Concepto de Redes Satelitales

Como su nombre lo indica son redes que utilizan como medios de transmisión satélites artificiales localizados en órbita alrededor de la tierra. En este tipo de redes los enrutadores tienen una antena por medio de la cual pueden enviar y recibir. Todos los enrutadores pueden oír las salidas enviadas desde el satélite y en algunos casos pueden también oír la transmisión ascendente de los otros enrutadores hacia el satélite.

La tecnología de redes satelitales, representada por satélites poderosos y complejos y el perfeccionamiento de las estaciones terrenas están revolucionando el mundo. Así por ejemplo, la necesidad de interconectar terminales remotos con bases de datos centralizadas, de una manera veloz y eficiente, han conducido a una nueva tecnología conocida como 'Very Small Apertura Terminal (VSAT)".

Un satélite artificial puede ampliar las señales antes de devolverla, que los hace ver como una gran repetidora de señales en el cielo. El satélite contiene varios transpondedores, cada uno de los cuales capta alguna porción del espectro, amplifica la señal de entrada y después la redifunde a otra frecuencia para evitar la interferencia con la señal de entrada. Los haces retransmitidos pueden ser amplios y cubrir una fracción substancial de la superficie de la tierra, o estrechos y cubrir un área de solo cientos de Kms. de diámetro.

Las redes satelitales son redes de comunicación de datos vía satélite para intercambio de información punto-punto o, punto-multipunto (broadcasting) o interactiva.
 

En este tipo de redes los enrutadores tienen una antena por medio de la cual pueden enviar y recibir. Todos los enrutadores pueden oír las salidas enviadas desde el satélite y en algunos casos pueden también oír la transmisión ascendente de los otros enrutadores hacia el satélite.

En la actualidad la tecnología mas usada en cuanto a sistemas satelitales se refiere es la VSAT (Very Small Aperture Terminal), que se refiere a cualquier terminal fijo de acceso satelital que es usado para proveer comunicación interactiva o de solo recepción, con terminales que se conectan a una central a través del satélite. El radio de las antenas en tierra varia desde los 0.6 hasta los 3.8 mts de longitud

  

 Conexiones (Tipos, Conectores, etc.)

Aunque la mayoría de los canales de acceso múltiple se encuentran en las LAN, el tipo WAN que usa canales de acceso múltiple: las WAN basadas en comunicación satelital.

Los satélites de comunicación por lo general tienen un haz que cubre una parte de la Tierra debajo de él, variando de un haz amplio de 10.000 km de diámetro hasta un haz localizado de 250 Km. de diámetro. Las estaciones dentro del área de haz pueden enviar marcos al satélite en la frecuencia de enlace ascendente. El satélite entonces vuelve a difundirlos por la frecuencia de enlace descendente. Se usan diferentes frecuencias para el enlace ascendente y descendente a fin de evitar que el transpondedor entre en oscilación. Los satélites sin procesamiento "a bordo", sino que simplemente repiten lo que escuchan (la mayoría de ellos), con frecuencia se llaman satélites de codo.

Cada antena puede enfocarse en un área, transmitir algunos marcos, y luego enfocarse en un área nueva. El enfoque es electrónico, pero aun así tarda algunos microsegundos. El tiempo durante el cual se apunta un haz sobre un área dada se llama el tiempo de morada o permanencia (dwell time). Para una máxima eficiencia, este tiempo no debe ser muy corto, porque se desperdiciará demasiado tiempo moviendo el haz.

Al igual que en las LAN, uno de los puntos clave del diseño es la manera de repartir los canales del transpondedor, Sin embargo, a diferencias de las LAN, es imposible la detección de portadora, debido al retardo de propagación de 270 mseg. Cuando una estación detecta el estado de una canal de enlace descendente, escucha lo que ocurrió hace 270 mseg. La detección del canal de enlace ascendente generalmente es imposible. Como resultado, los protocolos CSMA/CD (que suponen que una estación transmisora puede detectar colisiones en los primeros tiempos de bit, y retraerse si está ocurriendo una) no pueden usarse con los satélites. De ahí la necesidad de otros protocolos.

