Rádio Via Satélite Hytera

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S o l u ç õ e s i n o v a d o r a s d e c o m u n i c a ç ã o

SOLUÇÕES DE RÁDIO VIA SATÉLITE

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Resumo

Introdução

Os requisitos e os diferentes canais de comunicação evoluíram enormemente na era da globalização e tornou-se imperativo melhorar a conec-tividade entre as organizações, equipes globais sedes empresariais e funcionários do setor. As comunicações por rádio têm uma função essen-cial, principalmente em aplicações de segurança pública, operações de frotas, mineração e operações militares. A maioria das redes por rádios usa propagação por linha de visada ou tem estações repetidoras �xas. O rádio via satélite pode ampliar cada uma dessas redes e fornecer a conectividade essencial entre as sedes das empresas e as equipes de campo durante desastres naturais e aplicações de missão crítica.

As redes remotas de rádios podem ser uni�cadas com linhas �xas, sistemas celulares ou de rádio Push-to-Talk (PTT) para facilitar as comuni-cações diretas de dados criptografados e por voz em tempo real para as sedes empresariais, centrais de controle ou salas de operações. Com o fornecedor correto de tecnologia e engenharia de sistemas, as soluções em Rádio via Satélite são de fácil gerenciamento e implementação. A operação pode ser remota e não necessita de supervisão depois de instalada, o que a torna perfeita para a comunicação em ambientes instáveis.

É necessária uma engenharia criteriosa para garantir a qualidade do áudio, a latência, o controle do ruído e a largura da banda dos sistemas de rádio digitais via satélite. Foram feitos testes que con�rmaram não haver diminuição perceptível na qualidade do áudio com o uso de rádio via satélite. São necessários planejamento e projeto minuciosos da rede para maximizar o uso limitado da largura da banda devido aos custos e orçamentos dos links.

As comunicações por rádio que usam uma combinação de DMR, TETRA, LTE e Wi-Fi são essenciais para socorristas, operações militares e campos de trabalho remoto. Normalmente, as comunicações de retorno às centrais de comando, centrais de despacho ou sedes empresariais são conduzidas via propagação por linha de visada, através de repetidores ou linhas de retorno terrestres (backhauls). Quando os rádios estão distantes demais para linha de visada ou as conexões terrestres não existem ou estão dani�cadas, as comunicações por satélite podem forne-cer conectividade entre os rádios e as centrais de comando. As comunicações por satélite também podem dar suporte a aumentos tempo-rários de demanda de capacidade devido a circunstâncias especiais, como no caso de desastres naturais.

As comunicações por rádio tradicionais são de banda estreita, principalmente voz Push-to-Talk (PTT) e mensagens curtas. Entretanto, as comunicações por banda larga, que abrangem vídeos, estão se tornando essenciais. O rádio PTT tradicional está sendo ampliado com comuni-cações tipo malha de Wi-Fi e LTE com conectividade para bodycams e drones. As comunicações por banda largam ainda permitem o compar-tilhamento de grandes quantidades de dados, inclusive mapas, plantas de construção etc. Embora a comunicação por satélite possa dar suporte a qualquer tipo de tráfego, o tráfego de IP é comum devido à sua alta �exibilidade.

Os desa�os das comunicações por satélite são a latência, o ruído, a qualidade da conexão (BER e disponibilidade), congestionamento e geren-ciamento de redes remotas. A latência ocorre devido à distância entre a superfície da terra e o satélite. A conexão por satélite está mais sujeita a erros do que as conexões terrestres, como a �bra, e é mais vulnerável a atenuação por chuva. O jitter pode ocorrer pelo esquema de transpor-te de banda básica (por exemplo, enquadramento TCP/IP), criptogra�a e o esquema de acesso por satélite (TDMA vs. SCPC). Uma conexão por satélite bem projetada fornecerá a capacidade necessária para que sejam limitados os problemas de congestionamento e contará com margem contra atenuação por chuva para comunicações sem erros na maior parte do tempo. Os testes comprovam que a latência da conexão por satélite não é um problema grave e que a qualidade da voz não é afetada.

As comunicações por satélite podem ser caras e sempre há negociações entre capacidade e preço. O planejamento da rede, inclusive os algoritmos QoS, pode ser usado para reduzir o tráfego que atravessará a conexão do satélite e para reduzir os custos, possibilitando que o link seja o menor possível. A implementação de sistemas de despacho de comando e controle local ajuda a garantir que o tráfego local permaneça local e que somente o tráfego que precise ir para a sede ou para as centrais de comando principais atravessem a conexão do satélite. Algorit-mos apropriados para QoS e esquemas de acesso por satélite bem projetados podem ser usados para minimizar jitter.

