REDES POR SATÉLITE

1

Contenido1.- Radioenlaces.2.- Orbitas satelitales.

Describir las principales aplicaciones de los satélites en función de la órbita que siguen alrededor de la Tierra.

3.- Satélites GEO.4.- Satélites MEO.

Objetivo

5.- Satélites LEO.

2

1.- RadioenlacesLa transmisión por ondas de radio

En general, los radioenlaces se explotan entre 1 y 50 GHz, por eso se les llama radioenlaces de microondas.

Esquema básico de un radioenlace

Las señales de voz, video o datos se transmiten, por lo general, a través de medios guiados. Pero, cuando las distancias son grandes, o cablear es caro, o por razones de movilidad, se utiliza la transmisión por ondas de radio → radioenlaces.

3

Radioenlaces de microondas - TiposTipos de radioenlaces

Los radioenlaces de microondas necesitan visibilidad directa entre terminales.

Radioenlaces de microondas

TerrestresTodos los

terminales están en Tierra

SatelitalesUno de los

terminales está en un satélite

4

Radioenlaces de microondas terrestres¿CuáL es su cobertura?

Para llegar a lugares inhóspitos o a otros continentes, se coloca un repetidor en un satélite.

Enlace Punto a PuntoLimitado por la curvatura

de la Tierra. El alcance máximo

depende de la altura de las torres donde se

colocan las antenas.

Enlace con repetidorasUsan estaciones repetidoras para

incrementar el alcance y/o salvar obstáculos,

como montañas.

5

Radioenlaces de microondas satelitales - HistoriaUn poco de historia

Salvo el último punto, la propuesta de Clarke se cumplió.

Propuesta de Clarke

Clark publicó en octubre de 1945, en la revista británica Wireless World, el artículo Extra-Terrestrial Relays, en el cual se incluía la propuesta de un sistema de comunicación global utilizando estaciones espaciales.

La idea se debe a Arthur C. Clarke, quién se basó en el trabajo matemático y las ecuaciones de Newton y kepler, y lo unió con aplicaciones y tecnología existentes en esa época (1945).

Tres satélites separados a 120º entre si cubrirían toda la Tierra, dando cobertura de señales de radio y microondas a todo el planeta.

El satélite seria una estación espacial tripulada.

Un satélite artificial serviría como repetidor de comunicaciones.

El satélite giraría a 36.000 Km de altura sobre el ecuador, a la misma velocidad de revolución de la Tierra.

6

Radioenlaces de microondas satelitalesEl Sputnik, el primero

El peso en órbita de un satélite puede llegar hasta 5.000 kg.

Satélites comerciales en la actualidad

El sueño comenzó a hacerse realidad con el lanzamiento, en octubre de 1957, del primer satélite, el Sputnik (compañero de viaje en ruso). Solo emitía un tono intermitente y estuvo en funcionamiento 21 días.

De la constelación de Intelsat (EE.UU) De la Agencia Espacial Europea - ESA

2.- Orbitas satelitales¿Qué tipos de órbitas existen?

7

Características

De acuerdo a la ruta que sigue el satélite alrededor de la Tierra se definen distintas órbitas.

Órbita GEO Altura: 36.000 km, sobre el ecuador.Periodo de rotación: 24 horas.Cobertura global: con 3 satélites.

Órbita MEO Altura: 5.000 a 20.000 km, elíptica. Periodo de rotación: 6 horas.Cobertura global: con 3 satélites.

Órbita LEO Altura: 500 a 2.000 km. Periodo de rotación: 1.5 a 2 horas.Cobertura global: con muchos satélites.

Órbita HEO Altura: perigeo a 500 km y apogeo a 50.000 km. Periodo de rotación: 8 a 24 horas.Cobertura global: con muchos satélites.

Los GEO giran en sincronía con la Tierra.

Orbitas satelitales – Cinturones energéticos¿Por qué existen diferentes órbitas?

8

Cinturones de Van Allen

El cinturón interno es muy perjudicial, incluso puede destruir satélites.

Una razón es la existencia de campos energéticos en forma de toroide que rodean a la Tierra, y se estructura en los denominados cinturones de Van Allen: uno interior y otro exterior.

