CH 03 - Evolution of Satellite Communication

IT236 – CH 03 Evolución de las Comunicaciones por satélite
2010-3
Como nació la idea
• Arthur C. Clarke concibió la aplicación de los
satélites de comunicaciones. Su artículo de
repetidores en el cielo publicado en la revista
Wireless World en 1945 describió una red de
tres satélites para cobertura mundial.
• La órbita GEO es llamada la órbita de Clarke, en
reconocimiento al Sr. Clarke.
• Tomó algunos años más desarrollar la
tecnología, en los años 1960s se lanzó el primer
satélite en la órbita geoestacionaria.
Evolución de las
Comunicaciones por Satélite
Capítulo 3
IT236
2010-3
2
Timeline of critical events in the
satellite communications industry.
3
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Historic photo taken from high in the Eiffel Tower shows the
world's original synchronous communications satellite,
which Hughes Aircraft Company demonstrated at the Paris
Air Show in 1961
Evolución de la cobertura satelital
• Servicios Globales:
–
–
–
–
Early Bird
Intelsat (Panamsat)
Orion
Eutelsat
• Servicios Regionales
– Brasilsat, Nahuelsat, Satmex, etc.
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Comparación Satélite-Fibra
Satélites en comunicaciones
Comparación de las características del Satélite y la Fibra
Capacidad
Telecomunicaciones
Alámbrica
Velocidad de
transmisión
Calidad de
Servicio
Latencia de
Transmisión
Wireless
Terrestre
Disponibilidad del
Sistema con/sin
Backup
Capacidad de
Radiodifusión
Capacidad de
Multi-difusión
Capacidad de
Trunking
Satélite
Geostaconaria
FSS
MSS
No-Geostacionaria
DBS
FSS
MSS
Servicios móviles
Sistemas
De cable por
Fibra óptica
10 Gbps -3.2
Terabits/second*
-11
-12
10 10
Satélite GEO en un
Sistema global
Satélite MEO en un
Sistema global
Satélite LEO en una
Constelación
Un satélite
1 Gbps -10 Gbps
-6
-11
10 10
Un satélite
0.5 Gbps - 5 Gbps
-6
-11
10 10
Un satélite
.01 Gbps -2Gbps
-2
91
10 10
250 ms
100 - 150 ms
25-75 ms
99.98% (C -Ku band)
99% (Ka ban d)
99.9% (C -Ku band)
99% (Ka band)
99.5% (L -C-Ku band)
99% (Ka band))
Bajo a nulo
Alto
Bajo
Bajo
Bajo
Alto
Alto
Mediano
Alto
Mediano
25 a50 ms
93 a 99.5%
Muy alta
No
Mediano a alto
Alto
Bajo
Alto
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8
Ocho generaciones de los satélites
INTELSAT
Frecuencias de los satélites
•
Estos son los rangos de frecuencias usados por los satélites comerciales.
– Banda-L
(Servicios satelitales móviles)
• 1.0 – 2.0 GHz
– Banda-S
(MSS, DARS – XM, Sirius)
• 1.55 – 3.9 GHz
– Banda-C
(FSS, VSAT)
• 3.7 – 6.2 GHz
– Banda-X
(Militares/Satellite Imagery)
• 8.0 – 12.0 GHz
– Banda-Ku
(FSS, DBS, VSAT)
• 11.7–14.5 GHz
– Banda-Ka
(FSS “broadband” y enlaces intre-satélite)
• 17.7 - 21.2GHz y 27.5 – 31 GHz
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10
Intelsat VII Pacific Ocean region frequency reuse coverage:
cobertura de haces hemisférico, zonal en banda C- beam
(S1 and S2) cobertura en haz pincel en banda Ku. (Fuente:
Intelsat.)
El satélite Intelsat V.
(Fuente: Hughes Aircraft Company.)
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Pisada de un satélite doméstico U.S.
mostrando su cobertura en banda C
(99°longitud oeste)
Cobertura del Intelsat VI: haces hemisférico y zonal en
banda C y haz pincel (oeste y este) en banda Ku. (Fuente:
Intelsat.)
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El satélite Hughes HS-333. (Fuente:
Cortesía de Hughes Aircraft Company.)
Anik F2 (Telesat Canada).
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The Palapa A system.
The ATS-6 satellite in orbit. (Source: NASA.)