As comunicações por satélite podem fornecer retorno terrestre (backhaul) seguro e robusto para redes de rádio remotas como a conexão principal, como uma solução temporária em caso de capacidade extra ou quando o retorno terrestre está dani�cado. As comunicações por satélite também podem constituir parte integrante de uma rede de rádio em caso de exercícios militares ou campos/instalações remotas. O equipamento para comunicações via satélite é �exível e pode ser na forma de instalações �xas grandes ou pequenas, sistemas tipo �y-away, terminais COTP ou COTM montados em veículos em aplicações marítimas, terrestres ou aéreas.

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Aplicações de rádio via satélite

Atendimento à desastres

Figura 1: Con�guração de caminho alternativo

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As comunicações por sistema de rádio transmitidas via satélite são a única opção para conectividade onde os serviços de comunicação terrestre estejam temporariamente comprometidos ou para áreas muito remotas onde os sistemas de rede terrestre padrão não estejam disponíveis. A Figura 1 mostra um sistema típico de rádio via satélite

Os serviços públicos de segurança para atendimento a desastres requerem comunicação con�ável quando ocorre uma crise. Durante desastres naturais ou acidentes como terremotos, furacões e incêndios �orestais, a infraestrutura de rede terrestre e os retornos (backhauls) de rádio podem sofrer danos ou �car indisponíveis. Pode-se fazer comunicações locais, mas as comunicações com as sedes e com as centrais de coman-do e controle �cam interrompidas.

O comando e o despacho nas sedes devem fornecer ordens estratégicas e planos táticos para as centrais de comando locais. Centrais de coman-do e despacho no local coordenam os socorristas. Localmente, talvez seja necessária capacidade adicional quando forem implementados drones ou veículos com câmeras de vigilância para �ns de reconhecimento situacional dos níveis e condições dos danos. As centrais de despa-cho e comando locais priorizam as mensagens, as chamadas por voz e vídeo.

A comunicação por rádio por meio de satélite via IP consegue fornecer serviços de comunicação imediatamente para resposta a emergências e socorristas emergenciais. O Satcom consegue restabelecer conexões interrompidas de comunicações para permitir que os sistemas existentes recuperem a conectividade com o comando central. Ele permite ainda que sejam implementados novos sistemas com capacidade adicional. Uma vez que a conexão via satélite pode ser a única conexão de retorno com o comando e controle centrais, ela deve trabalhar também com todos os sistemas de rádio no campo, inclusive rádio DMR, sistemas LTE e redes de malha Wi-Fi. A comunicação em locais de desastres é funda-mental para uma resposta rápida às forças coordenadas e pode ser necessária por semanas ou meses após a resposta inicial quando a infraes-trutura terrestre é restabelecida.

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Exército

Campos remotos

SISTEMAS DE RÁDIORádio móvel digital (DMR)

LTE privado

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O exército geralmente opera em áreas remotas onde as conexões de rede terrestre não estão disponíveis e, assim, o rádio por satélite pode ser o único modo de comunicação com as centrais de comando ou sedes.

Sistemas de comunicação robustos permitem que as sedes ou outras centrais de comando forneçam ordens estratégicas para as unidades no campo, entreguem suprimentos ou ofereçam serviços médicos nas operações de resgate imediato. Drones, veículos e soldados com nós de transmissores de rádio portáteis que estendem comunicações de vídeo, voz e dados a partir da tropa principal são necessários para a cobertura de áreas ainda mais remotas. As plataformas de comando e despacho no local permitem aos comandantes locais a comunicação efetiva com seus ativos no campo e o recebimento de ordens das centrais de comando regionais ou de operações.

Muitos campos de mineração, construção, perfuração ou exploração de petróleo operam em áreas muito remotas, distantes de qualquer infraestrutura de retorno (backhaul) terrestre. A comunicação por satélite é o único modo de retornar a conectividade às sedes. A comunicação no campo e para aqueles que trabalham fora do campo geralmente usará rádios de PTT e outros sistemas de banda larga. A segurança dos funcionários é uma das principais preocupações e a conexão por rádio entre uma central local no campo e o escritório principal a aprimora consideravelmente. As reuniões diárias de segurança com os responsáveis pela segurança geralmente são feitas via rádio PTT. A conexão de retorno (backhaul) do satélite fornece também comunicação para as operações diárias.

