Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica

Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica
Universidad de Costa Rica
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Eléctrica
IE – 0502 Proyecto Eléctrico
Satélites de comunicaciones: aplicaciones
actuales y futuras.
Natalia Mesén Mora
Ciudad Universitaria Rodrigo Facio
Junio del 2007
Satélites de comunicaciones: aplicaciones
actuales y futuras.
Natalia Mesén Mora
Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica
de la Facultad de Ingeniería
de la Universidad de Costa Rica
como requisito parcial para optar por el grado de:
BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
Aprobado por el Tribunal:
_________________________________
Ing. Johnny Cascante Ramírez
Profesor Guía
_________________________________
Ing. Guillermo Rivero
Profesor lector
_________________________________
Ing. Cesar Chinchilla
Profesor lector
i
DEDICATORIA
Le agradezco a Dios la oportunidad de permitirme concluir mis estudios y finalizar
este proyecto.
Le dedico a mi familia este proyecto por toda su ayuda y apoyo durante los años
de carrera.
ii
RECONOCIMIENTOS
Le quiero agradecer al profesor Jhonny Cascante por toda la ayuda, correcciones y
recomendaciones que me brindo durante todo el desarrollo de este proyecto, y en especial
le quiero agradecer por haberme sugerido este tema para realizar mi proyecto.
Quiero agradecer al profesor Guillermo Rivero quien también me oriento y aconsejo a lo
largo del desarrollo del proyecto.
Al Ing. Cesar Chinchilla quien me ayudo también en la realización de este proyecto.
También quiero agradecer a mi familia por toda la ayuda y apoyo brindados.
iii
ÍNDICE GENERAL
DEDICATORIA.................................................................................................................................................II
RECONOCIMIENTOS...................................................................................................................................III
ÍNDICE DE FIGURAS....................................................................................................................................VI
ÍNDICE DE TABLAS......................................................................................................................................VI
NOMENCLATURA...........................................................................................................................................1
RESUMEN .........................................................................................................................................................2
CAPÍTULO 1........................................................................................................................................................3
1.1 Justificación..........................................................................................................................................3
1.2 Objetivos ..............................................................................................................................................5
1.2.1 Objetivo General........................................................................................................................... ...............5
1.2.2 Objetivos Específicos........................................................................................................................ ...........5
1.3 Metodología..........................................................................................................................................6
CAPÍTULO 2: FUNDAMENTOS DE SATÉLITES DE COMUNICACIONES.................................................................................8
2.1 Reseña histórica...................................................................................................................................8
2.2 Características de la comunicación por satélite (órbitas, frecuencias, acceso al medio).................13
2.2.1 Las órbitas....................................................................................................................................... ...........13
2.2.1.1 GEO (Geosynchronous Earth Orbit)............................................................................ ......................14
2.2.1.2 MEO (Medium Earth Orbit)....................................................................................................... ........15
2.2.1.3 LEO (Low Earth Orbit).......................................................................................................... ............16
2.2.1.4 HALE ............................................................................................................................................ ....17
2.2.2 Bandas de frecuencias utilizadas............................................................................................. ...................17
2.2.3 Acceso al medio.................................................................................................................... .....................18
2.2.3.1 Acceso fijo..................................................................................................................... ....................18
2.2.3.2 Acceso aleatorio.................................................................................................................. ...............19
2.2.3.3 Acceso bajo demanda.............................................................................................................. ...........19
2.3 Estructura y funcionamiento de los satélites......................................................................................20
2.3.1 Transpondedor .................................................................................................................................... .......21
2.3.2 Estaciones terrenas .................................................................................................................... ................21
2.4 Tipos de terminales satelitales ...........................................................................................................22
2.4.1 Estaciones Terrenas.................................................................................................................... ................22
2.4.2 Red Inmarsat............................................................................................................................ ..................25
2.4.3 Cobertura.................................................................................................................................................. ..26
2.4.3.1 Servicio VSAT............................................................................................................... ....................27
2.4.3.1 Servicio VSAT-ICE ............................................................................................................ ...............28
CAPÍTULO 3: APLICACIONES TRADICIONALES DE LOS SATÉLITES DE COMUNICACIONES. ..................................................29
3.1 Inicios de las aplicaciones de los satélites artificiales......................................................................29
3.2 Aplicaciones del uso de los satélites...................................................................................................31
3.2.1 Aplicaciones satelitales científicas............................................................................................................ ..31
3.2.2 Aplicaciones satelitales de meteorología................................................................................ ....................32
3.2.5.1 Comunicaciones por satélite en barcos y aviones.................................................................. .............38
3.2.5.2 Comunicación telefónica desde y hacia la Isla del Coco............................................... .....................40
CAPÍTULO 4: APLICACIONES ACTUALES DE LOS SATÉLITES DE COMUNICACIONES. ........................................................42
4.1 Posicionamiento global GPS..............................................................................................................42
iv
4.1.1 Funcionamiento sistema GPS........................................................................................................... ..........43
4.1.2 Futuro sistema GPS.......................................................................................................................... ..........45
4.1.3 Comparación con otros sistemas de posicionamiento...................................................................... ...........46
4.2 Internet por satélite o conexión a Internet vía satélite.......................................................................48
4.2.1 Funcionamiento................................................................................................................................... .......49
4.2.1.1 Módem para satélite............................................................................................................ ...............51
4.2.1.2 Antena parabólica destinada al Internet por satélite..................................................................... .......51
4.3 Televisión vía satélite..........................................................................................................................54
4.3.1 Componentes de un sistema de televisión vía satélite:........................................................................... .....55
4.3.1 Televisión vía satélite en Costa Rica......................................................................................................... ..57
CAPÍTULO 5: APLICACIONES FUTURAS DE LOS SATÉLITES DE COMUNICACIONES. ...........................................................60
5.1 Los nuevos sistemas de banda ancha.................................................................................................60
5.1.1Inmarsat: banda ancha satelital para el mundo............................................................................................ .61
5.1.2Teledesic y los sistemas LEO de Banda Ancha.......................................................................................... ..62
5.1.3 El sistema Celestri............................................................................................................................. .........64
5.1.4 El sistema SkyBridge............................................................................................................ ....................66
5.2 Telefonía móvil satelital......................................................................................................................68
5.2.1Sistemas de telefonía móvil vía satélite operativos............................................................................... .......68
5.2.1.1 Inmarsat........................................................................................................................ .....................68
5.2.1.2 Iridium........................................................................................................................... ....................69
5.2.1.3 Globalstar.................................................................................................................................... .......70
5.2.1.4 Odyssey........................................................................................................................................... ...71
5.2.2 Comparación entre Iridium y Globalstar........................................................................................72
CAPÍTULO 6: ANÁLISIS COMPARATIVO DE LOS SATÉLITES DE COMUNICACIONES CON RESPECTO A OTRAS TECNOLOGÍAS...76
6.1Comparación de las aplicaciones vía satélite con las tradicionales...................................................76
6.1.1 Internet vía satélite vs RDSI, ADSL, Cable módem.................................................................... ...............76
6.1.2 Comparación de TV vía satélite vs TV por cable.................................................................................. .....77
6.1.3 Comparación de las ventajas TV vía satélite vs TV por cable.............................................................. ....77
6.1.4 Comparación de las desventajas TV vía satélite vs TV por cable......................................... .....................78
6.1.5 Comparación de comunicaciónes por satélite vs fibra óptica................................................................. .....78
6.1.6 Comparación de las ventajas del satélite vs fibra óptica............................................................. ................79
6.1.7 Comparación de las desventajas del satélite vs fibra óptica............................................................. ...........80
CAPÍTULO 7: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..................................................................81
Conclusiones.............................................................................................................................................81
Recomendaciones.....................................................................................................................................85
SE RECOMIENDA AMPLIAR ESTE TRABAJO PARA PROFUNDIZAR EN EL ESTUDIO DE LOS
SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO YA QUE TIENE MUCHAS APLICACIONES QUE POR EL
OBJETIVO DEL TRABAJO NO SE PUD PROFUNDIZAR EN EL ESTUDIO DE ESTO NI SUS
APLICACIONES..............................................................................................................................................85
BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................................................86
ANEXOS............................................................................................................................................................89
...........................................................................................................................................................................93
APENDICES.....................................................................................................................................................94
TELEFONOS SATELITALES IRIDIUM.....................................................................................................94
v
ÍNDICE DE FIGURAS
ÍNDICE DE TABLAS
vi
Nomenclatura
ADSL: Linea de Abonado Digital Asimetrica
BGAN: Broadband Global Area Network
CDMA: acceso múltiple por división de código
DOCSIS: Especificación de Interfaz sobre Servicios de Datos Por Cable
ETSI: Instituto Europeo de Estándares de Comunicaciónes
FCC: Comisión Federal de Comunicaciónes
FDMA: Acceso múltiple por división de frecuencia
GEO: órbita terrestre geoestacionaria
GPS: sistemas de posicionamiento global
IRD: Integrated Receiver Decoder
ISL: enlaces entre satélites
INMARSAT: International MARitime telecomunication SATellite
LEO: órbita terrestre baja
LNB: Low Noise Block
MEO: órbita terrestre media
NGEO: satélites no geoestacionarios NGEO
NOC: Centro de Operaciones de Redes (Network Operations Center)
OBP: técnicas de procesado a bordo
PSTN: red de telefonía pública conmutada
RAI: Red de Internet Avanzada
RDSI: Red Digital de Servicios Integrados
RRCA: Red Regional de Microondas Centroamericana
TDMA: Acceso múltiple por división de tiempo
UHF: Frecuencia ultra alta
UIT= Unión Internacional de Telecomunicaciónes
USAT: Ultra Small Aperture Terminal
VSAT: Very Small Aperture Terminal
VHF: Frecuencia muy alta
Resumen
Desde el lanzamiento de los primeros satélites, se determinó que uno de los
usos más importantes sería relativo a comunicaciones.
El satélite ha sido el medio de comunicación más adecuado para proporcionar
soluciones globales y dar acceso a todos los lugares de la tierra.
Las principales aplicaciones en las que se utilizan los satélites son
meteorológicas, científicas, navegación, militares, entre otras.
Actualmente se utilizan en sistemas de posicionamiento global, Internet,
televisión y se está trabajando además en banda ancha satelital y telefonía
móvil satelital.
Se ha pensado que debido al extendimiento de los cables submarinos de fibra
óptica, el uso de los satélites de comunicaciones ha venido a menos. Esto por
cuanto uno de los problemas principales que han presentado los satélites de
comunicaciones es el retardo en las subidas y bajadas hacia las estaciones
terrenas, situación que no sucede con los cables submarinos. No obstante,
siguen existiendo aplicaciones en las que los satélites son el mejor medio.
Una de estas aplicaciones es la del sistema de posicionamiento global GPS,
utilizado entre otros asuntos para rastreo y ubicación global. Este sistema
continúa en desarrollo y está basado en el uso de satélites de comunicación.
Con este trabajo se pretende mostrar el avance de la tecnología satelital desde
sus inicios y mostrar las aplicaciones actuales y futuras de mayor importancia y
con esto comparar también la tecnología satelital con otras tecnologías.
Capítulo 1
1.1 Justificación
El siglo XX ha sido denominado el siglo de las comunicaciónes espaciales,
ya que durante este período se logró desarrollar la tecnología necesaria para
poner en órbita diferentes satélites artificiales que han permitido desplegar una
serie de servicios de relevancia para la humanidad.
Los medios espaciales para sondear la Tierra a distancia tienen hoy una
amplia demanda en el mundo porque la información que recogen se aprovecha
en diferentes áreas de aplicación tales como cartografía, ordenación de la
tierra, explotación de los suelos, control de las fuentes de contaminación
medioambiental y de la situación ecológica en general. Como también, en
mejoramiento de tierras, maderería, regeneración forestal, prospección de los
yacimientos minerales, trazado de rutas, disminución de accidentes en el
transporte, pesca, entre muchas otras.
En 1957 se lanzó el Sputnik 1, un satélite artificial que señaló el principio de
la era de los satélites. En 1963, Estados Unidos lanzó la primera versión
geosíncrona equipada con repetidores activos.
En 1965, Estados Unidos transmitió una imagen color de una bandera
estadounidense desplegada en Europa, donde se recibió y se emitió a las
redes de televisión nacionales. Para transmitir una única retransmisión de
televisión
por
satélite,
era
necesario
interrumpir
los
270
canales
radiotelefónicos.
La era de los satélites, anunciada por la creación de Intelsat, Eutelsat y
Arabsat, pronto fue seguida por una segunda oleada, procedente de
compañías de comunicaciónes internacionales y bien establecidas, como AT&T,
que había pasado de la telegrafía del siglo XIX a las comunicaciónes sin hilos,
después por onda corta y luego por satélite. Cada una de ellas lanzó su propia
flota de la más moderna generación de satélites y cada una adquirió su propio
nombre.
Comenzada esta era, los propietarios pasaron de vender el tráfico por
millas, a vender la capacidad de los satélites por tiempo en minutos, horas,
semanas o incluso años.
El paso siguiente fue el empleo de los satélites para la radiodifusión directa
a los hogares, pero esto fue más lento debido a las siguientes limitaciones
tecnológicas:
En primer lugar, cualquier sistema de radiodifusión directa por satélite
(RDS) exigía potencias de salidas mayores que las actualmente utilizadas en
los satélites de comunicaciónes.
En segundo lugar, un receptor por satélite para el mercado nacional en
serie tenía que fabricarse a un costo que estuviera al alcance de un ciudadano
medio, sin que produjera ninguna reducción significativa del rendimiento
técnico.
Una de las aplicaciones satelitales más importantes ha sido el sistema de
posicionamiento global denominado GPS, utilizado para el posicionamiento en
navegaciones
y
geoestacionarios
que
que
consta
de
transmiten
una
constelación
constantemente
de
24
satélites
información
de
posicionamiento mientras órbitan y están diseñados para que los datos estén
disponibles en cualquier parte del mundo durante las 24 horas del día.
El sistema GPS ofrece excelentes condiciones de seguridad para la
navegación,
evitando
los
riesgos
y
las
dificultades
climatológicas,
simplificándose notablemente las operaciones de atraque y carga. Otro sistema
es el INMARSAT.
Esta organización internacional dispone de satélites que
permiten establecer comunicaciónes de gran calidad por diversos medios entre
barcos, aeronaves y usuarios terrestres móviles con puntos fijos en la Tierra.
A partir de lo anterior, es claro que los sistemas satelitales se han convertido
en una tecnología relevante y de uso cotidiano.
De ahí que conviene profundizar en algunos detalles que pueden aclarar
cuándo seleccionar esta tecnología en lugar de otras.
Con
este
trabajo
se
pretende
conocer
la
evolución
de
las
telecomunicaciónes globales a través de los satélites así como la estructura y
funcionamiento de éstos.
Al mismo tiempo, se estudian las fortalezas y debilidades de los sistemas
satelitales para conocer sus ventajas y desventajas con respecto a otros tipos
de sistemas de telecomunicaciónes.
El punto central de esta investigación es conocer cuáles son las
aplicaciones principales en que se están utilizando los satélites de
comunicaciónes y cuál es la tendencia que esta tecnología tiene para el futuro.
Por medio de esta investigación se busca hacer un análisis comparativo que
permita determinar para qué aplicaciones es más conveniente utilizar los
sistemas satelitales en lugar de otras tecnologías que hay en el mercado.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo General
Conocer los fundamentos de los satélites de comunicaciónes y estudiar
a profundidad sus aplicaciones actuales y futuras.
1.2.2 Objetivos Específicos
 Estudiar la evolución histórica de los satélites de comunicaciones.
 Conocer las características de la comunicación por satélite (órbita,
frecuencias, protocolo de acceso al medio).
 Estudiar sobre la estructura de los satélites de comunicaciones y su
funcionamiento.
 Identificar y analizar las fortalezas y debilidades de los satélites de
comunicaciones como tecnología de acceso en comparación con otras
tecnologías.
 Estudiar sobre las principales aplicaciones en las que se utilizan
actualmente los satélites de comunicaciones y determinar sus ventajas
con respecto a otras tecnologías que hay en el mercado.
 Investigar sobre las aplicaciones previstas en un futuro para los satélites
de comunicaciones.
1.3 Metodología
Para llegar a cabo la presente investigación, se utiliza la siguiente
metodología:
 Recopilación de información bibliográfica sobre historia de satélites de
comunicaciones, características, estructura y funcionamiento, mediante
búsqueda en libros, revistas y publicaciones en Internet.
 Recopilación bibliográfica sobre las aplicaciones en las que se han
usado los satélites de comunicaciones, mediante búsqueda en libros,
revistas y publicaciones en Internet.
 Recopilación bibliográfica sobre otras tecnologías de acceso que
podrían utilizarse como sustitutos de los satélites de comunicaciones,
mediante búsqueda en libros, revistas y publicaciones en Internet.
 Recopilación bibliográfica sobre las aplicaciones en las que se utilizan
actualmente los satélites, mediante búsqueda en libros, revistas y
publicaciones en Internet.
 Recopilación bibliográfica sobre las aplicaciones futuras en las que se
tiene previsto utilizar los satélites, mediante búsqueda en libros, revistas
y publicaciones en Internet.
 Análisis sobre las fortalezas y debilidades de los satélites de
comunicaciones en comparación con otras tecnologías de acceso.
 Análisis de las ventajas de utilizar los satélites de comunicaciones en
lugar de otras tecnologías en algunas aplicaciones.
 Redacción de avances de los capítulos según cronograma.
 Redacción de borrador final y de versión final del trabajo.
 Elaboración de la presentación para la defensa pública del trabajo.
Capítulo 2: Fundamentos de satélites de comunicaciones
2.1 Reseña histórica
Los satélites artificiales se inician en 1957 con el lanzamiento del Sputnik
1. En la actualidad la variedad de satélites artificiales que rodean la tierra es
muy amplia.
La idea de los satélites de Telecomunicaciones apareció poco después
de la II Guerra Mundial. En 1945 en el número de octubre de la revista Wireless
World apareció un artículo titulado "Relés extraterrestres" cuyo autor era un
oficial de radar llamado Arthur C. Clarke.
