00.0
0.0000 MHz
0.0000 -
0.0000 MHz
n/a dB0.0000 dB
0.0000 MHz
n/a %0.0000 MHz
n/a NTSC.B-MAC.etc.,
0.0000 MHz
0.0000 MHz
ItnkS_
0.00 -
0.0 d8
0.0 dB
0.0 dB
0.0 dB
0 -
10.0 degrees
0.0 dBW
0.0 dB
36.9 dBi/rn2
0.0 dB
36.9 dBW/m2
0.0 dB
36.9 dBW7m2
0.0 dBW/m236.9 dS
1.8 dB
38.7 dB
0.0 dBW
n/a dBW
0.0 dBW
0.0 dB
0.0 dB/K
0.0 dB
0.0 dB
0.0 dBW/K
n/a dBW/4kHz
0.0 dBW/K
n/a dBWAikHz0.0 dBW/K
10.0 degreesn/a dBW
0.0 dB
0.0 dB
0.0 dB/K
0.0 dB
File:CALCUL~1.BWB
2/T down, thermal
2/T co-channel interf., total
(Total OT, CJN and EWNo (ctr-sky)
;/T total per carrier.largín for ASI & terrestrial interf.
|Other losses (tracking, etc)D/T available per carrier
iBotemanifs constarttiReceiver noise bandwkfthIc/N total (dear-sky)JEb/No total (ctear-sky)Is/N (Analog)
I BS OFF-AX1S eirp DENSITY UM1T
ITransmrt antenna diameterI Per oarrler U/L e.Lr.p.I Energy cfispersalI Conversión to 4 kHzI Peak antenna gakiPower at antenna feed
I Antenna sidelobe gatn at 3U/L e.i.r.p. density at 3Off-axis eirp limit at 3MarginSTD Gx E/S ON-AX1S alr.p. UMIT
Per carrier U/L e.i_r.p. densftyGx U/L e.i.r.p. dertstty limitMargin
MÁXIMUM PFD ATTHE EARTH'S SURFACE
I Per carrier D/L BE eirp| Assumed angle of arriva!Pattem advantage at angte of arrivEnergy diversa!Conversión to per 4 kHzeirp densHy per 4 kHzPath loss toward angte of arrivalGain of 1 mA2 antennaPFD arriving at 1he earih's surfaceITU Radio Reg. limit (RR28)Margin
TOTAL XPONDER RESOURCE USAGETotal Fto Denwty ArrivfegatS/CPer carr BE FD arriving at S/CNo. of active carriersTotal FD at S/C per carr type
GRANO TOTALTotal FD arriving atine S/CTotal BE FD avafebleMargin
Total BE eirp UtJlizedPer carrier BE ejj-.p.No. of active carriersTotal BE eirp per carrier type
GRANO TOTALTotal elr.p. utiüzed
-156.8
20.8
-151.4
-165.0
1.5
0.9
-167.5-228.6
56.4
4.7
2.9
n/a
2.4
45.1
0.4420.43
42.0
-17.320.1
2.8
20.1
17.3
24.737.713.0
13.0
5.0
3.0
0.4420.43
.4
196.0
32.8
-167.7-152.0
15.7
-115.3
1.0
-115.3
-115.3-107.3
8.0
13.01.0
13.0
0.0
20.80.0
0.0
1.5
0.9
-2.4
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.00
0.00
**
0.0
**
0.0
20.1n/a
0.0
31.9
n/a
n/a5.03.0
0.00
0.003.0
0.0
0.0
3.0
n/a
n/a
36.9
0.0
0.0
n/a
0.0
0.0
0.0
20.8
0.0
0.0
1.5
0.9
-2.40.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.00
0.00
**
0.0**
0.0
20.1n/a
0.0
31.9n/a
n/a5.03.0
0.000.003.0
0.0
0.0
3.0
n/an/a
36.9
0.00.0
n/a0.00.0
0.0
20.80.0
0.0
1.5
0.9
-2.40.00.0
0.00.0
0.0
0.0
0.0
0.00
0.00**
0.0**
0.0
20.1n/a
0.0
31.9
n/a
n/a5.03.0
0.00
0.003.0
0.0
0.0
3.0
n/an/a
36.9
0.0
0.0
n/a
0.0
0.0
0.0 dBW/K
20.8 dB
0.0 dBW/K
0.0 dBW/K1.5 dB0.9 dB
-2.4 dBW/K0.0 dBW/K-Hz
0.0 dB-Hz0.0 dB0.0 dB
0.0 dB
0.0 meters0.0 dBW
0.00 MHz
0.00 dB** dBi
0.0 dBW/4kHz** dBi
0.0 dBW/4kHz20.1 dBW/4kHz
n/a dB
0.0 dBW/4kHz31.9 dBW/4kHz
n/a dB
n/a dBW5.0 degrees
3.0 dB
0.00 kHz or MHz0.00 dB
3.0 dBW/4kHz0.0 dB0.0 dBym23.0 dBW/m2/4kHz
n/a dBW/m2/4kHzn/a dB
36.9 dBW/m20.0 -0.0 dBW/m2
dBW/m2dBW/m2dB
n/a dBW0.0 -
0.0 dBW
13.00 dBWFüe:CALCUL~1 .BWB
Total elr.p. avaflaWe
Margin
TotaJ xpomter Bandwtóth Utfflzsd
i Allocated bandwidtíl per carrier
No. of assigned carriers
I Total bandwidth per carrier type
I GRANDTOTAL
Total bandwidth Utfeed
Total bandwidth avaflable
Margin
CARWER FREQUENCY PLAN (OpttofiaJ)
Carrier Carrier Carrier
No. Type Type #
20.98
8.00
0.6179
1
0.6179
0.621.601.00
U/LFreq
(MHz)
123456
Cband*
O
O
O
O
O
O
O
O
0.0000
O
0.0000
0.0000
O
0.0000
0.0000
o0.0000
dBW
dB
0.0000 MHz
O -
0.0000 MHz
MHz
MHz
MHz
n Cband*
* Band of carriers
0.000.000.000.000.000.000.000.00 (Beginning freq)
O.OO(Endfreq)
0.00 (Beginning freq)
0.00 (End freq)
Re:CALCUL~1 .BWB