O DMR, um padrão de banda estreita para sistemas de rádio PMR, com sua tecnologia de conexão rápida PTT (push-to-talk), é predominante em aplicações de voz e mensagens. DMR Tier II e DMR Tier III são dois padrões de comunicação digital que requerem licença e usam TDMA (Time Division Multiple Access) de 2 slots, com ambos os slots ocupando 12,5 kHz de largura de banda. O DMR Tier II usa rádio convencional licenciado e repetidores que interconectam rapidamente sites dispersos em uma área ampla. O DMR Tier III, com sua característica de tronco agregada que permite alocação dinâmica de frequências para grupos de usuários e o uso de estações base, é mais e�ciente e permite maior capacidade de usuário em comparação com o DMR Tier II.

Os sistemas de voz de banda estreita ainda são o requisito principal em qualquer comunicação de missão crítica. As chamadas imediatas por voz de alta qualidade feitas por vítimas em um desastre, os comandos prioritários do escritório principal ou os sistemas de mensagens curtas e de voz entre os ativos no campo são obrigatórios para a conclusão da missão. Tudo isso é possível com o sistema DMR.

As vantagens do DMR abrangem o recurso PTT que diminui a necessidade de discagem e início de chamada. Não é necessário nenhum envolvi-mento do receptor para aceitar e manter a conversação por voz ativa. Além disso, a estação base DMR cobre uma área menor se comparada a sistemas LTE privados (P-LTE).

Com a tecnologia pública de banda larga LTE 4G, a cobertura de locais com celulares é limitada pelos locais das torres de celulares designadas. Por outro lado, o sistema p-LTE, com o uso de micro torres e células pequenas, pode operar independentemente das redes LTE públicas e forne-ce cobertura e capacidade �exível e estendida em uma LAN.

A desvantagem do DMR de banda estreita é que ele consegue apenas lidar com quantidades de dados relativamente pequenas. Quando há necessidade de taxas de dados mais altas, o p-LTE seria uma das soluções, por ser conveniente e e�ciente para serviços de mídias de dados como streaming de vídeo. Dentre os desa�os com a transmissão de dados via sistema p-LTE por satélite incluem-se latência e largura de banda limitada do satélite. Em termos de comunicação por voz, com o recurso agregado de VoLTE (Voice over Long Term Evolution) em 4G, as chama-das por voz podem ser transmitidas como parte dos �uxos de dados. Entretanto, o custo mais alto das chamadas de voz via sistema p-LTE de banda larga colocou-as em segundo lugar quando comparadas a comunicações por voz via sistema DMR de banda estreita.

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Latência

DESAFIOS NO RÁDIO VIA SATÉLITE

iMeshO iMesh é uma solução de banda larga em 4G com roteamento de dados inteligente que pode se conectar a satélite, �bra, p-LTE e Wi-Fi. O iMesh pode operar como uma rede independente própria ou diretamente conectado ao link do satélite ou backbone com �o. O iMesh pode ser aplicado como uma conexão de retorno robusta para estações �xas ou móveis quando não é possível empregar �bra ou ser conectado a uma rede p-LTE para expandir áreas de cobertura em áreas ainda mais remotas como vales profundos e montanhas.

O iMesh é composto por nós de rádio portáteis. Os nós podem ser montados em paredes e postes como nós �xos ou em veículos e drones como nós móveis. Os nós ad-hoc são conectados por meio de uma conexão sem �o direta para formar topologias em estrela, anel, malha ou híbridas. Os links entre os nós são combinados e estabelecidos automaticamente. As transmissões de voz, vídeo e dados são roteadas entre os nós do iMesh para se comunicarem com os terminais �nais do rádio.

As soluções iMesh também têm a opção para uma central de controle e comando local para comunicações de voz, vídeo e dados de banda larga e banda estreita, o que permite despacho local em uma região geográ�ca. A central de comando e controle pode ser conectada aos nós do iMesh para comunicações de banda larga. Ela pode ser conectada também a nó de malha de rádio de banda estreita para ser usada como um terminal �nal de voz por rádio ou para formar uma rede DMR ad-hoc para rotear tráfegos de voz

Os desa�os da conexão por rádio via satélite incluem latência, jitter, largura de banda limitada e qualidade ruim da conexão. É necessário um planejamento minucioso da rede, inclusive �uxos de tráfego, estimativas de tráfego e QoS (Qualidade do serviço) a �m de garantir que o tráfego, a latência e o jitter do satélite sejam reduzidos.

Os satélites geoestacionários estão em órbita a cerca de 36.000 km acima do Equador e, da Terra, parecem estar em um lugar �xo no céu. O atraso de propagação para um sinal de RF entre a estação na Terra e o satélite é de cerca de 125 ms, então o atraso de propagação entre a estação de transmissão da Terra e a estação receptora da Terra é de cerca de 250 ms. As redes por satélite geralmente são divididas em três categorias:

a) Ponto a ponto;b) Estrela; ec) Malha.