Clarke que más tarde sería conocido principalmente por sus libros de
ciencia ficción y de divulgación proponía en su artículo la colocación en órbita
de tres repetidores separados entre si 120 grados a 36000 Km
sobre la
superficie de la tierra en una órbita situada en un plano coincidente con el que
pasa por el ecuador terrestre.
Este sistema podría abastecer de comunicaciones de Radio y Televisión
a todo el globo. Si bien Clarke fue el primero que expuso la idea del empleo de
la órbita geoestacionaria para las comunicaciones esta ya rondaba por la
cabeza de muchos otros. Al poco tiempo de terminar la guerra no existían
medios para colocar satélites en órbita terrestre baja ni mucho menos
geoestacionaria, los primeros experimentos de utilización del espacio para
propagación de radiocomunicaciones lo realizó el ejercito americano en 1951 y
en 1955 utilizando nuestro satélite natural, la luna, como reflector pasivo.
El primer satélite espacial el Sputnik 1 llevaba a bordo un radiofaro el
cual emitía una señal en las frecuencias de 20 y 40 Mhz, esta señal podía ser
recibida por simples receptores y así lo hicieron muchos radioaficionados a lo
largo del mundo realizándose la primera prueba de transmisión y recepción de
señales desde el espacio. La primera voz humana retransmitida desde el
espacio fue la del presidente norteamericano Dwight D. Eisenhower, cuando en
1958 en el contexto del proyecto SCORE se puso en órbita un misil ICBM Atlas
liberado de su cohete acelerador con un mensaje de Navidad grabado por el
dirigente, quien opinaba que el espacio tenía poca utilidad práctica.
Un Satélite posterior de este tipo fue el Courier 1B, lanzado el 4 de
Octubre de 1960. Este satélite militar podía almacenar y retransmitir hasta
68.000 palabras por minuto, y empleaba células solares en lugar de los
acumuladores limitados del SCORE.
Los sistemas pasivos, que imitaban la utilización primitiva de la Luna por
el ejército norteamericano, se probaron durante un tiempo. Los Echo 1 y 2 eran
grandes globos reflectores de mylar iluminado. Su uso se limitaba a parejas de
estaciones terrestres desde las cuales podía verse el globo al mismo tiempo.
Los ingenieros concluyeron que era necesario un sistema de transmisión
activo, por ejemplo una versión órbital de las torres de retransmisión por
microondas utilizadas en los sistemas telefónicos. Durante algún tiempo
discutieron la conveniencia de colocar varios satélites en órbita geoestacionaria
(lo que comporta costes de lanzamiento más elevados) o bien una multitud de
satélites en órbitas más bajas (con el consiguiente aumento en el coste de los
satélites). La polémica concluyó en favor de la solución geoestacionaria ya que
dichos satélites serían de seguimiento mucho más fácil.
El primer satélite de comunicaciones verdadero, el Telstar 1, fue lanzado
a una órbita terrestre baja, de 952 x 5632 Km. Era también el primer satélite de
financiación comercial, a cargo de la American Telephone and Telegraph.
El Telstar 1 se lanzó el 10 de julio de 1962, y le siguió casi un año
después el Telstar 2. Las estaciones terrestres estaban situadas en Andover,
Maine (Estados Unidos), Goonhilly Downs (Reino Unido) y Pleumeur-Bodou
(Francia).
La primera retransmisión mostraba la bandera norteamericana ondeando
en la brisa de Nueva Inglaterra, con la estación de Andover al fondo. Esta
imagen se retransmitió a Gran Bretaña, Francia y a una estación
norteamericana de New Jersey, casi quince horas después del lanzamiento.
Dos semanas más tarde millones de europeos y americanos seguían por
televisión una conversación entre interlocutores de ambos lados del Atlántico.
No sólo podían conversar, sino también verse en directo vía satélite. Muchos
historiadores fechan el nacimiento de la aldea mundial ese día.
Al Telstar 1 siguieron el Relay 1, otro satélite de órbita baja, lanzado el
13 de diciembre de 1962, y el Relay 2, el 21 de enero de 1964. Se trataba de
vehículos espaciales experimentales, como el Telstar, diseñados para descubrir
las limitaciones de actuación de los satélites. Como tales, constituían solo el
preludio de acontecimientos más importantes. El 26 de julio de 1963 el Syncom
2 se colocó en órbita sobre el Atlántico.
El Syncom 1 se había situado en el mismo lugar en febrero, pero su
equipo de radio falló. La órbita del Syncom 2 tenía una inclinación de 28º, por lo
que parecía describir un ocho sobre la tierra. Sin embargo se utilizó el 13 de
septiembre, con el Relay 1, para enlazar Río de Janeiro (Brasil), Lagos
(Nigeria) y New Jersey en una breve conversación entre tres continentes.
El Syncom 3 se situó directamente sobre el ecuador, cerca de la línea de
cambio de fecha, el 19 de agosto de 1964, y se retransmitieron en directo las
ceremonias de apertura de los juegos olímpicos en Japón. "En directo vía
satélite": el mundo se sobrecogió al conocer las posibilidades de los satélites
de comunicaciones.
Desde el principio los políticos comprendieron su potencial comercial. En
1961 el presidente de los Estados Unidos, John F. Kennedy, invitaba a todas
las naciones a participar en un sistema de satélites de comunicaciones en
beneficio de la paz mundial y de la fraternidad entre todos los hombres. Su
llamada encontró respuesta, y en agosto de 1964 se formó el consorcio
(International Telecommunications Satellite Organization = Organización
Internacional de Telecomunicaciones por Satélite).
El primer satélite lanzado por esta empresa fue el Intelsat 1, más
conocido como Early Bird. El 28 de junio de 1965 entró en servicio regular, con
240 circuitos telefónicos. Era un cilindro de 0´72 metros de anchura por 0´59
metros de altura, y su peso era tan solo de 39 kg. Las células solares que lo
envolvían suministraban 40 W. de energía, y para simplificar el diseño de
sistemas estaba estabilizado por rotación. El Early Bird estaba diseñado para
funcionar durante dieciocho meses, pero permaneció en servicio durante cuatro
años.
Con posterioridad se lanzaron sucesivos satélites Intelsat los cuales
fueron aumentando su capacidad de retransmisión de canales telefónicos y
televisivos en la actualidad la constelación Intelsat consta de 32 satélites
cubriendo todo el globo.
El Intelsat no es el único sistema de satélites de comunicaciones en
funcionamiento. A medida que avanzaba la tecnología y descendían los
precios, la conveniencia de los satélites de comunicaciones dedicados crecía.
Resultaba atractivo, desde el punto de vista comercial, construir los satélites
según las necesidades de los distintos estados, firmas, compañías de
navegación y otras organizaciones con un gran volumen de tráfico de
comunicaciones entre puntos separados por varios centenares de kilómetros.
El primer país que contó con un sistema interior fue Canadá que lanzó el
Anik 1 (mediante un cohete norteamericano) en noviembre de 1972. Otra red
muy utilizada, aunque no tan conocida, es la DSCS (Defense Satellite
Communications System = Sistema militar de comunicaciones por satélite), del
departamento de Defensa de los Estados Unidos con su serie de satélites
DSCS.
Otras redes de satélites militares aliados son el sistema naval de
comunicaciones
por
satélite
(Fleet
Satellite
Communications
System,
FLTSATCOM), el sistema aéreo de comunicaciones por satélite (Air Force
Satellite Communication System, AFSATCOM), el sistema de comunicaciones
por satélite del ejército (SATCOM), todos ellos norteamericanos, y la serie de la
OTAN.
La red nacional más extensa de satélites fue desarrollada por la Unión
Soviética a partir de abril de 1965, con una serie de satélites Molniya
(relámpago) situados en órbita elíptica sobre el hemisferio norte.
De este modo, diversos centros de URSS quedaron unidos por
programas de televisión en blanco y negro, teléfono y telégrafo.
La órbita de 12 horas colocaba al satélite encima de la Unión Soviética
durante los períodos fundamentales de comunicaciones, lo que suponía para
las estaciones de tierra un blanco con un movimiento aparente muy lento. Cada
una de las dos primeras series (Molniya 1 y 2) comprende cuatro pares de cada
tipo de satélite, colocados a intervalos de 90º alrededor de la órbita.
La serie Molniya 3 es más completa, pues incorpora televisión en color
además de telecomunicaciones. En combinación con los satélites trabajan las
estaciones terrestres Órbita o de "toldilla", cada una de las cuales emplea una
antena parabólica de bajo ruido y 12 metros de diámetro sobre un soporte
giratorio. La antena se orienta hacia el satélite por medio de un mecanismo
eléctrico de seguimiento.
Los satélites Molniya tuvieron un impacto social, político y económico
considerable en el desarrollo del estado soviético (a menudo, con culturas y
costumbres diferentes) en contacto más estrecho con Moscú, y al establecer
conexiones, a través de la Organización, con otros países socialistas, desde
Europa Oriental a Mongolia. La red de largo alcance se perfecciona todavía
más en la actualidad. En diciembre de 1975, a la familia de satélites de
comunicaciones soviético se añadió el Raduga, cuya designación internacional
es Statsionar 1.
Su misión es la misma que en la serie Molniya, si bien describe una
órbita geoestacionaria. Le siguió el Ekran, también de órbita estacionaria cuyo
nombre internacional es Statsionar T. Tiene como función específica la
retransmisión de programas de televisión desde los estudios centrales de
Moscú a zonas con estaciones terrestres más sencillas.
Lo hacen posible la potencia de los transmisores del Ekran, varias veces
superior a la de los restantes satélites de comunicaciones, y sus antenas de
haces dirigidos convergentes, que permiten retransmitir señales de televisión
directamente a grupos de receptores de televisión a través de antenas
colectivas, e incluso directamente a los receptores de cada hogar, a través de
antenas en el tejado.
Los ingenieros soviéticos han perfeccionado también una estación
terrestre móvil llamada Mars, transportable en tres contenedores. Aunque en
principio se ideo para la recepción de televisión en directo, cuenta con una
antena parabólica de 7 m. y funciona de modo completamente automático.
Puede utilizarse también para retransmisiones telefónicas y telegráficas.
Los equipos especiales para la retransmisión vía satélite de los juegos
olímpicos de Moscú en 1980 pretendían llevar a una audiencia de 2000 a 2500
millones de personas lo más cerca posible de los acontecimientos deportivos.
Entre ellos se contaban nuevos satélites geoestacionarios del tipo Gorizont,
con equipos de retransmisión perfeccionados. El primero se lanzó en diciembre
de 1978.
2.2 Características de la comunicación por satélite (órbitas, frecuencias,
acceso al medio)
2.2.1 Las órbitas
Los satélites se lanzan al espacio y se sitúan en una determinada órbita
de la tierra que puede ser circular, con velocidad constante y utilizadas para
comunicaciones o puede ser elíptica, con velocidad variable (más rapidez en el
perígeo y más lentitud en el apogeo) y utilizadas para actividades de
reconocimiento debido a que el satélite se acerca mucho a la Tierra durante el
perígeo.
Una vez que el satélite se sitúa en la órbita circular, se mantiene en ella
gracias al equilibrio de fuerzas que se produce entre la fuerza gravitacional de
atracción entre la Tierra y el satélite, y la fuerza centrífuga que actúa sobre el
satélite debido a su movimiento circular con la Tierra como centro de dicho
movimiento.
Existen dos tipos generales de sistemas de satélites: los satélites que se
encuentran en la órbita terrestre geoestacionaria (GEO) y los satélites no
geoestacionarios (NGEO), principalmente de órbita terrestre media (MEO) y
baja (LEO). Existiendo también sistemas elípticos y de gran altitud.
2.2.1.1 GEO (Geosynchronous Earth Orbit)
Cuando la órbita está en el plano ecuatorial de la Tierra, a una distancia
de aproximadamente 36000 Km (equivalente a 5,6 del radio de la tierra), y en
consecuencia, el período órbital es exactamente igual al período de rotación de
la Tierra (o sea, 23 h, 56 min y 4 s), conocido como día sideral, entonces se
dice que esa órbita es geoestacionaria y el satélite que discurre por esa órbita
es un satélite geoestacionario.
De esta forma, se consigue que los satélites aparezcan como fijos para
un observador situado en la Tierra y, en consecuencia, se pueden recibir las
señales del satélite mediante antenas receptoras fijas en la Tierra sin
necesidad de hacer un seguimiento y, por tanto, sin necesidad de conmutar.
Mediante estos satélites geoestacionarios se puede cubrir la Tierra con
facilidad. De hecho, desde un punto de vista teórico, con tres satélites
geoestacionarios se puede conseguir una cobertura global, exceptuando las
zonas polares.
A esta altura, las comunicaciónes a través de un GEO perpetúan una
latencia mínima de transmisión de ida y retorno - un retardo de extremo a
extremo - de por lo menos medio segundo (una onda electromagnética tarda en
recorrer 36000 Km aprox. 0,12s = 360000/300000; en una comunicación
unidireccional el retardo es de aprox. 0,25s y en una comunicación
bidireccional el retardo es de aprox. 0,5 s).
Esto significa que los GEOs nunca podrán proveer demoras similares a
las fibras ópticas. Esta latencia de GEO es la fuente de la demora fastidiosa en
muchas de las llamadas telefónicas intercontinentales, impidiendo que se
pueda entender la conversación y deformando el matiz personal de la voz. Lo
que puede ser una incomodidad en una transmisión telefónica, sin embargo,
puede ser insostenible para aplicaciones en tiempo real, tales como
videoconferencias, como también para muchos protocolos estándares de
datos.
Las organizaciones ITU y FCC (en los Estados Unidos) administran las
posiciones órbitales y son las que autorizan los sistemas de satélites.
Los satélites GEO fueron el punto de arranque de las comunicaciónes vía
satélite, y prácticamente todos los satélites utilizados hoy en día para
comunicaciónes por redes corporativas son GEO. Las aplicaciones básicas de
estos satélites son transmisiones punto-a-multipunto y punto-a-punto.
Actualmente, las crecientes necesidades en términos de ancho de banda, la
necesidad de minimizar las tasas de errores y sobre todo, la necesidad de
disminuir la latencia, todo ello para que las redes por satélite puedan competir e
integrarse con las redes de fibra óptica, han originado un creciente
protagonismo de los satélites MEO y LEO.
2.2.1.2 MEO (Medium Earth Orbit)
Los satélites de órbita terrestre media se encuentran a una altura de entre
10075 y 20150 kilómetros. A diferencia de los GEO, su posición relativa
respecto a la superficie no es fija.
Al estar a una altitud menor, se necesita un número mayor de satélites para
obtener una cobertura mundial, pero la latencia se reduce substancialmente.
En la actualidad no existen muchos satélites MEO, y se utilizan para
posicionamiento.
2.2.1.3 LEO (Low Earth Orbit)
Los satélites LEO están situados en órbitas bajas, de 1.500 Km. por
término medio, aunque puede estar entre 200 y 2000 Km; los períodos órbitales
se encuentran entre los 90 y los 120 minutos. Estas bajas órbitas se utilizaron
en los inicios de la tecnología de comunicaciónes por satélite como una de las
etapas a cubrir para llegar al objetivo final en aquellos momentos, que era el
satélite geoestacionario, cuando aún no existían medios suficientes para
conseguir la potencia de lanzamiento necesaria para colocar el satélite en los
36.000 Km de altura correspondiente a la órbita geoestacionaria.
En aquellos momentos iniciales, las órbitas bajas se contemplaban como el
futuro de los sistemas de navegación, de predicción y vigilancia metereológica
y de observación de la Tierra, pero nunca para comunicaciónes, ya que el
satélite, al tener un período órbital tan corto, es accesible a una estación
terrestre solamente durante un período de tiempo muy corto.
Sin embargo, el concepto de constelación de satélites, de muy reciente
aparición, ha hecho que los satélites LEO no solamente encuentren su parcela
de mercado en las telecomunicaciónes, sino que se constituyan además en el
futuro más brillante para ese sector, debido a las posibilidades que ofrecen en
ancho de banda. Gracias a ello, podrán competir e integrarse con las redes de
fibra óptica y unas excelentes prestaciones en lo que se refiere a la
minimización de los retardos normalmente asociados a las comunicaciónes por
satélite.
Esa minimización de retardos o de la latencia permite la generación de
aplicaciones muy sensibles al tiempo real, como la transmisión de voz, la
videoconferencia y aplicaciones avanzadas como el trabajo corporativo.
Los satélites LEO están divididos en diferentes categorías, basadas en la
frecuencia:
 LEOs pequeños, (little LEOs - 800 MHz)
 LEOs grandes, (Big LEOs - 2 GHz)
 LEOs de banda ancha, (20-30 GHz)
Existe una relación inversa entre la frecuencia y la longitud de onda, por lo
que al aumentar la frecuencia la longitud de onda disminuye y la terminal
receptora (una parabólica o un teléfono) son de menor tamaño.
Inicialmente el foco de atención de los LEO fue para voz y datos de banda
estrecha. Los ‘pequeños LEOs’ fueron diseñados para mensajería y servicios
de búsqueda y localización de vehículos.
Los ‘gran LEOs’ proporcionarán voz a las áreas que no son cubiertas por
las redes celulares o terrestres. También ofrecerán datos a baja velocidad, de
2,4 Kbps a 9,6 Kbps. Y serán los LEOs de banda ancha los que proporcionarán
datos hasta 155 Mbps.
2.2.1.4 HALE
Las plataformas de gran altitud y resistencia son básicamente aeroplanos
alimentados por energía solar o más ligeros que el aire, que se sostienen sobre
un punto de la superficie terrestre a unos 21 kilómetros de altura. No se habla
mucho de ellos y en la actualidad constituyen fundamentalmente un proyecto
de investigación.
2.2.2 Bandas de frecuencias utilizadas
Se han dispuesto, mundialmente, varias bandas de frecuencia para su
uso comercial por satélite. La más común de estas consta de una banda central
de 500 Mhz centrada en 6 Ghz en el enlace hacia arriba (hacia el satélite) y
centrada en 4 Ghz en el enlace hacia abajo (hacia la Tierra).
