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CSC 490: REDES INALÁMBRICAS AUTOR: MICHAEL CHARLES Comunicaciones por Satélite

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CSC 490:

REDES INALÁMBRICAS

AUTOR:

MICHAEL CHARLES

Comunicaciones por Satélite

VISIÓN DE CONJUNTO

Bases de Satélites

Tipos de satélites

asignación de capacidad

CONCEPTOS BÁSICOS:

¿cómo trabajan los satélites?

Dos estaciones en la Tierra que quieren comunicarse a través de emisiones de radio, pero están demasiado lejos para utilizar los medios convencionales.

Las dos estaciones pueden usar un satélite como una estación de retransmisión para su comunicación

Una estación de tierra envía una transmisión al satélite. Esto se conoce como un enlace ascendente.

El transponedor de satélite convierte la señal y la envía a la segunda estación en tierra. Esto se conoce como un enlace descendente.

FUNDAMENTOS: LAS VENTAJAS DE

LOS SATÉLITES

Las ventajas de la comunicación vía satélite a

través de la comunicación terrestre son:

El área de cobertura de un satélite es muy superior

al de un sistema terrestre.

el costo de transmisión de un satélite es

independiente de la distancia desde el centro de la

zona de cobertura.

un satélite para comunicaciones por satélite es muy

preciso.

los anchos de banda más altos están disponibles

para su uso.

FUNDAMENTOS: LAS DESVENTAJAS DE

LOS SATÉLITES

Las desventajas de la comunicación por satélite:

el Lanzamiento de satélites en órbita es costoso.

el ancho de banda por satélite se está convirtiendo gradualmente

en agotado.

Hay un retardo de propagación mayor en la comunicación por

satélite que en la comunicación terrestre.

FUNDAMENTOS: LOS FACTORES DE LA

COMUNICACIÓN POR SATÉLITE

ángulo de inclinación: El ángulo de la horizontal de la superficie de la tierra a la línea central del haz de transmisión por satélite.

Esto afecta el área de cobertura de los satélites. Idealmente, usted quiere un ángulo de elevación de 0 grados, de modo que el haz de transmisión alcanza el horizonte visible al satélite en todas las direcciones.

Sin embargo, a causa de factores ambientales como objetos que bloquean la transmisión, atenuación atmosférica, y el ruido eléctrico de fondo tierra, hay un ángulo de elevación mínimo de estaciones terrestres.

CONCEPTOS BÁSICOS: FACTORES DE

COMUNICACIONES POR SATÉLITE

(CONT.) Angulo de Cobertura: Una medida de la porción de la superficie

de la tierra a un satélite visible tomando el ángulo de elevación

mínimo en cuenta.

R / (R + h) = sin (π / 2 - β - θ) / sen (θ + π / 2)

= Cos (β + θ) / cos (θ)

R = 6.370 kilometros (radio terrestre)

h = altura de la órbita de satélite

β = ángulo de cobertura

θ = ángulo de elevación mínimo

CONCEPTOS BÁSICOS: FACTORES DE

COMUNICACIONES POR SATÉLITE

(CONT.) Otras deficiencias de la comunicación por satélite:

La distancia entre una estación terrena y un satélite (pérdida en

el espacio libre).

huella del satélite: La fuerza de la transmisión por satélite es más

fuerte en el centro de la transmisión, y disminuye más lejos del

centro como pérdida en el espacio libre aumenta Atenuación

atmosférica causada por el aire y el agua pueden afectar a la

transmisión. Es particularmente grave en caso de lluvia y la

niebla.

CONCEPTOS BÁSICOS: ¿CÓMO SE

UTILIZAN LOS SATÉLITES?

Tipos de Servicio

Los satélites de servicio fijo (FSS)

• Ejemplo: comunicación punto a punto

Servicio Broadcast Satellites (BSS)

• Ejemplo: Satélite Televisión / Radio

• También se llama Servicio de difusión directa (DBS).

Satélites Móviles de Servicio (MSS)

• Ejemplo: Los teléfonos satelitales

TIPOS DE SATÉLITES

órbitas satelitales

GEO

LEO

MEO

Molniya Orbit

HAPs

Bandas de Frecuencia

TIERRA ÓRBITA GEOESTACIONARIA

(GEO)

Estos satélites están en órbita 35.863 kilometros por encima de la

superficie terrestre a lo largo de la línea ecuatorial.

Los objetos en órbita geoestacionaria giran alrededor de la Tierra

a la misma velocidad que la tierra gira. Esto significa que los

satélites GEO permanecer en la misma posición relativa a la

superficie de la tierra.

GEO (CONT.)

Ventajas

Distancia Un satélite de GEO de la tierra que da una gran área

de cobertura, casi un cuarto de la superficie de la tierra.

satélites GEO tienen una visión 24 horas de un área en

particular.

Estos factores hacen que sea ideal para la radiodifusión por

satélite y otras aplicaciones multipunto.

GEO (CONT.)

Desventajas

la distancia de Un satélite GEO también causa que tenga una

señal relativamente débil y un retardo de tiempo en la señal, lo

que es malo para la comunicación punto a punto.

satélites GEO, centrada sobre la línea ecuatorial, tiene dificultad

para señales de radiodifusión a cerca de las regiones polares

ÓRBITA TERRESTRE BAJA (LEO)

satélites LEO están mucho más cerca de la Tierra que los

satélites GEO, que van desde 500 a 1.500 kilómetros sobre la

superficie.

satélites LEO no se quedan en posición fija con relación a la

superficie, y son accesibles solamente durante 15 a 20 minutos

cada pasada.