O atraso de ida e volta entre uma estação de transmissão na Terra e a estação terrestre pretendida depende da topologia da rede.A rede Ponto a Ponto é a mais simples e envolve uma estação transmissora terrestre única e uma estação receptora terrestre única. Normal-mente, essa con�guração usa um Single Channel per Carrier (SCPC) e fornece o uso de largura de banda de satélite mais e�ciente e com menor latência e jitter.

A rede estrela é a topologia de rede de satélite mais implantada, com todo o tráfego roteado por uma Estação Hub Terrestre Central via satélite. A Estação Hub Terrestre geralmente está localizada nas instalações de uma sede ou tem uma conexão terrestre direta com as instalações de uma sede. A Rede Hub Terrestre controla a rede SATCOM, além do gerenciamento e monitoramento de rede IP da rede. As redes por satélite fornecem recursos de acesso múltiplo onde muitos usuários compartilham um pool de largura de banda. Estão disponíveis técnicas de acesso múltiplo, inclusive esquemas de acesso TDMA, links SCPC atribuídos dinamicamente e combinações de ambos. Embora as técnicas de acesso múltiplo possam ser econômicas em termos de custos de largura de banda, elas geralmente acrescentam mais latência e jitter.

O tráfego de uma estação terrestre remota para a Hub é como a rede ponto a ponto acima, já que envolve um salto de satélite único (Remo-te-Satellite-Hub). Se o tráfego for destinado à Estação Terrestre Hub, então não são necessárias outras conexões. Entretanto, se o tráfego for destinado a outra estação terrestre remota, ele deve ser retransmitido ao satélite e retornar à segunda estação terrestre remota. Isso envolve dois saltos de satélite com um atraso de propagação nominal de 500 ms. A Tabela 1 resume a latência total para várias rotas de comunicação para topologias Estrela e Malha. A latência total entre nós terminais de rádio é o atraso de propagação mais o atraso do sistema dos roteado-res/chaves, modem e outros equipamentos associados conectados a cada Estação Terrestre Remota e Hub.

Jitter

Em uma topologia Malha, as Estações Terrestres Remotas se comunicam diretamente via satélite e não passam por uma Estação Terrestre Gateway. Para essa topologia, são necessárias Estações Terrestres Remotas com maior capacidade e antenas maiores para obter conexões de satélite fortes para uma boa taxa de transferência. O tráfego da Estação Terrestre Remota 1 para a Estação Terrestre Remota 2 seria por meio de um salto de satéli-te, com um atraso de propagação típico de aproximadamente 250 ms. O tráfego de retorno da Estação Terrestre Remota 2 para a Estação Terrestre Remota 1 também seria por meio do salto de satélite 1. Assim, o tráfego de ida e volta entre as duas Estações Terrestres Remotas na topologia Malha seria por meio dos dois saltos de satélite, com um atraso de propagação típico de aproximadamente 500 ms. Novamente, a latência real será mais alta devido ao atraso por meio de roteadores, chaves repetidoras conectadas à estação terrestre.

As redes por satélite de largura de banda compartilhada normalmente têm mais jitter, enquanto as conexões dedicadas geralmente têm o jitter mais baixo. O encapsulamento de dados de aplicação em pacotes IP também pode causar jitter. O processamento de pacotes por meio de roteado-res que implementam algoritmos QOS pode piorar o problema. O jitter pode afetar a qualidade da voz e do vídeo. O aumento do jitter em redes de largura de banda compartilhada deve-se à alocação sem uniformidade de largura de banda para um usuário. As técnicas para reduzir essa ocorrên-cia incluem o uso de alocações menores de largura de banda que disseminam a alocação total deixando-a mais uniforme.

Tabela 1: Estimativas de latência para topologias Estrela e Malha

Terminal remoto para a Estação Terrestre Hub

Terminal remoto de ida e volta para a Estação Terrestre Hub para o Terminal remoto