La banda de 500 Mhz, en cada una de las frecuencias, esta
normalmente dividida en 12 bandas, servidas por cada transponder, de 36 Mhz
de ancho de banda cada una, más 2 Mhz a ambos extremos para protección
(el espaciamiento entre las bandas es el responsable del ancho de banda en
exceso). Cada banda de transponder esta, a su vez, dividida en un cierto
numero de canales de frecuencia, dependiendo del tipo de aplicación o de la
señal que sé este transmitiendo.
Las bandas de frecuencia usadas son:
 L: uplink 1-2 Ghz, downlink 0,5-1,5 Ghz
 C: uplink 5,925-6,425 GHz, downlink 3,7-4,2 GHz
 Ku: uplink 14-14,5 GHz, downlink 11,7-12,2 GHz
 Ka: uplink 19,7 GHz, downlink 31Ghz
Las frecuencias mas utilizadas para la comunicación por satélite son las
bandas C y Ku (la banda C esta prácticamente saturada).
La banda L se utiliza para comunicaciones móviles. En este momento, la
gran esperanza para resolver el problema de la saturación espectral y poder
ofrecer mejores servicios es la utilización de la banda Ka, que permitiría
disponer de mayores anchos de banda. Además, esta última permite utilizar
antenas parabólicas de menor tamaño y mayor ganancia. Sin embargo, sufre
atenuaciones importantes por efecto de la lluvia.
2.2.3 Acceso al medio
El problema del retardo, especialmente en satélites tipo GEO, hace que
los protocolos de utilización del segmento espacial tengan que ser algo
distintos de los utilizados en redes terrenas. A continuación se indican los
protocolos empleados, según el tipo de acceso:
2.2.3.1 Acceso fijo
La forma de acceso al medio mas frecuente es el acceso fijo (fixed
assignment). A su vez, el acceso fijo puede emplear distintas técnicas para
utilizar el espectro. Las más comunes son FDMA, TDMA o CDMA.
En las soluciones TDMA y FDMA cada estación utiliza su canal propio.
FDMA es la solución temporalmente más antigua y que emplea filtros para
separar las distintas comunicaciones. Estos filtros suelen ser caros y precisar
ajustes
La solución TDMA es la más utilizada actualmente para comunicaciones,
aunque tiene el inconveniente de que cada estación transmisora debe ser
capaz de emitir con la potencia máxima durante el tiempo asignado a la
comunicación. Esto encarece considerablemente el precio de los transmisores.
CDMA es más flexible. Sin embargo solo es útil en aquellas aplicaciones en las
que la señal sea de bajo bit rate pues de lo contrario no existe ganancia, de
procesado. Se utiliza sobre todo en sistemas VSAT (Very Small Apertura
Terminal), las cuales son redes formadas por terminales transmisoresreceptores de pequeño tamaño que permiten dar cobertura, a baja velocidad,
para aplicaciones de datos y vigilancia.
2.2.3.2 Acceso aleatorio
Los sistemas VSAT o USAT (Ultra Small Aperture Terminal) suelen emplear
técnicas de acceso aleatorio (random access). En la mayoría de los casos se
puede utilizar el protocolo Aloha o el S-Aloha. Los sistemas de acceso aleatorio
son los adecuados cuando hay muchos terminales que quieren accesar al
satélite, pero cada uno con pocos requerimientos de tráfico.
2.2.3.3 Acceso bajo demanda
Para asegurar la calidad de servicio se emplean protocolos de asignación
bajo demanda (demand assignment). En estos casos, cada comunicación
utiliza un canal TDMA o FDMA ( menos frecuente CDMA). En muchas
ocasiones, los protocolos de acceso aleatorio se pueden emplear para solicitar
los canales que, posteriormente, se emplean en asignacion por demanda.
2.3 Estructura y funcionamiento de los satélites
Básicamente un sistema satelital es un sistema repetidor. La capacidad
de recibir y retransmitir se debe a un dispositivo receptor-transmisor llamado
transpondedor, cada uno de los cuales escucha una parte del espectro, la
amplifica y retransmite a otra frecuencia para evitar la interferencia de señales.
Un sistema satelital consiste en un cierto número de transpondedores además
de una estación terrena maestra para controlar su operación, y una red de
estaciones terrenas de usuarios, cada uno de los cuales posee facilidad de
transmisión y recepción.
El control se realiza generalmente con dos estaciones terrenas
especiales que se encargan de la telemetría, el rastreo y la provisión de los
comandos para activar los servicios del satélite.
Un vínculo satelital consta de:
 Un enlace tierra-satélite o enlace ascendente (uplink)
 Un enlace satélite-tierra o enlace descendente (downlink)
El satélite permanece en órbita por el equilibrio entre la fuerza centrífuga y
la atracción gravitatoria.
Si se ubica el satélite a una altura de 35860 Km sobre el plano del Ecuador,
estos giran en torno a la tierra a una velocidad de 11070 Km. /hr, con un
período de 24 horas. Esto hace que permanezca estacionario frente a un punto
terrestre, de allí su nombre de satélite geoestacionario. De este modo las
antenas
terrestres
pueden
permanecer
relativamente estable en un sector órbital.
orientadas
en
una
posición
Debido a su gran potencia los satélites para TV necesitan de un
espaciamiento de por lo menos 8 grados, para así evitar que el haz proveniente
de la Tierra ilumine a los satélites vecinos también.
Los sistemas satelitales constan de las siguientes partes:
2.3.1 Transpondedor
El transpondedor es un dispositivo que realiza la función de recepción y
transmisión. Las señales recibidas son amplificadas antes de ser retransmitidas
a la tierra. Para evitar interferencias les cambia la frecuencia, es decir, es un
repetidor con cambio de frecuencia, colocado en órbita.
2.3.2 Estaciones terrenas
Las estaciones terrenas controlan la recepción con/desde el satélite, regula
la interconexión entre terminales, administra los canales de salida, codifica los
datos y controla la velocidad de transferencia.
Consta de 3 componentes:
 Estación receptora: Recibe toda la información generada en la estación
transmisora y retransmitida por el satélite.
 Antena: Debe captar la radiación del satélite y concentrarla en un foco
donde esta ubicado el alimentador. Una antena de calidad debe ignorar
las interferencias y los ruidos en la mayor medida posible. Estos satélites
están equipados con antenas receptoras y con antenas transmisoras.
Por medio de ajustes en los patrones de radiación de las antenas
pueden generarse cubrimientos globales (Intelsat), cubrimiento a solo un
país (satélites domésticos), o conmutar entre una gran variedad de
direcciones.
 Estación emisora: Esta compuesta por el transmisor y la antena de
emisión. La potencia emitida es alta para que la señal del satélite sea
buena. Esta señal debe ser captada por la antena receptora. Para cubrir
el trayecto ascendente envía la información al satélite con la modulación
y portadora adecuada. Como medio de transmisión físico se utilizan
medios no guiados, principalmente el aire. Se utilizan señales de
microondas para la transmisión por satélite, estas son unidireccionales,
sensibles a la atenuación producida por la lluvia, pueden ser de baja o
de alta frecuencia y se ubican en el orden de los 100 Mhz hasta los 10
Ghz.
2.4 Tipos de terminales satelitales
2.4.1 Estaciones Terrenas
La principal función de la estación terrena es la adecuación de las
señales de televisión para su transmisión al satélite, desde donde se realiza la
radiodifusión de las mismas.
Dependiendo del tipo de estación, ésta se puede encargar de transmitir
y/o recibir información, controlar el estado del satélite y su situación órbital.
Su diseño es conceptualmente el mismo que una estación convencional de
comunicaciónes dado que, en principio, el procesamiento de la señal a
transmitir es similar en todos los casos. Por consiguiente, la estación estará
formada
por
el
susbistema
de
antena,
subsistema
de
seguimiento,
transmisión/recepción en radiofrecuencia, etapa de conversión de frecuencia,
modulación-demodulación, conexión con el Centro de Programas y suministro
de energía eléctrica.
Las cadenas de recepción no son estrictamente necesarias, ya que la
radiodifusión implica una comunicación unidireccional, sin embargo, es muy
conveniente poder supervisar las portadoras transmitidas a través del satélite,
por lo que se debe considerar a las cadenas de recepción como parte
integrante de la estación.
El
dimensionado,
configuración
e
interconexión
de
sus
diferentes
subsistemas estará en función de las características técnicas del satélite, del
número de canales a transmitir, así como la filosofía de redundancia que se
adopte para los diferentes subsistemas.
A partir del año 1971, el ICE comenzó a desarrollar su infraestructura de
Telecomunicaciónes Internacionales con la construcción de la Red Regional de
Microondas Centroamericana RRCA, que permitió por primera vez, tener una
conexión directa y de calidad con todos los países de Centroamérica y en
forma indirecta con México, Estados Unidos y el resto del mundo, y así poder
brindar los servicios de telecomunicaciónes internacionales que demandan los
clientes de una manera oportuna, confiable, de calidad internacional y a precios
competitivos.
Antes de esta fecha, las comunicaciónes internacionales se ofrecían
utilizando una red de muy baja capacidad con equipos de radio de alta
frecuencia que presentaban niveles de calidad y confiabilidad muy bajos.
Debido al crecimiento sostenido del tráfico internacional y a la necesidad de
conectarse de una manera más directa y económica con Sudamérica y Europa,
se tomó la decisión de construir la Estación Terrena de Tarbaca, la cual entró a
operar en el año de 1981. Costa Rica se integró a la era espacial, al entrar en
operación la Estación Terrena de Tarbaca, para comunicación vía satélite.
Tarbaca se convirtió en la quinta estación de Centroamérica, después de
Quetzal I, en Guatemala; Izalco, en El Salvador; Nicatelsat, en Nicaragua; y
Utibe, en Panamá. Por medio de esta estación, que tiene una capacidad de
2.880 circuitos digitales internacionales, el ICE brinda servicios de telefonía,
télex, telegrafía, facsímil y datos, lo mismo que los de transmisión y recepción
de programas de televisión.
Nuevamente, se hizo necesario aumentar la capacidad instalada de la Red
Internacional, para sobrellevar el crecimiento del tráfico internacional, por lo
que en el año 1993, se inició la planificación y el diseño de una nueva estación
terrena.
Tomando en cuenta el alto nivel de actividad sísmica del país, se decidió
construir esta segunda estación en un sitio diferente a Tarbaca, para darle
mayor confiabilidad al sistema. En el año de 1995 entró en operación la
segunda estación terrena que se ubicó en Guatuso de Cartago, con una
capacidad inicial de 1.440 canales internacionales, esta estación es totalmente
digitalizada y opera por medio del satélite 335º E. de INTELSAT.
Con esta infraestructura le fue posible al ICE tener no solo conectividad
terrestre con Centroamérica y México, sino conectividad vía satélite con
Norteamérica y el resto del mundo, sin embargo, el crecimiento acelerado de
las telecomunicaciónes a nivel mundial y la demanda cada vez mayor de
nuevos servicios que requieren un mayor ancho de banda, hicieron que la
capacidad instalada en las redes satelitales fuera insuficiente, por lo que se
comenzó a planificar el crecimiento del sistema internacional por medio de
cables submarinos.
Los cables submarinos actuales, por ser cables de fibra óptica, ofrecen
mejores condiciones de calidad y confiabilidad que los sistemas satelitales,
además, tienen la ventaja que por ser conexiones terrestres, tienen un retardo
de propagación mucho menor que el satélite, lo que lo hace ideal para
transmisión de señales digitales y para el desarrollo de los nuevos servicios de
banda ancha (Internet, Multimedia, ATM etc.)
Por otro lado, la fabricación a gran escala y el mejoramiento de la
tecnología de construcción de fibra óptica, ha hecho que el costo de los cables
submarinos se haya reducido, siendo inferior a los costos de conectividad vía
satélite.
Por estas razones, a partir del año de 1992, el ICE se abocó a planificar el
desarrollo de su red Internacional utilizando cables submarinos de fibra óptica.
2.4.2 Red Inmarsat
Inmarsat fue el primer operador mundial de comunicaciónes móviles
satelitales y actualmente provee un rango de servicios para comunicación
marítima, terrestre, aeronáutica y para otros usos. Opera una constelación de
satélites geoestacionarios diseñados para extender las comunicaciónes de
telefonía, fax y datos a todo el mundo. La constelación comprende cinco
satélites de tercera generación respaldados por cuatro naves espaciales.
Funcionalidad y Operatividad del Sistema
Figura 2.1: Funcionalidad y operatividad de la Red Inmarsat
El sistema Inmarsat lo utilizan diversos proveedores de servicios
independientes para ofrecer comunicaciónes de voz y multimedia. Usuarios
incluyen dueños de barcos, gerentes, reporteros y periodistas, trabajadores en
compañías de salud o de asistencia de desastres, operadores de flota de
transporte terrestres, aerolíneas, pasajeros de aerolínea, controladores aéreos,
trabajadores de gobierno, agencias de emergencia nacional y defensa civil, y
fuerzas de paz. La estrategia de negocios de Inmarsat es alcanzar numerosas
oportunidades
en
la
convergencia
de
tecnología
de
información,
telecomunicaciones y movilidad mientras continúa sirviendo a los mercados
tradicionales como el marítimo, aeronáutico, móvil terrestre y mercado de áreas
remotas.
La clave de la estrategia es el nuevo sistema satelital Inmarsat I-4 , el
cual soportará desde 2005 el Inmarsat Broadband Global Area Network (BGAN) - comunicación móvil de datos de hasta 432kbit/s para acceso a Internet,
multimedia móvil y muchas otras aplicaciones. Para ofrecer sus servicios,
Inmarsat opera una red global de estaciones terrenas en adicional la
constelación satelital.
Los satélites son controlados desde el Centro de Control Satelital en la
sede central de Inmarsat en Londres. El equipo de control es responsable de
mantener los satélites en posición encima de la línea Ecuatorial, y de asegurar
que todos los sistemas funcionan correctamente todo el tiempo.
El estatus de la transmisión de datos de los nueve satélites de Inmarsat
se obtiene por medio de cuatro estaciones de monitoreo, telemetría, y control
(TT&C) en Fucino, Italia; Beijing en China; Lake Cowichan, Oeste de Canada; y
Pennant Point, Este de Canadá. También hay una estación de soporte en Eik
en Noruega.
El tráfico del terminal del usuario va al satélite y luego baja a la estación
terrena (land earth station - LES), la cual actúa como una salida a las redes de
telecomunicaciónes terrestres. Hay 40 LES en 30 países.
El flujo de tráfico de comunicaciónes a través de la red Inmarsat es
monitoreada y administrada por el Centro de Operaciones de Redes (Network
Operations Center NOC) en la sede central de Inmarsat.
2.4.3 Cobertura
Inmarsat tiene una amplia cobertura para sus servicios en todo el mundo.
Cubriendo cuatro regiones oceánicas:
 Región del océano atlántico este
(AORE)
 Región del océano atlántico oeste
(AORW)
 Región del océano pacífico
(POR)
 Región del océano índico
(IOR)
Dichas regiones son cubiertas a través de sus sistemas de satélites del tipo
geoestacionario (giran a la velocidad y sentido de la tierra ).
►AOR-W
► AOR-E
► IOR
► POR
Figura 2.2: Cobertura Red Inmarsat
2.4.3.1 Servicio VSAT
Los sistemas VSAT suelen constar de una estación central, denominada hub,
de relativo gran tamaño y mejores prestaciones, y una serie de estaciones más
pequeñas, las VSAT propiamente dichas. Las comunicaciónes se realizan a
traves del hub, no existiendo comunicación directa entre las estaciones VSAT.
Estos sistemas se han utilizado y continúan en uso para la provisión de
servicios de telecomunicaciones en areas de difícil acceso, para sistemas de
vigilancia y televigilancia (acueductos, oleoductos, niveles de rios). Sistemas de
telepuertos de baja y media capacidad etc.
2.4.3.1 Servicio VSAT-ICE
El
ICE
como
institución
encargada
de
proveer
servicios
de
infocomunicaciones en Costa Rica, debe facilitar soluciones adecuadas para
los inversionistas que se desenvuelven en el ámbito turístico y empresarial,
sector
que
ha
aumentado
considerablemente
en
los
últimos
años,
convirtiéndose en una fuente muy importante de ingresos para el país.
Precisamente de ahí, nace el Servicio VSAT-ICE (Very Small Aperture
Terminals), el cual surge para satisfacer la necesidad de comunicación de
empresas comerciales y turísticas ubicadas en zonas donde no se cuenta con
soluciones de comunicación del Sistema Nacional de Telecomunicaciones
(SNT). A través de él se ofrecen los servicios de telefonía e Internet.
El Servicio VSAT-ICE es un servicio dirigido a clientes que requieren de
comunicación de voz, datos o Internet, tanto a nivel nacional como
internacional, y que actualmente no están cubiertos por las redes terrestres del
SNT del ICE.
Este sistema permite brindar servicios de telefonía, datos o Internet de
manera simultánea y mediante una sola estación. Actualmente para Internet la
velocidad ofrecida es de 256/128 Kbps (256 Kbps de bajada y 128 Kbps de
subida). El sistema ofrece dos líneas telefónicas y un acceso a Internet, y el
cliente debe instalar una antena parabólica en el sitio de interés para tener el
servicio.
A nivel general, el funcionamiento técnico de este servicio consiste en una
red tipo estrella, con el punto central en la Estación Terrena de Tarbaca, que
por medio del satélite INTELSAT 325.5 interconecta cualquier punto del país al
Sistema Telefónico Nacional y a la Red de Internet Avanzada (RAI) del ICE.
Capítulo 3: Aplicaciones tradicionales de los satélites de comunicaciones.
3.1 Inicios de las aplicaciones de los satélites artificiales
El origen de los satélites artificiales está íntimamente ligado al desarrollo
de los cohetes que fueron creados, primero, como armas de larga distancia;
después, utilizados para explorar el espacio y luego, con su evolución,
convertidos en instrumentos para colocar satélites en el espacio.
Las actividades en el espacio, incluyendo la tecnología satelital, se
remontan a tiempos muy remotos, cuando el hombre empezó a medir los
movimientos de las estrellas, dando origen a una de las ramas más antiguas de
la ciencia, la Mecánica Celeste. Mucho después, se empezaron a realizar los
primeros cálculos científicos sobre la tasa de velocidad necesaria para superar
el tirón gravitacional de la Tierra.