Una red de satélites LEO es necesario para satélites LEO para

ser útil

LEO (CONT.)

Ventajas

Proximidad Un satélite LEO a la tierra en comparación con un

satélite GEO que da una intensidad de señal mejor y menos

retardo de tiempo, lo que hace que sea mejor para comunicación

punto a punto.

Menor área Un satélite LEO de la cobertura es menos de un

desperdicio de ancho de banda.

LEO (CONT.)

Desventajas

Una red de satélites LEO que se necesita, puede ser costoso

los satélites LEO tienen que compensar Doppler ya que causa

cambios en su movimiento relativo.

la Atmósfera arrastra los efectos de los satélites LEO, causando

el deterioro gradual orbital.

MEDIUM EARTH ORBIT (MEO)

Un satélite está en órbita MEO en alguna parte entre 8.000 km y

18.000 kilometros por encima de la superficie de la Tierra.

satélites MEO son similares a los satélites LEO en la

funcionalidad.

satélites MEO son visibles durante períodos mucho más largos

de tiempo que los satélites LEO, por lo general entre 2 y 8 horas.

satélites MEO tienen una mayor área de cobertura de los

satélites LEO.

MEO (CONT.)

ventajas

Mayor duración Un satélite MEO de visibilidad y más amplia

huella, significa menos satélites son necesarios en una red MEO

que una red LEO.

Desventaja

Distancia Un satélite MEO le confiere un mayor tiempo de

retardo y más débil señal de un satélite de órbita terrestre baja,

aunque no tan malo como un satélite GEO.

OTRAS ÓRBITAS

Los satélites Molniya Orbit

Utilizado por Rusia durante décadas.

Molniya Orbit es una órbita elíptica. El satélite permanece en una

posición casi fija con respecto a la tierra durante ocho horas.

Una serie de tres satélites Molniya puede actuar como un satélite

GEO.

Útil en cerca de las regiones polares.

ÓRBITAS OTROS (CONT.)

Plataforma de Gran Altitud (HAP)

Una de las nuevas ideas en la comunicación vía satélite.

Un dirigible o avión a unos 20 km sobre la superficie de la tierra

se utiliza como un satélite.

HAPs tendría área de cobertura muy pequeña, pero tiene una

señal relativamente fuerte.

Más barato para poner en su lugar, sino que requieren una gran

cantidad de ellos en una red.

BANDAS DE FRECUENCIA

los diferentes tipos de satélites utilizan diferentes bandas de frecuencia.

Banda L: de 1 a 2 GHz, utilizados por SMS

Banda S: 2 a 4 GHz, utilizados por los SMS, la NASA, la investigación del espacio profundo

C-Band: 4 a 8 GHz, utilizados por el SFS

X-Band: de 8 a 12,5 GHz, utilizados por el SFS y en imágenes terrestres, ex: satélites militares y meteorológicos

Ku-Band: 12,5 a 18 GHz: usado por el SFS y el SRS (DBS)

Banda K: 18 a 26,5 GHz: usado por el SFS y el SRS

Ka-Band: 26,5 a 40 GHz: usado por el SFS

ASIGNACIÓN DE CAPACIDAD

FDMA

FAMA-FDMA

DAMA-FDMA

TDMA

Ventajas sobre FDMA

FDMA

frecuencia por satélite ya está dividido en bandas, y se divide en

canales más pequeños en el Acceso Múltiple por División de

Frecuencia (FDMA).

ancho de banda total de los usuarios dentro de una banda de

frecuencia se aumenta debido a la reutilización de frecuencias

(una frecuencia es utilizada por dos portadoras con polarización

ortogonal).

FDMA (CONT.)

El número de sub-canales es limitado por tres factores:

El ruido térmico (demasiado débil una señal de serán afectadas

por la ruido de fondo).

Intermodulación ruido (demasiado fuerte una señal de va a

causar ruido).

Crosstalk (causa por frecuencia excesivo reutilizando).

FDMA (CONT.)

FDMA se puede realizar de dos maneras:

asignación fija de acceso múltiple (FAMA): El canal de las

asignaciones de sub-tienen una asignación fija. Ideal para la

comunicación de radiodifusión por satélite.

La demanda de asignación de acceso múltiple (DAMA): El canal

de sub-cambios de asignación basados en la demanda. Ideal

para comunicación punto a punto.

TDMA

TDMA (Time Division Multiple Access) rompe una transmisión en

intervalos de tiempo múltiples, cada uno dedicado a una

emisora diferente.

TDMA es cada vez cada vez más generalizada en la

comunicación vía satélite.

TDMA utiliza las mismas técnicas (FAMA y DAMA) como FDMA

hace.

TDMA (CONT.)

Ventajas de más de TDMA FDMA.

equipo digital utilizada en la multiplexación por

división de tiempo es cada vez más barato.

Hay ventajas en las técnicas de transmisión digital.

Ejemplo: corrección de errores.

La falta de ruido de intermodulación significa que

la eficiencia aumenta.