Terminal remoto para Terminal remoto

Terminal remoto de ida e volta para Terminal remoto e de volta

250 ms+ Atraso de propagação + Atrasos do sistema








Latência total via topologia Estrela Latência total via topologia Malha

88

20

G723 24

Largura de banda limitada

A largura de banda do satélite é cara e, às vezes, escassa. De qualquer maneira, a largura de banda do satélite geralmente é inferior ao que se encon-tra disponível em uma rede terrestre. A largura da banda pode ser compartilhada entre vários usuários ou dedicada a um somente. A largura de banda compartilhada usa um mecanismo de compartilhamento de acesso múltiplo como TDMA (Time Division Multiple Access) e é compatível com vários terminais remotos em um pool de largura de banda. Largura de banda dedicada signi�ca que cada estação tem uma portadora especia-lizada, SCPC (Single Carrier per Channel). Um esquema de largura de banda compartilhada é mais adequado para aplicações que têm múltiplos terminais remotos onde o tráfego do terminal varia. A multiplexação estatística pode reduzir os requisitos gerais de largura de banda. A largura de banda dedicada é mais adequada para casos onde há somente alguns terminais remotos ou onde o tráfego de usuário é constante. As conexões SCPC são mais e�cientes em termos de e�ciência de taxa de transferência geral e apresentam a menor latência e a menor jitter.

É importante projetar e implementar uma rede por satélite econômica considerando os tipos de equipamentos, a topologia de rede por satélite, o tráfego a ser transferido, o número de remotos e escalabilidade futura. As estimativas de tráfego se baseiam no número esperado de usuários concomitantes, nas diferentes tecnologias usadas (DMR, p-LTE [LTE privado], iMesh) e nas aplicações em uso (aplicações em tempo real, streaming de vídeo, áudio, e-mail, transferência de arquivo, videoconferência, transmissão). Uma vez que as estimativas de tráfego estejam determinadas, podem ser estabelecidos os requisitos de largura de banda usando análise de orçamento do link. O tamanho das antenas de transmissão e recepção, o satélite de potência de transmissão, os locais das estações terrestres, os requisitos de desempenho BER e a disponibilidade são todos fatores. Talvez não seja possível cumprir todos os requisitos e consequentemente serão necessárias algumas negociações. A tabela a seguir fornece algumas estimativas de taxa de dados necessárias para várias aplicações.

Tabela 2: Taxa de dados por aplicação

Tipo de dados

Sobrecarga de rádio DMR

DMR

Sobrecarga de p-LTEÁudioVídeoDados

Codec Taxa de dados (kbps)

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Qualidade da conexão

ATENUAÇÃO DE DESAFIOS

Qualidade de Serviço (Quality of Service, QoS)

Contratos de nível de serviço (Service Level Agreements, SLA)

Aceleração TCP

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Os requisitos de tráfego para cada estação terrestre são estimados com base no número de cada aplicação necessária. As estações terrestres maiores terão mais capacidade em termos de transmissão e recepção de dados e geralmente atenderão a um local com mais requisitos de tráfego, como uma central de comando local. Uma vez estimados os requisitos de tráfego da estação terrestre, a largura de banda necessária é determinada por meio de uma análise de orçamento do link.

Se os requisitos de tráfego real forem maiores do que a capacidade da largura da banda alocada para a rede, poderá ocorrer aumento de latência, jitter e até mesmo perda de dados. Deve-se considerar diferentes implementações de rede para otimizar o uso da largura da banda. Por exemplo, poderia ser considerada a implementação de servidores EMS, GIS nos locais remotos em vez das sedes para reduzir tráfego que deve passar pelo satélite. A QoS da rede pode ser usada para priorizar tráfego, garantindo que o tráfego prioritário seja sempre o entregue.

A conexão do satélite é um ambiente hostil em comparação à maioria das conexões terrestres de retorno. As vastas distâncias envolvidas signi�cam imensas perdas de propagação. Atenuação por chuva, cintilação e ruído de fundo signi�cam que a Bit Error Rate (BER) da conexão do satélite está mais baixa que a conexão terrestre. Essa situação pode ser resolvida com um projeto minucioso que contenha a opção de equipamentos para estação terrestre remota, Uplink Power Control (UPC), Adaptive Modulation and Coding (ACM), modulação, codi�cação de correção de erros FEC (Forward Error Correction) e uso de margem de projeto. Apesar desses desa�os, links praticamente perfeitos (Quasi Error Free, QEF) são criados regularmente.

A QoS ganha extrema importância ao garantir a integração perfeita dos diferentes tipos de tráfego e aplicações. Os algoritmos de QoS podem ser executados no modem do SATCOM ou em um roteador de IP conectado ao modem. Prioridades diferentes de QoS podem ser aplicadas a diversos tipos de tráfego, aplicações e mesmo estações remotas, garantindo assim que seja dada preferência ao tráfego de maior prioridade. As prioridades podem ser de�nidas, mas geralmente, as aplicações que envolvem voz e tempo real são as de maior prioridade.