Entre las primeras aplicaciones de los satélites se tiene a la Marina de
los Estados Unidos de América (EE.UU.), cuando utilizó con éxito el satélite
natural de la Tierra (la Luna) para establecer comunicación entre dos puntos
lejanos en el planeta, transmitiendo señales de radar que dicho cuerpo celeste
reflejaba, logrando con ello comunicar a la ciudad de Washington con la Isla de
Hawai.
Esto comprobó que se podrían utilizar satélites artificiales con los
mismos fines, pero salvando la desventaja de depender de la hora del día para
obtener las señales reflejadas.
Se emprendió, un ambicioso proyecto denominado Echo, el cual
consistía en utilizar un enorme globo recubierto de aluminio para que sirviera
como espejo y reflejara las señales emitidas desde la Tierra.
El artefacto, visible a simple vista, fue el primer satélite artificial de tipo
pasivo (por su característica de servir solamente como reflejo y no tener
aparatos para retransmisión); los llamados satélites activos vendrían después,
con los avances tecnológicos y las experiencias que poco a poco fueron
enriqueciendo el conocimiento en este campo.
El primer experimento en comunicaciones desde el espacio también fue
en 1958, cuando un cohete Atlas-B, equipado con un transmisor y un
reproductor, emitió hacia la Tierra un mensaje grabado con anterioridad por el
presidente Eisenhower. El Atlas-Score permitió demostrar que la voz humana
podía propagarse superando la considerable distancia existente entre el
planeta y el satélite.
El concepto fundamental era sencillo: un repetidor colocado en un lugar
suficientemente elevado podría dominar mucha mayor superficie que sus
homólogos terrestres. El repetidor, por supuesto, sería colocado en órbita,
aunque su limitación principal sería la movilidad del objeto en el espacio.
Todos esos satélites aportaron importantes conocimientos al mundo
científico, pues al ser equipados cada vez con mejores y más sofisticados
instrumentos de medición, permitieron conocer las condiciones del espacio que
rodea a la Tierra y, con ello, promover nuevos experimentos.
Fue así que el primer satélite activo que se puso en órbita fue el Courier,
de propiedad estadounidense (lanzado en 1960), equipado con un paquete de
comunicaciones o repetidor que recibía las señales de la Tierra, las traducía a
frecuencias determinadas, las amplificaba y después las retransmitía al punto
emisor.
3.2 Aplicaciones del uso de los satélites
3.2.1 Aplicaciones satelitales científicas
Empezaron a lanzarse satélites con este fin en la década de los años 50,
y hasta ahora tienen como principal objetivo estudiar la Tierra (superficie,
atmósfera y entorno) y los demás cuerpos celestes.
En el inicio de la exploración espacial, se consideró prioritario conocer
las condiciones que imperaban sobre un objeto que girara repetidamente
alrededor del planeta. Esto era necesario, pues poco tiempo más tarde el
propio hombre debería viajar al espacio. Estos aparatos permitieron que el
conocimiento del Universo sea mucho más preciso en la actualidad.
Los satélites Echo l no sólo fueron útiles para experimentar técnicas de
comunicación pasivas, sino que proporcionaron buena información sobre la
densidad de la atmósfera a diversas altitudes.
El satélite Explorer l detectó los cinturones de radiación (Van Allen) que
rodean la Tierra.
Otros de sus hermanos ayudaron a establecer la abundancia de
micrometeoritos en los alrededores del planeta, factor importante para tener en
cuenta antes de lanzar una astronave tripulada y, además, estudiaron
ampliamente los campos geomagnéticos, la cantidad de radiación, la ionosfera
terrestre y la densidad atmosférica, entre otras muchas investigaciones.
Una rama de la ciencia que se ha visto beneficiada por las actividades
en el espacio es la Geodesia.
Los satélites geodésicos han permitido conocer con exactitud la forma
de los continentes, así como el lentísimo pero constante movimiento de las
placas terrestres. Asimismo, los satélites oceánicos han explorado el fondo
marino, revelando gran cantidad de información: el Seasat (lanzado en 1978),
equipado con un radar especial, fue uno de los aparatos dedicados a este tipo
de investigación.
3.2.2 Aplicaciones satelitales de meteorología
Estos satélites, aunque se puede afirmar que son científicos, son
aparatos especializados que se dedican exclusivamente a la observación de la
atmósfera en su conjunto.
La comprensión de la física dinámica atmosférica, el comportamiento de
las masas nubosas o el movimiento del aire frío o caliente resultan
indispensables para realiza predicciones del clima, pues sus efectos impactan
de manera irremediable las actividades de los seres humanos aquí en la Tierra.
El primer satélite meteorológico fue el Tiros-1 (lanzado en abril de 1960);
luego le siguieron los ESSA, ITOS, Nimbus, NOAA y Meteor, por mencionar
algunos.
A estos artefactos se debe el descubrimiento del agujero en la capa de
ozono. Algunos de éstos se colocan en órbitas no geoestacionarias, como los
que pasan sobre los polos de la Tierra y posibilitan una cobertura de toda la
superficie de ella. Otros satélites meteorológicos de órbita geoestacionaria
como el SMS, GOES y Meteosat pueden cubrir todo un hemisferio y permiten
seguir el comportamiento de fenómenos como la temporada de huracanes, los
frentes fríos, el conocimiento de la temperatura de la atmósfera en cada nivel
altimétrico, la presión, la distribución del vapor de agua y, con ello, el porqué de
las sequías o los efectos de la contaminación, entre muchos otros fenómenos
más.
Figura 3.1 Satélite Meteorológico Tiros 1
Hoy en día, la Organización Meteorológica Mundial coordina la
recolección, procesamiento y difusión de información y datos meteorológicos y
oceanográficos provenientes de una constelación de satélites meteorológicos
tanto geoestacionarios como de órbita polar, enlazados a 10 mil estaciones
terrenas y mil estaciones de observación en altitud, además de otras fuentes de
información meteorológica, provenientes de barcos, aeronaves, boyas y otros
artefactos que trabajan de manera coordinada para transmitir diariamente a
todo el mundo, en tiempo real, más de 15 millones de caracteres de datos y 2
mil mapas meteorológicos, los cuales se han convertido en una eficaz
herramienta en el estudio del clima, los océanos, los vientos y las corrientes
globales.
Figura 3.2 Imagen infrarroja de El Niño
3.2.3 Aplicaciones satelitales de navegación
Desarrollados originalmente con fines militares al marcar el rumbo de
misiles, submarinos, bombarderos y tropas, ahora se usan como sistemas de
posicionamiento global (GPS, por sus siglas en inglés) para identificar
locaciones terrestres mediante la triangulación de tres satélites y una unidad
receptora manual que puede señalar el lugar donde ésta se encuentra y
obtener así con exactitud las coordenadas de su localización geográfica.
Los satélites actuales dedicados a esta tarea (Transit, Navstar GPS,
Tsikada, Parus, Uragan, etc.) utilizan frecuencias bajas y medias que están
abiertas al público, lo cual ha posibilitado la aparición de múltiples receptores
comerciales. Una de las aplicaciones de estos satélites la realiza con éxito la
navegación aérea, que está empezando a aprovecharla en los aterrizajes de
las aeronaves, ello le supone una guía económica y muy segura para esas
actividades.
En los sistemas GPS, tanto el satélite como el equipo receptor en Tierra
emiten una señal con una determinada frecuencia, ambas sincronizadas
gracias a los relojes atómicos que dichas unidades poseen, el receptor recibe
la señal del satélite que se halla a gran altitud, la distancia entre ambos equipos
hace que la señal proveniente del satélite llegue con una diferencia de fase con
respecto a la señal emitida por el receptor. La medición de esta diferencia en
las fases permite calcular la distancia que separa al equipo en Tierra del
satélite. Utilizando tres satélites a la vez, podemos obtener las coordenadas de
latitud, longitud y altitud del equipo receptor en Tierra. Usando un cuarto satélite
es, incluso, posible conseguir datos sobre la velocidad con la que nos
desplazamos y el nivel de precisión aumenta mucho.
Otra faceta de los satélites de navegación se encuentra en la búsqueda
y el rescate. En estos casos los receptores son vehículos dedicados a otras
tareas, que además están equipados con receptores especiales. Cuando una
embarcación se pierde en alta mar, puede enviar señales que el satélite recibirá
y reenviará al puesto de rescate más próximo, incluyendo sus coordenadas
aproximadas.
Figura 3.3 Satélite Navstar GPS
3.2.4 Aplicaciones satelitales militares
Son aquellos que apoyan las operaciones militares de ciertos países,
bajo la premisa de su seguridad nacional. La magnitud de sus programas
espaciales militares es tan grande y secreta que hasta hace poco sólo se podía
valorar por el número de lanzamientos que suponía.
Uno de los aspectos fundamentales del equilibrio armamentista durante
la Guerra Fría fue la posibilidad de una respuesta adecuada ante cualquier
ataque enemigo. Para ello, era necesario conocer con la suficiente antelación
el despegue de un misil desde cualquier punto del globo terráqueo. Entonces,
se fabricaron los satélites de alerta inmediata, que detectan cualquier
lanzamiento, tanto de cohetes comerciales como militares.
En un principio, EE.UU. inició esta actividad utilizando grandes antenas
terrenas, después lanzaron satélites del tipo Midas o DSP, los cuales poseen
sensores infrarrojos que detectan el calor producido por los gases del escape
de los motores de un misil. Dado que el tiempo de funcionamiento de los
motores de uno de estos vehículos suele ser inferior a los 10 ó 15 minutos, la
detección debe hacerse lo antes posible, dando tiempo a responder al ataque.
Los océanos son un escenario en el que se han desarrollado
espectaculares batallas navales y un lugar en el que patrullan barcos y
submarinos de todas clases. Estos últimos pueden estar equipados con misiles
nucleares y su movilidad y ocultación bajo el agua los hace muy peligrosos. Por
eso, se han desarrollado satélites que tratan de localizarlos. Es el caso de los
White Cloud americanos o los RORSAT/EORSAT soviéticos.
Algunos satélites especiales -cuya identidad es protegida con mayor
recelo-
pueden
realizar
escuchas
electrónicas
que
permiten
captar
conversaciones telefónicas o radiofónicas desde enormes distancias. Algunas
de ellas podrían consistir en órdenes de ataque, las cuales hay que interceptar.
Es tal el éxito de estos satélites que muchas de las transmisiones deben ser
codificadas. Destacan aquí los programas Jumpseat, Chalet/Vortex, Orion,
Magnum/Aquacade, Tselina, etcétera.
Figura 3.4 Satélite Militar
Hoy en día en el campo militar, las imágenes obtenidas por medio de
satélites espía se han utilizado para tareas de reconocimiento, espionaje y
seguimiento.
3.2.5 Aplicaciones satelitales de comunicación
Con el desarrollo de la fibra óptica parecía que se iba a obstaculizar la
evolución de los satélites artificiales de comunicación, esto como consecuencia
de sus características de transmisión tales
como velocidad, capacidad y
durabilidad , pero pocos pensaron en los diversos retos que debía enfrentar
esta tecnología de comunicación de tipo geográficos, climáticos, y sobretodo
financieros.
Para cumplir el propósito de ampliar las comunicaciónes, integrando
todos los rincones de la tierra, la exploración terrestre no ha sido suficiente. La
fibra óptica ha proporcionado grandes ventajas en materia de comunicaciónes,
pero los altos costos de inversión para su desarrollo se han convertido en una
limitante muy importante. Por tal motivo los satélites artificiales de
comunicación aún se presentan como una buena opción. Relativamente los
costos de inversión son menores, y el alcance es mayor.
Los satélites artificiales geoestacionarios, que se posicionan sobre el
ecuador aproximadamente a 36,000 km de la superficie terrestre, son idóneos
para la comunicación en casi todos los puntos de la tierra. En 1957 se lanzó el
primer satélite artificial Sputnik I de la entonces URSS.
La función de los satélites de comunicación es muy importante,
principalmente en áreas como: Internet, Educación a distancia, Radiodifusión
(Televisión comercial, Televisión corporativa, Televisión Directa al Hogar, y
Televisión por cable), Telefonía (Internacional, rural), y Telemedicina.
A través de las redes satelitales de órbita baja se desea enlazar a todo el
planeta con un menor costo de inversión que cualquier otra tecnología de
comunicación. Los satélites de órbita baja se encuentran a una distancia menor
que los satélites de órbita geoestacionaria, en posición perpendicular al
ecuador (aproximadamente a una altitud de 900 a 1300 km de la superficie de
la tierra) .
Gracias al uso de los satélites no habrá punto en la tierra sin la
posibilidad de comunicación. Las barreras físicas que apartan zonas enteras de
los cinco continentes, como desiertos, montañas, océanos, selvas y polos
glaciares ya no serán un obstáculo para las comunicaciónes.
Los satélites artificiales de comunicación son capaces de proporcionar
cobertura a regiones donde la comunicación por redes terrestres es
prácticamente imposible, o sumamente costosa.
Aunque las transmisiones satelitales también tienen algunas desventajas
como las demoras de propagación, la interferencia de radio y microondas, y el
debilitamiento de las señales debido a fenómenos metereológicos (lluvías
intensas, nieve, y manchas solares), las ventajas son mayores. Países como
Brasil, Francia, India, Japón, China, Australia, Gran Bretaña, Italia, Panamá,
México y Argentina, además de los pioneros (Rusia, Estados Unidos y Canadá)
cuentan con un sistema satelital de comunicaciónes.
Por tal motivo, un evento o acontecimiento puede ser difundido en el
momento que sucede. A través de la tecnología satelital, en coordinación con
los equipos móviles terrestres, se proporciona cobertura inmediata, llevando la
señal a cualquier lugar del planeta.
3.2.5.1 Comunicaciones por satélite en barcos y aviones
Los satélites de comunicación también se utilizan en barcos y aviones,
en el caso de los barcos a través del sistema satelital, los emisores envían la
posición del barco.
En cualquier parte del mundo donde se encuentre el barco, el satélite
recibe los mensajes y los retransmite a través de centros de procesamiento.
Figura 3.5 Transmisión satelital de datos
Los mensajes con códigos confidenciales pueden contener:
24 posiciones por hora y hasta 12 posiciones adicionales, la velocidad y
dirección de los barcos, informes de la cantidad de la captura de pesca por
parte de la tripulación, mensajes especiales para solicitar asesoría, otros
mensajes como el cálculo del tiempo de llegada estimado.
También las llamadas telefónicas que se reciben o efectúan desde un
barco se hacen por radio o vía satélite. Las comunicaciones vía satélite son
muy costosas y sólo disponibles en algunos buques comerciales. La cobertura
mundial se logra a través de tres satélites geoestacionarios situados sobre los
océanos Atlántico, Pacífico e Índico. En tierra existen seis estaciones costeras
que cuentan con una antena parabólica orientada hacia un determinado
satélite. El barco dispone de una antena del mismo tipo, que se orienta hacia
los puntos de recepción. Al ser la señal del satélite muy directa, los barcos
disponen de un sistema de orientación automático.
Por satélite se puede enviar, además de llamadas telefónicas, telefotos e
información por ordenador. Hoy en día la mayor parte de las comunicaciones
por satélite en barcos y aviones se cursa a través de Inmarsat, que dispone
desde 1979, de soluciones VSAT (terminales de apertura muy pequeña) para
las terminales móviles, inicialmente desde barcos, luego extendida en 1985 a
sistemas aeronáuticos y a terrenos en 1989.
El catalogo de Inmarsat es muy amplio, pues comprende desde los
iniciales sistemas Inmarsat-C, pensados para comunicaciones desde barcos,
hasta soluciones VSAT mas avanzadas.
La mayoría de sistemas que se utilizan hoy en día para dar
comunicación a barcos y aviones se pueden considerar como estaciones VSAT.
3.2.5.2 Comunicación telefónica desde y hacia la Isla del Coco
En
Costa Rica los alcances tecnológicos obtenidos por el ICE le
permiten ofrecer sus diversos servicios desde puntos muy alejados de los
principales núcleos poblacionales y de difícil acceso. Ejemplo notable lo
constituye la telefonía satelital móvil, con la cual se posibilita la comunicación
telefónica desde y hacia la Isla del Coco, mediante una Terminal Inmarsat.
INMARSAT, es una organización que nació en la década de los años
setenta, como una especie de cooperativa internacional, con un exitoso modelo
en el que el Instituto Costarricense de Electricidad, ICE, participa facilitando el
desarrollo de las telecomunicaciones en el país dentro de los principios y
filosofía de servicio público preceptuado en la legislación interna.
Para enfrentar los retos de la actualidad en la industria de las
telecomunicaciones y siendo el cambio una constante en esta, la Organización
Internacional de Telecomunicaciones Móviles por Satélite, se ha visto en la
necesidad de renovarse, como una opción para que esta organización enfrente
exitosamente y mantenga su posición dentro de un mercado abierto y
permitiéndole convertirse en una compañía de telecomunicaciones móviles
satelitales, que mantendrá su responsabilidad en la seguridad y el socorro
marítimo, lo que la mantendrá ligada a los intereses de los diferentes estados
en materia de seguridad marítima.
Los beneficios comerciales y cualitativos de la permanencia de Costa
Rica dentro de esta organización, que no se limita a servicios únicamente de
voz, sino que existe toda una amplia lista de opciones en materia de servicios
móviles que abarcan desde servicios de transmisión a baja y alta velocidad,
hasta proveedor global de servicios móviles satelitales multimediales.
De todas estas ventajas surge la necesidad de que nuestro país ratifique
las enmiendas a su convenio constitutivo, ya que actualmente el Instituto
Costarricense de Electricidad, utiliza los servicios para las comunicaciones con
barcos en altamar, aviones y lugares de acceso remoto como es el caso de las
estaciones M que se encuentran en la Isla del Coco.
Capítulo 4: Aplicaciones actuales de los satélites de comunicaciones.
