introducciÓn

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INTRODUCCIÓN

A principios de 1960, la American Telephone and Telegraph Company (AT&T) publicó estudios, indicando que unos cuantos satélites poderosos, de diseño avanzado, podian soportar mas tráfico 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 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 esto los desarrollos iniciales en la tecnología de satélites tardaron en surgir.  A través de los años, los precios de la mayoría de los bienes y servicios han aumentado sustancialmente; sin embargo, los servicios de comunicación, por satélite, se han vuelto mas accesibles cada año. En la mayoría de los casos, los sistemas de satélites ofrecen mas flexibilidad que los cables submarinos, cables subterráneos escondidos, radio de microondas en línea de vista, radio de dispersión troposférica, o sistemas de fibra óptica.  Esencialmente, un satélite es un repetidor de radio en el cielo (transponder). Un sistema de satélite consiste de un transponder, una estación basada en tierra, para controlar el funcionamiento y una 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 bus o carga útil. La de bus incluye mecanismos de control que apoyan la operación de carga útil. La de carga útil es la información del usuario que será transportada a través del sistema. Aunque en los últimos años los nuevos servicios de datos y radioemisión de televisión son mas y más demandados, la transmisión de las señales de teléfono de voz convencional (en forma analógica o digital).  

Comunicaciones por satélite

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Comunicaciones por satélite

Órbitas

• GEO Geostationary Earth Orbit 35806 km

• MEO Medium Earth Orbit 2000-10000 km

• LEO Low Earth Orbit < 2000km

Cobertura

• Haz Global

• Haz puntual

• Haz perfilado

3

Altitud (Km.) Giros/Día

36000 1

20200 2

13900 3

10400 4

6400 6

4200 8

Velocidad giratoria de los satélites

4

GEO

• Describe el uso de la órbita geoestacionaria para comunicaciones (actualmente la más usada por los satélites de comunicaciones).

• Describe la cobertura global usando 3 satélites a 120 grados

Arthur C. Clarke en 1945 , (Extraterrestrial Relays, Wireless World)

5

Sol Tierra

Conjunción Eclipse

Eclipse y Conjunción

Eclipse 72 minutos como máximo, 44 noches *2

Conjunción 10 a 20 minutos, 5 a 10 días * 2

4,23

6,8sin

90

5,91 1dDDias o , Do = 21 de Marzo o 23 de Sep.

6

21 de Junio

21 de Diciembre

Eclipse alrededor de los días 21 de Marzo y 22 de Septiembre

Eclipse

7

Eclipse Lunar

Luna Satélite Tierra

Por la mañana hasta 20 minutos

8

Día Duración de eclipse (minutos)

26 de Febrero 10

20 de Marzo 70

11 de Abril 17

31 de Agosto 14

21 de Septiembre 70

15 de Octubre 10

Eclipse

9

Telstar (1962.1963)

10

Intelsat VII

11

R

hR

Rsen 1

R 6375 km

h 35806 km

2

(teórica) 81,5º

(práctica) 81,5º-2 * θLP

Cobertura GEO

8,5o

Distancia mínima = 35806 Km.

Distancia máxima 41500 Km.

12

Cobertura de ARABSAT 2D

13

ARABSAT

14

15

IS-10-02 – Spot Beams

16

17

Cobertura satélite Amazonas

18

ASTRA 1H

19

ASTRA 1H

20

ASTRA 1H

21

Arquitecturas de Transpondedores

22

Subsistema de Comunicaciones (Arquitectura)

23

24

Perfil de potencia

25

dBHdBV

G33

10

42000log10

2

3

2

3max 1212,

dBHdBV

GG

26

27

28

29

Balance de enlace

Uplink (enlace ascendente) 6 GHz

Ptx = 45 dBm

GantT = 55 dB

PIRE = 100 dBm

Lp = 199 dB

La = 3 dB (por la lluvia)

GantrR = 39 dB

Prx = 100-199-3+39 = - 63 dBm

Anchura de banda = 15,5 dB (MHz)

NF = 8 dB

SNR = - 63 - (-114 + 15,5 + 8) = -63 – (- 90,5) = 27,5 dB

30

Balance de enlace

Downlink (enlace descendente) 4 GHz

Ptx = 38 dBm

GantT = 35,5 dB

PIRE = 73,5 dBm

Lp = 195 dB

La = 3 dB (por la lluvia)

GantrR = 59 dB

Prx = 73,5-195-3+59 = - 65,5 dBm

Anchura de banda = 15,5 dB (MHz)