9

3.- Satélites Geoestacionarios GEO¿Dónde se sitúan?

Son aptos para comunicaciones

Se sitúan en el plano ecuatorial de la Tierra. Es una única órbita situada a 36.000 km de altura

A esta altura, el satélite gira en sincronía con la Tierra, lo que lo hace parecer estacionario, apto para comunicaciones.

10

Satélites Geoestacionarios GEO - AplicacionesServicios y redes satelitales de comunicaciones

1.- Enlaces entre puntos fijos para la red troncal de telecomunicaciones

Servicios fijos por satélite

11

Satélites Geoestacionarios GEO - Aplicaciones

2.- Enlaces entre puntos fijos para telefonía y el acceso a Internet

Servicios fijos por satélite

Servicios y redes satelitales de comunicaciones

12

Satélites Geoestacionarios GEO - Aplicaciones

3.- Enlaces entre puntos fijos para la distribución de señales de televisión

Servicios fijos por satélite

Servicios y redes satelitales de comunicaciones

13

Satélites Geoestacionarios GEO - Aplicaciones

4.- Distribución de señales de audio y video directamente a los hogares

Servicios de radiodifusión por satélite

Servicios y redes satelitales de comunicaciones

14

Satélites Geoestacionarios GEO - Aplicaciones

5.- Redes públicas y privadas. Termiinales VSAT.

Redes de transmisión de datos

Servicios y redes satelitales de comunicaciones

15

Satélites Geoestacionarios GEO - ConstelacionesSistemas en operación más desatacados - comunicaciones

Constelaciones de satélites

Otras aplicaciones de los satélites GEO

Satélites climatológicos. Proveen servicio de meteorología para predicciones de condiciones climáticas.

Satélites de observación y reconocimiento. Los utilizan los científicos para evaluar ecosistemas en la Tierra.

16

Satélites Geoestacionarios GEO - AplicacionesDatos del satélite Tupac Katari

Servicios que prestará el Tupac Katari

Tiene un costo de $us 300 millones

El satélite Tupac Katari repetirá las señales que reciba de la Tierra y las difundirá a parte del territorio sudamericano, cubriendo la totalidad del territorio boliviano.

Estará construido y lanzado al espacio, en una órbita geoestacionaria, entre el 2013-2014.

Prestará sus servicios en Bolivia y Latinoamérica, mediante dos estaciones terrenas ubicadas en la zona de Pampahasi, al este de La Paz, y La Guardia, en Santa Cruz.

Según el gobierno, la capacidad será usada para proyectos en salud, educación, por la Policía, Fuerzas Armadas y proyectos de inclusión social donde se pretende llegar a 22.000 poblados que tienen menos de 3.000 mil habitantes.

17

Satélites Geoestacionarios GEO - Ubicación¿Cómo se ubica un satélite GEO?

Ejemplo para algunas constelaciones

Los satélites GEO tienen una latitud de 0o

La ubicación de un satélite se especifica en términos de latitud y longitud, como un punto en la superficie de la Tierra directamente abajo del satélite. Este punto se llama punto del subsatélite SSP.

18

Satélites Geoestacionarios GEO – Antenas de Tierra¿Cómo se instala una antena?

¿Qué son el acimut y la elevación?

Los satélites GEO tienen una latitud de 0o

Conocer la ubicación del satélite es información insuficiente para la instalación de antenas en las estaciones de Tierra. Se deben conocer los datos de acimut y elevación en que se posicionará la antena para interceptar al satélite.

Ángulo de acimut: desde el Norte hacia el Este sobre el horizonte local hasta el punto del subsatélite.

Ángulo de elevación: desde el horizontal local hasta la dirección del satélite.

Las designaciones de acimut y elevación en grados dicen dónde debe apuntar la antena.

Las antenas de microondas de las estaciones de Tierra son bastante direccionales y deben apuntarse con precisión para “darle” al satélite.

19

Satélites Geoestacionarios GEO – Huella de potencia¿Qué indica la huella de potencia?

El haz de antena de los satélites

Con 3 haces globales se cubre todo el planeta

Indica la potencia con que emite el satélite hacia una zona concreta; se expresa en dBW.

