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REDES SATÉLITALES
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Contenido
Objetivo
Alfredo Rodelo C.Código: T00036721
2.- Órbitas de satélites.
3.- Sistema de comunicación por satélite.
1.- Conceptos de redes por satélite.
Apuntes extras
Describir las principales características y aplicaciones de las redes por satélites, en función de la órbita que siguen los satélites alrededor de la Tierra.
1.- Conceptos de redes por satélite
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¿Qué es una red por satélite?
Es una combinación de nodos, algunos de los cuales son satélites, que ofrecen comunicación de un punto de la Tierra a otro.
Hacen disponible la comunicación sin requerir la enorme inversión en infraestructura terrestre.
La Luna puede usarse como nodo repetidor, pero se prefieren los satélites artificiales debido a que en ellos se pueden instalar equipos para regenerar la señal que pierde mucha energía durante el viaje, además del retardo por la distancia.
Un nodo en la red puede ser un satélite, una estación terrena o un teléfono.
(Forouzan, 2007)
Un satélite es un nodo repetidor
¿Cómo operan las redes por satélite?
Igual que las redes móviles, en el sentido que dividen el planeta en celdas ( ver huellas), ofreciendo capacidades de transmisión hacia y desde cualquier punto de la Tierra, utilizando radioenlaces por microondas.
Radioenlaces por microondas
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¿Cuándo se utilizan?
Se utilizan cuando las distancias son grandes, o cablear es caro, o por razones de movilidad. Significa que las señales de voz, video o datos se transmiten por ondas de radio → radioenlace por microondas. (APC, 2007).
Esquema básico de un radioenlace por microondas (Kraus & Fleisch, 2000)
Es una interconexión entre nodos fijos o móviles efectuada por ondas de radio.
Tipos de radioenlaces por microondas
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Existen dos tipos
TerrestreTodos los nodos están en Tierra.
SatelitalUno de los nodos está
en un satélite.
Satelital
Generalmente, los radioenlaces se explotan entre 2 y 50 GHz, por eso se llaman radioenlaces por microondas.
El satélite es un repetidor instalado en el espacio.
Radioenlaces por microondas
Las microondas son altamente direccionales. Cuando una antena transmite, se enfoca de forma muy precisa. Significa que ambas antenas, transmisora y receptora, deben estar alineadas.
La propagación por línea de vista de las microondas la hace apropiada para enlaces punto a punto.
Alcance de los radioenlaces por microondas
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Microondas terrestre
Uno de los principales obstáculos para la radiocomunicación de larga distancias ha sido siempre la curvatura de la Tierra.
Utilizando estaciones repetidoras, las cuales permiten también salvar obstáculos como montañas.
El alcance máximo depende de la altura de las torres donde se encuentran las antenas.
¿Cómo se incrementa el alcance?
Pero para llegar a lugares inhóspitos o a otros continentes, la estación repetidora se puede ubicar en un satélite artificial.
Los satélites hacen disponible la comunicación sin requerir la enorme inversión en infraestructura terrestre.
(Stallings, 2007)
Los satélites y la ciencia ficción
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Génesis de la tecnología de satélites
Salvo el último punto, la propuesta de Clarke se cumplió.
La propuesta de Clarke
En octubre de 1945, Clarke publicó, en la revista británica Wireless World, el artículo Extra-Terrestrial Relays, que incluía la propuesta de un sistema de comunicación global utilizando estaciones espaciales.
La idea se debe a Arthur C. Clarke, quién se basó en los trabajos matemáticos de Newton y kepler y los unió con aplicaciones y tecnología de la época.
1 Un satélite artificial serviría como repetidor de comunicaciones.
2 El satélite giraría a 36.000 Km de altura sobre el ecuador, a la misma velocidad de revolución de la Tierra.
3 3 satélites separados a 120º entre si cubrirían toda la Tierra, dando cobertura de señales de microondas a todo el planeta.
4 El satélite seria una estación espacial tripulada.
Periodo orbital
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¿Qué es el periodo orbital?
Es el tiempo requerido por un satélite para completar una vuelta alrededor de la Tierra. La 3ra. Ley de Kepler define el periodo orbital en función de la distancia del satélite al centro de la Tierra.
Ejemplo 1 Periodo de la Luna
Calcule el periodo aproximado de la Luna que se encuentra a una distancia media de 384.000 Km de la Tierra en una órbita elíptica. El radio de la Tierra es 6.378 Km.
Respuesta.- T ≈2.439.090 s ≈ 28 días.
(Forouzan, 2007)
Significa que un satélite que orbita a 35.786 km, tiene un periodo orbital de 24 horas; el mismo periodo de rotación de la Tierra. Un satélite como este se dice estacionario a la Tierra. La órbita se denomina geoestacionaria GEO.