Em um cenário de link dedicado, todas as larguras de banda do satélite estão disponíveis para o usuário remoto e a QoS é usada para a priori-zação. Em um cenário de largura de banda compartilhada, pode haver muitos usuários remotos. O projeto da rede SATCOM terá um SLA padrão de Taxas de Informação Comprometida (Committed Information Rates, CIR) e taxas de informações máximas (Maximum Information Rates, MIR) por usuário remoto. Poderão ser feitos ajustes para garantir maior disponibilidade de largura de banda para as estações terrestres remotas que precisarem.

O tráfego TCP/IP não lida bem com latência. Sem determinadas técnicas de atenuação, o TCP/IP �caria limitado a cerca de 100 kbps em backhaul de satélite. Aceleração TCP é um nome genérico usado para descrever diversos mecanismos como SNACK (Selective Negative Acknowledgment), dimensionamento de janela e controle de �uxo para melhorar a e�ciência e a qualidade de serviço das comunicações por satélite. A SNACK, Con�rmação Negativa Seletiva, que identi�ca pacotes de dados especí�cos perdidos ou corrompidos e depois reenvia somente esses pacotes, consegue restaurar rapidamente as transmissões e usar melhor a largura de banda do satélite. A aceleração TCP é compatível com Escala de Janela, com dimensões de janela que excedem em muito o limite de 64 bytes da janela TCP padrão. O mecanismo de Impedimento de Congestionamento e Controle TCP gerencia a dimensão da janela para evitar a retransmissão indesejada de pacotes com o uso de fração justa e dinâmica

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Compactação de largura de banda

TESTES COM RÁDIO VIA SATÉLITE

Teste 1 Rádio de entroncamento remoto para Rádio de entroncamento remoto

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Há aparelhos de compactação de tráfego disponíveis para compactar cabeçalhos e cargas de TCP/IP. Essas técnicas não têm perdas, então nenhum dado é perdido. A compactação de largura de banda pode reduzir signi�cativamente os requisitos de tráfego.

A Figura 2 mostra a con�guração do equipamento e o �uxo de tráfego para esse teste entre um rádio padrão Police Digital Trunking (PDT) em um terminal remoto e um segundo rádio PDT em um segundo terminal remoto. Por questão de conveniência, ambos os rádios PDT foram colocados em um terminal remoto único, mas o �uxo de tráfego e a latência consideram terminais em locais separados. O �uxo de tráfego vai do PDT 1 para o satélite e para o Mobile Switching O�ce (MSO) na Estação Terrestre do Gateway e depois retorna ao rádio PDT 2 via satélite. O �uxo de tráfego engloba quatro saltos de satélite. Os testes não mostram nenhuma diferença perceptível no áudio entre os rádios de transmissão e recepção. A Tabela 3 apresenta um resumo dos testes e resultados. Todos os tempos de latência são aproximados e contêm con�guração de chamada e atrasos por meio de modens, roteadores e outros equipamentos.

Foram realizados testes para con�rmar que a latência e o jitter típicos associados a links de satélite não causam problemas com con�guração de chamada, operação e qualidade de áudio. A plataforma de teste usada para testar a qualidade da voz com latência abrange as seguintes hipóteses e condições:

1) Topologia estrela2) Esquema TDMA foi usado3) Rádios estavam localizados em terminal remoto4) Qualidade do áudio foi determinada por comparação das gravações

Figura 2: Teste 1 Rádio de entroncamento remoto para Rádio de entroncamento remoto

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Teste 2 Rádio de entroncamento remoto para Rádio de entroncamento localA Figura 3 mostra a con�guração do equipamento e os �uxos de tráfego para um teste entre um rádio padrão Police Digital Trunking (PDT) em um terminal remoto e um segundo rádio PDT localizado em conjunto com o MSO. O �uxo de tráfego vai do PDT 1 por meio do satélite e para o Mobile Switching O�ce (MSO) na Sede e Estação Terrestre do Gateway e depois para o rádio PDT 2 localizado no mesmo local com o MSO. O �uxo de tráfego engloba dois saltos de satélite. Os testes, novamente, não mostram nenhuma diferença perceptível no áudio entre os rádios de transmissão e recepção. A tabela a seguir apresenta um resumo dos testes e resultados. Todos os tempos de latência são aproximados e contêm con�guração de chamada e atrasos por meio de modens, roteadores e outros equipamentos

Projeto Descrição Resultados

Chamada única Chamada única do Rádio 1 para o Rádio 2

Chamada de grupo do Rádio 1 para o Rádio 2

Chamada de difusão do Rádio 1 para o Rádio 2 callsPdtTerminal2

Mensagem curta do Rádio 1 para o Rádio 2

Chamada de grupo

Chamadas de difusão

Mensagem curta

Aprovado.A qualidade da voz é boa e o atraso na voz é de cerca de 1200 ms do emissor para o receptor.

