República Bolivariana De Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica De La Fuerza Armada Bolivariana U.N.E.F.A Núcleo Sucre- Sede Cumaná SISTEMAS SATELITALES Profesor: Realizado por: Williams Díaz VIII Semestre, Sección 02 Benítez, Clairielys C.I:23.806 .649
Trabajo referente a los sistemas satelitales y los usos que tienen en la actualidad con respecto a los diferentes servicios que ofrecen
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República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa
Universidad Nacional Experimental
Politécnica De La Fuerza Armada Bolivariana
U.N.E.F.A
Núcleo Sucre- Sede Cumaná
SISTEMAS SATELITALES
Profesor: Realizado por:
Williams Díaz
VIII Semestre, Sección 02
Ingeniería de Telecomunicaciones
Cumaná, noviembre de 2015.
INTRODUCCIÓN
Benítez, Clairielys C.I:23.806.649
Las comunicaciones vía satélite hoy en día son de gran importancia ya que
a través de ellas se pueden enlazar dos puntos que se encuentran a gran distancia;
pero conforme ha avanzado la tecnología las comunicaciones satelitales se han
comenzado a utilizar de forma masiva lo que ha hecho de este tipo de
comunicaciones una de las mayores demandas para el futuro, puesto que la mayor
parte de los satélites que están en órbita se usan para fines comerciales.
El sistemas de comunicaciones satelitales está formado por tres etapas: la
estación terrestre transmisora, el satélite y la estación terrestre receptora; a este
conjunto de etapas se le conoce como modelo del enlace, el cual tiene la tarea
principal de comunicar a las estaciones terrestres ocupando al satélite como
repetidor.
Cabe destacar que para tener una buena transmisión en un sistema satelital
es necesario tomar en cuenta el diseño del mismo debido a que se tienen que
evaluar diferentes parámetros que van a definir su fiabilidad, entre los que se
encuentran: las ganancias de las antenas transmisoras y receptoras, la temperatura
de ruido generada por los sistemas y las pérdidas por trayectoria en el espacio
libre, las atmosféricas y las generadas por efectos del clima; donde este ultimo
resulta uno de los más importantes ya que cada región del mundo tiene distintos
cambios climáticos lo que hace que en algunos lugares las señales sean mas
difíciles de transmitir.
SISTEMAS SATELITALES.
Básicamente un sistema satelital es un sistema repetidor. La capacidad de
recibir y retransmitir se debe a un dispositivo receptor-transmisor llamado
transponder, cada uno de los cuales escucha una parte del espectro, la amplifica y
retransmite a otra frecuencia para evitar la interferencia de señales. Un vínculo
satelital consta de:
1. Un enlace tierra-satélite o enlace ascendente (uplink).
2. Un enlace satélite-tierra o enlace descendente (downlink).
Las comunicaciones vía satélite, son tras las comunicaciones clásicas de
telefonía y TV, el medio de difusión de la información y los servicios
telecomunicaciones. Los satélites han resultado un elemento fundamental en el
desarrollo de las comunicaciones y las tecnologías de la información como
soporte universal para el intercambio y la difusión de la misma. El satélite al estar
situado en una órbita exterior a la tierra, posee unas características de difusión y
repetición que le dotan de elevada capacidad para proveer servicios de acceso. En
la actualidad, los operadores y proveedores de servicios vía satélite, implantan
sistemas unidireccionales con canales de retorno terrestres y bidireccionales, con
comunicación íntegramente por el enlace satelital. Este permite una comunicación
de manera más eficiente, dinámica, y con mayor capacidad. Pero como
contrapunto, está el hecho de que los servicios bidireccionales son mucho más
caros y complejos tecnológicamente, al tener que disponer el usuario de equipos
transmisores capaces de comunicarse con el satélite.
TIPOS DE SATÉLITE.
Satélites Científicos: Tienen como principal objetivo estudiar la tierra,
superficie, atmósfera y entorno y los demás cuerpos celestes. Estos
aparatos permitieron que el conocimiento del Universo sea mucho más
preciso en la actualidad.
Satélites de comunicación: Se ubican en la intersección de la tecnología
del espacio y la de las comunicaciones. Constituyen la aplicación espacial
más rentable y, a la vez, más difundida en la actualidad.
Satélites de meteorología: Son aparatos especializados que se dedican
exclusivamente a la observación de la atmósfera en su conjunto.
Satélites de navegación: Desarrollados originalmente con fines militares,
ahora se usan como sistemas de posicionamiento global 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.