4.1 Posicionamiento global GPS
Hasta hace pocos años atrás, el pensar en aplicaciones satelitales para
el rastreo de vehículos, aviones, barcos, seguimiento de flotas o control de
fenómenos geológicos, era limitarse a aplicaciones militares de las grandes
potencias mundiales. Hoy en día las aplicaciones civiles de posicionamiento
satelital están en pleno auge permitiendo que estas sofisticadas tecnologías
lleguen para solucionar problemas cotidianos de ciudadanos comunes, y
aunque no sea propiamente una aplicación de telecomunicaciónes, los
servicios de localización suponen en este momento una de las fuentes de
negocio y servicio más interesantes de los satélites.
El GPS es un sistema de posicionamiento por satélite que fue
desarrollado por el Departamento de Defensa de los EE.UU. para aplicaciones
militares, con posibilidad de un uso también civil pero con limitaciones. Desde
su inicio, fecha sin determinar, hasta 1986 se han utilizado solo 6 satélites
experimentales, para ir paulatinamente aumentando el número de estos.
En la actualidad se dispone de 24 satélites (21 en funcionamiento y 3 de
repuesto) conocidos
como
NAVSTAR, distribuidos
en
órbitas
LEO,
uniformemente espaciadas, a una altura aproximada de unos 20.000 Km. Son
satélites no geoestacionarios con lo cual su período de rotación no coincide con
el de la tierra y este se cifra en 12 horas.
Figura 4.1 Satélite NAVSTAR GPS
Además de los satélites se dispone de 5 estaciones monitoras y una
estación maestra en Colorado. La función de las estaciones monitoras es la de
"perseguir" a los satélites que se encuentran en su campo de visión y recoger
datos referentes a su posición, datos acerca del reloj, etc. Estos datos se
actualizan en la estación maestra y de nuevo son enviados a los satélites a
través de las monitoras.
4.1.1 Funcionamiento sistema GPS
El funcionamiento de este sistema de posicionamiento se basa en la
medida de tiempos. Los satélites emiten desde un punto y en un momento
determinado, conocido por el receptor, y este calcula el tiempo que tarda en
recibir la señal y con ello calcula la distancia a los diferentes satélites.
Pero, ¿cómo sabe el receptor de qué satélite es la señal que recibe?,
¿cómo sabe el receptor qué satélites son, en cada momento y situación, los
óptimos para conocer su posición?
Pues bien, los 24 satélites transmiten en dos frecuencias f1 (1575,42
Mhz) y f2 (1227,6 Mhz) estando estas moduladas por diferentes códigos
pseudo-aleatorios de ruido, que diferencian un satélite de otro. A esta técnica
se la denomina multiplexación CDMA de espectro expandido, en secuencia
directa. La frecuencia f1 se modula con dos códigos:
 Un código P de alta precisión.
 Un código C/A de baja precisión.
Por otro lado la frecuencia f2 sólo se modula con el código P. Estos códigos
como se ha dicho serán diferentes para cada satélite.
¿Para que sirven estos códigos en los receptores civiles y militares?
En el momento en el que un receptor civil se pone en funcionamiento
tratará de engancharse a el código C/A de alguno de los satélites, una vez
conseguido, recibirá dentro del paquete de información que envía el satélite
(que incluye posición del satélite, datos de corrección de errores, etc.) cuáles
son los satélites más adecuados para el cálculo de su posición.
A continuación es necesario ir recibiendo alternativamente (en el caso
de sólo disponer de un canal) las señales con códigos C/A (f1) de los satélites
seleccionados para irse enganchando a ellos. El instante, en el que el código
que se genera en el receptor coincide con el de uno de los satélites, servirá
para determinar la distancia a ese satélite y posicionar en un esferoide. De esta
forma si se realiza la misma operación con otros dos satélites se dispondrá de
tres esferoides, cuya intersección define la posición.
La diferencia que existe con los receptores militares radica en la
utilización del código P y de la frecuencia f2. Un receptor militar se enganchará
al código C/A como un primer paso para posteriormente engancharse al código
P. Este código, prácticamente invulnerable debido a su compleja generación,
sólo es conocido por los militares, de tal forma que sólo ellos son capaces de
engancharse a él. La ventaja que
ofrece es que sus bits duran 10 veces
menos que los del código C/A con lo cual la precisión aumenta 10 veces y
además hace posible la utilización de la frecuencia f2 de cada satélite con lo
cual se corrigen los errores de propagación de la Ionosfera y Troposfera.
El uso de satélites es muy ventajoso ya que hay empresas dedicadas al
rastreo de vehículos, barcos, flotas etc.
Otra ventaja es que actualmente existen receptores con diferentes
canales que permiten recoger las señales de los diferentes satélites de forma
simultánea, mejorando la rapidez de la medida, por lo que la precisión que se
obtiene con estos aparatos varía desde los 25 m para receptores civiles
sencillos, hasta precisiones menores de 1 m con códigos P y modo diferencial.
Sin embargo se debe tener en cuenta que el uso de receptores GPS en
grandes ciudades con edificios altos esta limitado por la penetrabilidad de la
señal proveniente de los satélites, por lo que seria una desventaja en donde
hay edificios muy altos.
El grafico muestra los ingresos previstos para el sistema GPS
Evolucion de Beneficios Prevista
18000
Millones de Dolares
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Figura 4.2: Ingresos previstos para GPS
Fuente: Banc America Securities
4.1.2 Futuro sistema GPS
El GPS está evolucionando hacia un sistema más sólido (GPS III), con
una mayor disponibilidad y que reduzca la complejidad de las aumentaciones
GPS.
Algunas de las mejoras previstas comprenden:
 Incorporación de una nueva señal en L2 para uso civil.
 Adición de una tercera señal civil (L5): 1176.45 Mhz
 Mejora en la estructura de señales.
 Incremento en la potencia de señal (L5 tendrá un nivel de potencia de
-154 dB).
 Mejora en la precisión (1 – 5 m).
 Aumento en el número de estaciones monitoras: 12 (el doble)
 Permitir mejor interoperabilidad con la frecuencia L1 de GALILEO
El programa GPS III persigue el objetivo de garantizar que el GPS
satisfaga requisitos militares y civiles previstos para los próximos 30 años. Este
programa se está desarrollando para utilizar un enfoque en 3 etapas (una de
las etapas de transición es el GPS II) muy flexible, permite cambios futuros y
reduce riesgos. El desarrollo de satélites GPS II comenzó en 2005, y el primero
de ellos estará disponible para su lanzamiento en 2012, con el objetivo de
lograr la transición completa de GPS III en 2017. Los desafíos son los
siguientes:
 Representar los requisitos de usuarios tanto civiles como militares en
cuanto a GPS.
 Limitar los requisitos GPS III dentro de los objetivos operacionales.
 Proporcionar flexibilidad que permita cambios futuros para satisfacer
requisitos de los usuarios hasta 2030.
 Proporcionar solidez para la creciente dependencia en la determinación
de posición y de hora precisa como servicio internacional.
4.1.3 Comparación con otros sistemas de posicionamiento
La antigua Unión Soviética tenía un sistema similar llamado GLONASS,
ahora gestionado por la Federación Rusa.
En la tabla se muestra una comparación del sistema GPS y del Glonass
Segmento espacial
Satélites en la constelación
Altitud
Vida útil
período
Segmento de control
(estaciones terrenas)
Estación principal
Antena de tierra
Estación de seguimiento
Láser
Estación monitora
Señal RF
Frecuencia de la portadora
GPS
Glonass
24 (4 X 6 órbitas)
20,200 Km.
7.5 años
11 h 56 min.
24 (8 X 3 órbitas)
19,100 Km.
3- 5 años
11 h 15 min.
1
4
0
1
4
1
5
2
Civil - 1 575.42 Mhz. (L1)
1 602,5625 Mhz. (L1)
Utiliza el Código de
Transmite códigos P y C/A.
Adquisición Aproximativa
(C/A)
Militar – 1227.60 Mhz (L2).
Utiliza el Código de Precisión
Nivel de potencia de la señal
(P), cifrado
-160 dBW (en superficie
-160 dBW (en superficie
tierra)
tierra)
mundial
ilimitada
mundial
ilimitada
Cobertura
Capacidad de usuarios
Tabla 4.1: Comparación del sistema GPS y del Glonass
El segmento órbital del sistema GLONASS actualmente es incompleto.
En Septiembre de 2005, existían solo 12 satélites GLONASS en operación (con
3 años de vida útil), y 2 satélites GLONASS-M (2da generación) con 7 años de
vida útil (1 operacional y otro en fase de pruebas).
En agosto de 2001, el Gobierno de la Federación de Rusia adoptó un
programa especial federal a largo plazo “Sistema Mundial de Navegación” por
10 años. Los principales objetivos del programa son:
 Restablecer el segmento órbital del sistema GLONASS a 24 satélites
para el período 2007-2008;
 Modernizar los satélites de navegación, comenzando con la segunda
generación de satélites (GLONASS-M) que tienen una vida útil que se
ha elevado a siete años. Se incorpora en estos satélites la señal L2 en
2005.
 Después de 2007 (se prevé completar la constelación en 2012),
remplazar gradualmente los satélites con los de la tercera generación
(GLONASS-K) que tienen una vida útil de 10 a 12 años, tendrán la
posibilidad de emitir la señal de navegación en la frecuencia L3 (además
de L1 y L2) por la banda de radionavegación aeronáutica.
Actualmente la Unión Europea intenta lanzar su propio sistema de
posicionamiento por satélite, denominado 'Galileo'.
GALILEO es la iniciativa europea para desarrollar un sistema de
radionavegación por satélite de última generación y de alcance mundial, que
brinda un servicio de ubicación en el espacio preciso y garantizado, bajo control
civil. Galileo comprende una constelación de 30 satélites divididos en tres
órbitas circulares, a una altitud de aproximadamente 24.000 Km, que cubren
toda la superficie del planeta. Éstos estarán apoyados por una red mundial de
estaciones terrestres.
Además de prestar servicios de autonomía en radionavegación y
ubicación en el espacio, Galileo será interoperable con GPS y GLONASS. El
usuario podrá calcular su posición con un receptor que utilizará satélites de
distintas constelaciones. Al ofrecer dos frecuencias en su versión estándar,
Galileo brindará ubicación en el espacio en tiempo real con una precisión del
orden de metros, algo sin precedentes en los sistemas públicos.
Asimismo, garantizará la disponibilidad continua del servicio, excepto en
circunstancias extremas, e informará a los usuarios en segundos en caso del
fallo de un satélite. Esto lo hace conveniente para aplicaciones donde la
seguridad es crucial, tal como las aplicaciones ferrovíarias, la conducción de
automóviles o el aterrizaje de aviones.
La infraestructura de GALILEO se está implementando en varias fases:
 Definición (2000-2003)
 Desarrollo y validación en órbita (2004-2008)
 Despliegue (2008-2010)
 Explotación comercial (a partir de 2010 - 2015)
4.2 Internet por satélite o conexión a Internet vía satélite.
Este es un método de conexión a Internet por un usuario utilizando
como medio de comunicación un satélite. Es un sistema recomendable de
acceso en aquellos lugares donde no llega el cable o la telefonía, como zonas
rurales o alejadas, por lo que tiene la ventaja de permitir la conexión a Internet
en lugares donde es imposible conectarse por algún otro medio, lo cual no
seria posible sin el uso de satélites.
Además otra ventaja es que en una ciudad constituye un sistema
alternativo a los usuarios, para evitar cuellos de botella debido a la saturación
de las líneas convencionales y un ancho de banda limitado.
Comparación de las distintas tecnologías de acceso
con el satélite
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
93%
42%
33%
17%
4%
CM
8%
1%
DSL
Dial-up
1999
2%
ISDN
1% 1%
Satelite
2005
Figura 4.3: Comparación de tecnologías de acceso satelital
4.2.1 Funcionamiento
Figura 4.4: Funcionamiento
Las señales llegan al satélite desde la estación en tierra por el "haz
ascendente" y se envían a la tierra desde el satélite por el "haz descendente".
Para evitar interferencias entre los dos haces, las frecuencias de ambos son
distintas.
Las frecuencias del haz ascendente son mayores que las del haz
descendente, debido a que cuanto mayor sea la frecuencia se produce mayor
atenuación en el recorrido de la señal, y por tanto es preferible transmitir con
más potencia desde la tierra, donde la disponibilidad energética es mayor.
Para evitar que los canales próximos del haz descendente interfieran
entre sí, se utilizan polarizaciones distintas. En el interior del satélite existen
unos bloques denominados transpondedores, que tienen como misión recibir,
cambiar y transmitir las frecuencias del satélite, a fin de que la información que
se envía desde la base llegue a las antenas receptoras.
Para conectarse a Internet vía satélite son necesarios los siguientes elementos:
 Módem o tarjeta PCI para satélite (DVB-S).
 Antena parabólica
 LNB. (Low Noise Block)
 Alimentador o Radio.
 Módem telefónico o conexión con Internet capaz de realizar envío de
datos, si el acceso es unidireccional.
 Un proveedor que proporcione el acceso a Internet por satélite.
A continuación se explica la función de cada uno de ellos:
4.2.1.1 Módem para satélite
Existen dos tipos de módems para la conexión por satélite, en función de
la conexión a Internet:
Los módems unidireccionales (sat-módem), cuya característica principal
es que sólo pueden recibir datos. Sólo cuentan con un canal de entrada,
también llamado directo o "forward" y son conocidos como DVB-IP. Así, para
enviar y recibir datos desde Internet se necesita además una conexión terrestre
(telefónica o por cable).
Los módems bidireccionales (astromódem), capaces de recibir y enviar
datos. Además del canal de entrada, cuentan con un canal de retorno (subida o
uplink), vía satélite o DVB-RCS (Return Channel vía Satellite). No necesita una
conexión adicional convencional.
4.2.1.2 Antena parabólica destinada al Internet por satélite
En primer lugar mencionar que el diámetro de la antena parabólica esta
en función de la zona de cobertura (huella o footprint) del satélite que permite el
acceso a Internet.
Los tipos de antenas parabólicas más importantes son los siguientes:
 Foco primario
La superficie de la antena es un paraboloide de revolución, todas las
ondas inciden paralelamente al eje principal se reflejan y van a parar al Foco.
El Foco está centrado en el paraboloide. Tiene un rendimiento máximo del 60%
aproximadamente, es decir, de toda la energía que llega a la superficie de la
antena, el 60% llega al foco y se aprovecha, el resto no llega al foco y se
pierde, se suelen ver de tamaño grande, aproximadamente de 1,5 m de
diámetro.
 Cassegrain
Es similar a la de Foco Primario, sólo que tiene dos reflectores; el mayor
apunta al lugar de recepción, y las ondas al chocar, se reflejan y van al Foco
donde está el reflector menor; al chocar las ondas, van al último Foco, donde
estará colocado el detector. Se suelen utilizar en antenas muy grandes, donde
es difícil llegar al Foco para el mantenimiento de la antena.
 Antenas planas ó de "Offset"
Se están utilizando mucho actualmente para la recepción de los satélites
de alta potencia (DBS). Este tipo de antena no requiere apuntar tan
precisamente al satélite, aunque lógicamente hay que orientarlas hacia el
satélite determinado.
Su rendimiento es de hasta un 85%, y su principal característica es que
el foco no está situado en el centro de la antena, sino en la parte baja de ésta.
Se consigue pues, que la inclinación necesaria para la antena sea menor,
pudiéndose instalar en una pared. La "relación de offset" mide la diferencia
entre la inclinación real de la antena y la inclinación de la señal que se está
captando. Por ejemplo, en una antena offset habitual, para captar un satélite
que se encuentra en un ángulo de 40º sobre el horizonte, sólo será necesario
dar una elevación de 20º.
 Alimentador
El alimentador se encarga de recoger las microondas concentradas en
el foco de la parábola y pasarlas al elemento siguiente.
El alimentador
permite recibir todas las polaridades que llegan a la
antena, las cuales serán separadas más adelante.
 Conversores LNB
La señal del haz descendente, que se refleja en la superficie de la
antena parabólica, orientada al satélite determinado, concentra toda su energía
en el Foco, y a través del iluminador situado en dicho punto, se introduce la
señal en el amplificador previo.
La señal captada por la antena es muy débil, por la gran atenuación que
sufre en el espacio desde el satélite hasta el punto de recepción y, además, por
tener una frecuencia muy elevada, debe ser cambiada para evitar al receptor
(sintonizador de satélite) a una frecuencia mucho más baja que se propague
por el cable coaxial sin una gran atenuación.
El dispositivo encargado de ello se denomina Conversor y al ser de bajo
nivel de ruido se denomina conversor de bajo nivel de ruido o LNC, que unido a
un amplificador de bajo nivel de ruido o LNA y a un oscilador local, forma lo que
se llama LNB (Low Noise Block) o bloque de Bajo nivel de Ruido, que
comúnmente se denomina Conversor LNB.
LNB = LNA + Up / DownConverter
Los LNB han de ser Universales o Digitales, para poder recibir todo el
ancho de banda, desde 10,7 a 12,75 Ghz, conocida como banda Ku.
La alimentación del conversor se realiza a través del propio cable de
señal con sus correspondientes filtros de baja frecuencia en 15 ó 20 V de
tensión continua.
 Módem convencional con acceso a Internet
También conocido como módem telefónico. Se requerirá cuando la
conexión sea del tipo unidireccional y su función es la de enviar los datos al
servidor.
Cada vez va en aumento el tráfico Internet en satélites, a continuación
la figura muestra su aumento con el pasar de los años:
Porcentaje de la banda de satélite usada para Internet
respecto del total
9,00%
8,00%
7,00%
6,00%
5,00%
4,00%
3,00%
2,00%
1,00%
0,00%
2001
2002
2003
2004
2005
2006
Figura 4.5: Crecimiento del trafico Internet en satélites
4.3 Televisión vía satélite
La TV vía satélite trabaja difundiendo el vídeo y audioseñales de los
satélites geoestacionarios a los platos basados en los satélites en la superficie
de la tierra.
Cada uno de estos satélites lleva un número de transpondores. Estos
transpondores cada uno llevan una señal de nuevo a la tierra.
Estas señales están típicamente en la banda C, la banda Ku, o la
banda Ka. La banda de una señal describe, de modo general, la frecuencia de
la señal.