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An illustration of the spot beams produced by the ACTS
satellite, using fixed and switched Ka-band channels.
(Source: NASA.)
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Servicios Especializados
• DTH
– Direct To Home (TV Satelital)
• Servicios móviles
– MSS Mobile Satellite Systems
• Servicios de Comunicaciones
– Telefonía
– Internet
– Telemetría y Control Remoto
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Inmarsat 4. (Source: Inmarsat.)
ICO ATC satellite. (Source: Space Systems/Loral.)
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Expansión en bandas de alta
frecuencia: La band-Ka
• Las organizaciones militares de occidente han
desarrollado satélites especializados con
servicios en las bandas X y Ka.
• Esto ha tenido el beneficio de emplear
espectros que estaban destinados para usos
gubernamentales, particularmente en los
Estados Unidos, Europa y Rusia.
• Una serie de satélites en banda X desarrollados
por el Defense Satellite Communications
System (DSCS) construidos por TRW en los
1970s seguidos by GE (ahora Lockheed Martin)
en los 1980s y 1990s.
• La banda Ka promete anchos de banda mucho
mayores que las disponibles en las bandas C, X
y Ku.
• NTT de Japón, en particular, fue el primero en
emplear servicios en la banda Ka usando el
satélite CS-1, también conocido como Sakura
• Para el 2004, tres servicios alcanzaron la órbita:
– EchoStar Ka,
– Spaceway
– KaStar (WildBlue).
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Wideband Global SATCOM (WGS) construido por
Boeing y lanzado en el 2007. (Fuente: Boeing.)
• Boeing produjo una nueva serie de satélites
para reemplazar los DSCS y adicionar
capacidad de banda Ka al gobierno americano.
• Estos satélites globales de banda ancha
SATCOM (WGS), fueron lanzados en 2007 y
ofrecen varias capacidades usando “phased
arrays” y tecnología de procesamiento digital.
• También incorporaron el sistema de
radiodifusión global (GBS) operafos por la
armada americana.
• Otros miembros de la OTAN probablemente
empleen esta serie de satélites y otros
producidos por los Estados Unidos.
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Tecnologías satelitales en el futuro
WildBlue 1. (Cortesia de Space Systems/Loral.)
Expansión a
bandas de
frecuencias
más altas:
La banda Ka.
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•
Los satélites en general están teniendo mayores capacidades, mayor
potencia y antenas mejoradas para promover el reuso de frecuencias y
proveer altas capacidades de transmisión.
•
Con los haces formados electrónicamente, los patrones de los haces
pueden ser re-formados de acuerdo a las necesidades de las diferentes
horas del día, o por un cambio en los requerimientos debido a las
demandas del mercado.
•
Tecnologías futuras incluyen:
•
Antenas avanzadas tipo “Phased Array”
•
•
•
•
•
•
Administración de haces dinámicos
Sistemas de antenas avanzados
Sistemas de energía más eficientes
Turbo-coding
Modems avanzados
Nuevos materiales para antenas de bajo peso (Antenas inflables)
28
El futuro de las comunicaciones
por satélite – 1
Current Trends in Satellite
Communications
• El crecimiento requiere nuevas bandas de
frecuencias
• Bigger, heavier, GEO satellites with multiple roles
• More direct broadcast TV and Radio satellites
• La propagación a través de la lluvia y las nubes se vuelve
un problema a medida que la frecuencia de RF aumenta
• Expansion into Ka, Q, V bands (20/30, 40/50 GHz)
– Banda-C (6/4 GHz): La lluvia tiene poco impacto
99.99% de disponibilidad es posible
• Massive growth in data services fueled by Internet
• Mobile services:
– May be broadcast services rather than point to point
– Make mobile services a successful business?
– Banda-Ku (10-12 GHz) Margen del enlace ≥ 3 dB
necesitado para una disponibilidad de 99.8%.
– Banda-Ka (20 - 30 GHz) Margen del enlace ≥ 6 dB
necesitado para una disponibilidad de 99.6%.
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El futuro de las comunicaciones
por satélite – 2
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¿Por qué Ka?
More bits per second = cheaper
consumer !
• Antenas de bajo costo tipo “phased array” son
requeridas para terminales móviles.
offering to
– Los sistemas móviles están limitados por el uso de
Ethnet is proud to launch new services combining the
latest Ka Band technology with Hughes’ market
leading hardware, providing a high performance,
competitive commercial offering.
antenas omni-direccionales
– Antenas de arreglos de fase con “auto-faseamiento”,
auto-apuntamiento con 6 dB de ganancia pueden
cuadruplicar la capacidad del sistema.
