Tecnología Satelital - LDC - Universidad Simón Bolívar

Tecnología Satelital
Prof. Wílmer Pereira
Univesidad Católica Andrés Bello
Universidad Simón Bolívar
Medios Inalámbricos
Permite movilidad (celular, laptop, PDA) y
cada servicio se sintoniza a distintas portadoras
MHz
GHz
THz
PHz
Las frecuencias son asignadas por organismos públicos en cada país
(CONATEL en Venezuela, FCC en USA, ITU a nivel mundial)
Satélite
Repetidora en el espacio con ancho de banda entre 3,7 GHz y 30 GHz:
TV, telefonía, meteorología, localización, etc
Breve historia ...
El primer satélite fue ruso sputnik (1957), aunque no de
telecomunicaciones, inicio guerra fria. Después sputnik II con Laika
Echo repetidora con pantalla de aluminio (1960). Visible
de 10-90 minutos al día (no amplificaba).
Telstar primer satélite real (1962). Olimpiadas de Tokio en vivo (1964)
INTELSAT Consorcio internacional de 120 países, más de 20 satélites
INMARSAT comunicación marítima (más de 47 países)
Órbitas por altitud:
Geoestacionarios (GEO) o polares (Molniya)
Altitud media (MEO)
Baja altitud (LEO)
Spunik-1
Tipos de satélites
Antisatélites (armas para destruir otros satélites)
Astronómicos (telescopio Hubble)
Biosatélites (estudio de supervivencia de seres vivos en el espacio)
Comunicaciones (datos, GPS, telefonía, TV, radio, etc)
Navegación (marítima)
Reconocimiento (Espías …)
Observación terrestre (metereología, exploración de relieves marinos …)
Estaciones espaciales (Internacional)
Orbitas satelitales
Satélites GEO
Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas
dando una ilusión de un satélite fijo (sobre las dos bandas de Van
Allen)
2o entre cada satélite
180 satélites
De 12 a 20 transponders de portadoras de bajada y de subida
Frecuencias de uso (recientemente incluyeron L y S)
C
3,7 GHz a 6,4 GHz (saturada)
Ku
11,7 GHz a 14,5 GHz (casi saturada)
Ka
17,7 GHz a 30,5 GHz (costosa)
Tiempo de 500 mseg (ida y vuelta)
Máximo tiempo de retardo en telefonía (->) son 150 mseg !!!
Util para broadcast (TV), es decir, con poca seguridad
Costo independiente de la distancia
Spot beam es el área de cobertura de un satélite (elipse)
Con sólo tres satélites se le da cobertura a toda la Tierra
Satélite VeneSat-1
Estación terrestre en Guarico (el Sombrero) y Bolívar
Peso de 6 toneladas y una envergadura de 15 mts
En el espacio de Uruguay (órbita Clark 959) por lo que
usan el 10% del ancho de banda
Dos antenas Ku una hacia el Caribe y otra hacia el sur
y una antena Ka sólo hacia Venezuela
Está previsto VeneSat-2 para el 2013
Satélites MEO
Ofrecen sistema de posicionamiento global GPS.
Constelaciones:
Navstar (USA) Militar
Glonass (Rusia) En 2007 eliminada restricción de 30 mts
Galileo (Europa) Operativo para 2011-2014 y uso civil
Triangulación con 3 o 4 satélites dando latitud y
longitud
Se sitúan entre los 10.000 Kms y 20.000 Kms, entre las
dos bandas de Van Allen, por lo que son visibles
durante 2 horas
La constelación son entre 20 y 24 satélites (con algunos
de respaldo) y su tiempo de vida es de 15 años
Satélite Navstar
Satélites LEO
Se sitúan antes de la primera banda de Van Allen
La latencia es de unas pocas centésimas de segundo
Tipos de LEO
Pequeños LEO (Orbcom)
10 - 100 Kbps
Busca personas
Grandes LEO (Iridium, Global Start, …)
100 Kbps – 1 Gbps
Telefonía móvil satelital
Mega LEO (Teledesic, SkyBridges, …)
hasta pocos Gbps …
Banda ancha: servicios multimedias
HALO (High Altitud Long Operation)
Aeroplanos alimentados con energía solar