 

 Ancho de Banda

La banda C fue la primera en destinarse al tráfico comercial por satélite; en ella se asignan dos intervalos de frecuencia, el más bajo para tráfico de enlaces descendentes (desde el satélite) y el superior para tráfico de enlaces ascendente (hacia el satélite). Para una conexión dúplex se requiere un canal en cada sentido. Estas bandas ya están sobre pobladas porque también las usan las portadoras comunes para enlaces terrestres de microondas.

La siguiente banda más alta disponible para las portadoras de telecomunicaciones comerciales es la banda Ku. Esta banda no está congestionada (todavía), y a estas frecuencias los satélites pueden estar espaciados tan cerca como 1 grado. Sin embargo, existe un problema: la lluvia. El agua es un excelente absorbente de estas microondas cortas. Por fortuna, las tormentas fuertes casi nunca abarcan áreas extensas, de modo que con usar varia estaciones terrestres ampliamente separadas en lugar de una sola se puede resolver el problema, a expensas de gastar más en antenas, cables y circuitos electrónicos para conmutar con rapidez entre estaciones. Ya se asignó también ancho de banda en la banda Ka para tráfico comercial por satélite, pero el equipo necesario para aprovecharlo todavía en caro. Además de estas bandas comerciales, existen muchas bandas gubernamentales y militares.

Banda	Frecuencias	Enlace descendente (GHz)	Enlace ascendente (GHz)	Problemas
C	4/6	3.7-4.2	5.925-6.425	Interferencia terrestre
Ku	11/14	11.7-12.2	14.0-14.5	Lluvia
Ka	20/30	17.7-21.7	27.5-30.5	Lluvia; costo del equipo

Un satélite normal tiene entre 12 y 20 transpondedores, cada uno con un ancho de banda de 36 a 50 MHz. Se puede usar un transpondedor de 50 Mbps para codificar una sola corriente de datos de 50 Mbps, 800 canales digitales de voz a 64 kbps, o varias combinaciones distintas. Además, dos transponedores pueden aplicar diferentes

Polarizaciones a la señal, de modo que puedan utilizar la misma gama de frecuencias sin interferencia.

En los primeros satélites, la división de los transpondedores en canales era estática, dividiendo el ancho de banda en bandas de frecuencia fijas (FDM). Hoy en día también se usa la multiplexión por división en el tiempo, debido a su mayor flexibilidad.

Los primeros satélites tenían un solo haz espacial que iluminaba la Tierra entera. Con la enorme reducción en el precio, tamaño y requerimientos de energía de la microelectrónica se ha hecho posible una estrategia de difusión mucho más compleja. Cada satélite está equipado con múltiples antenas y transpondedores. Cada haz descendente se puede enfocar en un área geográfica pequeña, de modo que pueden tener lugar de manera simultánea múltiples transmisiones ascendentes y descendentes. Los llamados haces puntuales normalmente tienen forma elíptica y pueden ser tan pequeños como algunos cientos de kilómetros de diámetro. Un satélite de comunicaciones para Estados Unidos tendría normalmente un haz grande para los 48 estados contiguos más haces puntuales para Alaska y Hawai.

Los satélites de comunicaciones tienen varias propiedades que son radicalmente diferentes de los enlaces terrestres punto a punto. Para empezar, aunque las señales hacia y desde un satélite viajan a la velocidad de la luz (cerca de 300.000 km/seg), la gran distancia del viaje redondo introduce un retardo sustancial. Dependiendo de la distancia entre el usuario y la estación terrena y de la elevación del satélite sobre el horizonte, el tiempo de tránsito de extremo a extremo es de 250 a 300 mseg. Una cifra común es 270 mseg (540 para un sistema de VSAT con un eje).

Como base de comparación, los enlaces terrestres de microondas tienen un retardo de propagación de casi 3 seg/km y los enlaces de cable coaxial o fibra óptica tienen un retardo de aproximadamente 5 seg/km (las señales electromagnéticas viajan más rápidamente en el aire que en los materiales sólidos).