Satélites de teledetección: Permite localizar recursos naturales, vigilar las
condiciones de salud de los cultivos, el grado de deforestación, el avance
de la contaminación en los mares y un sinfín de características.
Satélites Militares: Apoyan las operaciones militares desiertos países,
bajo la premisa de su seguridad nacional
CLASIFICACIÓN DE SATÉLITES.
GEO: Los satélites GEO orbitan a 35,786.056 kilómetros sobre el ecuador
terrestre, a esta altitud, el periodo de rotación del satélite es exactamente
24 horas y, por lo tanto, parece estar siempre sobre el mismo lugar de la
superficie del planeta.
Ventajas:
Los satélites tienen la misma velocidad angular que la tierra, con lo que
pueden establecer radioenlaces con estaciones terrenas cuyas antenas
apuntan a un punto fijo en el cielo.
La elevada altitud de la órbita posibilita que 3 satélites sean suficientes
para cubrir toda la superficie terrestre.
Desventajas:
Las zonas de servicio de los satélites (footprints) son muy grandes, con lo
que se mal gasta parte de ella en regiones indeseadas como océanos, zonas
poco pobladas, etc.
Debido a la elevada altitud de la órbita, las pérdidas por atenuación son
considerables. No es posible diseñar terminales portátiles de bolsillo.
También a causa de la distancia, el retardo de propagaciones lo
suficientemente elevado.
Al ser la órbita ecuatorial, la cobertura empeora notablemente con la
latitud.
MEO: Los satélites de órbita terrestre media se encuentran a una altura
comprendida entre los 10.000 y 20.000 kilómetros. A diferencia de los
GEO, su posición relativa respecto a la superficie terrestre no es fija. Al
estar a una altitud menor, se necesita un número mayor de satélites para
obtener cobertura mundial.
Ventajas:
Utiliza menos satélites en su órbita para cubrir toda la Tierra con respecto
a la órbita LEO.
Sus orbitas son suficientemente altas reduciendo el problema de sombra.
Reduce la necesidad de hacer hanf-off de una llamada, debido a que
permanece más tiempo visible (90 minutos, al usuario
Sus satélites tienen una vida útil mayor que los LEO.
El retardo de la señal es menor que los GEO, tarda de 100 a 300
milisegundos para retornar a la Tierra.
Desventajas:
El retardo de La señal es mayor que los LEO.
Los satélites tienen menor tiempo de vida que los GEO
LEO: Satélites de muy baja órbita, del orden de cientos de Km., operando
en la banda de 1 GHz El proyecto IRIDIUM (Motorola) pertenece a este
grupo. Un satélite en baja órbita de la Tierra rodea 100 a 300 millas sobre
la Tierra.
Ventajas:
Débil atenuación del enlace, lo que posibilita la reducción del tamaño de
los satélites y de los terminales, que pueden ser fácilmente de bolsillo.
Retardo de propagación tolerable para servicio de voz en tiempo real.
Posibilidad de cobertura en los polos (con órbitas inclinadas).
Las zonas de servicio son pequeñas, permitiendo un mejor
aprovechamiento de las mismas.
Desventajas:
Para obtener cobertura global, necesitamos una constelación de decenas de
satélites.
Debido a la elevada velocidad del satélite respecto de la tierra, la
conmutación de llamadas en curso (handover) es frecuente.
CLASIFICACIÓN, ESPACIAMIENTO Y ASIGNACIÓN DE
FRECUENCIAS DE SATÉLITES.
Clasificación de satélites:
Se clasifican en giratorios y con estabilizador de 3 ejes. Los giratorios
aprovechan el momento angular de su masa giratoria para obtener estabilización
de balanceo y cabeceo. En el satélite con estabilizador de tres ejes, el cuerpo
permanece fijo en relación con la superficie terrestre, mientras que un subsistema
interno proporcional a estabilización de balanceo y cabeceo.
Espaciamiento de satélites:
El espaciamiento entre satélites es limitado, la longitud de separación en el
arco de órbita estacionaria es de 22.300 millas sobre el ecuador. La posición en el
intervalo depende de la banda de frecuencia que use el satélite, los que trabajan a
la misma frecuencia deben tener una separación suficiente en el espacio para
evitar interferencias. La separación espacial depende de las siguientes variables:
Ancho de banda y lóbulos laterales de radiación de las antenas tanto del satélite
como de la estación terrena; frecuencia de portadora de RF; técnica de
codificación que use; límites aceptables de interferencia; potencia de la portadora
de transmisión. La separación se estima de 3° a 6°, dependiendo de las variables
anteriores.