Aprovado.A qualidade da voz é boa; o atraso na voz é de cerca de 2000 ms

Aprovado.Boa qualidade da voz; atraso da voz de 1200 ms

Aprovado.Atraso de 1200 ms para a mensagem curta

Tabela 3: Resumo dos resultados do teste do Rádio de entroncamento remoto para Rádio de entroncamento remoto

Figura 3: Teste 2 Rádio de entroncamento remoto para Rádio de entroncamento local

Teste 3: Rádio com funcionalidade Tier II remoto para Rádio com funcionalidade Tier II remoto

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Tabela 4: Resumo dos resultados do teste do Rádio de entroncamento remoto para Rádio de entroncamento local

Resultados

Chamada única

Chamada de grupo

Chamadas de difusão

Mensagem curta

Chamada única do Rádio 1 para o Rádio 2

Aprovado. Boa qualidade da voz; atraso de 1000 ms º



Chamada de grupo do Rádio 1 para o Rádio 2

Chamada de difusão do Rádio 1 para o Rádio 2callsPdtTerminal2

Mensagem curta do Rádio 1 para o Rádio 2

Aprovado. A recepção da mensagem curta está normal, o atraso é de aproximadamente 1000 ms º

DescriçãoProjeto

A Figura 3 mostra a con�guração do equipamento e os �uxos de tráfego para um teste entre um rádio padrão Police Digital Trunking (PDT) em um terminal remoto e um segundo rádio PDT localizado em conjunto com o MSO. O �uxo de tráfego vai do PDT 1 por meio do satélite e para o Mobile Switching O�ce (MSO) na Sede e Estação Terrestre do Gateway e depois para o rádio PDT 2 localizado no mesmo local com o MSO. O �uxo de tráfego engloba dois saltos de satélite. Os testes, novamente, não mostram nenhuma diferença perceptível no áudio entre os rádios de transmissão e recepção. A tabela a seguir apresenta um resumo dos testes e resultados. Todos os tempos de latência são aproximados e contêm con�guração de chamada e atrasos por meio de modens, roteadores e outros equipamentos

Uma con�guração típica de Rádio via satélite incluiria o local de uma sede com uma Estação terrestre de gateway com um sistema de antena, um sistema de transmissão RF, um sistema de recepção RF e um Hub de rede SATCOM. Os sistemas de comando e controle necessários para os sistemas remotos estão localizados juntamente com o sistema SATCOM e conectados por LAN/WAN e contêm:

a) Firewall;b) Roteadores/comutadores;c) Plataforma de central de comando e controle (despacho, CCTV, EMS, GIS);d) Servidores;e) Sistema de gerenciamento de rede (Network Management System, NMS);f ) Mobile Switching O�ce;g) Estações base de rádio;h) Conexão a WAN externa; ei) Conexões a PSTN.

Em locais remotos, há um sistema mais simples de SATCOM formado por um sistema de antena, sistema de transmissão RF, sistema de recepção RF e um modem conectado via uma LAN a diferentes sistemas de rádio como DMR, p-LTE, iMesh e Wi-Fi. A Figura 4 mostra uma con�guração típica.

Figura 5: Tipos de terminais SATCOM remotos

Figura 4: Componentes de sistemas de rádio digital via satélite

OPÇÕES DE TERMINAL DE SATÉLITE

Drive - Away COTP

Fly- Away

Maritime

As estações Terra-Satélite remotas geralmente são VSATs (Terminal de abertura muito pequena) com tamanhos de antenas que variam de 45 cm a 3,8 m, criadas para operar em banda C, X, Ku ou Ka. Esses terminais podem ser usados para comunicação via Estação terrestre de gateway com uma antena grande em uma topologia Estrela ou para comunicação com outras Estações terrestres remotas via topologia Malha. Os diferentes tipos e tamanhos de antenas VSAT são usados para diversas aplicações, dependendo da largura da banda, da topologia da rede e dos requisitos ambientais. Os principais tipos de terminais VSAT remotos incluem Fly-away �xo portátil, Drive-Away COTP (Comunicações em Pausa), COTM (Comunicações em Movimento) e marítimo.