Otra propiedad importante de los satélites es que por su naturaleza son medios de difusión. No cuesta más mandar un mensaje a miles de estaciones dentro del alcance de un transpondedor que mandarlo a una sola. En algunas aplicaciones, esta propiedad es muy útil. Aun cuando la difusión se puede simular mediante líneas punto a punto, la difusión por satélite puede ser mucho más económica. Por otro lado, desde el punto de vista de la seguridad y confidencialidad, los satélites son un desastre completo: todos pueden oír todo. El cifrado es esencial cuando se requiere seguridad.

Los satélites también tienen la propiedad de que el costo de transmitir un mensaje es independiente de la distancia recorrida. Una llamada al otro lado del océano no cuesta más en cuanto a servicio que una llamada al otro lado de la calle. Los satélites tienen también excelentes tasas de errores y se pueden instalar en forma casi instantánea, una consideración importante para la comunicación militar.

Los satélites se posicionan a una altura de 750 km en órbitas polares circulares. Los satélites se dispondrían en collares norte-sur, con un satélite cada 32 grados de latitud. La Tierra entera se cubriría con seis collares de satélites, como muestra la figura a). La gente que no sepa mucho de química puede visualizar este arreglo como un átomo muy, muy grande de disprosio, con la Tierra como núcleo y los satélites como electrones.

Los enlaces ascendentes y descendentes funcionarían en la banda L, a 16 GHz, con lo que harían posible comunicarse con el satélite empleando un pequeño aparato alimentado por pilas. Los mensajes recibidos por un satélite pero destinados a uno remoto serían retransmitidos por satélites en la banda Ka. En el espacio exterior hay suficiente ancho de banda disponible para los enlaces entre satélites. El factor limitante serían los segmentos de los enlaces ascendentes y descendentes. Motorola estima que 200 MHz serían suficientes para todo el sistema.

El costo proyectado para el usuario final es de casi 3 dólares por minuto. Si esta tecnología puede proporcionar servicio universal en cualquier lugar de la Tierra por este precio, es improbable que el proyecto muera por falta de clientes. Los viajeros de negocios y otros que quieran mantenerse en contacto todo el tiempo, aun en áreas no desarrolladas, se conectarán en manada. Sin embargo, en las áreas desarrolladas Iridio enfrentará una dura competencia de PCS/PCN con su tele puntos de "tostador en un poste".

 

Preguntas

1.- ¿DEFINICIÓN DE RED SATELITAL?

2.- ¿QUE ES UN SATÉLITE?

3.- ¿COMO ESTA COMPUESTA UNA RED SATELITAL?

4.- ¿CUAL FUE LA PRIMERA BANDA EN DESTINARSE AL TRAFICO COMERCIAL POR SATÉLITE?

5.- ¿EL COSTO DE TRANSMISIÓN DE UN MENSAJE ES?

6.- ¿CUALES SON LOS COMPONENTES DE UN SISTEMA VSAT?

7.- ¿COMO SE RESUELVE EL PROBLEMA DE LA LLUVIA Y LAS TORMENTAS EN LAS TRASMISIONES SATELITALES?

 

Infografías

http://html.rincondelvago.com/satelites_2.html

En los últimos años, la tecnología satelital ha recobrado gran importancia en el terreno de las comunicaciones. El desarrollo de la fibra óptica parecía que iba a obstaculizar la evolución de los satélites artificiales de comunicación, como consecuencia de sus características de transmisión (Velocidad, Capacidad, Durabilidad…), pero pocos pensaron en los diversos retos que debía enfrentar esta tecnología de comunicación (geográficos, climáticos, y sobretodo financieros).

http://www.altablero.org/modules.php?name=News&file=article&sid=19

 

Existen varias formas de realizar la conexión satelital, ya sea desde empresas, campus o grandes instalaciones, con diferentes capacidades, entonces el sistema esta disponible para utilizarse en el hogar. Recibiendo su información de Internet desde un satélite no es muy diferente a recibir sus señales de televisión. En ambos casos los datos están enviándose del satélite a su equipo, y entonces los traduce y descifra.