Services are launched on Hylas, Europe’s first dedicated,
high-throughput Ka-band broadband satellite.
– Antenas direccionales permiten el re-uso de
frecuencias
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Precio de los terminales de usuario
(CPE)
Service Overview
Latest KA-band technology from Ethnet
• Faster speeds than traditional KU-band
• Greater download limits
• Competitive Service Plan and CPE Pricing
• Focus on countries with high growth
potential
CPE Kit includes one each of:
- HN9200 broadband modem (IDU)
1 x Ethernet port, built-in firewall
- 1Watt RF Unit (ODU)
- 74cm circular antenna
33
34
33
34
Servicios
Plan de servicio
Download
Footprint
Upload
Gbytes
Ethnet HOME
1024
kbps
128
incluidos
2
Ethnet PRO
2048
256
4
Ethnet ProPlus
2048
256
6
Ethnet ELITE
3072
384
6
Ethnet ElitePlus
3072
384
12
Ethnet ElitePremium
4096
256
12
Ethnet ULTRA
4096
512
24
Ethnet UltraPlus
6144
1024
36
Ethnet UltraPremium
8192
1024
48
Green = 74cm antenna
Yellow = may need 89cm antenna
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35
36
36
6
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Ejemplos de satélites con banda Ka
How does this benefit you?
Space Vehicle
•
•
• As mentioned there are numerous benefits
with the new KA-band service plans, namely:
•Improved Service to existing customer base
•Reduction in current costs
•Opportunity to reinvigorate and expand in your
local market, with low cost satellite broadband
•Opportunity to enter new regions with competitive
product
•Able to implement a new service with the support
of Ethnet as a trusted partner
•
•
Designed, integrated and tested by Thales Alenia Space
Leverages the Globalstar-2 heritage with redundant satellite / payload
platforms
The unique payload module enables flexibility of beam and modes of
operations
Joint SES / O3b Team to manage procurement
In Orbit
•
•
•
•
•
Initial constellation of 8 satellites
Complete constellation comprised of 20 satellites
Orbital Spacing = 45o
Orbital Height = ~8000 km / Orbital Inclination < 0.1o
Ground Period = 360 min / Number of Contacts = 4 per day
Beams
•
•
•
•
•
•
•
Ka-band
Optimal coverage between 45o N / S latitudes
10 beams per region (7 regions) with 70 remote beams per 8 satellite
constellation
1.2 Gbps per beam (600 Mbps X 2)
84 Gbps available per 8 satellite constellation
Transponder bandwidth: 216 MHz; 2 x 216 MHz Fwd / Return
Beam coverage: Diameter to 600 km
37
38
37
The Customer Beam
• Banda-Ka con:
Full Beam and “QuickSTART” are both “Carrier Class” Services
•
216Mhz/216Mhz Transponder
•
<130 ms round trip latency
•
99.5% link availability
•
– Downlink: 17.8 GHz –19.3 GHz
– Uplink: 27.6 GHz – 29.1 GHz
• El vehiculo espacial es diseñado, integrado, y
probado por Thales Alenia Space
Example of Full Beam over Johannesburg
• Baja latencia (65ms one way), alta capacidad
(1.2 Gbps con alcance global flexible), precio
competitivo, de fácil – y rápido – despliegue de
infraestructura
Full beam, with a central hub, connected to multiple terminals within a
240-260 km radius coverage area
39
39
40
Otro ejemplo de Ka: IPSTAR
El servicio empezó en el 2006
Cerca de 200,000 en Q3 de 2009
Primer satélite híbrido de banda Ku/Ka
Largest Ku-band coverage from a single satellite over
14 countries in Asia-Pacific
• Integrated space-ground broadband solution
•
•
•
•
•
•
•
•
•
World’s heaviest commercial
satellite (6.5 tons)
Largest capacity breakthrough:
45Gbps, equal to 20 satellites or
1,000 transponders
100+ spot beams on a single
satellite
Able to serve up to 2 million
broadband users, or backhaul for
20-30 million mobile users
Backhaul for 20-30 million mobile
users
Muchas gracias por su atenció
atención
UNI FIEE
Lima Perú
42
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10/7/2009
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7