[REDES DE TELECOMINUCACIONES] Lab 10: Satélites

En esta entrada se hace una pequeña investigación sobre satélites y su comunicación.

Introducción

La comunicación vía satélite es muy importante en el mundo actual. Es un servicio muy utilizado en épocas de desastres naturales, tambien lo utilizan personas que viven en zonas alejadas y para fines militares y de defensa. Cualquier fallo de comunicación se puede solucionar mediante el uso de los servicios de comunicación por satélite que se pueden utilizar en cualquier lugar, en cualquier momento y sin ningún tipo de obstáculos. Además, las llamadas de larga distancia, el uso de Internet, etc, son algunas de las ventajas de los servicios de comunicación por satélite.

Por mencionar ejemplos de las ventajas de comunicación satelital:

• Los satélites son usados por personas con acceso remoto en zonas lejanas, por lo que pueden estar en contacto con los demás.
• Aplicaciones de seguridad y defensa nacional, pues las transmisiones por satélite son cifradas y no están al alcance de cualquiera.
• Cuando hay desastres naturales y las comunicaciones terrestres caen, las comunicaciones satelitals son empleadas para mantener comunicación.
• La comunicación por satélite nos mantiene informados de el estado del clima.
• Son comunicaciones de bajo costo y muy eficientes.

Tipos de satélites

Existen varios tipos de satélites:

• Satélites climatológicos: proveen sericio de meteorología para predicciones de condiciones climáticas.
• Satélites de observación y reconocimiento: Los utilizan los científicos para evaluar ecoistemas den la Tierra.
• Satélites de navegación: Utilizan tecnología GPS para dar posicionamientos.
• Satélites de comunicaciones: Permiten retransmitir información entre distintos puntos del planeta.

Clasificación de orbitas

Los satélites se clasifican de la siguiente manera:

• Órbita baja terrestre (LEO): órbita geocéntrica a una altitud de 0 a 2,000 Km.
• Órbita media terrestre (MEO): órbita geocéntrica a una altitud entre 2,000 a 35,786 Km.
• Órbita alta terrestre (HEO): órbita geocéntrica elíptica, a una altitud superior a los 35,786

Usos y funcionamiento

En la actualidad, el tipo de imaginación se puede imaginar como si se tuviera un enorme repetidor de microondas en el cielo. Está constituido por uno o más dispositivos receptor-transmisores, cada uno de los cuales escucha una parte del espectro, amplificando la señal de entrada y retransmitiendo a otra frecuencia para evitar los efectos de interferencia.

Cada una de las bandas utilizadas se divide en canales, suele haber un satélite repetidor para cada canal que se ocupa de capturar la señal y retransmitirla a la Tierra en la frecuencia correspondiente.

Telefonía

En telefonía se utilizan los satélites para realizar las llamadas de larga distancia, pues la señal en tierra se tiene que retransmitir entre estaciones y provocaría un retardo. En cambio vía satélite tiene una retransmisión rápida.

Radio y televisión

Para la televisión y radio se utilizan dos tipos de satélites:

• DBS (Direct Broadcast Satellite) son satélites que envian señal directament a todas las antenas receptoras. Es utilizado tanto para señales analógicas y digitales y usualmente se utiliza para servicios de televisión y radio digital.
• FSS (Fixed Service Satellite) Son satelites geoestacionarios usados para la transmisión de señales televisivas y de radio. Fueron usados para transmitir señales analógicas por compañías como Sky, DirecTV, etc.

Comunicaciones móviles

En la comunicación movil tambien hay tecnología satelital, tal es el caso del GPS, no importa donde estén los receptores, los satélites siempre envian una señal y dependiendo de la posición del receptor es la respuesta del satélite, utilizan algoritmos de triangulación entre varios satélites para posicionar con errores de pocos centimetros.

Información de transmisión y recepción de datos

Velocidad

Los anchos de banda van desde los 27 MHz a los 72 MHz y se utilizan para enviar señales analógicas de audio y/o video, o señales de televisión (normal o alta definición), radio digital (calidad CD), conversaciones telefónicas digitalizadas, datos, etc.

La eficiencia que se obtiene suele ser de 1 bit/s por Hz; un canal de 50 MHz permitiriía transmitir un total de 50Mbit/s de información.

Un satélite típico divide su ancho de banda de 500 MHz en unos doce receptores-transmisores de un ancho de banda de 36 MHz cada uno. Cada par puede emplearse para codificar un flujo de información de 500 Mbit/s, 800 canales de voz digitalizada de 64 kbit/s, o bien, otras combinaciones diferentes.

Formas de transmisión

Para la transmisión de datos vía satélite se han creado estaciones de emisión-recepción de bajo coste llamadas VSAT (Very Small Aperture Terminal). Una estación VSAT típica tiene una antena de un metro de diámetro y un vatio de potencia. Normalmente las estaciones VSAT no tienen potencia suficiente para comunicarse entre sí a través del satélite, por lo que se suele utilizar una estación en tierra llamada hub que actúa como repetidor. De esta forma, la comunicación ocurre con dos saltos tierra-aire. Un solo hub puede dar servicio a múltiples comunicaciones VSAT.

Retardo

Las comunicaciones vía satélite tienen algunas características singulares. En primer lugar está el retardo que introduce la transmisión de la señal a tan grandes distancias. Con 36.000 km de altura orbital, la señal ha de viajar como mínimo 72.000 km, lo cual supone un retardo de 240 milisegundos, sólo en la transmisión; en la práctica el retardo es de 250 a 300 milisegundos según la posición relativa del emisor, el receptor y el satélite. En una comunicación VSAT-VSAT los tiempos se duplican debido a la necesidad de pasar por el hub.

En una comunicación terrestre por fibra óptica, a 10.000 km de distancia, el retardo puede suponer 50 milisegundos (la velocidad de las ondas electromagnéticas en el aire o en el vacío es de unos 300.000 km/s, mientras que en el vidrio o en el cobre es de unos 200.000). En algunos casos estos retardos pueden suponer un serio inconveniente o degradar de forma apreciable el rendimiento si el protocolo no está preparado para este tipo de redes.

Broadcasting

Los satelites de forma natural pueden enviar una señal a un solo receptor o a varios con el mismo coste si todos los receptores se encuentran en la huella del satélite. Esto tiene aplicaciones muy interesnates pero puede tener consecuencias graves de seguridad en otras. Las transmiciones deben de ser cifradas, por lo que puede haber problemas si todos los receptores se comunican al mismo canal. Estos problemas son como los de una red local, puede haber interferencias y daños en la comunicación.


El coste de una transmisión vía satélite es independiente de la distancia, siempre que las dos estaciones se encuentren dentro de la zona de cobertura del mismo satélite.

Además, no hay necesidad de hacer infraestructuras terrestres, y el equipamiento necesario es relativamente reducido, por lo que son especialmente adecuados para enlazar instalaciones provisionales que tengan una movilidad relativa, o que se encuentren en zonas donde la infraestructura de comunicaciones está poco desarrollada.

Referencias:

[1] Ankur Rajput, "Advantages Of Satellite Communication", "SooperArticles", el 18 de Mayo 2010, http://www.sooperarticles.com/communications-articles/advantages-satellite-communication-66456.html

[2] "Applications of Satellites", "Pakistan Space and Upper Atmosphere Research Comission", el 14 de Mayo 2013, http://www.suparco.gov.pk/pages/applications-satellite.asp

[3] Orlando José GAETANO HADAD, "Los Satélites de Comunicaciones ", http://www.casanchi.freeiz.com/ast/satelitecom01.pdf