Ejemplo 2 Periodo de un satélite
Calcule el periodo de un satélite que se encuentra en órbita a 35.786 km de la Tierra. El radio de la Tierra es 6.378 Km.
Respuesta.- T = 86.579 s ≈ 24 horas.
(Forouzan, 2007)
Sig
nific
ad
o
El periodo orbital de un satélite distante es mayor que el de uno cercano a la Tierra.
Lanzamiento de satélites
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¿Qué se necesita para lanzar un satélite?
Un vehículo de lanzamiento o cohete que tenga:Un motor a reacción.Depósito para propulsores.Compartimiento para alojar el satélite.
El motor proporciona el empuje necesario para elevar al cohete verticalmente.
Vehículos de lanzamiento más importantes
Se utilizan desde cohetes clásicos que alojan el satélite en su cofia y lanzadores tipo shuttle que lo alojan en su bodega.
El cohete aprovecha el principio físico de acción y reacción.
(Neri, 2003)
Colocación de satélites en órbita
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¿Qué técnica se utiliza?
Para alcanzar la órbita requerida se utilizan cohetes de varias etapas.
La carga con el satélite se coloca primero en una órbita circular baja.
Los vuelos espaciales requieren altas velocidades que no se alcanzan con un solo cohete, aunque sea grande y potente.
La técnica de varias etapas, es decir varios cohetes colocados uno sobre otro, de manera que agotado el empuje del primero, se enciende el segundo y así sucesivamente.
¿Cómo alcanzar la órbita?
Se enciende otro motor para acelerar la carga y pasarla a una órbita elíptica de transferencia.Después de pasar por varias órbitas elípticas de transferencia, alcanza la órbita requerida (por ejemplo GEO) y coloca el satélite en esa órbita.
(Neri, 2003)
3.- Sistema de comunicación por satélite
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Su estructura tiene tres segmentos
Los operadores de satélites cuentan con más de una estación de control.
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Segmento terrestre.Lo constituyen las estaciones terrenas transmisoras y receptoras.
2 Segmento de control.Es la estación de control desde donde se controla al satélite.
3
Segmento espacial.Lo constituye el satélite que actúa como nodo repetidor.
Estructura del satélite
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Subsistemas básicos
Los satélites no originan la información que transmiten, solo la repiten.
Antena receptora. Recibe señales desde las zonas de cobertura deseadas.
Paneles solares. Convierten la energía solar en eléctrica para suministrar toda la potencia eléctrica que necesita el satélite.
Antena transmisora. Transmite señales hacia las zonas de cobertura deseadas.
Propulsor. Proporciona incrementos de velocidad o frenos para corregir desviaciones en posición y orientación. Utiliza combustible químico.
Transpondedor. Amplifica la señal recibida, traslada su frecuencia y la entrega para su retransmisión a Tierra.
Nota.- La misma antena se utiliza para recibir y transmitir. Para claridad en la explicación, se muestra como si fueran dos.
Operación básica del satélite
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Ejemplo para un satélite que funciona en las frecuencias más usadas
Los satélites tienen un espectro de frecuencias asignado.
Enlace de subida a 6 GHz
El receptor del satélite capta la señal transmitida a 6 GHz y la amplifica
El transpondedor traslada la frecuencia,
de 6 GHz a 4 GHz.
Se amplifica y retransmite la señal a 4GHz.
Porque el transpondedor no puede recibir y transmitir en la misma frecuencia. La potencia de la señal transmitida bloquearía a la débil señal que llega desde Tierra. Se necesita un espacio amplio entre las frecuencias de ambos enlaces.
¿Porqué se traslada la frecuencia?
1 2
3
Enlace de bajada a 4 GHz
La transmisión Tierra - satélite se denomina enlace de subida.
La transmisión satélite - Tierra se denomina enlace de bajada.
Nota.- La misma antena se utiliza para recibir y transmitir.
Redes por satélites GEO – Red de acceso
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2. Enlace entre puntos fijos para telefonía y el acceso a Internet
Servicios fijos por satélite FSS.
Bibliografía
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¿Cuáles son las referencias bibliográficas?
BibliografíaAPC, Asociación para el progreso de las comunicaciones (2007). Redes Inalámbricas en los Países en Desarrollo. Mountain View, CA. USA: Limehouse Book Sprint Team.Blake, Roy (2004). Sistemas electrónicos de comunicaciones . México: Thomson.Forouzan, B. A. (2007). Transmisión de datos y redes de comunicaciones. Madrid: McGraw-Hill.
Frenzel (2003). Sistemas Electrónicos de Comunicaciones. Madrid: Alfaomega.Kraus, J., & Fleisch, D. (2000). Electromagnetismo con Aplicaciones. México: McGraw-Hill.Neri, N. R. (2003). Comunicaciones por Satélite. Mexico: Thomson
Stallings, William (2007). Data and Computer Communication. New Jersey: Pearson.
FINCOMUNICACIONES POR SATÉLITE