4.3.1 Componentes de un sistema de televisión vía satélite:
Un sistema de recepción de TV por satélite, consta básicamente de los
siguientes componentes:
Componente
Antena parabólica
Función
Recibe y capta las señales envíadas por los satélites, por lo
que es un elemento esencial para contar con televisión vía
satélite
Cuerno colector de señal y
Cuerno colector: en el se concentran las señales captadas por
polarotor
la antena.
Polarotor, un motorcito que establece la polaridad.
He aquí su función: para meter más canales en cada
transponder (receptor-emisor-antena) se utiliza una técnica
que se llama polarizacion, mediante la cual se ponen 12
canales en cada antena y otros doce más, situados a 90
grados de desfasamiento con los anteriores, en la misma
Amplificador
de
Alta
antena, para obtener un total de 24.
Procesa y amplía enormemente (hasta 100,000 veces) las
Potencia (LNA)
señales de 3.7 á 4.2 Ghz que le llegan a la parabólica desde el
BDC: Convertidor en bloque
satélite.
Aparato que, además de bajar la frecuencia a 950-1450Mhz, le
a baja frecuencia
añade una ganancia de más de 10dB. La tendencia más
reciente es poner los últimos cuatro componentes en una sola
Receptor/sintonizador de TV
pieza: cuerno, Polarotor, LNA y BDC.
La señal que sale del Amplificador (LNA) inicial pasa a un radio
especial que "traduce" o "reduce" la alta frecuencia a otra que
los televisores puedan "entender o procesar". Este aparato es
el que antecede al TV.
La necesidad de recibir y manejar la señal en estéreo hizo que
se crearan los receptores capaces de esa función, que es lo
mismo que ocurrió con las señales en dos o más lenguas; una
misma transmisión puede tener dos o más ondas de audio en
dos o más idiomas. El oyente selecciona la misma imagen,
Televisor normal
pero con el audio en el idioma que más le convenga.
Si se utiliza el mismo sistema de EE. UU., Canadá y Japón, es
decir el NTSC, no se tiene ningún problema para sintonizar la
TV de Norteamérica. Pero, en cambio, se pueden tener
dificultades para recibir la de Brasil, Argentina, Rusia, y
Europa, que son radiadas en dos formatos diferentes: PAL Y
SECAM . Existen receptores que tienen circuitos para manejar
Posicionador de Antena
los tres sistemas.
La antena básica se enfoca, se dirige hacia un satélite. Para
poder captar las señales provenientes de los otros satélites
hay que apuntarla hacia la posición de los otros. Esto se puede
hacer manualmente, pero , si se logra hacer usando un
sistema electromecánico, es más conveniente para el usuario.
Después de montarle el artefacto de movimiento, se percibe la
necesidad de agregar al sistema un control electrónico remoto
para comandarlo. Lo usual es orientarla hacia el satélite que
más
Decodificador de señal
programación
ofrezca
y
dejarla
fija,
apuntando
permanentemente en esa dirección.
Las señales envíadas por las empresas promotoras eran
captadas libre y gratuitamente por muchos usuarios. Estas
señales le costaban dinero a las empresas y, para evitar su
aprovechamiento gratuito, estas se envían en clave. Los
usuarios deben comprar un "Decodificador" y pagar un alquiler
para poder acceder a ellas, se debe incorporar a la caja del
receptor la caja decodificadora. Hoy día, apenas unas pocas
señales(películas
de
estreno,
principalmente)
llegan
codificadas, de modo que no es necesario tener descifrador
para poder ver la TV.
Tabla 4.2: Componentes de un sistema de recepción de TV
Como se observa de la tabla cada componente juega un papel esencial
para lograr brindar el servicio de televisión vía satélite, sin embargo es
importante recalcar que el componente electrónico más importante del equipo
es el amplificador de alta potencia o LNA ya que, como se mencionó
anteriormente es el encargado de procesar y ampliar enormemente (hasta
100,000 veces) las señales de 3.7 á 4.2 Ghz que le llegan a la parabólica
desde el satélite.
La señal de las emisoras normales situadas en tierra, fluctúa entre 5 y
100 kilovatios de potencia. Esta señal apenas tiene que víajar unos pocos
kilómetros para llegar al receptor. Cuando se escucha una emisora
escucha
directamente,
sino
que
la
señal
está
siendo
no se
retransmitida.
La señal que envían los "transponders" (receptor-emisor-antena) de los
satélites hacia la tierra, es de 5 á 9 vatios de potencia, es decir, diez a veinte
mil veces más débil que la de una emisora normal.
Como se puede observar, con semejante señal, envíada desde una
distancia de 39,000 kilómetros, la ganancia del equipo receptor tiene que ser
muy grande para obtener una buena imagen. Y el ruido electrónico (es decir las
rayas y la degradación) introducido en el proceso de esa señal debe reducirse
a un mínimo para que la señal saliente sea satisfactoria.
Esto se logró integrando técnicas de GaAS FET en los procesadores de
señal. Los LNA deben tener una ganancia mínima de 50dB. Su bondad se mide
por los grados Kelvin de ruido que introducen a la señal. Cuanto menor mejor,
55 grados K es la temperatura ideal.
Doble frecuencia: Aunque la mayoría de las transmisiones de TV se
efectúan en la banda C (4Ghz), y sólo unas pocas se efectúan a 12Ghz, muy
pronto habrá más transmisores en esa banda, que tiene una ventaja
extraordinaria: permite captar señales con antenas de menos de un metro. Los
receptores que vienen con la doble frecuencia podrán trabajar con la llamada
DBS: Direct Broadcast System.
Resumen de las características de un buen receptor:
1. Audio, Video y Polarización programados para cada canal.
2. Conversión en masa a baja frecuencia para fácil expansión.
3. Display en pantalla de todas las funciones.
4. Control remoto infrarrojo de todas las funciones
5. Sintonía sintetizada por microprocesador.
6. Doble frecuencia (4 y 12Ghz) para las bandas C y Ku.
7. Sintonía en estéreo para sonidos de alta fidelidad.
8. Audio de banda ancha para captar otras frecuencias.
4.3.1 Televisión vía satélite en Costa Rica
En Costa Rica la empresa Direct TV brinda el servicio de televisión vía
satélite.
La señal de DIRECTV se caracteriza por utilizar, como medio de
transporte de los canales, un satélite ubicado en una órbita geoestacionaria a
una distancia aproximada de 35.000 Km de la tierra.
La señal del servicio se transmite directo al hogar en donde la antena
parabólica la redirige al aparato emisor, el cual la decodifica y la emite al
aparato final del cliente, ya sea un aparato de audio y/o video.
La programación de DIRECTV está disponible a través de una serie de
guías interactivas en pantalla, la cuales ofrecen lo más avanzado en selección,
conveniencia y control sobre la programación elegida.
Es necesaria la instalación del siguiente equipo:
 Antena parabólica: compuesta por un plato reflector y un convertidor de
bajo nivel de ruido, los cuales deben instalarse preferiblemente sobre
una superficie sólida, con vista directa al suroeste.
 Aparato emisor (Integrated Receiver Decoder - IRD): compuesto por una
tarjeta inteligente y un dispositivo electrónico con múltiples funciones,
que principalmente se encarga de decodificar la señal y emitirla al
dispositivo comercial del cliente, ya sea de audio y/o video.
 Un control remoto
Figura 4.6: Equipo para instalación de televisión vía satélite
La señal de DIRECTV llega del satélite al hogar utilizando una banda de
transmisión determinada.
A pesar de que el satélite cuenta con potencia de transmisión suficiente,
por los constantes cambios atmosféricos que atraviesan a la región, la señal
puede "caerse" o "congelarse".
Los expertos en esta materia permanentemente hacen seguimiento para
optimizar aún más lo relacionado con la señal y garantizar la restitución de la
misma automáticamente.
También la señal puede caerse debido a interferencias de transmisión,
o debido a problemas ambientales o por equipos locales (microondas, radios,
etc).
Las ventajas de la transmisión satelital son que el satélite retransmite la
señal digital, directo al hogar, en el mismo lenguaje de comunicación que
utilizan las computadoras, es decir, en series de "unos" y "ceros". Debido a la
simplicidad de la señal, y a la facilidad con la cual el aparato emisor la procesa,
la calidad de la imagen y el audio que se disfruta es equivalente a la calidad de
la versión original del programa.
Otra ventaja de la transmisión digital es que admite menos interferencia
que otros tipos de transmisión. Esta tecnología elimina las líneas borrosas
blancas en pantalla, tan comunes en la transmisión de señales televisivas por
medio de cables.
Capítulo 5: Aplicaciones futuras de los satélites de comunicaciones.
5.1 Los nuevos sistemas de banda ancha
La necesidad de reducir costes en el segmento espacial han llevado que
se
propongan sistemas de satélites especializados en el negocio de banda
ancha.
Estos
nuevos
sistemas,
conceptualmemte
parecidos
a
los
convencionales, en el sentido de que utilizan órbitas tipo GEO y no requiren el
apuntamiento de las estaciones terrenas , ponen todo el énfasis en lograr un
abaratamiento del coste por megahertzio de transpondedor embarcado,
introduciendo procesado a bordo y enlaces entre satélites.
Su utilización sería tanto para DTH, como VSAT y conexión con la red.
El objetivo final es que el satélite tenga capacidad de procesado y
reencaminamiento, comportándose como un multiplexor en el espacio.
La tabla 5.1 muestra las principales caracteristicas de algunos de estos
sistemas.
Sistema
Promotor
Tipo de
Tipo de
constelacion procesado
Banda de
Data Rate
frecuencias
a bordo
200 Mbits/s
Astrolink
Spaceway
Lockheed
9 satélites
Martin
GEO
20Mbits/
4 satélites
ascendente
92Mbits/s
Hugnes
GEO(fase final
21)
OBP y ISL
OBP y ISL
Ka
Ka
descendente,
descendente
16 Mbits/s
ascendente
Tabla 5.1 Principales caracteristicas de algunos de estos sistemas.
La utilizacion de técnicas de procesado a bordo (OBP) y los enlaces
entre satélites (ISL) son soluciones técnicas que fueron analizadas en detalle a
finales de los años 80, cuando se comenzaron a implantar los sistemas
nacionales. En aquellos momentos, si bien se reconocieron las ventajas de
arquitectura que suponían para la operación del sistema, no fueron implantadas
debido a su alto coste.
5.1.1Inmarsat: banda ancha satelital para el mundo.
El 98% de la población mundial podría tener ahora acceso a Internet de
banda ancha de 492 Kbps. Sin embargo, el precio del prodigio es alto.
El operador satelital británico Inmarsat ha presentado una oferta de
banda ancha vía satélite a 492 Kbps mediante su Broadband Global Area
Network (BGAN). La no modesta ambición de la compañía es cubrir todo el
planeta con banda ancha, e informa que BGAN cubre el 85% de la masa
terrestre y el 98% de la población mundial, cuando los últimos satélites
Inmarsat-4 sean activados en el segundo trimestre de 2006.
El primer satélite Inmarsat-4 ya está operativo y cubre Europa, África, el
Medio Oriente y Asia. El 8 de noviembre del 2006 el segundo satélite fue
puesto en órbita, y cubre Norte y Sudamérica. Un tercer satélite va a cubrir la
región del Pacífico.
Los usuarios pueden elegir entre una serie de terminales satelitales
distintos, el menor de los cuales tiene tamaño similar a un PC portátil corriente.
Los terminales tendrán un precio que fluctuará entre los 1.500 y los 3.500
dólares.
Los fabricantes de terminales Hughes, Nera Satcom y la compañía
Thrane han recibido 15.000 pedidos de terminales BGAN. Inmarsat informa que
el precio de conexión a Internet satelital va a ser inferior a un dólar por minuto,
en tanto que la transmisión de datos va a oscilar entre los cuatro y los siete
dólares por megabyte.
Los usuarios móviles pueden establecer conexiones de voz y de datos
de banda ancha simultáneas, y ponerse en marcha en el tiempo que lleva
guardar un ordenador portátil y la terminal BGAN.
La introducción de BGAN rellena los huecos de las limitadas redes
terrestres. Se accede a ella utilizando una terminal de satélite pequeña y
portátil, que es rápida de instalar y de bajo coste. En muchos casos utilizar la
conexión BGAN resulta en realidad más barato que los servicios de roaming de
voz y GPRS de las redes de telefonía móvil.
Figura 5.1: Satélite Inmarsat 4
5.1.2Teledesic y los sistemas LEO de Banda Ancha
Ideado
por
Craig
McCaw,
de
la
antigua
Mc
Caw
Cellular
Communications, financiado por Bill Gates, presidente de Microsoft, y apoyado
por Boeing, que se encarga de fabricar y lanzar la constelación, Teledesic fue
diseñado originalmente para utilizar 840 satélites LEO para que funcionen en la
banda Ka y están situados en 21 órbitas a 700 kilómetros de la Tierra, aunque
posteriormente este número se redimensionó a 288.
Figura 5.2: Constelación de sistemas Teledesic
Figura 5.3: Celdas de cobertura para el sistema Teledesic
Este gigantesco proyecto levanto todo tipo de especulaciones.
Su objetivo era llevar las comunicaciónes de banda ancha a todos los
puntos del globo, el sistema pronto redujo el numero de satélites a 288.
Los 288 satélites operativos se dividen en 12 planos órbitales (24 en
cada uno). Para lograr un uso eficiente del espectro de radiofrecuencias, se
atribuirán las frecuencias de manera dinámica, volviendo a utilizarlas muchas
veces dentro de la zona de un haz de cada satélite.
Dentro de cualquier área circular de 100 Km de radio, la red de Teledesic
podrá soportar más de 50 Mbps de datos hacia y desde los terminales de los
usuarios. La red soporta el ancho de banda bajo demanda, lo que permitirá a
los usuarios pagar exclusivamente por la capacidad que en realidad usan,
logrando al mismo tiempo que la red pueda soportar una cantidad de usuarios
mucho mayor. Teledesic trabaja en una porción de la banda Ka de alta
frecuencia: de 28,8 a 29,1 GHz en el enlace ascendente y de 18,8 a 19,3 GHz
en el descendente.
La mayoría de los usuarios podra disfrutar de conexiones bidireccionales
que proporcionan un máximo de 64 Mbps en el enlace descendente y un
máximo de 2 Mbps en el enlace ascendente. Los terminales de banda ancha
podrán soportar 64 Mbps bidireccionales.
5.1.3 El sistema Celestri
Impulsado por Motorola, también involucrado en el proyecto Iridium, es
mayor competidor directo de Teledesic. En un principio se denominó M-Star,
pasando posteriormente a llamarse Celestri cuando Motorola decidió fusionar
los proyectos M-Star, compuesto por satélites LEO y Millennium,y de satélites
GEO. Su coste es el más elevado de todos los sistemas propuestos y asciende
a los 13.000 millones de dólares. Ofrece los mismos servicios que Teledesic
aunque con una estructura distinta en la disposición de los satélites.
Descripción del sistema
El segmento espacial del sistema propuesto por Celestri es una
combinación de satélites en órbita baja y órbita geoestacionaria, en concreto,
se planea tener inicialmente 63 satélites LEO y 9 GEOs, aunque el proyecto
contempla posibles ampliaciones para aumentar su capacidad. Los satélites
LEO orbitarían a una altitud de unos 1.400 kilómetros y los GEO en la órbita
geoestacionaria de los 36.000 kilómetros. Está orientado a la transmisión de
datos de gran ancho de banda y desde terminales fijos situados en tierra. Esta
transmisión se efectuará en la banda Ka, para lo cual ya tiene autorización de
la FCC y de la ITU. Los sistemas de acceso empleados serán una combinación
de FDMA y TDMA. La configuración híbrida del sistema (satélites GEO y LEO)
permitirá, y este es su punto fuerte, la combinación de servicios interactivos con
servicios de broadcasting, todo ello compatible con los servicios de red
existentes actualmente. Existen enlaces intersatélite láser que permiten el
transporte de los datos entre los satélites sin necesidad de pasar por las
estaciones terrenas.
El segmento terrestre se compone de distintas estaciones que
proporcionarán enlaces con otras infraestructuras de telecomunicación, como
puedan ser la misma Internet, u otras redes WAN, LAN, etc.
Figura 5.4: Sistema híbrido LEO-GEO de Celestri
Los servicios que ofrece son similares a los que ofrece Teledesic, es
decir, de transmisión de datos de gran ancho de banda (hasta 155Mbps) con
tiempos de latencia bajos para aplicaciones interactivas. Además con los
satélites GEO tenemos servicio de broadcasting. Las facilidades de
broadcasting son aplicables también a televisión, en concreto, la televisión de
alta definición HDTV.
Los operadores utilizarían la red de Celestri como complemento a sus
redes principales de transporte o para ofrecer servicios interactivos a terceros.
El coste se supone menor y, además, la instalación de un nuevo receptor es
mucho más sencilla que en el caso de las redes terrestres. Como en el caso de
Teledesic, el servicio de ancho de banda bajo demanda (bandwith-on-demand)
es real, es decir que el usuario sólo consume un determinado ancho de banda
durante un determinado lapso de tiempo. Esto permite ofrecer precios
competitivos con las redes terrestres
5.1.4 El sistema SkyBridge
SkyBridge es un proyecto en el que están involucrados Alcatel, Alsthom,
Loral Space & Communications Corporation y, recientemente, Toshiba
Corporation. El coste estimado de la constelación es de unos 3.500 millones de
dólares.
Descripción del sistema
El segmento espacial de SkyBridge consiste en dos constelaciones de
32 satélites, transmitiendo cada uno unos 2.500W de potencia, con un peso
estimado de 800kg y una vida útil de 8 años. En una primera fase estará
disponible una de las constelaciones, 32 satélites, y más tarde se dispondrá de
los 64 satélites en conjunto. Se situarán en una órbita de 1.457 kilómetros,
cubriéndose las latitudes entre los +68º y los -68º, con lo cual no se dispondrá
de servicio en las zonas polares. Cada satélite cubre un área de unos 3.000
kilómetros, con un máximo de 45 haces distintos iluminando dicho área, lo que
permite reutilización de frecuencias. Cada haz se corresponde con una
estación pasarela terrena que abarca unos 350 km. El método de acceso se
hará por múltiplex en casi todo: FDMA, TDMA. Los satélites operan en la banda
Ku, lo cual tiene ventajas y desventajas.
