Sistemas de comunciaciones por satélite e. paez

UBAUBAComunicaciones IIComunicaciones II

Sistemas de Comunicaciones

De Largas Distancias

Eliézer Páez Gonzalez

Largas Distancias: Largas Distancias:

• Regiones Remotas ( rurales, marinas) • Regiones aisladas (Islas ) • Entre Paises • Entre Continentes

Necesidad de comunicación: Necesidad de comunicación:

• Voz (telefonía) • Texto• Paquetes: Imagenes, sonido,• Datos (transacciones, email, internet)• Video Broadcasting• Video Conferencia

Comunicación - Comunicación - RequisitosRequisitos

• Millones de Interlocutores entre los puntos de la region

• Mallas o Redes muy complejas y extensas • Necesidad de Interconectividad entre diversos

operadores de comunicaciones • Gran Cantidad de información (TeraBytes/seg?)• Tiempo real • Alta confiabilidad ( > 99,99…% de disponibilidad)• Redundancia • Movilidad?

Zona a cubrir o servir Zona a cubrir o servir

Solución por Arriba Solución por Arriba

• Grandes Distancias --- Enlaces inalámbricos• Estaciones de relevo (repetidoras) en la

montaña y… si no hay montañas? • Repetidoras “voladoras” que nunca

aterrizan?Globos aeroestáticos? Aviones no tripulados?

• Ciencia Ficción de los 40 … idea para los 60 (Extra terrestrial relays. Arthur Clark – 1945)

Tipos de SatélitesTipos de Satélites • Por su órbita:

– Geo estacionarios (GEO)– Órbita Media (MEO)– Órbita baja (LEO)– Órbita elíptica excentrica (Molniya)

• Por su finalidad– Telecomunicaciones– Radio y Televisión (broadcasting)– Navegación – Militares y/o Espias (reconocimiento)– Científicos – Meteorológicos– Radioaficionado

Cinturón de ClarkCinturón de ClarkConstelacion de satélites GeoestacionariosConstelacion de satélites Geoestacionarios

Por su órbitaPor su órbita

Geo EstacionariosGeo Estacionarios

• Orbitas “sincronizadas” con la rotación de la tierra• Altura : 36.000 a 40.000 kms • Parecen “fijos” desde un punto de la superficie terrestreVentajas: • “Iluminan” una amplia area de extensión (hemisferio)• Infraestructura de seguimiento sencilla (antena fija)• Servicio “contínuo” sin interrupciones ni conmutacionDesventajas• Alta atenuacion de señal en el recorrido.. Requerimiento de

potencia o sensibilidad de los terminales • Retardo apreciable en comunicacion de dos vías (latencia)• Costo de “instalación” mas alto por la distancia (cohetes

potentes)

• 4 Geostationary Satellites.

• 3’rd Generation, launched in 1996/97.

• High Orbit, 36000 KM, 22000 miles.

• Covering 99% of World landmass

The Inmarsat SatellitesThe Inmarsat Satellites

Satelites de Orbita baja (LEO)Satelites de Orbita baja (LEO) Orbita Baja (800 – 1500 Kms) Orbita no sincronizada con la tierra Dos tipos: Gran LEO y Pequeño Leo (diferentes anchos de banda y tipos de servicios) Ventajas Latencia reducida Baja Potencia en Tx. y receptores simples Antenas simples y baratas (Por ejemplo: Látigo ¼ de

onda) “continuidad” de la comunicación mediante conmutación Desventajas Necesidad de un “enjambre” para cobertura completa en

todo momento Sistema de seguimiento para control

OrbcommIridium

GlobalstarTeledesic

Orbcomm CoverageOrbcomm Coverage

Satelites MEOSatelites MEOOrbitas de altura intermedia (8000-

15.000 Kms)• Bajo efecto de latencia• Bajo número de satélites del

“enjambre”• Usos para navegación (GPS y

Glonass)

CaracterístiscasCaracterístiscas

• Angulo de Elevación: Angulo entre la dirección de viaje de una onda desde unaestación terrena o terminal y la Horizontal. Indica la “altura”o ángulo relativo con el satélite en relación al punto en donde es medido

Tierra

Estación terrenaAngulo

• Angulo o dirección horizontal de una antena medido desde el Norte geográfico en sentido de las agujas del reloj hasta la posición en la cual apunta la antena al satélite

CaracterístiscasCaracterístiscas

• Azimut :

Norte

Huella o Pisada (Foot Print) • Es el patrón de cobertura o área geográfica que cubre la señal del

satélite sobre la superficie de la tierra

CaracterístiscasCaracterístiscas

Característiscas : Bandas de operación Característiscas : Bandas de operación

L - band 1530 - 1650 MHz Inmarsat, air and sea traffic. Meteorological serveces.

S - band 2535 - 2655 MHz Downlink[i] for comunication satellites. For example ArabSat and Insat.

C - band 3700 - 4200 MHz

Downlink for comunication satellites.  Most satellite in America, Asia and Africa.

C - band 4500 - 4800 MHz Downlink for military satellites.