 

http://lanic.utexas.edu/la/Mexico/telecom/cap2.html

Este trabajo muestra como las redes satelitales se componen por una serie de estaciones terrenas conectadas

Entre sí por medio de satélites colocados en una órbita espacial que retransmiten señales por microondas a través del espacio atmosférico. El equipo instalado dentro de un satélite recibe las señales

Es enviadas desde una estación terrestre, las amplifica y transmite a otra estación terrestre que las distribuye por pares de cables, cables coaxiales, guías de onda, fibras ópticas y sistemas de repetición de microondas.

 http://html.rincondelvago.com/satelites.html

Hace énfasis en que la visibilidad de un satélite depende de su órbita, y la órbita más simple para considerar es redonda. Una órbita redonda puede caracterizarse declarando la altitud orbital (la altura de la nave espacial sobre la superficie de la Tierra) y la inclinación orbital (el ángulo del avión orbital del satélite al avión ecuatorial de la Tierra).

 http://html.rincondelvago.com/satelites-y-comunicaciones.html

Este trabajo trata sobre los satélites de orbitas baja o satélites LEO, los cuales  tienen sus orbitas a altitudes de unos 500 a 2000km. Se evidencian algunas ventajas y desventajas, así como también algunas de sus características.

dgtve.sep.gob.mx/tve/asistencia/ manuales/pdf/funda_comunica.pdf

En este archivo se explica como un satélite es capaz de recibir y transmitir datos, audio y video en forma analógica o digital de alta calidad y en forma inmediata. Está formado por transpondedores. El satélite toma su energía de la radiación solar, cada satélite tiene un tiempo de vida determinado que varía según la cantidad de combustible que posee.

 http://www.upv.es/satelite/trabajos/pract_15/tecno.htm

En este paper señala que las órbitas bajas, LEO, son órbitas típicamente circulares, cuya altitud varía entre 500 y 2.000 kms., muy inferior a la altitud de la órbita geoestacionaria (35869 kms.). Su órbita es de tipo circular y su periodo varía entre 90 minutos y 2 horas. Los ángulos de inclinación de las órbitas varían entre 45º y 90º. Así como también otras características importantes.

www.tecnun.es/Asignaturas/ transdat/ficheros%5Csatelites.pdf

Esta infografía explica como el satélite viene a proporcionar la posibilidad de resolver el problema de las comunicaciones de una forma muy rápida y con unas inversiones mucho más reducidas; donde los expertos en satélites utilizan tres términos básicos para describir las diversas altitudes, que son los que son : GEO, MEO, LEO.]

 www.ahciet.net/negocios/ servicios _ satelitales/telnet9827.pdf

Acá podemos observar el porque actualmente, las órbitas más utilizadas son las circulares. las cuales se clasifican en órbitas bajas, entre 700 y 1.480 km, órbitas medias, entre 10 y 16.000 km, y geoestacionarias, a 36.000 km de algura. En inglés: LEO, MEO y GEO.

 http://www.redetel.gov.ar/Ambito%20Academico/Papers/satelitepapershistoriadelos.htm

En esta página se explica el inicio de los satélites artificiales,  el primer lanzamiento (el Sputnik 1) en 1957 y como han venido incrementándose éstos a través de los años. En la actualidad la variedad de satélites artificiales que rodean la tierra es sorprendente.

http://www.redetel.gov.ar/Ambito%20Academico/Papers/satelitepaperscomunicviasat.htm

Este trabajo aborda el tema de las comunicaciones globales por satélite  en sí y como han sido relegadas desde sus comienzos al ámbito institucional (sobre todo en el área de defensa) y a la navegación marítima y aérea. No obstante, los grandes avances tecnológicos han verificado que las constelaciones múltiples de satélites de comunicaciones en órbita baja son un ente viable económica y técnicamente hablando. Actualmente, proyectos como Iridium, GlobalStar, Teledesic o Celestri aglutinan un movimiento empresarial sin precedentes.

 

 http://www.une.edu.ve/~iramirez/te1/tercera_generacion.htm

Explica como se forman las Redes globales satelitales o constelación de satélites, las cuales están formadas por un conjunto de satélites idénticos situados en diferentes órbitas a la misma altura (llamados satélites móviles). Se trata de satélites LEO o, en algunos pocos casos, de satélites MEO (Medium Earth Orbit), cuyas órbitas están situadas a una altura media de 10.000 km.