Figura 6: Solução Satcom representante com diferentes tipos de VSAT

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VSAT �xo

Fly-Away (Portátil)

Drive-Away (COTP)

Os terminais VSAT �xos normalmente têm antenas com diâmetros entre 1,2 e 3,8 metros e, como o nome indica, são usados em aplicações onde a antena não deve se mover. Sedes regionais que não estejam localizadas na Estação terrestre de gateway geralmente usam terminais VSAT �xos maiores, por terem desempenho melhor que os terminais portáteis. VSATs �xos são baratos em relação a terminais mais portáteis e geralmente são apontados manualmente. As antenas maiores conseguem acomodar maiores taxas de transferência de transmissão e recepção e são especialmente adequadas para dar suporte a centrais locais de comando e controle (incluindo CCTV, EMS e GIS). Os operadores podem coletar e analisar áudio, vídeo e dados recebidos de outros locais e coordenar ordens e comandos para socorristas e soldados no campo.

O terminal Fly-Away da Satcom é uma estação portátil cuja antena tem tipicamente o diâmetro entre 0,6 e 2,4 metros. Ela pode ser apontada manualmente ou ter o recurso de aquisição automática do satélite. Quando se trata de recuperação de desastres e situações de campo de batalha, o Fly-Away é uma opção óbvia por ser leve, fácil de transportar e rápido de montar. Os socorristas conseguem con�gurar imediata-mente o Fly-Away com outros equipamentos de rede e podem se comunicar com a central de comando e controle para respostas coordenadas. O Fly-Away também pode ser conectado diretamente a uma central de comando e controle local no campo para permitir despacho local para a equipe no campo usando conexões de banda larga iMesh ou rádios DMR.

O sistema de antena COTP (Comunicações em Pausa) é instalado em veículos e pode �car guardado durante o trânsito. Quando o veículo chega a seu destino, a antena é posicionada automaticamente. Os terminais COTP geralmente têm antenas que vão de 1,0 a 1,8 metros. Os terminais COTP são ótimos para posto de comando móvel com a antena satcom montada no teto de um veículo e com o equipamento de banda básica, de rádio e demais equipamentos de rede localizados dentro do veículo.

COTM

Marítimo

CONCLUSÃO

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A antena dos terminais COTM montados em veículos é menor e com menos capacidade em termos de taxa de transferência quando compara-da aos outros terminais remotos discutidos. O tamanho da antena típico varia de 0,45 a 0,9 metros de diâmetro. O terminal COTM adquire e rastreia automaticamente o satélite e consegue manter comunicações normais, como voz, dados e vídeo, enquanto o veículo está em movimento.

Os terminais marítimos são projetados para uso no mar em diversas embarcações. O tamanho da antena típico varia de 0,6 a 1,5 metros de diâmetro. Da mesma forma que os terminais COTM acima, os terminais marítimos adquirem e rastreiam automaticamente o satélite e mantêm a comunicação enquanto a embarcação está em curso.

As comunicações por rádio que usam uma combinação de DMR, TETRA, LTE e Wi-Fi são essenciais para socorristas, operações de frotas militares e unidades remotas. Normalmente, as comunicações de retorno às centrais de comado, centrais de despacho ou sedes empresariais são efetua-das via propagação por linha de visada por meio de repetidores ou linhas de retorno terrestres (backhauls). Quando os rádios estão distantes demais para linha de visada ou quando a infraestrutura terrestre não existe ou está dani�cada, as comunicações por satélite podem fornecer conectividade entre os rádios e as centrais de comando. As comunicações por satélite também podem dar suporte a aumentos temporários de requisitos de capacidade devido a circunstâncias especiais ou desastres naturais.

O rádio PTT tradicional está sendo ampliado com comunicações tipo malha de Wi-Fi e LTE com conectividade para câmeras corporais e drones. As comunicações por banda larga ainda permitem o compartilhamento de grandes quantidades de dados, inclusive mapas, plantas de construção etc.

Os desa�os das comunicações por satélite, que incluem latência, jitter, ausência de largura de banda, qualidade da conexão (BER e disponibili-dade), congestionamento e gerenciamento de redes remotas, podem ser atenuados com planejamento minucioso, QoS, SLAs, aceleração TCP e compactação de largura de banda. Embora a latência esteja sempre presente devido à distância entre a Terra e o satélite, os testes mostram que as comunicações de áudio são funcionais e de boa qualidade.

As comunicações por satélite podem fornecer retorno terrestre (backhaul) seguro e robusto para redes de rádio remotas como a conexão principal, como uma solução temporária em caso de capacidade extra ou quando o retorno terrestre está dani�cado. As comunicações por satélite também podem constituir parte integrante de uma rede de rádio em caso de exercícios militares ou campos/instalações remotas. O equipamento para comunicações via satélite é �exível e pode ser na forma de instalações �xas grandes ou pequenas, sistemas tipo �y-away, terminais COTP ou COTM montados em veículos em aplicações marítimas, terrestres ou aéreas.

Rádio Via Satélite Hytera

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