C - band 5900 - 7000 MHz Uplink[ii] for military and comunication satellites.

X - band 7200 - 7750 MHz Military satellites, Nato.

X - band 7900 - 8400 MHz Uplink military satellites.

Ku - band 1 10.700 - 11.750 GHz Downlink for FSS [iii]

Ku - band 2 11.750 - 12.500 GHz Downlink DBS [iv]

Ku - band 3 12.500 - 12.750 GHz Downlink for Telecom range[v]

Ku - band 12.750 - 13.250 GHz Uplink for telecommunication satellites.

Ku - band 14.000 - 14.800 GHz Uplink for telecommunication satellites.

Ku - band 17.300 - 18.100 GHz Uplink for telecommunications satellites.

Ka - band 18.300 - 21.200 GHz

Rarely used. Kopernicus satellites have one of these transponders. Used for some transmissions. In the future it will be more in use because the whole KU band will be used completely.

K - band 27.500 - 31.000 GHz Uplink for future telecommunication satellites.

Modelo de Enlace Modelo de Enlace

• Segmento de SubidaTransmisor de la estación terrena: – Modulador – Convertidor de microondas (en la banda o segmento de subida)– Amplificador de alta potencia

• Transponder (transmiter – responder) Es un “repetidor” sintonizado de RF a RF que recibe la señal desde la tierra

y laretransmite en otra frecuencia de la misma u otra banda. – Varios transponders en diferentes frecuencias

• Segmento de Bajada El receptor de la estación terrena. Incluye: – LNA o LNB (Low noise amplifier)– Convertidor de RF a IF (filtro mezclador/pasa banda)

• Enlaces cruzadosUna configuración en donde hay una conexión via RF entre

diferentes satélites de un sistema para evitar los inconvenientes de los

enlaces desubida y bajada repetidas – Ejemplo: Iridium

Solución “por abajo”Solución “por abajo”Conexión fisica para Conexión fisica para

– Edificios – Ciudades – Países– Continentes

CaracterísticasCaracterísticas• Configuración como “cableado estructurado” • Enlace físico entre estaciones y nodos• Gran capacidad de transporte de información

(Enorme ancho de banda mayor a 2 MBps)• Inmunidad a ruido radio-eléctrico• Menores pérdidas de atenuación por propagación • Menor peso y tamaño• Compatible con tecnología digital • Redes y enlaces redundantes• Diversas topologías • Diversos alcances y coberturas

– Continental – Nacional – Urbana– Local

Black SeaFiber Optic Cable System (BSFOCS)Georgia-RussiaEurope-Africa-AsiaFLAG Europe-AsiaSAFESAT-3/WASCSeaMeWe-3Intra-AsiaAPCNAPCN-2Australia-Japan Cable (AJC)C2C Cable NetworkEast Asia Crossing (EAC)FLAG North Asia Loop/REACH North Asia LoopGuam-Philippines (G-P) Cable Systemi2i Cable Network (i2icn)Korea-Japan Cable Network (KJCN)Tata Indicom India-Singapore Cable SystemThailand-Indonesia-Singapore

Intra-EuropeBalticaESAT-1ESAT-2FARICEFinland Estonia ConnectionGermany-Denmark 2KattegatNorSea ComSolasSweden-Estonia (EE-S 1)Sweden-Lithuania (BCS East-West Interlink)Tyco Northern EuropeTyco Western EuropeUK-Germany 6

U.S.-EuropeApolloAtlantic Crossing-1 (AC-1)Atlantis-2Columbus-IIIFLAG Atlantic-1 (FA-1)Gemini Cable SystemHibernia AtlanticTAT-12/13TAT-14Tyco TransatlanticYellow/Atlantic Crossing-2 (AC-2)

U.S.-AsiaChina-U.S. Cable NetworkJapan-U.S. Cable Network (JUS)Pacific Crossing-1 (PC-1)Southern Cross Cable NetworkTPC 5Tyco Transpacific

U.S.-Latin AmericaAmericas-IIARCOS Bahamas Internet Cable System (BICS)EmergiaGlobeNet Maya-1Mid-Atlantic Crossing (MAC)Pan-American Crossing (PAC)South American Crossing (SAC)Vodafone Malta-Sicily Cable System (VMSCS)

Persian GulfFiber Optic Gulf (FOG)Kuwait-Iran CableQatar-UAE Submarine Cable System

U.S. DomesticAlaska United Global West NetworkNorthStar

• Costo de instalación y cable alto en

comparación a otros medios físicos• Fragilidad de las fibras en la instalación  • Conectores e interfaces de costo mas elevado• Dificultad de reparación en campo

Se justifican para grandes volúmenes de información, velocidad y/o distancias !!

• http://personal.ee.surrey.ac.uk/Personal/L.Wood/constellations/• http://www.iridium.com/about/howitworks.htm

Fibra Optica• http://atlantic-cable.com/Maps/• http://www.youtube.com/watch?

v=vWTtbg1uOf8&mode=related&search=• http://usuarios.lycos.es/Marciano2000/electronica/

SENSORESFAB.htm