NF = 6 dB

SNR = - 65,5 - (-114 + 15,5 + 6) = -65,5 – (- 92,5) = 27 dB

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TV Directo (12 GHz, 27 MHz)

Ptx = 43 dBm

GantT = 46,5 dB

PIRE = 89,5 dBm

Lp = 205 dB

La = 3 dB (por la lluvia)

GantrR = 36,5 dB

Prx = 89,5 - 171,5 = - 82 dBm

Anchura de banda = 14,5 dB (MHz)

NF = 3 dB

SNR = - 82 - (-114 + 14,5 + 3) = - 82 – (- 96,5) = 14,5 dB

Balance de enlace

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El régimen de símbolo

28,1

BwRs Tasa binaria de símbolo

sb RV 2Tasa binaria de bits

FECbu rVR204

188Tasa binaria útil de bits

33

sbVdBT

GdBLdBLdBWPIREdB

N

Eb

rx

rxadbf

o

b /log106,228

Balance de enlace (downlink)

wattant pgdBWPIRE 10log10

rx

rx

dBrx

rx

t

g

T

G10log10

GHzfmDkdBG 101010 log20log20log104,20 k = 0,5 - 0,6

11log20/ 102 mrx ddBWPIREmdBW dm = (3,59*107 - 4,15*107) m

KmGHZfs dfL 1010 log20log2045,92 dKm = (3,59*104 - 4,15*104) Km

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DVB-S (Digital Video Broadcasting by Satellite )

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Transmisor de DVB-S

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El estándar para la transmisión de televisión digital por satélite es, sin duda, el más ampliamente utilizado y, probablemente, su éxito, ha sido el detonante de la progresiva implantación del resto de sistemas DVB. Actualmente está siendo utilizado por proveedores de servicios en todos los continentes. En Europa es el único sistema de televisión digital por satélite implantado.Podemos considerar que el sistema DVB-S parte de la trama de transporte proporcionada por el MPEG-2, introduciendo distintas capas de protección a la señal para adecuarla a las características del canal por el que debe transmitirse. Las etapas sucesivas en las que se introducen nuevas características a la trama de transporte se resumen a continuación:

a) Inversión de los bits de sincronismo en uno de cada ocho paquetes de la trama de transporte. Cada paquete de la trama de transporte es de 188 bytes, lo que significa que se la inversión de signo en los bits de sincronismo se repite cada 1504 bytes.

b) Inserción de un código aleatorio a la trama resultante. La adición de éste código pretende garantizar que las características estadísticas de los datos sean prácticamente aleatorias. La aleatorización se obtiene realizando una suma OR exclusiva entre la secuencia de datos y una secuencia obtenida mediante un generador por registros de desplazamiento. La secuencia aleatoria se reinicialaza cada 8 paquetes de la trama de transporte.

DVB-S

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c) Adición de un código de detección y corrección de errores de Reed-Solomon. Este código se denomina código externo y es común en todos los estándares del DVB. Introduce 8 bytes de redundancia para cada paquete de 188 bytes.d) Aplicación de un entrelazado convolucional (Fourney) cuyo objetivo es dispersar las ráfagas de errores de canal. De este modo, si se produce una ráfaga de errores, debida a un desvanecimiento del canal, los errores afectarán a paquetes distintos y, probablemente, podrán eliminarse usando las propiedades correctoras de los códigos interno y externo.e) Inserción de un segundo código protector de errores. Este código recibe el nombre de código interno y es de naturaleza convolucional. El grado de redundancia que introduce éste código no está fijado de antemano y puede configurarlo el proveedor del servicio para adaptarse a las características del sistema que desee utilizar (potencia de transmisión, tamaño de las antenas transmisoras y receptoras, tasa de datos disponible, etc.).f) Modulación de la portadora mediante QPSK (Quadrature Phase Shift Keying).

DVB-S

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Receptor de DVB-S

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En el receptor deben realizarse las operaciones inversas para tener acceso a la trama de transporte que soporta la información de los programas de televisión en formato MPEG-2. El estándar DVB-S proporciona suficiente flexibilidad como para que el operador del servicio pueda decidir el contenido de los programas de televisión que proporciona. Por tanto, es posible que se transmitan señales con definición mejorada, de alta definición o de definición convencional. En función de las características del enlace puede seleccionarse el código de protección de errores interno. En transmisiones con un ancho de banda de 36 MHz es habitual utilizar códigos internos 3/4 (3 bytes de datos, 1 de redundancia), con lo que se consiguen tasas de datos de unos 39 Mbps.

Receptor de DVB-S