Las líneas de contorno representan los límites de la densidad de potencia de igual recepción.

Los satélites se diseñan para tener un determinado foco o haz sobre la superficie.

Haz global. Cubre 1/3 de la superficie de la Tierra.

Haz hemisférico. Cubre 1/6 de la superficie

Haz zonal. Cubre una gran área.

Haz spot. Cubre una región específica a pedido del cliente.

20

4.- Satélites de órbita de media altura MEOSistema de navegación

Para determinar un punto bastan 3 satélites GPS.

Un ejemplo de satélites MEO es el Sistema de Posicionamiento Global GPS, que orbita a 20.200 km de la Tierra. Utiliza 24 satélites en 6 órbitas.

En cualquier instante, 4 satélites son visibles desde cualquier punto de la Tierra.

¿Cómo se determina la posición de un punto?

Cada satélite transmite a la Tierra su posición y el tiempo exacto cada 1.000 veces por segundo.

La idea básica de la determinación de la posición se basa en la triangulación de los satélites.

Un receptor GPS tiene un almanaque que indica la posición actual de cada satélite.

21

Satélites de órbita de media altura MEO – Proyecto O3bProyecto europeo Internet gratis para todos

Tiene un presupuesto de $us 1.200 millones

¿Porqué en la órbita MEO?

Impulsado por la Sociedad Europea de Satélites, Google, el banco SHBC y Liberty Global. Se iniciará en 2013. Es una nueva generación de satélites que ofrecerá cobertura de banda ancha móvil a 3.000 millones de personas, bautizado como O3b (los otros 3.000 millones, la mitad de la población que no tiene Internet).

Se basa en el lanzamiento de 20 satélites MEO, a 8.063 km, que llevarán la señal desde Nicaragua hasta Nueva Zelanda, pasando por Brasil, Bolivia, Nigeria, Siria, Etiopía e India, etc.

Los operadores de telecomunicaciones locales redistribuirán la señal a los usuarios beneficiados, mediante redes inalámbricas (Wimax o 4G).

En los satélites GEO, la señal tarda en subir y bajar unos 0.7 segundos. Con el sistema O3b, que sitúa los satélites en una órbita MEO, el retardo se reduce a 0.1 segundos, lo que permitirá conexiones más rápidas y flexibles.

O3b es visto por sus impulsores como una fórmula para recortar la brecha digital entre un Norte acostumbrado a convivir con el iPhone, el iPad y las tabletas electrónicas y un Sur que vive al margen de las TIC.

5.- Satélites de órbita de baja altura LEOConstelación de satélites LEO

Se mueven a 20.000 a 25.000 km/h.

22Aplicaciones: telefonía celular y acceso a Internet

Constelación

IridiumAltura: 750 kmPeriodo de rotación: 1,5 a 2 horas.Cobertura: con 66 satélites en 6 órbitas.

GlobalstarAltura: 1.400 kmPeriodo de rotación: 1,5 a 2 horas.Cobertura: con 48 satélites en 6 órbitas.

TeledesicAltura: 1.350 kmPeriodo de rotación: 1,5 a 2 horas.Cobertura: con 288 satélites en 12 órbitas.

Satélites de órbita de baja altura LEO - AplicacionesServicios móviles por satélite

Tasa de datos: hasta 155 Mbps para el enlace ascendente y 1,2 Gbps para el descendente. 23

¿Cómo trabajan los satélites LEO?

Un sistema LEO tiene una cobertura mundial para la telefonía celular. Al estar cerca de la Tierra, el tiempo que la señal tarda en subir y bajar es de unos 0.02 segundos, aceptable para la telefonía. Este tiempo en los GEO es 0,7 segundos y en los MEO de 0,1 segundos.

Teledesic, por ejemplo, proporciona comunicación similar a la fibra óptica. Su principal objetivo es proporcionar acceso a Internet por banda ancha en cualquier parte del mundo. Se denomina también “Internet en el cielo”. Es un proyecto que comenzó con Craig McCaw y Bill Gates. Está planificado para que sea completamente funcional en un futuro próximo.

Trabajan como una red. Se comunican con terminales móviles y fijos en Tierra y entre ellos. Cada satélite cubre una celda de la tierra (huella).

FIN