Como ventajas se puede citar que los satélites son más baratos por dos
causas: no necesitan transmitir potencias elevadas por haber menor
atenuación en esta banda, y por existir un mayor desarrollo de la tecnología
necesaria para los satélites (muchos satélites GEO existentes operan en banda
Ku) y para los terminales de usuario.
Las desventajas son dos: al trabajar en una frecuencia inferior se
dispone menor ancho de banda, y se producen interferencias con los satélites
GEO, ya que trabajan en la misma banda. Esto se soluciona definiendo una
zona cerca del ecuador (10º) donde los satélites no operan, las estaciones
acuden a otro satélite visible fuera de esa área, eliminándose así posibles
interferencias.
Los satélites no disponen de enlaces entre ellos, por lo que actúan como
simples repetidores entre terminales de usuario y estaciones base. Esto
supone una menor capacidad del sistema si lo comparamos con Teledesic o
Celestri.
El segmento terrestre lo componen , las estaciones base o pasarelas de
la red SkyBridge, los terminales de usuario, los sistemas de gestión de red y
comunicaciónes y las líneas de transmisión, que enlazan estaciones base y
permiten la comunicación con otras redes.
Funcionamiento
El esquema de funcionamiento es el siguiente:
Desde el terminal de usuario se conecta con la estación base de la zona
vía satélite. Para transmitir los datos desde una estación base hasta otra se
utilizan líneas de transmisión terrestres convencionales pasando por interfaces
de red. Para conectar con el usuario deseado se empleara de nuevo un enlace
vía satélite. Este sistema puede suponer importantes retardos, aunque
SkyBridge garantiza un servicio rápido, poniendo a disposición si hiciera falta
enlaces satélite intermedios para completar el trayecto con garantías de
servicio.
Los servicios, al igual que Teledesic o Celestri son de transporte de
datos de gran ancho de banda, con un coste razonable y un retardo mínimo,
aunque en este caso sea ligeramente superior al de los otros. El enlace entre
usuarios y sistema es asimétrico, disponiéndose desde 6kbps hasta 60Mbps en
el enlace descendente y desde 16kbps hasta 2Mbps en el ascendente. Este
modo de conexión está optimizado para conexiones tipo Internet, pudiéndose
asignar ancho de banda bajo demanda en tramos de 16kbps
5.2 Telefonía móvil satelital
Las estaciones están en los satélites. Estos suelen ser de órbita baja. Su
cobertura prácticamente cubre todo el planeta. Esta es la principal ventaja que
presentan frente a la telefonía móvil terrestre.
Las desventajas son de mucho peso: mayor volumen del terminal a
utilizar y precio de las llamadas y terminales. Dos son los operadores que
ofrecen este servicio a nivel mundial: Iridium y GlobalStar. En la actualidad hay
una serie de sistemas de telefonía móvil que usan redes de satélites para
proporcionar una cobertura global. La mayoría de estos sistemas usan satélites
GEO. También hay propuestas de sistemas de satélites LEO, que pueden ser
divididos en dos grupos: "big-LEO" y "little-LEO". Los sistemas "big-LEO" tienen
mayor capacidad y ofrecen una mayor variedad de servicios, a parte del
servicio de transmisión de voz. Los sistemas "little-LEO" tienen una mayor
limitación en estos servicios adicionales.
Figura 5.5: Ejemplo de una red de comunicaciones personales
5.2.1Sistemas de telefonía móvil vía satélite operativos.
5.2.1.1 Inmarsat
Corresponde con la primera generación de sistemas de comunicación
móvil con satélites. INMARSAT corresponde a International MARitime
telecomunication SATellite y es un sistema de satélites GEO que usan la banda
L para proveer de servicio de telefonía a barcos. En su primera generación se
definieron cinco estándares: estándar A (1982), estándar B (1993), estándar C
(1991), estándar M (1992/1993) y el estándar aeronáutico (1992). El peso de
sus terminales varía entre 5 y 25 kg.
Otros sistemas de comunicaciónes móviles vía satélite de primera
generación son QUALCOMM, que da servicio a Norteamérica desde 1989,
ALCATEL QUALCOM, en Europa desde 1991, y el sistema japonés NASDA,
que empezó en 1987.
Alrededor de 1995 se dio paso a los sistemas de segunda generación, con
el estándar mini-M de INMARSAT.
 Sistemas de satélites "little-LEO"
Los sistemas little-LEO utiliza satélites LEO de pequeño tamaño y bajo peso
para aplicaciones por debajo de 1Kbps. Tres han sido las organizaciones que
han recibido licencias para su desarrollo y puesta en funcionamiento:
ORBCOMM (Órbital Communications Corporation); VITASAT (Volunteers in
Technical Assistance); y STARNET.
 Sistemas de satélites "big-LEO"
Comparándolos con los sistemas "little-LEO", los sistemas "big-LEO" se
caracterizan por ser los satélites de mayor tamaño y por disponer de mayor
potencia y ancho de banda para poder proporcionar diferentes servicios a sus
usuarios, que incluyen servicios de voz, transmisión de datos, fax y
radiodeterminación.
5.2.1.2 Iridium
IRIDIUM. Fue el sistema de satélites big-LEO propuesto por Motorola,
con una cobertura global y ofrece una serie de servicio, como el de voz (fullduplex a 2.4 Kpbs), datos (2400 baudios), paging y radiodeterminación El
sistema lo forman sesenta y seis satélites a una altitud de 780 km, en seis
órbitas polares. El sistema IRIDIUM ha sido diseñado para una completa
cooperación con el sistema terrestre existente, y da un servicio bidireccional en
la banda L (1616-1626.5 Mhz). La técnica de acceso al medio escogida ha sido
el acceso múltiple por división en el tiempo (TDMA), con una multiplexación por
división en el tiempo (TDM). El enlace con la red terrestre se realiza a través de
estaciones terrestres (gateways).
Figura 5.6: Constelación de satélites del sistema IRIDIUM
5.2.1.3 Globalstar
GLOBALSTAR. Es la propuesta del Loral Qualcomm Satellite Services, y
se diferencia de IRIDIUM principalmente en que utiliza la técnica de acceso
múltiple por división de código (CDMA). El sistema lo forman cuarenta y ocho
satélites en ocho órbitas inclinadas y a una altura de 1414 km.,situados en 8
órbitas inclinadas 52 grados hacia el Ecuador y elementos radiantes. Cada
satélite pesa 450 Kg.
Figura 5.7: Constelación de satélites Globalstar
Figura 5.8: Celdas de cobertura para el sistema Globalstar
Esta constelación es transparente, en el sentido de que el satélite actúa
sólo como transpondedor sin ningún valor añadido, es decir, se comporta
únicamente como un repetidor espacial, lo que disminuye su complejidad y, en
consecuencia, sus costes.
5.2.1.4 Odyssey
ODYSSEY. Es un sistema propuesto por TRW y proporciona servicio a
través de doce satélites a una altura de 10.354 km. Aunque la órbita utilizada
sea MEO, este sistema puede considerarse big-LEO debido al espectro de
frecuencias que utiliza. La técnica de acceso múltiple elegida es el CDMA como
multiplexación por división en frecuencia.
5.2.2 Comparación entre Iridium y Globalstar
A continuación se presentan los resultados de la comparación entre los
sistemas satelitales Iridium y Globalstar
La diferencia más clara entre los teléfonos satelitales de Iridium y
Globalstar fue la calidad de audio durante las llamadas de voz. Aún bajo
condiciones ideales, el teléfono de Globalstar superó la calidad de audio de
Iridium. Más importante aún, el teléfono de Iridium fue clasificado por debajo de
la calidad crítica entre 10 y 35% de sus llamadas en los dos escenarios de
prueba más desafiantes.
En el lado de datos, ambos teléfonos tienen bajas velocidades de
transmisión de datos haciendo difícil el uso de web y la descarga de datos. No
obstante, cuando se comparan los teléfonos, la ventaja técnica que Globalstar
tiene en la velocidad de datos permite que supere al de Iridium.
Mucho más importante, Globalstar consiguió una transmisión 100%
exitosa en más de 80 intentos de descarga comparada con 70% de Iridium.
En resumen, Globalstar venció a Iridium en llamadas de voz en la
mayoría de las pruebas, especialmente en la calidad de audio. En el lado de
datos Globalstar nuevamente superó a Iridium en la mayoría de criterios en
esta categoría.
Figura 5.9: Comparación de llamadas de voz en condiciones ideales
Los otros dos entornos fueron urbano y rural. En ambos casos, se
realizaron las mismas mediciones indicadas anteriormente. En muchas formas,
la prueba llevó a los dos teléfonos satelitales a sus límites,
cada teléfono
satelital se probó en condiciones de degradación creciente de señal.
Los dos sistemas funcionaron como se esperaba en situaciones difíciles:
a mayor interferencia física, mayor la tasa de caída de llamadas y se notó falta
de servicio.
En el caso del ambiente urbano, el promedio de terminación de llamadas
fue del 77% para Iridium y 89% para Globalstar. Esto comparado con un 87% y
87% respectivamente en el ambiente rural.
En conjunto, se hicieron numerosas llamadas exitosas en condiciones
algo severas. Nuevamente, la diferencia marcada entre las llamadas de
teléfonos Iridium y Globalstar fue la pobre calidad de audio de Iridium. La
escala de calidad de audio fue establecida de manera que cualquier puntaje en
calidad de audio de 2 o menos (en una escala del 1 al 5 como se señala
anteriormente) podría considerarse por debajo del mínimo necesario para
cualquier aplicación crítica.
De todas las llamadas que se completaron (es decir: se estableció una
conexión) en el medio urbano, la calidad de audio de Iridium podría
considerarse encima del medio aprobatorio en sólo 67% del total de llamadas
completadas comparado con el 100% de Globalstar. En el medio rural, Iridium
logró completar el 85% de sus llamadas comparado con el 100% de Globalstar.
El otro factor importante fue la caída de llamadas.
Un promedio de 70.4% en áreas urbanas y 40.7% en áreas rurales para
Iridium y 64.5% en áreas urbanas y 37.0% en áreas rurales para Globalstar.
Los cuadros siguientes resumen
el uso de los dos sistemas de teléfonos
satelitales.
Figura 5.10: Comparación de llamadas de voz en Entorno Rural
En un entorno urbano el comportamiento es el siguiente
Figura 5.11: Comparación de llamadas de voz en Entorno Urbano
Los gráficos muestran la comparación de conexión y caídas de llamadas
de los teléfonos Iridium y Globalstar a través de llamadas hechas en todos los
entornos, indicando una ventaja de Globalstar en conexión y en tasa de caída
de llamadas.
Figura 5.12: Comparación de todas las Conexiones de Llamadas en todos los
entornos.
Figura 5.13: Comparación entre Iridium y Globalstar por conexión de llamadas
en entornos urbanos y rurales ideales.
CAPÍTULO 6: Análisis comparativo de los satélites de comunicaciones
con respecto a otras tecnologías
6.1Comparación de las aplicaciones vía satélite con las tradicionales
6.1.1 Internet vía satélite vs RDSI, ADSL, Cable módem
RDSI
Medio
fisico
Topologia Alcance Frecuencia
Par
telefónico
Punto a
punto
Par
telefónico
ADSL
Cable
Cable
coaxial y
módem fibra óptica
Satélite
Radio
0 a 50 KHz
3 a 4 KM
UIT
Punto a
punto
2,5 a 3
Km
uplink: 25 a 138 KHz,
downlink: 138 a 1.1
MHZ
Punto a
punto,
multipunto
Hasta 40
Km
uplink: 28 a 65 KHz,
downlink: 138 a 1.1
MHZ
multipunto
Normalizacion
Linea
vista
C: uplink 5,9256,42GHz, downlink
3,7-4,2 GHz
Ku: uplink 14-14,5
GHz, downlink 11,712,2 GHz
Ka: uplink 19,7 GHz,
downlink 31Ghz
UIT/ETSI
DOCSIS
UIT/ETSI
Tabla 6.1 Comparación de sistemas de comunicación.
La tabla anterior explica las diferentes formas de comunicación y sus
principales características. RDSI presenta una topología punto a punto al igual
que el ADSL y Cable módem, el satélite en cambio presenta topología
multipunto al igual que el cable módem. En cuanto al alcance, el mejor es la
tecnología satelital, ya que si el satélite estuviera en una órbita geoestacionaria
la distancia de la tierra al satélite es de 36000 Km y se observa que esta
distancia es mayor que en RDSI, ADSL y cable módem.
Las frecuencia de la tecnología satelital es en orden de los GHz, se
puede observar es mayor que en los otros casos.
6.1.2 Comparación de TV vía satélite vs TV por cable
6.1.3 Comparación de las ventajas TV vía satélite vs TV por cable
Ventajas Televisión por cable
Frecuencias utilizadas son UHF o VHF que
dan una buena recepcion de la señal en
distancias adecuadas
Ventajas Televisión vía satélite
Son una opción para regiones en las cuales
escasea una buena red de comunicación o
están lejos de los grandes sistemas urbanos
No se requiere instalar una antena parabolica
para poder ver televisión, ya que no todos
tienen los medios economicos para instalar
una antena
Para el desarrollo de países donde los
programas tienen que ser transmitidos a
grandes distancias
Las señales transmitidas por satélites pueden
ser modificadas para impedir su recepción en
forma utilizable por quienes no estén
expresadamente autorizados para ello. Como
consecuencia, quien carezca de los medios
que permitan descifrarla no podrán
aprovecharlas, tanto la imagen como el
sonido.
No se requiere del uso de cables
Tabla 6.2 Comparación entre ventajas televisión por cable y por satélite.
En la televisión vía satélite no se requiere de cable, además la televisión
vía satélite es una buena opción para los lugares en donde no hay una buena
red de comunicación, por lo que la única forma de poder tener un servicio de
televisión es vía satélite.
En la transmisión vía satélite las señales se pueden modificar para que
no sean recibidas por personas que no tengan autorización para esto, por lo
que ofrece buena seguridad.
Por otro lado, la television por cable no requiere que se instale una
antena parabolica para disfrutar del servicio, lo que es mas económico.
6.1.4 Comparación de las desventajas TV vía satélite vs TV por cable
Desventajas Televisión por cable
No presentar una cobertura tan extensa como
si lo hace un sistema vía satélite.
Desventajas Televisión vía satélite
Por presentar una cobertura territorial muy
amplia genera serios problemas de seguridad,
ya que cualquier estación puede captarlos
con solo sintonizar la frecuencia del satélite.
Para evitarlo se adicionan medidas de
seguridad: cifrado y encriptado de
transmisiones.
No en todos los lugares se puede tener
Las condiciones meteorológicas adversas
televisión por cable ya que muchas veces no
pueden afectar la señal durante su camino
hay una buena recepcion
La utilización de estas frecuencias permite la
recepción en ópticas condiciones hasta
distancias que no superen el horizonte óptico,
tal cual se divisaría desde la antena
transmisora. En consecuencia la recepción de
programas televisivos fuera de los límites
expresados, se caracteriza por dificultades
técnicas, y en ciertos casos por la inseguridad
de lograrla en la oportunidad deseada.
entre la estación terrena y el satélite
Otra desventaja es la del retardo que puede
originar problemas, ya que la señal recorre
36.000 Km de subida y otros tantos de retorno
a la Tierra.
No poseen un medio para evitar que quienes
no estan autorizados para usar el servicio
puedan hacerlo.
Tabla 6.3 Comparación entre desventajas televisión por cable y televisión por
satélite
En la televisión por cable es necesario el cableado para poder dar el
servicio, ademós, no presenta una cobertura tan extensa como si lo hace la
televisión vía satélite, sin embargo, la televisión vía satélite se puede ver
afectada por las condiciones meteorológicas por la larga distancia que recorre
la señal, este largo camino también puede presentar retardos.
En la television por cable no se cuenta con un medio para evitar que
quienes no esten autorizados usen el servicio, además en algunas áreas
alejadas de las ciudades se deben de instalar antenas elaboradas y costosas
para disfratar de la televisión por cable.
6.1.5 Comparación de comunicaciónes por satélite vs fibra óptica
Satélite
En los satélites geoestacionarios, situados en
órbitas de unos 36,000 kms. de altura, el
retardo es aproximadamente de 500 mseg.
Algunas veces se introduce eco en la
transmisión, por la distancia que recorre el
satélite.
Fibra óptica
Es más económica para distancias cortas y
altos volumenes de tráfico
El retardo es en los cables se sitúa por
debajo de los 100 mseg
Solo es recomendable para empresas y no
para pequeños usuarios debido a su elevado
coste, no solo el coste de instalación sino
también por el de las cuotas, además siempre
estas a expensas de que haya una línea de
fibra óptica cerca de la casa ya que si no es
así la instalación no es factible.
Tabla 6.4 Comparación entre satélite y fibra óptica.
En los satélites se presenta un retardo de aproximadamente 500mseg, esto
debido a la distancia recorrida por la señal, que también ocasiona algunas
veces eco en la transmisión, la fibra óptica se recomienda para distancias
cortas, además el retardo es de 100 mseg aproximadamente: La fibra óptica se
recomienda para empresas debido a su elevado costo.
6.1.6 Comparación de las ventajas del satélite vs fibra óptica
Ventajas Satélite
Trabaja en bandas de frecuencias muy altas
Ventajas Fibra óptica
La fibra óptica hace posible navegar por
Internet a una velocidad de dos millones de
bps.
Por presentar una cobertura territorial muy
Video y sonido en tiempo real.
amplia
Las fibras no pierden luz, por lo que la
transmisión es también segura y no puede ser
perturbada.
Cada satélite es capaz de soportar varios
Fácil de instalar. Es inmune al ruido y las
miles de canales telefónicos. Por ejemplo, un
interferencias, como ocurre cuando un
satélite moderno esta formado por diez
alambre telefónico pierde parte de su señal a
transponder y cada uno con capacidad de 48
otra.
Mbps.
Se adicionan medidas de seguridad: cifrado y
Carencia de señales eléctricas en la fibra, por
encriptado de transmisiones, ya que debido a
lo que no pueden dar sacudidas ni otros
la
peligros. Son convenientes para trabajar en
gran
cobertura
para
evitar
serios
problemas de seguridad, cualquier estación
ambientes explosivos.
puede
Presenta dimensiones más reducidas que los
captarlos
con
solo
sintonizar
la
frecuencia del satélite.
medios preexistentes.