Asignación de frecuencias de satélites:
Las bandas de uso más común son de 6/4 y de 14/12GHz, el primer número es
la frecuencia de enlace de subida y el segundo es de la frecuencia de enlace de
bajada, usando distintas frecuencias de enlace, se evita la radiación de pérdida. A
mayor frecuencia de portadora, menor es el diámetro de la antena. La desventaja
de la frecuencia 6/4GHz es que también se usa para sistemas terrestres de
microondas, por lo que se podría tener interferencias en la transmisión satelital.
ESTANDARIZACIÓN Y NORMALIZACIÓN DE LA TECNOLOGÍA VÍA
SATÉLITE.
El consorcio DVB (Digital Video Broadcasting Project) creado en 1993, y
define los estándares para TV digital y servicios de datos que definen las
comunicaciones vía satélite. Se recogieron los diferentes intereses del mercado y
desarrolló un sistema completo basado en un método unificado y normalizado.
DVB usa compresión de audio (MPEG Layer 2) y de vídeo (MPEG-2) y permite
transmitir entre 6 y 8 veces más canales de TV que los sistemas analógicos sobre
el mismo ancho de banda. El consorcio DVB tiene una parte comercial que
analiza la situación del mercado y los requisitos de los usuarios, en función de los
cuales la parte técnica desarrolla especificaciones técnicas. Estas especificaciones
propuestas se envían al Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones
(ETSI) para su aprobación como estándares. Fuera de Europa, DVB compite con
otros estándares como el ATSC norteamericano para TV digital.
Hoy en día, con la tecnología DVB, no solo se dispone de una mejor
calidad de vídeo y de una mayor oferta de canales, sino que existe la posibilidad
de acceder a servicios multimedia y avanzados. Los éxitos que DVB ha logrado
son muy notables y han traspasado las fronteras europeas, con lo que se pueden
encontrar operativos en los cinco continentes. Los estándares que ofrece DVB
para encargarse de las transmisiones digitales vía satélite son: DVB-S y DVB-
RCS.
MODELOS DE ENLACE DEL SISTEMA SATELITAL
Esencialmente, un sistema satelital consiste de tres secciones básicas: una
subida, un transponder satelital y una bajada.
Modelo de subida
El principal componente dentro de la sección de subida, de un sistema
satelital, es el transmisor de la estación terrena. Un típico transmisor de la estación
terrena consiste de un modulador de IF, un convertidor de microondas de IF a RF,
un amplificador de alta potencia (HPA) y algún medio para limitar la banda del
espectro de salida (un filtro pasa-banda de salida).
El modulador de IF convierte las señales de banda base de entrada a una
frecuencia intermedia modulada e FM, en PSK o en QAM. El convertidor
(mezclador y filtro pasa-banda) convierte la IF a una frecuencia de portadora de
RF apropiada. El HPA proporciona una sensibilidad de entrada adecuada y
potencia de salida para propagar la señal al transponder del satélite. Los HPA
comúnmente usados son klystons y tubos de onda progresiva.
Modelo de subida del satélite.
Transponder
Un típico transponer satelital consta de un dispositivo para limitar la banda de
entrada (BPF), un amplificador de bajo ruido de entrada (LNA), un translador de
frecuencia, un amplificador de potencia de bajo nivel y un filtro pasa-bandas de
salida.
El transponder es un repetidor de RF a RF. Otras configuraciones de
transponder son los repetidores de IF, y de banda base, semejantes a los utilizados
en los repetidores de microondas.
El BPF de entrada limita el ruido total aplicado a la entrada del LNA (un
dispositivo normalmente utilizado como LNA, es un diodo túnel).
La salida del LNA alimenta un translador de frecuencia (un oscilador de
desplazamiento y un BPF), que se encarga de convertir la frecuencia de subida de
banda alta a una frecuencia de bajada de banda baja.
El amplificador de potencia de bajo nivel, que es comúnmente un tubo
de ondas progresivas (TWT), amplifica la señal de RF para su posterior
transmisión por medio de la bajada a los receptores de la estación terrena.
También pueden utilizarse amplificadores de estado sólido (SSP), los cuales en la
actualidad, permiten obtener un mejor nivel de linealidad que los TWT.
La potencia que pueden generar los SSP, tiene un máximo de alrededor de
los 50 Watts, mientras que los TWT pueden alcanzar potencias del orden de los