Se sitúan a 21 Kms y son muy ligeros
Pequeños LEO (Kbps)
ORBCOM
Constelación de 26 satélites.
No ofrecen telefonía sólo mensajes estilo beeper
Fueron montados con cohetes pegasus
pues son satélites de poco peso
La compañía se acogió al chapter 11 el
15 de septiembre de 2000
Grandes LEO (decenas Mbps)
IRIDIUM bancarrota 2000 (3 $/min) y retomado en enero/2001
Inicialmente 77 satélites pero se montaron sólo 66 satélites
Se mueve tanto el usuario como el spot beam (visible 6 min)
Están a 900 Kms, en órbita polar, cada 32o , (FDMA/TDMA)
Subida y bajada en la banda L (comunicación intersatelital)
Tiempo de vida del satélite 5 años
Global Start también a chapter 11 … 
48 satélites en órbita
Visible por más tiempo 11 min
Constelación a 1400 Kms
Tiempo de vida del satélite 7 años (comunicación con tierra)
Protocolos:
ALOHA, FDMA, TDMA, SATATM, CDMA, ...
Constelación Iridium
Mega LEO (pocos Gbps)
Teledesic
Fundada en 1990 (C. McCaw, B. Gates y Boeing)
Inicialmente 840 satélites pero se redujo a 288.
Al final se optó por 33 satélites a construir en Italia (700 Kgs)
Funcionaría en la banda Ka
Montarlos con misiles intercontinentales rusos SS-18
Vida útil 10 años (mayor que Iridium y Global Start)
Comunicación intersatelital y encaminamiento dinámico
Cada usuario fija un canal que es respetado por los satélites
1800 canales de voz (16 Kbps) 14 canales de datos a 2 Mbps
Ofrece unos pocos canales de 155 Mbps a 1.2 Gbps
Cada satélites costaría 20 millones de dólares
(más seguro y lanzamiento que representan el mismo costo)
pero … se abandonó el proyecto …
Constelación Teledesic
Problemas de los LEO
Saturación de órbitas (discutible … aunque esta el
síndrome Kesssler). De hecho sólo 7% funcionan …
Chatarra espacial que perturba, alrededor de 26.000
objetos … buena parte son satélites rusos con
reactores nucleares :-( ...
Ya ocurrió al primera colisión satelital en 10/2/2009
entre Kosmo-2251 (ruso de 900 Kg) e Iridium33 (550 Kg)
a 42.100 Km/h ... Los restos pueden afectar satelites chinos
Problemas de los LEO
Pérdida y substitución de satélites muy costosa
Tiempo de vida (< 12 años) y deben caer a Tierra aunque
muchos se mantienen en órbita (Vanguard 1 desde 1958,
más antiguo)
Tiempo de visibilidad del satélite (< 20 min) => Handoff
Comunicación intersatelital costosa
Lanzamiento de los satélites
El tamaño del satélite determina la dificultad para colocarlo en órbita
microsatélites (10-100 Kgs)
minisatélites (100-500 Kgs)
satélites talla media (500 Kgs-1 Ton)
Centros de lanzamiento: Cabo cavañeral, Kourou, Plesetsk, Xi-Chang, Tanegashima.
Tipos de cohetes:
HLLV (Heavy Lift Launch Vehicles) Capacidad: > 10 Ton
Ariane 5
Proton D1
Titan III ...
LLV (Large Launch Vehicle) Capacidad: 5-10 Ton
Ariane 44L
Atlas
H-II …
MLV (Medium Launch Vehicle) Capacidad: 2-5 Ton
Delta II 6925
Molniya
Tsyklon …
SLV (Small Launch Vehicle) Capacidad: < 2 Ton
Start
Pegasus-XL
Rockot …
HALO
Un avión de baja altitud (21 Kms) con topología en estrella
Un avión por ciudad y sus alrededores
Cambios fáciles de tecnología (con respecto a LEO)
Mantenimiento menos costoso
No da servicio a espacios sin usuarios (océanos)
Asegura servicio aún con lluvia aumentando potencia
Tiempo de latencia 0.1 a 0.35 mseg
Sin embargo, el proyecto fracasó …
Servicio HALO
Satélites vs Comunicación Terrestre
Satélite
Fibra óptica

movilidad
broadcast

terreno difícil
AB prometido
mayor AB


tiempo


Sin embargo lo que cuenta es el costo
(satélite más caro) pero los precios bajaran ...