El peso del cable de fibras ópticas es muy
inferior al de los cables metálicos, capaz de
llevar un gran número de señales.
.
La materia prima para fabricarla es abundante
en la naturaleza.
Compatibilidad con la tecnología digital
Tabla 6.5 Comparación entre ventajas del satélite y fibra óptica.
El satélite presenta varias ventajas con respecto a la fibra óptica. El
satélite trabaja en bandas de frecuencia mas altas y presenta una cobertura
territorial más amplia, adicionalmente los satélites presentan medidas de
seguridad para evitar que la señal pueda ser captada por cualquiera.
La fibra óptica también es segura ya que las fibras no pierden luz, por lo
que la transmisión no puede ser perturbada, es fácil de instalar y es inmune al
ruido y a las interferencias, la fibra el peso del cable de fibras ópticas es muy
inferior al de los cables metálicos, por lo que capaz de llevar un gran número
de señales.
6.1.7 Comparación de las desventajas del satélite vs fibra óptica
Desventajas Satélite
Las condiciones meteorológicas adversas
Desventajas Fibra óptica
Sólo pueden suscribirse las personas que
pueden afectar la señal durante su camino
viven en las zonas de la ciudad por las cuales
entre la estación terrena y el satélite.
ya esté instalada la red de fibra óptica.
Otra desventaja es la del retardo que puede
El coste es alto en la conexión de fibra óptica,
originar problemas, ya que la señal recorre
las empresas no cobran por tiempo de
36.000 Km de subida y otros tantos de
utilización sino por cantidad de información
retorno a la Tierra.
transferida al computador, que se mide en
megabytes.
Periódicamente el sol, el satélite y la estación
El coste de instalación es elevado
terrena quedan alineados provocando una
elevación del ruido térmico que supera la
intensidad de la señal.
En las grandes ciudades existe actualmente
Fragilidad de las fibras.
congestión de microondas; se instalaron
tantas
antenas
de
microondas
que
se
interfieren unas a otras y las ondas en el aire
están saturadas. Esto obliga a buscar un
medio de transmisión alternativo como los
enlaces vía satélite. Pero una desventaja con
respecto al satélite propiamente dicho es que
resulta
muy
costosa
la
construcción,
lanzamiento y mantenimiento del mismo.
Disponibilidad limitada de conectores
Tabla 6.6 Comparación entre desventajas del satélite y fibra óptica.
El satélite se puede ver afectado por las condiciones meteorológicas y
además presenta un retardo debido a la larga distancia recorrida, otro factor es
que periódicamente el sol, el satélite y la estación terrena quedan alineados
provocando una elevación del ruido térmico que supera la intensidad de la
señal por lo que las comunicaciónes se pueden ver afectadas. La fibra óptica
por su parte es un servicio que solamente se puede tener si hay una red de
fibra óptica en la zona donde se viva, ya que si no existe una red instalada el
servicio no se puede tener.
El coste de instalación de la fibra es elevado y las fibras son frágiles, y
otro factor es que este servicio no se cobra por tiempo, sino mas bien, por la
cantidad de información transferida.
CAPÍTULO 7: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
La evolución satelital a través de la historia ha sido muy importante y
desde el lanzamiento de los primeros satélites, su utilización para
comunicaciones fue uno de los usos más importantes y desde luego, el que
mayor rentabilidad ha proporcionado a las empresas especializadas en
tecnología espacial. Se puede decir que la era satelital nace con el fin de
obtener mayores incrementos en las capacidades de operación con el más bajo
costo posible, de aquí que la idea de los satélites de telecomunicaciones
aparecieron poco después de la segunda guerra mundial, debido a la
combinación de dos muy distintas tecnologías (mísiles y microondas).
Históricamente la era espacial comenzó en 1957 con el lanzamiento del
primer satélite artificial Sputnik I, el cual llevaba a bordo un radiofaro el cual
emitía una señal la cual podía ser recibida por simples receptores a lo largo del
mundo realizándose la primera prueba de transmisión y recepción de señales
desde el espacio, luego del Sputnik 1 hay mas los satélites que fueron
lanzados al espacio para lograr la comunicación y cada vez cubrir todo el
planeta con ellos.
Los sistemas de telecomunicación por satélite poseen la característica
más sobresaliente que es la diversidad de servicios ofrecidos y la extensa
cobertura que se utiliza para establecer enlaces de larga distancia. Otra
característica de los satélites es que tienen la capacidad de reunir o difundir
señales desde o hacia varios lugares en lugar de transmitir desde un punto a
otro, es gracias a estos que en muchos lugares donde no es posible la
comunicación por cable que los satélites juegan un papel primordial, mientras
los sistemas de cable y redes terrestres comunican algunos puntos, las redes
satelitales pueden proveer enlaces punto a punto o punto a multipunto, los
puntos pueden ser localizados o extenderse a todo el orbe, además
prácticamente todos los sistemas de comunicaciónes que emplean satélites
utilizan la órbita geoestacionaria, que se caracteriza porque los objetos
colocados en ella tienen un período de rotacion de un dia, por lo que parecen
estar se ven fijos en el cielo.
Otra de las razones por la que la tecnología satelital es importante es
que en las grandes ciudades existe actualmente congestión de microondas;
esto debido a que se instalaron tantas antenas de microondas que se
interfieren unas a otras y las ondas en el aire están saturadas, por lo que los
enlaces vía satélite son un medio de transmisión alternativo.
En cuanto a la estructura de los satélites de comunicaciónes y su
funcionamiento,
se puede decir que el satélite de comunicaciónes
convencional es un repetidor con cambio de frecuencia colocado en órbita, es
decir, un transpondedor, además tanto el segmento espacial como el segmento
terreno, juegan un papel igual de importante para lograr la comunicación por
satélite, las frecuencias más utilizadas para la comunicación por satélite son la
banda C y la Ku, sin embargo, la banda Ka permitira disponer de un mayor
ancho de banda, por lo que esto permitiría resolver el problema de la
saturación espectral.
En algunos lugares el uso de cable submarino ha venido a sustituir el
uso de satélites, esto debido los datos víajan a una velocidad mucho mayor por
los cables submarinos de fibra óptica.Tender un cable submarino es casi tan
complicado como poner un satélite en órbita. El cable y los repetidores son muy
caros, el tendido lo realizan barcos especiales en una operación controlada al
centímetro por computadora. Además los cables son frágiles. Un fallo en el
aislamiento puede inutilizar los repetidores o deteriorar las fibras. Las corrientes
submarinas, terremotos, anclas y las redes de arrastre son un peligro
constante, por loque hay barcos de reparación que están en constante estado
de alerta en todo el mundo.
Son muchas las aplicaciones satelitales, se utilizan para aplicaciones de
meteorología, navegación, comunicación de barcos y aviones, e incluso en
Costa Rica se cuenta con una terminal Inmarsat para la la comunicación
telefónica en la Isla del Coco, además entre las aplicaciones mas actuales de
los satélites se cuenta con el Sistema de Posicionamiento Global o GPS
(propiedad del departamento de defensa norteamericano, DoD), pero cuya
utilización esta liberalizada y también se cuenta con el internet vía satélite, que
permite el uso del satélite para distribución directa de Internet, así como la
televisión vía satélite.
Además gracias al éxito que ha tenido GPS, esto ha empujado a la
Comisión Europea , con el apoyo de gran parte de la Industria Europea a
promover el sistema Galileo, con el mismo objetivo que GPS pero con grandes
grados de precisión y exactitud , y sobretodo , no controlado por el DoD.
Entre las aplicaciones futuras de los satélites se encuentran los sistemas
de banda ancha satelital que su mayor proveedor es Inmarsat además se
presentaron las propuestas de Teledesic, Skybridge y Celestri, también otra de
las aplicaciones futuras es
la telefonía movil vía satélite cuyos dos
proveedores son Iridium y Globalstar, aunque es mejor el servicio de
Globalstar.
Los sistemas satelitales presentan cobertura inmediata y total de
grandes zonas geográficas, al contrario de los sistemas terrestres clásicos, de
lenta implantación,además de la posibilidad de independizarse de las
distancias y de los obstáculos naturales como las montañas, etc, sin embargo,
las transmisiones satélitales están sujetas a demoras de propagación, se
debilitan con las lluvías, nieve y manchas solares que afectan a las estaciones
terrestres, también sufren interferencias de radio, microondas y aeropuertos.
Recomendaciones
Estudiar que países tienen futuros proyectos enfocados hacia la
comunicación vía satélite, y ver que tecnologías van a se sustituidas del todo
por los satélites dentro de unos años.
Determinar que proyectos tienen las companias satelitales que dan este
servicio a largo plazo y que proyectos no se han podido realizar por el alto
costo de inversión.
Profundizar el estudio de las aplicaciones satelitales en barcos y
aviones, ya que por el objetivo del trabajo no se pudo profundizar.
Ahondar en el estudio de las empresas que aquí en Costa Rica brindan
servicios vía satélite, tal como Direct TV y realizar visitas a sus instalaciones y
conocer el proceso de funcionamiento de los servicios que ofrecen.
Hacer un estudio de las aplicaciones en emergencias que tienen los
satelites actualmente
Se recomienda ampliar este trabajo en el tema de la aplicación de los s
centros de Telemando que existen, ver sus principales aplicaciones y ver si
implementacion en Costa Rica
Se recomienda ampliar este trabajo para profundizar en el estudio de
los sistemas de posicionamiento ya que tiene muchas aplicaciones que por el
objetivo del trabajo no se pud profundizar en el estudio de esto ni sus
aplicaciones
BIBLIOGRAFIA
Artículos de revistas:
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173, pg.38-43.
Libros:
1.Gomez Hertz, Victor Andres. “Comentarios sobre la órbita geoestacionaria,
telecomunicaciones
y
recursos
naturales”,
Tesis
(licenciatura en derecho), Universidad de Costa Rica, Facultad de
Derecho,San José, Costa Rica,2000.
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era” ,1 ed., G Gili, Mexico, 1985.
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7. Dr. Roberto Bloch .“Aplicaciones Satelitales a la Navegación Aérea”
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www.iec.uia.mx/proy/titulacion/proy15/estterrenas.html
ANEXOS
Glosario:
DOCSIS
DOCSIS son las siglas de Data Over Cable Service Interface
Specification (en castellano, "Especificación de Interfaz sobre Servicios de
Datos Por Cable").
Se trata de un estándar no comercial que define los requisitos de la interfaz de
comunicaciónes y operaciones para los datos sobre sistemas de cable, lo que
permite añadir transferencias de datos de alta velocidad a un sistema de
televisión por cable (CATV) existente. Muchos operadores de televisión por
cable lo emplean para proporcionar acceso a Internet sobre una infraestructura
HFC (red híbrida de fibra óptica y coaxial) existente. La primera especificación
DOCSIS fue la versión 1.0, publicada en marzo de 1997, seguida de la revisión
1.1 en abril de 1999.
El estándar DOCSIS se encuentra actualmente en la versión 2.0,
publicado en enero de 2002.
El 7 de Agosto de 2006 salieron a la luz las especificaciones finales del
DOCSIS 3.0, cuya principal novedad reside en el soporte para IPv6 y el
"channel bonding", que permite utilizar varios canales simultáneamente, tanto
de subida como de bajada, por lo que la velocidad podrá sobrepasar los 100
Mbps en ambos sentidos.
ETSI
El Instituto Europeo de Estandares en Telecomunicaciónes (ETSI por
sus siglas en inglés), es una organización independiente y sin fines de lucro, de
estandarización de la industria de las telecomunicaciónes (Fabricantes y
Operadores de Redes)en Europa, con proyección mundial. ETSI ha
estandarizado con éxito la red celular GSM y el sistema de radio móbil TETRA.
Los Organismos de Estandarización de la ETSI incluyen la TISPAN (por
Redes conjuntas y convergencia de la internet). ETSI inspiró la creación de
3GPP, de la cual es miembro. ETSI fue creado por la CEPT en 1988 y es
oficianlemte reconocido por la Comisión Europea y el secretariarto de EFTA.
Multiple acceso
Esta definido como una técnica donde más de un par de estaciones
terrenas pueden simultáneamente usar un transponder del satélite.
La mayoría de las aplicaciones de comunicaciónes por satélite
involucran un número grande de estaciones terrenas comunicándose una con
la otra a través de un canal satelital (de voz, datos o vídeo). El concepto de
múltiple acceso involucra sistemas que hacen posible que múltiples estaciones
terrenas interconecten sus enlaces de comunicaciónes a través de un simple
transpondedor. Esas portadoras pueden ser moduladas por canales simples o
múltiples que incluyen señales de voz, datos o vídeo. Existen muchas
implementaciones específicas de sistemas de múltiple acceso, pero existen
solo tres tipos de sistemas fundamentales:
FDMA: Frecuency-división multiple access
El acceso múltiple por división de frecuencias. Este tipo de sistemas
canalizan el transponedor usando múltiples portadoras, donde a cada
portadora le asigna un par de frecuencias. El ancho de banda total utilizado
dependerá del número total de portadoras. Existen dos variantes de esta
técnica: SCPC (Single Channel Per Carrier) y MCPC (Multiple Channel Per
Carrier).
TDMA: Time-division multiple access
El Acceso múltiple por división de tiempo está caracterizado por el uso
de ranuras de tiempo asignadas a cada portadora. Existen otras variantes a
este método, el más conocido es DAMA (Demand Access Multiple Access, el
cual asigna ranuras de tiempo de acuerdo a la demanda del canal. Una de las
ventajas del TDMA con respecto a los otros es que optimiza del ancho de
banda.
CDMA: Code-division multiple access
El Acceso múltiple por división de código mejor conocido como Spread
Spectrum (Espectro esparcido) es una técnica de modulación que convierten la
señal en banda base en una señal modulada con un espectro de ancho de
banda que cubre o se esparce sobre una banda de magnitud más grande que
la que normalmente se necesita para transmitir la señal en banda base por sí
misma. Es una técnica muy robusta en contra de la interferencia en el espectro
común de radio y ha sido usado muy ampliamente en aplicaciones militares.
Esta técnica se aplica en comunicaciónes vía satélite particularmente para
transmisión de datos a bajas velocidades.
UHF
Siglas del inglés: Ultra High Frequency, frecuencia ultra alta,es una
banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de frecuencias de
300MHz a 3GHz.
Sistemas que funcionan en UHF
Televisión: uno de los servicios UHF más conocidos por el público son
los canales de televisión tanto locales como nacionales. Según los países,
algunos canales ocupan las frecuencias entre algo menos de 500 MHz y unos
800 o 900 MHz.
Telefonía móvil: históricamente, las primeras frecuencias UHF utilizadas
en telefonía móvil en Europa lo fueron alrededor de los 500MHz, con la llegada
de la norma internacional GSM, las frecuencias afectadas en UHF se sitúan
alrededor de los 900 MHz.
En el continente americano, la frecuencia afectada es la de 1900 MHz.
UIT
La Unión Internacional de Telecomunicaciónes (UIT) es el organismo
especializado
de
las
Naciones
Unidas
encargado
de
regular
las
telecomunicaciones, a nivel internacional, entre las distintas administraciones y
empresas operadoras.
El día 3 de septiembre de 1932 se inició en Madrid (España) la reunión
conjunta de la XIII Conferencia de la Unión Telegráfica Internacional (UTI) y la
III de la Unión Radiotelegráfica Internacional (URI) y el día 9 de diciembre del
mismo año, en virtud de los acuerdos alcanzados en dicha reunión, se firmó el
Convenio por el que se creaba la Unión Internacional de Telecomunicaciones
que en el futuro sustituiría a los dos organismos anteriores (UTI y URI). El
nuevo nombre comenzó a utilizarse a partir de enero de 1934.
Está compuesta por tres sectores:
UIT-T: Sector de Normalización de las Telecomunicaciónes (antes CCITT).
UIT-R: Sector de Normalización de las Radiocomunicaciónes (antes CCIR).
UIT-D: Sector de Desarrollo de las Telecomunicaciónes.
La sede la UIT se encuentra en Ginebra (Suiza).
En general, la normativa generada por la UIT está contenida en un amplio
conjunto de documentos denominados Recomendaciones, agrupados por
Series. Cada serie está compuesta por las Recomendaciones correspondientes
a
un
mismo
tema,
por
ejemplo
Tarificación,
Mantenimiento,
etc.
Aunque en las Recomendaciones nunca se "ordena", solo se "recomienda", su
contenido, a nivel de relaciones internacionales, es considerado como
mandatorio por las Administraciones y Empresas Operadoras.
VHF
VHF:Very High Frequency
Banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de frecuencias de
30MHz a 300MHz.
Sistemas que funcionan en VHF
Televisión, radiodifusión en FM, Banda Aérea, satélites
A partir de los 50 MHz se encuentran frecuencias asignadas, según los
países, a la televisión comercial; son los canales llamados "bajos" del 2 al 13.
También hay canales de televisión en UHF.
Entre los 88 y los 108 MHz se encuentran frecuencias asignadas a las
radios comerciales en Frecuencia Modulada o FM. Se la llama "FM de banda
ancha" porque para que el sonido tenga buena calidad, es preciso aumentar el
ancho de banda.
En 137 MHz se encuentran señales de satélites meteorológicos.
Entre 144 y 146 MHz, se encuentran las frecuencias de la banda de
Radioaficionados.
APENDICES
Telefonos Satelitales Iridium
Iridium 9500:
Iridium 9505A:
Telefono Globalstar GPS 1600:
Tipos de antenas
Channel Master 0.75 cm Offset RCA 0.60 cm Offset Receive Patriot 2.8 metros Receive Only C/Ku
Receive Only
Only - DTH
Prime Focus
Andrew 3.7 metros Tx/Rx
Transportable
Vertex 11.1 metros Tx/Rx
Cassegrain
Vertex 3.8 metros Dual Offset
Banda C
Patriot 4.5 metros C/Ku Prime Antena Simulsat, recibe señal de 25
Focus
satélites simultáneamente
Andrew 4.6 metros Tx/Rx Gregorian
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